← Tilbage til din meningskategori

Sådan Tune PID Controllers ... nemt!

En simpel metode til modellering af processer og tuningsløkker

En simpel metode til modellering af processer og tuningsløkker

Har en kollega nogensinde kommenteret: "Hvordan klarede du det?"Når spørgsmålet bliver talt som en erklæring, så ved du, at du har opnået noget specielt. Ironisk nok, når det kommer til at indstille PID-controllere der er bare et par tricks, der kan forvandle dig fra den fyr, der gør en sådan kommentar til fyren, der modtager al ros.

Jeg har indstillet mange kontrolløjfer i løbet af min karriere, men en oplevelse, da jeg var en ung lærling, skiller sig tydeligt ud. Med min tid i militæret og på universitetet i bagspeilet begyndte jeg i branchen som turbinspecialist med en ingeniørvirksomhed.

Sikkert - jeg var så sikker på, at jeg var grøn. Da jeg tog min første opgave til støtte for en Senior Field Services Engineer, var jeg sikker på, at jeg ville levere den type tjeneste, der ville få min kollega til at hilse min ros og kunden tigger om mere. Det ville være lærebog !!

Kunden havde brug for hjælp til at indstille flere PID'er, og jeg havde scoret ret højt i processtyring. Men som det siger: En sjov ting er sket på vej til forummet.

Damien Munroe

Damien Munroe

Europæisk integration og salg, kontrolstation

quote-venstre

Denne "opskrift" har været min go-to resource siden ... selvom jeg ikke behøver at stole på grafpapir og stopur!

Kunden var en olie- og gasproducent beliggende i Vietnam. Ligesom de fleste processer på en oliplatform stod deres i vid udstrækning på tryk-, niveau- og flowstyring. Det, der straks ramte mig, var den meget dynamiske natur af planteens kontrol - og hvor forskellige de var fra lærebogseksempler.

Kunden kæmpede for at opfylde designkapaciteten på grund af overdreven procesvariation i sine separationsbeholdere. Husk at dataindsamling ikke var en standard i 1990'erne, så dataudvikling var begrænset, og software var endnu ikke en mulighed. Dette arbejde vil kræve, at vi justerer løkkerne manuelt, og de metoder, jeg havde lært i skolen, var uegnet til opgaven.

Selv om der er meget viden, der skal hentes fra lærebøger, har jeg hurtigt lært, at der er endnu mere indsigt i at blive opnået ved førstehånds erfaring. Da min bekymring steg minut for minut, fortalte min kollega koldt plantens manager med en håndfuld spørgsmål.

Udrustet med en forståelse af procesens kontrolmål og kendskab til ændringer, der udgjorde stigningen i variabilitet, skitserede han en meget simpel procedure, som vi ville følge for at afstemme kundens løkker. Denne "opskrift" har været min go-to resource siden ... selvom jeg ikke behøver at stole på grafpapir og stopur!

Mens mit sidste indlæg tilbød tips til indsamling af gode data til tuning, den her dækker en simpel metode til beregning af de tre modelparametre, der bruges til at udlede en PLC's tuningskoefficienter.

1. Hvor langt: Process Gain, Kp

Process Gain er en modelparameter, der beskriver, hvor meget den målte procesvariabel ændres som reaktion på Controller Output ændringer. I det væsentlige beskriver den "Hvor langt" bevæger processen sig som reaktion på en given ændring.

Når du manuelt indstiller PID'er, skal du sørge for at bruge trender, der viser, at procesvariablen flytter fra en stabil tilstand som følge af en ændring i controllerens udgang. Værdien for Process Gain kan beregnes som den steady state ændring i den målte variabel divideret med den tilsvarende ændring i Controller Output.

Vær opmærksom på, at Process Gain skal baseres på de samme engineering unit værdier, der bruges i processen. Også, at controlleren ikke vil bruge disse tekniske enheder. I stedet bruger controlleren procentandelen af ​​signal - det vil være nødvendigt at konvertere Process Gain til enheder, der afspejler "procentvolumen", der er forbundet med din controller.

Tuning PID Controllers: Process Gain

Beregn procesforøgelsen ved at bestemme ændringen til den målte procesvariabel (PV) og divider den derefter med den tilhørende ændring til Controller Output (CO).

