Vad är involverat i att ställa in en PID -styrenhet?
Stämma en proportionell-integrerad-derivativ styrenhet (PID-styrenhet) är en vanlig aktivitet för ingenjörer som specialiserat sig på processkontroll. I det här fallet avser "inställning" att ändra parametrarna avseende kontrollerens proportionella band, integrerad åtgärd och derivatåtgärd. Det finns flera metoder för att beräkna avstämningsparametrar för hand och många programvarupaket som kan användas för att automatiskt ställa in kontroller i en kemisk process. Innan någon inställning kan börja är det avgörande för ingenjören att först undersöka kontrollslingan som är inställd och påverkan av kontrollslingan på det övergripande systemet.
Prestandan för en automatisk styrenhet kan justeras och ändras genom att ändra styrenhetens inställningsparametrar. Vid inställning av en PID -styrenhet finns det vanligtvis tre inställningar som kan ändras: proportionella bandet, den integrerade åtgärden och derivatåtgärden. Dessa representeras av de första, andra och tredje termerna i den klassiska PID -algoritmen, respectively u = k p e + k i ∫ E dt + k d de/dt .
Termen u representerar retursignalen; k p är den proportionella förstärkningen; e är felet eller offsettermen, som representerar skillnaden mellan nuvärdet och styrenhetens börvärde; k i är den integrerade vinsten, k d är derivatförstärkningen; och t är tid. Laplace -transformationen av denna ekvation kan anges som k p + k i /s + k d s .
Innan du ställer in en PID -styrenhet bör en ingenjör först undersöka processen som ska ställas in för att avgöra om felaktig inställning orsakar upprörelse eller om det finns en annan tilldelningsbar orsak, till exempel fel eller trasig utrustning. Inställningsändringar kommer att innebära mycket lite om den verkliga orsaken till variation visar sig vara en stickande styrventil, trasiga instrument ellerFel i kontrollsystemets logik. Endast när processen har undersökts noggrant och fältinstrumentens funktionalitet har verifierats bör inställas övervägas.
Det finns flera metoder som används av kemiska, elektriska och instrumentingenjörer vid inställning av en PID -styrenhet. Ziegler-Nichols-metoden är ett sådant exempel som använder den ultimata förstärkningen och den ultimata perioden för processen för att beräkna aggressiva inställningsparametrar för PI-endast PID- och PID-kontrollscheman. Andra kontrollscheman, såsom Tyreus-Luyben-metoden, är formulerade för att minska systemsvängningen. Metoden som används för att ställa in en PID -styrenhet kan dikteras av själva kontrollslingan.
I allmänhet kommer att öka förstärkningstiden för en styrenhet att göra styrenheten att agera mer aggressivt. Mer integrerad åtgärd hjälper till att minska förskjutningen mellan stabilt tillståndsvärde och önskat börvärde men kan leda till svängningar om för mycket används. Derivattermen används för att stoppa rapID -rörelse av styrenhetens nuvärde. Det här är bara heuristik som ger en allmän känsla av effekten av var och en av de klassiska inställningsparametrarna.
Många distribuerade kontrollsystem (DCS) -paket inkluderar programvara som kan användas för att automatiskt ställa in kontrollslingor. Dessa programvarupaket kommer ofta att ställa in processer genom att undersöka tidigare prestanda eller genom att automatiskt utföra testmetoderna som beskrivs av etablerade inställningsförfaranden. Som med de flesta procedurer måste finjustering och små justeringar göras av ingenjören för att passa processen efter att den stora inställningsförfarandet har slutförts.