Оптимізація системи стала простою - програмне забезпечення для запуску контролера від JUMO

Такі контролери, як JUMO IMAGO 500, JUMO DICON 500, а тепер і нова серія JUMO dTRON, включають в програму налаштування спеціальний програмний інструмент для моніторингу та документування введення в експлуатацію, що значно полегшує його проведення.

Це програмне забезпечення для запуску дозволяє візуалізувати та зберігати аналогові та двійкові сигнали під час оптимізації системи.

Особливо для складних процесів візуальне представлення найважливіших даних процесу в режимі реального часу є практично незамінним для інженера з управління.

Все, що вам потрібно для оптимізації системи - це один з вищезгаданих контролерів, ПК або ноутбук з програмою налаштування та інтерфейсне з'єднання за допомогою кабелю з інтерфейсом RS232 або USB. Таке з'єднання необхідне для програмування налаштувань, тому воно зазвичай є доступним.

Важливі налаштування, такі як вільний вибір сигналів для відображення окремих аналогових і двійкових значень в приладі, масштабування, різні варіанти друку, показ або приховування окремих кривих, вільне масштабування і вибір кольорів - все це включено в цей програмний інструмент в стандартній комплектації.

Основні функції програми охоплюють:

• моніторинг та документування етапу налаштування або автоналаштування
• генерування ступінчастої зміни уставки для визначення та запису характеристик контуру регулювання на основі відгуку контуру
• порівняння результатів декількох різних контурів керування з різними параметрами керування
• вибіркова перевірка якості контуру управління під час виробничої операції або при зміні інструменту
• збереження цих файлів даних для швидкого надсилання електронною поштою команді експертів-консультантів.

Програма не просто корисна, вона також надає багато інших переваг - в тому числі і економічних - в порівнянні зі звичайним моніторингом управління процесом, таких як:

• для введення в експлуатацію не потрібні додаткові реєстратори або інші периферійні пристрої
• дуже мало часу, необхідного для збирання та прокладання кабелів вимірювальної установки
• відсутність підключення додаткового сенсорного обладнання до системи або аналогових сигналів від контролера
• значна економія часу завдяки простому інтерфейсному кабелю Підключи і працюй
• всі важливі дані процесу як на долоні
• одночасне документування системи та/або даних про введення в експлуатацію.

Програма введення в експлуатацію - Поради з експлуатації - Приклад: JUMO IMAGO 500

Загальне зауваження щодо оптимізації

Оптимізація (або налаштування) регулятора - це пристосування регулятора до заданого процесу або контуру керування. Параметри керування повинні бути обрані таким чином, щоб досягти найбільш сприятливої реакції контуру керування за заданих умов експлуатації. Однак ця оптимальна реакція може бути визначена по-різному, наприклад, досягнення заданого значення швидко, з невеликим перерегулюванням, або дещо довший час стабілізації без перерегулювання. Якщо все, що очікується від регулятора - це реакція, як для кінцевого контакту (без імпульсної роботи), немає необхідності шукати оптимальні налаштування для пропорційного діапазону, часу похідної або часу скидання. Потрібно лише задати диференціал перемикання.

У більшості випадків контролер може сам визначати параметри керування за допомогою самооптимізації (автоналаштування), якщо технологічний процес допускає самооптимізацію. Крім того, оптимальне налаштування параметрів може бути визначене "вручну", за допомогою експериментів та емпіричних рівнянь (див. формули в додатку).
При заміні контролерів або за наявності ідентичних контрольних установок, параметри управління також можуть бути безпосередньо прийняті або введені.
Після ручного налаштування параметрів автоналаштування більше не можна запускати, оскільки це призведе до перезапису налаштувань.

Характеристика контролера / робочий сенс (визначення / критерії вибору)

інверсія: Вихід регулятора Y більший за 0, або реле знаходиться під напругою, коли значення процесу є меншим за задане значення (напр.
наприклад, опалення).
прямий: Вихід регулятора Y більший за 0, або реле знаходиться під напругою, коли значення процесу перевищує задане значення (напр.
охолодження).