2. Hvor hurtigt: Behandle tiden konstant, Ƭp

Process Time Constant er som et ur, der yderligere forklarer Process Variable-Controller Output-forholdet. Specifikt beskriver Process Time Constant "Hvor hurtigt" den målte procesvariabel svarer til ændringer i controller output.

For at beregne Process Time Constant gennemgår de samme trender data. Det er vigtigt at identificere den tid, hvor den målte procesvariabel først viser et klart og synligt svar på bump-testen.

Derefter bestemmes det tidspunkt, hvor procesvariablen afregnes ved sin nye steady state-værdi (dvs. færdiggørelsen). Værdien for Process Time Constant er lig med 63.2% af den samlede ændring.

Jo mindre værdien af ​​Process Time Constant er, desto hurtigere reagerer processen på ændringer. Evnen til at styre en proces er en funktion af 1) hastigheden af ​​Process Time Constant i forhold til 2) hastigheden af ​​den sidste modelparameter.

Tuning PID Controllers: Proces tidskonstant

Process Time Constant findes ved at identificere den tid, hvor den målte PV når 63.2% af dens ændring, og trækker derefter den tid, hvor PV-ændringen synligt starter.

3. Hvor meget forsinkelse: Process dead-time, θp

Den tid, der går fra det øjeblik, en ændring til Controller Output påbegyndes, indtil den målte variabel viser et klart første svar kaldes Process Dead-Time. Denne modelparameter indikerer "Hvor meget forsinkelse" eksisterer i en given proces.

Process Dead-Time opstår på grund af transport, prøve eller instrumentation lag. Beregning af en værdi for Process Dead-Time er relativt ligetil. Begynd ved at identificere den tid, hvor controllerens output er ændret, og fastgør derefter den tid, hvor den målte procesvariabel reagerer.

Process Dead-Time undergraver PID-controllerens evne til at opretholde stabilitet, da det begrænser den hastighed, hvormed en controlleren kan reagere på forstyrrelser. Derfor er Process Dead-Time bredt omtalt som "killer of control".

Tuning PID Controllers: Process Dead Time

Beregn Process Dead-Time-værdien ved at bestemme, hvornår den målte PV klart svarer til ændringen i CO, og trækker derefter den tid, hvor CO'en oprindeligt blev ændret.

Når vi har beregnet de tre modelparametre, blev den hårde del gjort. Det var nemt derfra at konvertere hvert sæt værdier til tuningskoefficienter, der fungerede med platformens PLC'er.

I løbet af den første erfaring med tuning af PID-controllere lærte jeg to vigtige lektioner: For det første har lærebogskendskab sine begrænsninger, og for det andet er metoder, der afleveres fra erfarne fagfolk, som guld.

I slutningen af ​​vores besøg anmodede kunden faktisk om supplerende supporttjenester, og jeg grinede hos min kollega, mens begge spørgsmålstegnede og sagde: "Hvordan lykkedes det dig?"

De fleste industrielle kontrolløkker er sjældent indstillet, hvilket giver udøvere få muligheder for at anvende deres viden og ofte medfører færdigheder til at glide over tid.

Heldigvis er workshops, der fokuserer på dokumenterede bedste praksis, bredt tilgængelige. Disse workshops tilbyder et praktisk middel til at holde færdigheder skarpe.

Hvis man deltager i en, er det ikke en mulighed, uanset om det skyldes budget og / eller tidsbegrænsninger, så er der guider som denne det kan vise sig nyttigt

Damien Munroe

http://www.controlstation.com

Damien giver et billede af processtyring og automatisering, der er født af sine erfaringer inden for militær luftfart, offshore olie og gas, præcisions pharma og halvlederfremstilling. Hans uddannelse på

Læs fuld bio

Relaterede nyheder

Giv en kommentar

Din e-mail-adresse vil ikke blive offentliggjort. Krævede felter er markeret *

Dette websted bruger Akismet til at reducere spam. Lær, hvordan dine kommentardata behandles.

Gå ikke glip af et enkelt synspunkt!

Process Industry Update Enewsletter

- Tilmeld dig vores ugentlige nyhedsbrev og hold dig opdateret med de seneste nyheder og begivenheder, produkter, tekniske artikler og synspunkter

Send mig gode ting

Tilføj dit synspunkt

Bliv en tanke leder

- Forbedre din troværdighed, øge mærke anerkendelse og øge dit omdømme som en vigtig influencer i branchen

Find ud af mere

wolfson korte kurser 2019