← Terug naar je mening categorie

Hoe PID-controllers af te stellen ... Gemakkelijk!

Een eenvoudige methode voor het modelleren van processen en afstemmingslussen

Een eenvoudige methode voor het modelleren van processen en afstemmingslussen

Heeft een collega ooit gezegd: "Hoe heb je dat gedaan?"Wanneer de vraag als een uitspraak wordt gesproken, weet je dat je iets speciaals hebt bereikt. Ironisch genoeg als het gaat om het afstemmen van PID-controllers er zijn slechts een paar trucs die je kunnen transformeren van de man die zo'n opmerking maakt in de man die alle lof ontvangt.

Ik heb tijdens mijn carrière veel regellijnen afgestemd, maar een ervaring als jonge leerling valt duidelijk op. Met mijn tijd in het leger en op de universiteit in de achteruitkijkspiegel begon ik in de industrie als een turbinespecialist met een ingenieursbureau.

Zeker - ik was net zo zelfverzekerd als ik groen was. Toen ik mijn eerste opdracht aannam voor een Senior Field Services Engineer, wist ik zeker dat ik het soort service zou leveren waar mijn collega mijn lof zou zingen en de klant om meer smeekte. Het zou een leerboek zijn !!

De klant had hulp nodig bij het afstemmen van verschillende PID's en ik had een behoorlijk hoge score gehaald in Process Control. Maar zoals het gezegde luidt: er gebeurde iets grappigs op weg naar het forum.

Damien Munroe

Damien Munroe

Europese integratie en verkoop, controlestation

citaat-links

Dat "recept" is sindsdien mijn go-to-resource ... hoewel ik nu niet hoef te vertrouwen op millimeterpapier en een stopwatch!

De klant was een olie- en gasproducent in Vietnam. Net als de meeste processen op een olieplatform vertrouwt hun veel op druk, niveau en flowregeling. Wat me meteen opviel, was het zeer dynamische karakter van de bedieningselementen van de installatie - en hoe verschillend ze waren van voorbeelden uit het handboek.

De klant had moeite met het voldoen aan ontwerpcapaciteit vanwege de grote procesvariabiliteit in zijn scheidingsvaten. Bedenk dat het verzamelen van gegevens geen standaard was in de 1990s, waardoor trending van gegevens beperkt was en software nog geen optie was. Voor deze klus zouden we de lussen handmatig moeten afstemmen, en de methoden die ik op school had geleerd waren niet geschikt voor de taak.

Hoewel er veel kennis te halen is uit handboeken, heb ik snel geleerd dat er nog meer inzicht te winnen is uit de eerste hand. Omdat mijn bezorgdheid elke minuut toenam, nam mijn collega de plantmanager koel aan met een handvol vragen.

Uitgerust met een goed begrip van de besturingsdoelstelling van het proces en kennis van veranderingen die de toename in variabiliteit veroorzaakten, schetste hij een heel eenvoudige procedure die we zouden volgen om de loops van de klant af te stemmen. Dat "recept" is sindsdien mijn go-to-resource ... hoewel ik nu niet hoef te vertrouwen op millimeterpapier en een stopwatch!

Terwijl mijn laatste bericht werd aangeboden tips voor het verzamelen van goede gegevens voor afstemming, deze omvat een eenvoudige methode voor het berekenen van de drie modelparameters die worden gebruikt om de afstemmingscoëfficiënten van een PLC af te leiden.

1. Hoe ver: Process Gain, Kp

Process Gain is een modelparameter die beschrijft in hoeverre de gemeten procesvariabele verandert als reactie op veranderingen in controlleruitgangen. In essentie beschrijft het "Hoe ver" het proces beweegt als reactie op een gegeven verandering.

Bij het handmatig afstemmen van PID's moet u trended data gebruiken die de procesvariabele toont die van een steady-state beweegt als reactie op een verandering in de controlleruitgang. De waarde voor Process Gain kan worden berekend als de stabiele statusverandering in de gemeten variabele gedeeld door de overeenkomstige verandering in controlleruitgang.

Houd er rekening mee dat Process Gain moet worden gebaseerd op dezelfde waarden voor engineeringeenheden die in het proces worden gebruikt. Weet ook dat de controller deze technische eenheden niet zal gebruiken. Integendeel, de controller gebruikt het procentuele bereik van het signaal - het zal nodig zijn om de procesversterking om te zetten in eenheden die de "procentbreedte" weergeven die aan uw controller is gekoppeld.

PID-regelaars afstemmen: procesversterking

Bereken de procesversterking door de verandering in de gemeten procesvariabele (PV) te bepalen en deze vervolgens te delen door de bijbehorende wijziging in de controlleruitgang (CO).