Чому 3-позиційний контролер не підходить для приводів актуаторів?

Модулюючий регулятор, як і 3-позиційний регулятор, має два комутаційні керуючі виходи, які, однак, призначені спеціально для електроприводів, наприклад, для відчинення або зачинення. Якщо для 3-позиційного контролера потрібен безперервний вихідний сигнал для підтримки певного рівня вихідного сигналу, то у випадку модуляційного контролера електропривод залишатиметься в досягнутому положенні, коли від контролера не надходитиме більше жодного сигналу.
Відповідно, привід виконавчого механізму може залишатися, наприклад, відкритим на 60 %, хоча в цей момент контролер ним не керує.

Що мається на увазі під цифровим вхідним фільтром (dF)?

Цифровий вхідний фільтр (dF) слугує для демпфування вхідних сигналів і впливає як на індикацію, так і на контролер. Чим більше значення для "dF", тим більше демпфування вхідного сигналу. Надмірно високе або низьке значення значення може мати негативний вплив на якість керування. У більшості випадків для роботи можна використовувати значення "dF" за замовчуванням.

Що мається на увазі під 3-позиційним контролером?

3-позиційні контролери мають два виходи, які можуть бути або перемикаючими, або безперервними (релейний контакт або, наприклад, 4 - 20 мА). 3-позиційні регулятори використовуються, якщо на регульовану величину потрібно або можна впливати за допомогою двох виконавчими механізмами з протилежною дією. Це може бути кліматична шафа з тиристорним блоком живлення для електрообігріву і електромагнітним клапаном для охолодження. У цьому прикладі 3-позиційний контролер з безперервним (аналоговим) виходом для функції обігріву (вихід контролера 1) і перемикаючим виходом для функції охолодження (вихід контролера 2) буде найкращим вибором.
На 3-позиційних контролерах параметри пропорційний діапазон, час скидання, час похідної та гістерезис, знайомі з 2-позиційних контролерів, часто можна встановити окремо для обох робочих сенсів. У 3-позиційних регуляторах додатково є параметр.

Що мається на увазі під модулюючим контролером?

Модулюючі контролери мають два комутаційні виходи і спеціально призначені для керування приводами, які можуть, наприклад, відкривати або закрити заслінку.
Виконавчі механізми/приводи виконавчих механізмів, якими можна керувати:
Приводи змінного струму, двигуни постійного струму, 3-фазні приводи, гідроциліндри з електромагнітними клапанами тощо.

Що мається на увазі під каскадним управлінням?

Каскадне керування може значно покращити якість регулювання. Це стосується, зокрема, динамічної дії контуру регулювання, іншими словами, переходу змінної процесу після зміни заданого значення або збурення.

Приклад 1: схема побудови каскаду

Для переробки шоколад повинен бути нагрітий до vs = 40 °C. Температура шоколаду не повинна перевищувати 50 °C (навіть близько до нагрівача). Тому його нагрівають на водяній бані.
Каскадне керування використовується для досягнення швидкої стабілізації.
Контролер 1 завжди є головним контролером, контролер 2 завжди є підлеглим.
Заданне значення для підлеглого контролера створюється шляхом перетворення вихідного сигналу.
Керуючий вихід y1 перетворюється в уставку за допомогою одиниці технологічної величини x2 (тут: 0 - 100 % = 0 - 50 °C).

Що мається на увазі під відстанню між контактами?

Якщо змінна процесу змінюється в межах фіксованого інтервалу навколо заданого значення - відстані між контактами Xsh - то жоден з виходів не є активним. Виняток: 3-позиційні регулятори з компонентами I і D. В межах міжконтактної відстані неактивним є лише пропорційний компонент.
Така відстань між контактами необхідна для запобігання постійному перемиканню між двома керуючими змінними, наприклад, нагріванням та охолодженням регістрами, коли керуюча змінна є нестабільною. Відстань між контактами також часто називають зоною нечутливості. Занадто мала зона нечутливості може призвести до
до безглуздої втрати енергії в установці.

