Definition und Funktion:
Ein Regelkreis (engl. Control Loop) ist ein geschlossenes System in der Automatisierungstechnik, das eine physikalische Größe (die Regelgröße) kontinuierlich und automatisch auf einem gewünschten Sollwert (Führungsgröße) hält, selbst wenn Störungen auf den Prozess einwirken.
Der Regelkreis arbeitet nach dem Prinzip der Rückkopplung (Feedback): Der Istwert der Regelgröße wird gemessen und mit dem Sollwert verglichen. Die daraus resultierende Regelabweichung wird genutzt, um das System so zu beeinflussen, dass die Abweichung minimiert wird.
Grundelemente eines Regelkreises:
Ein Regelkreis besteht aus vier grundlegenden Elementen, die in einer Schleife miteinander verbunden sind:
- Regelstrecke (Controlled System): Der zu beeinflussende Prozess oder Anlagenteil (z.B. ein Ofen, ein Tank, ein Motor).
- Sensor (Messglied): Misst den Istwert der Regelgröße (z.B. Thermometer für Temperatur, Drucksensor für Druck, Encoder für Drehzahl).
- Regler (Controller): Empfängt die Regelabweichung (Differenz zwischen Sollwert und Istwert) und berechnet basierend auf einem Algorithmus (z.B. PID-Regler) eine Stellgröße.
- Stellglied (Aktor): Führt die Stellgröße aus und wirkt auf die Regelstrecke ein (z.B. Heizelement, Ventil, Motor).
Ablauf im Regelkreis:
- Der Sollwert (Führungsgröße) wird dem Regler vorgegeben.
- Der Sensor misst den Istwert (Regelgröße) der physikalischen Größe in der Regelstrecke.
- Der Regler vergleicht Sollwert und Istwert und ermittelt die Regelabweichung.
- Basierend auf der Regelabweichung berechnet der Regler die Stellgröße.
- Das Stellglied beeinflusst die Regelstrecke.
- Die Regelgröße ändert sich, und der Zyklus beginnt von neuem.
Relevanz in der Automatisierung:
Regelkreise sind die Basis der Regelungstechnik und unverzichtbar für die präzise Steuerung vieler industrieller Prozesse:
- Temperaturregelung in Öfen.
- Druckregelung in Behältern.
- Füllstandsregelung in Tanks.
- Drehzahl- und Positionsregelung von Motoren und Achsen.
- Durchflussregelung.
Die Qualität eines Regelkreises wird durch seine Regelgüte (Einschwingzeit, Überschwingen, Stabilität) bewertet.
→ Siehe auch: PID-Regler, Regelgüte, Regelstrecke, Führungsgröße, Regelabweichung, Stellgröße, Sensor, Aktor
