Süsteemi optimeerimine lihtsaks tehtud - JUMO kontrolleri käivitustarkvara

Sellised kontrollerid nagu JUMO IMAGO 500, JUMO DICON 500 ja nüüd ka uus JUMO dTRON-seeria sisaldavad spetsiaalset tarkvaratööriista seadistusprogrammis, mis võimaldab jälgida ja dokumenteerida kasutuselevõtmist, mis teeb selle oluliselt lihtsamaks.

See käivitustarkvara võimaldab süsteemi optimeerimise ajal visualiseerida ja salvestada analoog- ja binaarsignaale.

Eriti keerukate protsesside puhul on kõige olulisemate protsessiandmete visuaalne esitamine reaalajas juhtimisspetsialistile praktiliselt hädavajalik.

Süsteemi optimeerimiseks on vaja vaid ühte eespool nimetatud kontrolleritest, arvutit või sülearvutit koos häälestusprogrammiga ja liidestusühendust RS232- või USB-liidesega häälestuskaabli kaudu. See ühendus on seadistamise programmeerimiseks niikuinii vajalik ja seetõttu tavaliselt olemas.

Olulised seadistused, nagu signaalide vaba valik üksikute analoog- ja binaarväärtuste kuvamiseks seadmes, suumimine, mitmesugused printimisvõimalused, üksikute kõverate näitamine või peitmine, vaba skaleerimine ja värvide valik, on kõik selles tarkvaravahendis standardselt olemas.

Programmi põhifunktsioonid hõlmavad:

• häälestamise või automaatse häälestamise faasi jälgimine ja dokumenteerimine
• seadistussammu muutmise genereerimine, et määrata ja registreerida juhtimiskontuuri karakteristikud silmuse reageeringu alusel
• mitmete erinevate reguleerimisahela tulemuste võrdlemine, kasutades erinevaid reguleerimisparameetreid
• kontrollsilmuse kvaliteedi valimi kontrollimine tootmise käigus või tööriista vahetamisel
• nende andmefailide salvestamine kiireks saatmiseks e-posti teel ekspertide nõustamismeeskonnale.

Programm ei ole ainult kasulik, vaid pakub ka palju muid eeliseid - ka majanduslikke eeliseid - võrreldes tavapärase protsessi juhtimise jälgimisega, näiteks:

• kasutuselevõtuks ei ole vaja täiendavaid salvestusseadmeid ega muid perifeerseadmeid
• väga väike ajakulu mõõtmisseadistuse kokkupanekuks ja kaabeldamiseks
• süsteemi ei ole vaja lisada täiendavaid anduriseadmeid ega analoogsignaale kontrollerist.
• märkimisväärne aja kokkuhoid tänu lihtsale Plug & Play liidesekaablile
• kõik olulised protsessiandmed ühe pilguga
• samaaegne süsteemi ja/või kasutuselevõtuandmete dokumenteerimine.

Startup program - Operation advice - Näide: JUMO IMAGO 500

Üldine märkus optimeerimise kohta

Regulaatori optimeerimine (või häälestamine) on regulaatori kohandamine antud protsessile või juhtimiskontuurile. Reguleerimisparameetrid tuleb valida nii, et antud töötingimustes saavutatakse reguleerimiskontuuri kõige soodsam reageering. Seda optimaalset reageeringut võib siiski määratleda erinevalt, näiteks saavutada seadistuspunkt kiiresti, väikese ületäitumisega või mõnevõrra pikema stabiliseerimisaja jooksul ilma ületäitumisena. Kui kontrollerilt oodatakse vaid sellist reageeringut nagu piirkontakti puhul (ilma impulssidega töötamiseta), ei ole vaja leida optimaalseid seadistusi proportsioonivahemiku, tuletusaegade või lähtestusaegade jaoks. Vaid lülitusdiferentsiaal tuleb eelnevalt kindlaks määrata.
Enamikul juhtudel saab kontroller ise määrata juhtimisparameetrid ise optimeerimisvõimaluse (automaatse häälestuse) abil, kui protsess võimaldab iseoptimeerimist. Alternatiivselt saab optimaalse parameetri seadistuse määrata „käsitsi“, katsete ja empiiriliste võrrandite abil (vt valemeid lisas).
Regulaatorite vahetamisel või identsete juhtimisseadmete puhul saab juhtimisparameetrid ka otse vastu võtta või sisestada.
Pärast parameetrite käsitsi seadistamist ei tohi enam automaatse häälestuse käivitada, sest see kirjutaks seadistused üle.