Що мається на увазі під часом скидання?

I-компонент вихідного сигналу регулятора впливає на безперервну зміну керуючої змінної, поки значення процесу не досягне заданого значення.
Поки присутнє відхилення регулювання, керуюча змінна інтегрується вгору або вниз. Чим довше в регуляторі присутнє відхилення керування, тим більший інтегральний вплив на керуючу змінну. Чим більше відхилення регулювання і чим менший час скидання, тим більш виражений (швидший) вплив І-компоненти.
I-компонент забезпечує стабілізацію контуру регулювання без постійного відхилення регулювання. Час перезавантаження є мірою впливу тривалості відхилення регулювання на регулюючу дію. Чим більший час перезапуску, тим менш ефективним є І-компонент, і навпаки. Протягом визначеного часу Tn (в сек.), зміна керуючої змінної, яка спричинена P-компонентом (xp або pb), додається ще раз. Відповідно, між P- і I-компонентами існує фіксований зв'язок. Зміна P-компоненти (xp) також означає зміну часової характеристики при незмінному значенні Tn.

Що мається на увазі під пропорційним діапазоном (Xp1, Xp2)?

У чисто пропорційному регуляторі (P-регуляторі) керуюча змінна (вихід регулятора Y) пропорційна відхиленню регулювання в межах діапазону пропорційності (Xp). Коефіцієнт підсилення регулятора може бути пристосований до процесу шляхом зміни діапазону пропорційності. Якщо обрано вузький діапазон пропорційності, невелике відхилення є достатнім для досягнення 100 % потужності, тобто коефіцієнт підсилення збільшується зі зменшенням діапазону пропорційності (Xp). Реакція регулятора на вузький пропорційний діапазон є швидша і більш виражена. Занадто вузький діапазон пропорційності призведе до того, що призведе до коливань контуру керування. Будь-яка зміна пропорційного діапазону також вплине на дію входів і виходів PID-регулятора в тій же мірі. однаковою мірою.

Якщо в пропорційний діапазон дорівнює нулю, дія контролера є неефективною. Це означає, що контролер працює виключно як кінцевий контакт. Вибраний гістерезис або диференціал перемикання є ефективним, налаштування часу похідної та часу скидання, однак, не беруться до уваги.
Для всіх типів регуляторів, крім 3-позиційного (з подвійною уставкою) для всіх типів регуляторів, окрім 3-позиційного (двоточкового), важливим є лише пропорційний діапазон Xp1. Тільки для 3-позиційних регуляторів потрібні окремі налаштування для пропорційного діапазону (для обох для обох робочих режимів) (наприклад, Xp1 для опалення та Xp2 для охолодження).

Що мається на увазі під перемиканням диференціала/гістерезису?

Диференціал перемикання також називається гістерезисом і має значення тільки для перемикаючих контролерів з пропорційною смугою = 0.
Для контролерів з інверсним принципом дії (наприклад, керування опаленням) стандартна реакція виглядає наступним чином:
Диференціал перемикання знаходиться нижче заданого значення. Це означає, що регулятор вимикається саме тоді, коли перевищується задане значення. Він знову вмикається тільки тоді, коли значення процесу опускається нижче точки ввімкнення, яка лежить нижче заданого значення на величину диференціала ввімкнення.
У регуляторах з прямим принципом дії (наприклад, охолодження) диференціал перемикання зазвичай лежить вище заданого значення. Що стосується регуляторів зі зворотним принципом дії, то точка вимкнення знаходиться точно на заданому значенні. Однак увімкнення відбувається знову вище заданого значення, зміщеного на величину диференціала перемикання.

Що мається на увазі під часом ходу приводу (tt)?

