Ein wichtiger Teil der Validierung Ihrer Geräte ist die Durchführung von Temperaturgleichmäßigkeitsprüfungen (TUS) und Systemgenauigkeitsprüfungen (SAT); aber zuerst müssen Sie wissen, wie Sie Ihre Geräte richtig konfigurieren.
Was ist PID-Abstimmung?
Ein Proportional-Integral-Derivativ-Regler (PID-Regler) sorgt dafür, dass die Temperatur des Ofens während eines Heizzyklus so nahe wie möglich an der Solltemperatur bleibt, und zwar mit der gewünschten Änderungsrate und -menge.
Verstehen der PID-Abstimmung
Durch die Abstimmung der drei Grundeinstellungen - Proportional, Integral und Derivativ - kann der Benutzer sicherstellen, dass der Ofen die gewünschte Solltemperatur erreicht und beibehält. Die proportionale Komponente (P) ändert die Prozessvariable, die ein direktes Verhältnis zur Regelabweichung darstellt. Der Integralanteil (I) dient zur Beseitigung der Regelabweichung und verändert die Temperatur proportional zur integrierten Regelabweichung. Der Derivationsanteil (D) dient zur Stabilisierung des Systems oder zur Beschleunigung seiner Reaktion und verändert die Temperatur proportional zur Ableitung der Prozessvariablen.
Prozessvariable - die zu manipulierende Variable; in diesem Fall die tatsächliche Temperatur des Ofens
Steuerfehler - die Differenz zwischen der Soll-Temperatur und der Ist-Temperatur
Integrierter Fehler - die Höhe und Dauer des Kontrollfehlers
Ableitung der Prozessvariablen - die Änderungsrate der Ist-Temperatur des Ofens
PI-Regler werden in der Industrie am häufigsten verwendet, da die Kombination von P und I in der Regel die erforderlichen Ergebnisse liefert und die Dinge einfach hält. Wenn Sie jedoch auch die Ableitung (D) abstimmen, können Sie größere P- und I-Verstärkungen erzielen und gleichzeitig die Schleife stabil halten, was zu einer schnelleren Reaktion und verbesserten Schleifenleistung führt.
Schritte zur PID-Abstimmung
Während des Prozesses der PID-Abstimmung sind dies ein paar grundlegende Schritte, die unserer Meinung nach jeder im Auge behalten sollte. Natürlich können die Schritte, die Sie durchführen sollten, je nach Art der Steuerung variieren. Die folgenden Schritte beziehen sich auf eine Allen Bradley CompactLogix-Steuerung und sind für diejenigen gedacht, die sich als Nicht-Mathematiker betrachten.
- Notieren Sie Ihre aktuellen PID-Einstellungen.
- Führen Sie einen Bump-Test durch, indem Sie den Ofen einen vollständigen Zyklus mit Ihren aktuellen PID-Einstellungen durchführen lassen. Dazu würden Sie den Ofen in einer Weise hochfahren, die Ihren typischen Produktionsrampen entspricht, und dann um den gewünschten Sollwert herum auslaufen lassen.
- Wenn die aktuellen PID-Einstellungen nicht die gewünschten Ergebnisse liefern (z. B. Oszillation der Prozessvariablen [PV] oder Überschreitung des gewünschten Sollwerts), nehmen Sie Ihre PID-Zahlen und halbieren Sie sie. Führen Sie dann einen weiteren vollständigen Zyklus durch, um zu sehen, welche Ergebnisse erzielt werden. Sie wollen sehen, dass sich die Ist-Temperatur des Ofens der Soll-Temperatur für die gewünschte Rate und Variation annähert. Wenn sie jedoch weiter davon entfernt ist, bedeutet dies, dass Sie Ihre ursprünglichen PID-Einstellungen verdoppeln sollten.
- Wiederholen Sie diesen Prozess der schrittweisen Anpassung, bis Sie das gewünschte Ergebnis erreicht haben.
Hinweis: Achten Sie immer darauf, den Ofen laufen zu lassen und abzuwarten, was die Ursache und Wirkung ist, bevor Sie eine weitere Einstellung vornehmen.
Für diejenigen unter Ihnen, die Mathematiker sind, finden Sie hier eine Korrelation zur Abstimmung des PI-Reglers, um eine ideale PID-Form zu erreichen:
Kc = Reglerverstärkung (Einstellparameter)
Kp = Prozessgewinn (wie weit)
Өp = Totzeit (wie viel Verzögerung)
Ƭp = Zeitkonstante (wie schnell)
Ƭc = Zeitkonstante des geschlossenen Regelkreises
ƬI = Rückstellzeit (Einstellparameter)
Wenn Sie diese Abstimmungskorrelation verwenden, sollten Sie auch die Größe des Thermoelements im Verhältnis zur Leistung mit diesen Regeln berücksichtigen:
- Aggressiv: Ƭc ist der größere Wert von 0,1 Ƭp oder 0,8 Өp (für Anwendungen bei niedrigeren Temperaturen <800 °F)
- Mäßig: Ƭc ist der größere Wert von 1,0 Ƭp oder 8,0 Өp (für Anwendungen bei höheren Temperaturen >800 °F)
Die PID-Abstimmung ist oft ein Prozess von Versuch und Irrtum. Wenn Sie jedoch verstehen, wie die drei grundlegenden Komponenten zueinander in Beziehung stehen und sich auf das gewünschte Ergebnis auswirken, und wenn Sie einige grundlegende Schritte im Hinterkopf behalten, wird dieser Prozess erheblich vereinfacht.
Wenn Sie weitere Unterstützung bei der PID-Abstimmung benötigen, wenden Sie sich bitte an Ipsen unter +49 172 253 3910.