Kontrolleri omadused/töötundlikkus (määratlused/valikukriteeriumid)

pöördvõrdeline: Regulaatori väljund Y on suurem kui 0 või relee on pingestatud, kui protsessi väärtus on väiksem kui seadepunkt (nt kütmine).
otsene: Regulaatori väljund Y on suurem kui 0 või relee on pingestatud, kui protsessi väärtus on suurem kui seadepunkt (nt jahutamine).

Miks ei sobi 3-astmeline kontroller ajamite jaoks?

Moduleerival kontrolleril, nagu ka 3-pooluselisel kontrolleril, on kaks lülitavat juhtimisväljundit, mis on siiski spetsiaalselt ette nähtud mootoriga ajamite ajamiseks, nt avamiseks või sulgemiseks. Kui 3-astmelise kontrolleri puhul on teatud väljundtaseme säilitamiseks vajalik pidev väljundsignaal, siis moduleeriva kontrolleri puhul näeme, et elektriline ajamite ajam jääb saavutatud asendisse, kui kontrollerilt ei tule enam mingit signaali.
Seega võib ajami ajam jääda näiteks 60 % ulatuses avatuks, kuigi seda ei käivita sel hetkel kontroller.

Mida tähendab digitaalne sisendfilter (dF)?

Digitaalne sisendfilter (dF) toimib sisendsignaalide summutamiseks ja mõjutab nii näidikut kui ka kontrollerit. Mida suurem on väärtus „dF“, seda suurem on sisendsignaali summutamine. Äärmiselt suur või väike väärtus võib mõjutada negatiivselt kontrolli kvaliteeti. Enamikul juhtudel võib tööks kasutada „dF“ vaikimisi seadistust.

Mida tähendab 3-astmeline kontroller?

3-poolsetel kontrolleritel on kaks väljundit, mis võivad olla kas lülituvad või
pidev (releekontakt või nt 4-20 mA). 3-astmelised kontrollerid on kasutatakse siis, kui juhitav muutuja peab olema või saab olla mõjutatav läbi kahe vastandliku toimega ajamid.See võib olla kliimakapp, mille elektrikütte tüüristoriga toiteplokk ja magnetventiil. jahutamiseks. Selles näites kasutatakse 3-poolset kontrollerit, millel on pidev (analoog) väljundiga küttefunktsiooni jaoks (regulaatori väljund 1) ja lülitusväljund jahutusfunktsiooni jaoks (regulaatori väljund 2).
parim valik. Kolme olekuga regulaatorite puhul on parameetrid proportsionaalne vahemik, lähtestusaeg, tuletusaeg ja hüsteerism, tuttavad 2-poolsetelt regulaatoritelt tuttavad, saab sageli eraldi seadistada mõlema töörežiimi jaoks.
mõttes. 3-astmelisel kontrolleril on lisaks parameeter

Mida tähendab moduleeriv kontroller?

Modulatsiooniregulaatoritel on kaks lülitusväljundit ja need on spetsiaalselt ette nähtud ajamite käitamiseks, mis võivad näiteks avada või sulgeda klapiklappe.
Käiturid/käituri ajamid, mida saab juhtida:
Vahelduvvoolumootori ajamid, alalisvoolumootorid, kolmefaasilised mootori ajamid, hüdrosilindrid koos magnetventiilidega jne.

Mida tähendab kaskaadjuhtimine?

Kaskaderjuhtimine võib oluliselt parandada kontrolli kvaliteeti. See kehtib eelkõige juhtimiskontuuri dünaamilise tegevuse, st protsessimuutuja ülemineku kohta pärast seadistuspunkti muutusi või häireid.

Näide 1: kaskaadi skeemiline ülesehitus

Šokolaadi tuleb töötlemiseks kuumutada temperatuurini_vs = 40 °C. Šokolaadi temperatuur ei tohi mingil juhul ületada 50 °C (isegi mitte kütteseadme lähedal). Seetõttu kuumutatakse seda veevannil.
Kiire stabiliseerumise saavutamiseks kasutatakse kaskaadjuhtimist.
Regulaator 1 on alati juhtregulaator, regulaator 2 on alati alamregulaator.
Orjaregulaatori seadistuspunkt saadakse väljundite muundamise teel.
Regulaatori väljund _y1 teisendatakse seadepunktiks, kasutades protsessi väärtuse _x2 ühikut (siin: 0 - 100 % = 0 - 50 °C).

Mida tähendab kontaktide vahekaugus?