Час ходу приводу - це змінна величина, що забезпечується приводом приводу і тому має значення лише для модулюючих регуляторів або пропорційних (безперервних) регуляторів з вбудованим приводом приводу.
Час, який потрібен приводу приводу для однократного переміщення через весь корисного діапазону маніпуляції задається в параметрі "Час ходу приводу".
Час ходу приводу не може бути визначений шляхом самооптимізації (автоналаштування). Він завжди повинен бути встановлений перед оптимізацією.
Час ходу приводу надає контролеру інформацію про вплив керуючих імпульсів. Наприклад, при часі ходу приводу 20 секунд відсоткова зміна регульованої величини при одному і тому ж керуючому імпульсі значно більша, ніж при того самого керуючого імпульсу, значно більша, ніж для приводу наприклад, з часом ходу 100 секунд.

При виборі або визначенні розмірів приводів виконавчих механізмів необхідно враховувати що малий час ходу, скажімо, менше 10 секунд, призведе до великих кроків керуючої величини призведе до великих кроків керуючої величини, а отже, до зниженню точності керування. Якщо, наприклад, припустити, що 0,5 секунди це найкоротший час керуючого імпульсу, то час ходу в 10 секунд призведе до того, що буде зроблено лише 20 кроків керування. Це означає, що керуюча змінна може бути змінена лише на 5 %. змінну можна змінювати лише з кроком 5 %.Однак приводи з дуже довгим часом ходу можуть бутиневигідними з точки зору динаміки, оскільки керуючу змінну можна змінювати лише керуюча змінна може змінюватися відносно повільно за допомогою керуючим впливом можна змінювати лише відносно повільно. У реальній експлуатації, однак, проблеми, що виникають через занадто короткого часу ходу виникають частіше, ніж проблеми, спричинені занадто довгим часом ходу.

Що мається на увазі під пропорційним регулятором з вбудованим драйвером приводу?

Коротка форма "виконавчий регулятор" використовується для опису "пропорційного регулятора з вбудованим драйвером приводу". На відміну від модулюючого регулятора, для виконавчого регулятора необхідний сигнал зворотного зв'язку з приводом. Виконавчий контролер керує рухом моторизованого приводу за годинниковою стрілкою або проти годинникової стрілки за допомогою 2 комутаційних виходів. Положення моторизованого приводу реєструється і порівнюється з керуючою змінною (yR) пропорційного регулятора.

Що мається на увазі під похідним часом?

Інтенсивність D-компоненти (диференціальної складової) можна встановити за допомогою похідної за часом. D-компонента регулятора з PID або PD дією реагує на швидкість зміни технологічної величини.
При наближенні до заданого значення D-компонент діє як гальмо, тим самим запобігаючи перевищенню заданого значення регулюючою змінною.
В основному, D-компонент має наступні ефекти:
Як тільки керуюча змінна змінюється, D-компонент реагує на цю зміну.
Для контролера зі зворотним принципом дії (тобто для опалення) це може означати, наприклад:

• якщо керуюча змінна зменшується в результаті збурення процесу, то D-компонент формує позитивну маніпулюючу змінну, яка протидіє зменшенню керуючої змінної.
• якщо керуюча змінна збільшується в результаті збурення процесу, то D-компонент формує від'ємну маніпулюючу змінну, яка протидіє збільшенню керуючої змінної.
• Дія демпфування збільшується зі збільшенням значення часу похідної (значення в секундах).

Що мається на увазі під 2-позиційним контролером?

2-позиційний контролер (контролер УВІМКНЕНО/ВИМКНЕНО) перемикає вихід, коли досягається коли досягається задане значення. Якщо значення падає нижче заданого значення на певний регульований допуск (xsd, диференціал перемикання, гістерезис), то вихід знову вмикається. Таким чином, він має лише два станів перемикання. Застосовується в системах регулювання температури, де нагрівання або охолодження тільки вмикається або вимикається.
Однак 2-позиційний регулятор з динамікою може також працювати з P-, I- або D-компонентом.

Що мається на увазі під тривалістю циклу (Cy)?

Час циклу перемикання вказується в секундах і визначає період, протягом якого відбувається повний цикл перемикання, що складається з часу увімкнення та вимкнення.

Література на цю тему

• Інженерія управління - основні принципи та поради для практиків