2. Hoe snel: Process Time Constant, Ƭp

De Process Time Constant is als een klok die de relatie tussen de Process Variable-Controller Output verder verklaart. In het bijzonder beschrijft de procestijdconstante "Hoe snel" de gemeten procesvariabele reageert op veranderingen in de controlleruitgang.

Voor het berekenen van de Process Time Constant bekijkt u dezelfde trendgegevens. Het is belangrijk om het tijdstip te bepalen waarop de gemeten procesvariabele eerst een duidelijk en zichtbaar antwoord geeft op de bumptest.

Bepaal vervolgens het tijdstip waarop de procesvariabele zich op de nieuwe steady-state-waarde (dwz de afwerking) vestigt. De waarde voor de Process Time Constant is gelijk aan 63.2% van die totale wijziging.

Hoe kleiner de waarde van de Process Time Constant, hoe sneller uw proces reageert op wijzigingen. De mogelijkheid om een ​​proces te besturen is een functie van 1) de snelheid van de Process Time Constant ten opzichte van 2) de snelheid van de laatste modelparameter.

Afstemming van PID-regelaars: proces-tijdconstante

De procestijdconstante wordt gevonden door het tijdstip te bepalen waarop de gemeten PV 63.2% van zijn verandering bereikt en vervolgens de tijd af te trekken waarop de PV-verandering zichtbaar begint.

3. How Much Delay: Process Dead-Time, θp

De tijd die verstrijkt vanaf het moment dat een wijziging in de controlleruitgang wordt geïnitieerd totdat de gemeten variabele een duidelijk eerste antwoord weergeeft, wordt de proces-dode tijd genoemd. Deze modelparameter geeft aan "Hoeveel vertraging" bestaat in een bepaald proces.

Process Dead-Time ontstaat als gevolg van transport, sample of instrumentatie lag. Het berekenen van een waarde voor Process Dead-Time is relatief eenvoudig. Begin met het identificeren van het tijdstip waarop de controlleruitgang is gewijzigd en stel vervolgens het tijdstip in waarop de gemeten procesvariabele reageert.

Process Dead-Time ondermijnt de mogelijkheid van de PID-regelaar om de stabiliteit te behouden, omdat het de snelheid beperkt waarmee een controller op strubbelingen kan reageren. Het is om deze reden dat Process Dead-Time vaak wordt aangeduid als de "moordenaar van controle".

PID-regelaars afstemmen: dode tijd verwerken

Bereken de proces-dode tijdwaarde door te bepalen wanneer de gemeten PV duidelijk reageert op de verandering in CO en dan de tijd af te trekken waarop de CO aanvankelijk werd gewijzigd.

Nadat we de drie modelparameters hadden berekend, was het moeilijke deel gedaan. Het was gemakkelijk om elke reeks waarden om te zetten naar afstemcoëfficiënten die met de PLC's van het platform werkten.

Tijdens die eerste ervaring met het afstemmen van PID-controllers, heb ik twee belangrijke lessen geleerd: ten eerste heeft leerboekkennis beperkingen en ten tweede worden methoden die door ervaren professionals worden doorgegeven als goud.

Aan het einde van ons bezoek vroeg de klant inderdaad om aanvullende ondersteuningsdiensten, en ik grijnsde naar mijn collega terwijl ik allebei vragen stelde en stelde: "Hoe heb je dat gedaan?"

De meeste industriële controlelussen zijn onregelmatig afgestemd, waardoor beoefenaars weinig mogelijkheden hebben om hun kennis toe te passen en vaak resulteren in vaardigheden om met de tijd weg te glippen.

Gelukkig zijn er op grote schaal workshops die zich richten op bewezen best practices. Deze workshops bieden een praktisch middel om vaardigheden scherp te houden.

Als het bijwonen van een is geen optie of vanwege budget en / of tijdsdruk, dan zijn er gidsen zoals deze dat kan nuttig zijn

Damien Munroe

http://www.controlstation.com

Damien geeft inzicht in procesbeheersing en automatisering die zijn oorsprong vindt in zijn ervaringen in de militaire luchtvaart, offshore-olie en -gas, precisie-farmacie en de vervaardiging van halfgeleiders. Zijn opleiding aan de

Volledige bio lezen

Gerelateerd nieuws

Laat een reactie achter

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd *

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Ontdek hoe uw reactiegegevens worden verwerkt.

Mis geen enkel gezichtspunt!

Process Industry Update Enewsletter

- Abonneer u op onze wekelijkse nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws en evenementen, producten, technische artikelen en Viewpoint-berichten

Stuur me geweldige dingen

Voeg uw gezichtspunt toe

Word een Gedachtenleider

- Verbeter uw geloofwaardigheid, vergroot de merkherkenning en stimuleer uw reputatie als een belangrijke beïnvloeder in de branche

Meer informatie
Meer informatie over
"Dragende ondersteunde steekassen"