Kui protsessimuutuja muutub fikseeritud intervalli piires seadistuspunkti ümber - kontaktide vahe Xsh -, siis ei ole kumbki väljund aktiivne. Erand: 3-astmelised I- ja D-komponentidega regulaatorid. Kontaktivahe piires on ainult proportsionaalne komponent mitteaktiivne.
See kontaktide vahe on vajalik selleks, et vältida pidevat ümberlülitumist kahe muutuja, nt kütte- ja jahutusregistri vahel, kui reguleerimismuutuja on ebastabiilne. Kontaktivahe nimetatakse tavaliselt ka surnud vahemikuks. Liiga väike surnud sagedusala võib viia mõttetu energiaraiskamiseni käitises.

Mida tähendab nullimise aeg?

Regulaatori väljundsignaali I-komponendil on mõju, mis muudab pidevalt muutuvat muutujat, kuni protsessi väärtus on saavutanud seaduspunkti.
Niikaua, kui reguleerimishälve on olemas, integreeritakse muutuja üles- või allapoole. Mida kauem kontrolleris kontrollerhälve püsib, seda suurem on integraalne mõju muutujale. Mida suurem on reguleerimishälve ja mida väiksem on nullemisaeg, seda tugevam (kiirem) on I-komponendi mõju.
I-komponent tagab juhtimiskontuuri stabiliseerumise ilma püsiva reguleerimishälveta. Nullemisaeg on mõõtühik, mis näitab, kui suur on kontrollhälbe kestuse mõju kontrolltoimele. Suurem lähtestusaeg tähendab, et I-komponent on vähem tõhus ja vastupidi. Määratud aja Tn (sekundites) jooksul lisatakse veel kord P-komponendi (xp või pb) poolt tekitatud muutust manipuleerivas muutujas. Seega on P- ja I-komponendi vahel kindel suhe. P-komponendi (xp) muutus tähendab ka muutunud ajavastust, Tn konstantse väärtuse juures.

Mida tähendab proportsionaalne vahemik (Xp1, Xp2)?

Puhtalt proportsionaalse regulaatori (P-regulaator) puhul on muutuja (regulaatori väljund Y) proportsionaalne proportsionaalse vahemiku (Xp) reguleerimishälbega. Regulaatori võimendust saab kohandada protsessiga, muutes proportsionaalset vahemikku. Kui valitakse kitsas proportsioonivahemik, piisab 100 %-lise väljundi saavutamiseks väikesest kõrvalekaldest, st võimendus suureneb, kui proportsioonivahemik (Xp) väheneb. Regulaatori reaktsioon kitsale proportsioonivahemikule on kiirem ja tugevam. Liiga kitsas proportsionaalne vahemik põhjustab reguleerimiskontuuri võnkumist. Proportsionaalvahemiku muutmine mõjutab samas ulatuses ka PID-regulaatori I- ja D-meetmeid.

Kui proportsionaalne vahemik on seatud nulliks, on regulaatori tegevus ebaefektiivne. See tähendab, et regulaator töötab ainult piirkontaktina. Valitud hüsterees või lülitusdiferentsiaal on efektiivne, derivatsiooniaja ja nullemisaja seadistusi aga ei võeta arvesse.
Kõigi regulaatoritüüpide puhul, välja arvatud 3-astmelise (topeltväärtusega) regulaatori puhul, on oluline ainult proportsionaalne vahemik Xp1. Ainult 3-astmeliste regulaatorite puhul on vaja eraldi seadistusi proportsionaalribale (mõlemale töörežiimile) (nt Xp1 kütmiseks ja Xp2 jahutamiseks).

Mida tähendab lülitusdiferentsiaal/hüsteroos?

Lülitusdiferentsiaali nimetatakse ka hüsteeriliseks ja see on oluline ainult selliste lülitusregulaatorite puhul, mille proportsionaalne sagedusala on 0.
Pööratud töötamise mõttega regulaatorite puhul (nt küttejuhtimine) on standardne vastus järgmine:
Lülitusdiferentsiaal jääb allapoole seadistuspunkti. See tähendab, et regulaator lülitub täpselt siis välja, kui seadepunkt on ületatud. Ta lülitub uuesti sisse alles siis, kui protsessi väärtus on langenud alla sisselülituspunkti, mis jääb lülitusdiferentsiaali võrra alla seadepunkti.
Otsese töötamise tajuga regulaatorite (nt jahutus) puhul jääb lülitusdiferentsiaal tavaliselt üle seadepunkti. Inversse töötamise tundlikkusega regulaatorite puhul on väljalülituspunkt täpselt seadistuspunktis. Siiski lülitatakse see uuesti sisse üle seadepunkti, nihutatuna lülitusdiferentsiaali võrra.

Mida tähendab käivitusseadme löögiaeg (tt)?

