Коэффициенты PID-регулятора, HELP!!! Опции

[Гость_Yuriy86_*]

Народ! Прошу Вашей помощи. Я молодой специалист в сфере автоматизации . Мне нужно автоматизировать приточно-вытяжную установку для торгового центра. Система имеет два водяных теплообменных аппарата-холод, тепло (управление: клапан 0...10В)- , роторный рекуператор (0...10В). Причитав необходимую литературу понял, что для автоматизации клапанов необходимы коэффициенты передаточной функции(для данных тепл. аппаратов-апериодическое звено 1 порядка), но для их вычисления необходимы данные, которых у меня нет и нигде не могут быть взяты (например:поверхность аппарата, "обратная" характеристика клапана, коэфициент теплопередачи аппарата). То есть из передаточной функции настроить регулятор уже не получается.
2. Метод Циглера-Николса: подаём скачок задания(открываем клапан) и снимаем температуру нагрева воздуха, по кривой определяем параметры регулятора. Не подходит, т.к. до пуско-наладочных работ ещё 3 месяца, а программа нужна в скором времени.
Подскажите, пожалуйста, как быть, или хотябы скажите порядок коэфициентов, чтобы примерно ориентироваться

[Гость_Yuriy86_*]

Народ! Прошу Вашей помощи. Я молодой специалист в сфере автоматизации . Мне нужно автоматизировать приточно-вытяжную установку для торгового центра. Система имеет два водяных теплообменных аппарата-холод, тепло (управление: клапан 0...10В)- , роторный рекуператор (0...10В). Причитав необходимую литературу понял, что для автоматизации клапанов необходимы коэффициенты передаточной функции(для данных тепл. аппаратов-апериодическое звено 1 порядка), но для их вычисления необходимы данные, которых у меня нет и нигде не могут быть взяты (например:поверхность аппарата, "обратная" характеристика клапана, коэфициент теплопередачи аппарата). То есть из передаточной функции настроить регулятор уже не получается.
2. Метод Циглера-Николса: подаём скачок задания(открываем клапан) и снимаем температуру нагрева воздуха, по кривой определяем параметры регулятора. Не подходит, т.к. до пуско-наладочных работ ещё 3 месяца, а программа нужна в скором времени.
Подскажите, пожалуйста, как быть, или хотябы скажите порядок коэфициентов, чтобы примерно ориентироваться

[Гость_ggg__ggg_*]

1) Какой контроллер ?
2) Д-составляющую забудте ! Не нужна она.
3) При КЛАССИЧЕСКОЙ формуле ПИ учитываются
- время полного прохода исполнительного механизма, т.е. , в Вашем случае, время полного хода штока клапана (из тех. описания на привод клапана)
- время выборки данных. Обычно 1-2 сек (чаще не надо). Это- по таймеру или циклам контроллера.
- период интеграции. Обычно 80-120 сек - подбирается опытным путем.
- коэффициент усиления. Обычно 1-2 (для нагрева) Охлаждение - коэфф. ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ.
- помните, чтобы замедление через Ти не было больше приращения сигнала через П-составляющую.
Остальное - как Вас в ВУЗе учичли. Удачи !

[Гость_Yuriy86_*]

Контроллер Siemens S7-300.
То есть, как я понял, передаточная функция объекта будет выглядеть примерно так:

G(p)=(1/(Tкл*p+1))*(1/(Tвыб*p+1))*(1/(Tи*p))*Kус , где Ткл, Твыб, Ти и Kус- параметры, определённые по Вами перечисленным пунктам?

Заранее спасибо!!!

[vladun]

...коэффициенты передаточной функции(для данных тепл. аппаратов-апериодическое звено 1 порядка...

Да...
какой нынче грамотный ньюЮзер пошел...
Респект Юрий ! Щас комрады подтянутся, помогут.

[Muta]

G(p)=(1/(Tкл*p+1))*(1/(Tвыб*p+1))*(1/(Tи*p))*Kус , где Ткл, Твыб, Ти и Kус- параметры, определённые по Вами перечисленным пунктам?

