Z tego artykułu dowiesz się:
- czym jest regulator PID oraz jakie pełni funkcje
- jak odpowiednio dobrać nastawy regulatora PID
- jak wykorzystać regulator PID w systemie sterowania
Z poprzedniego artykułu dowiedziałeś się jak wysyłać wiadomości Email w sterowniku PLC. W tym artykule poznasz budowę oraz zastosowanie regulatora PID. Nauczysz się także nastawiać regulator dobierając mu odpowiednie parametry. Dowiesz się także jak wykorzystać regulator PID w systemie sterowania, wykorzystując stworzony wcześniej program.
Czym jest Regulator PID?
Regulator PID nazywany jest inaczej regulatorem proporcjonalno-całkująco-różniczkującym. Składa się on z 3 członów:
- Proporcjonalnego P – o wzmocnieniu Kp, który kompensuje uchyb bieżący
- Całkującego I, o czasie zdwojenia (całkowania) Ti, który kompensuje akumulację uchybów z przeszłości
- Różniczkującego D – o czasie wyprzedzenia (różniczkowania) Td, który kompensuje przewidywane uchyby w przyszłości
Regulator PID stanowi najlepsze rozwiązanie w przypadku, gdy wiedza na temat obiektu regulacji jest ograniczona. Poprzez odpowiedni dobór nastaw regulatora PID, otrzymuje się regulację dostosowaną dla danego obiektu.
Schemat blokowy przedstawiający budowę regulatora PID :
Klasyczny układ regulacji
Głównym zadaniem regulatora PID jest kontrola procesu technologicznego. Jego celem jest najczęściej utrzymanie wartości wyjściowej na określonym poziomie, zwanym wartością zadaną.
Regulator pracuje w pętli sprzężenia zwrotnego, oblicza wartość uchybu, jako różnicę pomiędzy zadanym sygnałem wejściowym, a wartością sygnału wyjściowego. Stosując regulator PID dążymy do zredukowania uchybu poprzez odpowiednie dostosowanie sygnału podawanego na wejście regulowanego obiektu.
Po niezależnym zwiększaniu parametrów regulatora, otrzymamy efekty jak w tabelce poniżej. Ma to wpływ na dobranie nastaw regulatora PID.
Programowanie w akcji!
Dokonasz teraz modyfikacji podprogramu Mieszanie_i_grzanie, w taki sposób aby możliwe było wykorzystanie regulatora PID do grzania cieczy w zbiorniku. Dobierzesz nastawy dla regulatora oraz dodasz nowy ekran operatorski, który pomoże w obserwacji procesu regulacji temperatury.
Krok 1. Deklaracja nowych zmiennych
Przed przystąpieniem, do modyfikacji naszego programu dodaj w pierwszej kolejności nowe zmienne. W oknie I/O Names dodaj rejestry przedstawione w tabeli, które zostaną wykorzystane w dalszej części kursu.
Krok 2. Dodawanie bloków funkcyjnych.
Po zakończeniu dodawania rejestrów przejdź do modułu Mieszanie_i_grzanie. W pierwszej kolejności dodaj cewki ustawiające i resetujące odpowiedzialne za załączenie i wyłączenie grzania oraz regulatora PID po upływie określonego czasu.
Utwórz nową linię, a następnie dodaj bloki normalizujące wartość sterującą i wartość zadaną, pobieraną z wizualizacji oraz blok obliczający moc grzałki.
W następnym etapie dodaj blok odpowiedzialny za zwiększanie temperatury cieczy, która jest równocześnie zmienną procesową podawaną na blok regulatora PID.
W kolejnym szczeblu umieść dwa bloki. Pierwszy z nich odpowiedzialny będzie za symulację utraty energii do otoczenia, natomiast drugi będzie odpowiadał za normalizację aktualnej wartości temperatury w celu wyświetlenia jej na ekranie operatorskim.
W następnym kroku dodaj trzy szczeble, które zapewnią kontrolę nad maksymalnym i minimalnym poziomem temperatury w zbiorniku. W razie potrzeby wyłączą grzanie bądź ustawią minimalną temperaturę.
Krok 3. Dodawanie regulatora PID .
W celu dodania Regulatora PID w oknie Cscape wybierz opcję Menu -> View -> Toolbars -> Special Operations
Po otwarciu Special Operations ukaże się takie okno narzędziowe.
Do wyboru mamy dwa bloki funkcyjne odpowiedzialne za strojenie oraz obsługę regulatora PID:
- PID IND – (od ang. Independent) – regulator tradycyjny o niezależnych wyrazach
- PID ISA (od ang. ideal standard algorithm) – regulator idealny
Różnica jaka występuje między nimi polega na wpływie współczynnika wzmocnienia proporcjonalnego na wynik końcowy. W niektórych przypadkach nastaw Regulatora PID_IND jest łatwiejszy niż PID_ISA, ale oba działają poprawnie.
Do naszego programu wybierz blok PID_ISA i umieść go na ostatnim nowo dodanym szczeblu.
Przejdź do konfiguracji wybranego bloku:
- SP – wartość zadana
- PV – wielkość regulowana
- CV – sygnał sterujący
- MAN – tryb pracy ręcznej (wyłączenie automatu)
- UP – w trybie ręcznym zwiększenie sygnału sterującego
- DOWN – w trybie ręcznym zmniejszenie sygnału sterującego
Krok 4. Konfiguracja regulatora PID...
Zobacz pełną wersję artykułu na Poradniku Automatyka >>>
Zobacz poprzednie odcinku z kursu programowania PLC od podstaw na Poradniku Automatyka
- Autor:
- Mateusz Fas
- Źródło:
- Poradnik Automatyka
- Dodał:
- ASTOR Sp. z o.o.
Czytaj także
-
Jak korzystać z obiektu menu? | Odc. 13 | Kurs programowania PLC od podstaw
W poprzednim artykule nauczyłeś/aś się wizualizować zmienne analogowe w środowisku Cscape. Dowiedziałeś się także, jak modyfikować ich wartości...
-
Jak prawidłowo używać drabin podczas prac elektrycznych?
Wykonując swoje obowiązki, elektrycy często muszą korzystać z drabin. Aby zachować bezpieczeństwu, muszą przestrzegać odpowiednich zasad, spośród...