Käituri löögiaeg on muutuja, mille annab käituri ajam ja mis on seetõttu oluline ainult moduleerivate või proportsionaalse (pideva) ajamiga reguleerimisseadmete puhul.
Aeg, mis ajamite ajamil kulub ühe korra kogu kasutatava manipulatsioonivahemiku läbimiseks, on määratud ajamite liikumisaja all.
Käituri löögiaega ei saa määrata iseoptimeerimise (automaatse häälestuse) abil. See tuleb alati määrata enne optimeerimist.
Käituri löögiaeg annab kontrollerile teavet käitamisimpulsside mõju kohta. Näiteks 20-sekundilise ajamahajutusajaga on manipuleeriva muutuja protsentuaalne muutus sama ajamimpulsi korral oluliselt suurem kui näiteks 100-sekundilise ajamahajutusajaga ajamahajutusega ajamahajutusel.
Käituri ajamite valimisel või dimensioneerimisel tuleb arvestada, et lühike, näiteks alla 10 sekundi pikkune tööaeg toob kaasa suured muutujate sammud ja seega ka väiksema reguleerimisitäpsuse. Kui näiteks eeldame, et 0,5 sekundit on lühim ajamimpulsi aeg, siis 10 sekundiline ajamimpulsi aeg annaks tulemuseks ainult 20 ajamimpulsi sammu. See tähendaks, et manipuleerivat muutujat saab muuta ainult 5 % ulatuses.
Väga pika löögiajaga ajamid võivad aga dünaamika seisukohalt olla ebasoodsad, sest juhtimisega saab manipuleerivat muutujat muuta suhteliselt aeglaselt. Tegelikkuses esinevad aga liiga lühikesest hooga seotud probleemid sagedamini kui liiga pika hooga seotud probleemid.

Mida tähendab proportsionaalne regulaator koos integreeritud ajamiga?

Lühendatult kasutatakse „proportsionaalse regulaatori kirjeldamiseks, millel on integreeritud ajamiga ajam“. Erinevalt moduleerivast regulaatorist on toimimisregulaatori puhul oluline toimimisseadme tagasiside signaal.
Käivitusregulaator juhib mootoriga ajami liikumist päripäeva või vastupäeva 2 lülitusväljundi kaudu.
Mootoriga ajami asend registreeritakse ja seda võrreldakse proportsionaalse regulaatori manipuleeriva muutujaga (yR).

Mida tähendab tuletatud aeg?

D-komponendi (diferentsiaalkomponendi) intensiivsust saab määrata tuletamise aja kaudu. PID- või PD-toimega regulaatori D-komponent reageerib protsessi väärtuse muutumise kiirusele.
Seadistuspunktile lähenedes toimib D-komponent pidurina, takistades seeläbi reguleerimismuutuja ületamist seadistuspunktile.
Põhimõtteliselt on D-komponendil järgmised mõjud:
Niipea, kui reguleerimismuutuja muutub, reageerib D-komponent sellele muutusele.
Inversse töörežiimiga regulaatori puhul (st kütmise puhul) tähendaks see näiteks, et

• kui protsessis esineva häire tõttu kontrollmuutuja väheneb, moodustab D-komponent positiivse muutuja, mis mõjub kontrollmuutuja vähenemisele vastu.
• kui protsessis esineva häire tulemusena kontrollmuutuja suureneb, moodustab D-komponent negatiivse muutuja, mis tasakaalustab kontrollmuutuja suurenemist.
• Dompenseeriv toime suureneb koos derivatsiooniaja (väärtus sekundites) seadistuse suurusega.

Mida tähendab 2-astmeline kontroller?

2-astmeline regulaator (ON/OFF-regulaator) lülitab väljundit, kui seadistuspunkt on saavutatud. Kui väärtus langeb alla seadepunkti teatud reguleeritava tolerantsi (xsd, lülitusdiferentsiaal, hüsteerism), siis lülitatakse väljund uuesti sisse. Seega on tal ainult kaks lülitusseisundit. Seda kasutatakse temperatuurireguleerimisrakendustes, kus kütmine või jahutamine lülitatakse ainult sisse või välja.
Dünaamikaga 2-astmeline kontroller võib siiski töötada ka P-, I- või D-komponendiga.

Mida tähendab tsükliaeg (Cy)?

Lülitamistsükli aeg on esitatud sekundites ja määrab ajavahemiku, mille jooksul toimub täielik sisse- ja väljalülitamise aegadest koosnev lülitamistsükkel.

Teemakohane kirjandus

• Juhtimistehnika - põhiprintsiibid ja nõuanded praktikutele