ИМХО Это Передаточная ф-я регулятора, учитывающая Твыб, Ткл,
Надо знать параметры объекта (Кус, запаздывание, постоянные времени), а с этим уже сложней

[Гость_Yuriy86_*]

Да нет, пер. функция ПИ-регулятора выглядит попроще: сумма пропорциональной и интегральной составляющих
напр. К+1/(Ти*p)

[Сергей Долганов]

Подскажите, пожалуйста, как быть, или хотябы скажите порядок коэфициентов, чтобы примерно ориентироваться

RTFM по функции TCOUNT_CP(FB58) в документанции на STEP7, этот регулятор прекрасно настраивается сам.

[Гость_ggg__ggg_*]

Специально для Step-7 архив с докой (включая и некоторые вещи для АВОК)

Прикрепленные файлы

 DOC.rar ( 1,75 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 733

 

[vadim999]

Не забудьте об управлении двумя частями "зимним" пусковым режимом работы калорифера: а) предварительный прогрев калорифера перед вкючением вентилятора; б) (после раскруки вентилятора) - ступенчатое понижение температуры приточного воздуха перед передачей управления на рабочий режим.

" ... но для их вычисления необходимы данные, которых у меня нет и нигде не могут быть взяты (например:поверхность аппарата, "обратная" характеристика клапана, коэфициент теплопередачи аппарата)...." Эти данные, у проектировщиков (проектантов) должны "от зубов отскакивать"!

А так тема хорошая, и где то... позновательная. С уважением, Болт Гайкович.

[Гость_ggg__ggg_*]

to vadim999
"В порядке повышения образованности" - зачем нужно "ступенчатое понижение температуры приточного воздуха перед передачей управления на рабочий режим"? Давно слышу про эту технологию , то бишь "понижения уставки", но так и не понял - зачем? Может, проще НОРМАЛЬНЫЙ ПИ-регулятор использовать? Вообще-то он, регулятор, и предназначен для вывода на режим. Зачем еще с уставкой "мутить"?

[Marsel_M]

Прикрепленные файлы

 Сказочка_о_ПИД_регуляторе.pdf ( 69,43 килобайт ) Кол-во скачиваний: 1393

 

[Гость_ggg__ggg_*]

В вышеприведенной "сказочке" много умного написано. Особенно про автоколебания... Если написать, как я с этими автоколебаниями ИТП настраивал, Жванецкий с "баржой" и портовые грузчики отдыхают. Только БУБЕН, причем свой, личный. отстроенный и "настуканный", только свои "мантры" и свой набор лексем... ну еще немного умения записывать личный опыт на языке программирования для контроллеров.
И ОГРОМНОЕ недоверие к написанным кем-то ПИДам - проверять, проверять и еще раз проверять перед "взятием на вооружение".

[LordN]

Давно слышу про эту технологию , то бишь "понижения уставки", но так и не понял - зачем?

это чтоб проще жить и не вникать во всякие сложности.. по принципу - работает, даи*ым.

И ОГРОМНОЕ недоверие к написанным кем-то ПИДам

+1

[CHANt]

Так программа нужна или коэф. регулятора в программу забить?
Совершенно не понятен вопрос....
Сергей Долганов правильно подсказал:
1) создайте ОВ35, вставьте требуемый функциональный блок (блоки есть в системных библиотеках, раздел так и называется PID)
2) Создайте экземплярный блок данных DB к Вашему FB, открыв его Вы увидите что коэф. PI уже существуют, они стоят по умолчанию. Их можно оставить до пуско-наладочных работ. При пуско-наладке воспользуйтесь методом Циглера-Николса
3) Создайте ОВ100 в него скопируйте тот же самый FB с DB, только его надо вызвать с сбросом внутренних параметров - кажется COM_RST (или типа) называется, он первым входом в FB стоит. Т.е. на этот вход единичку подать. Это нужно чтобы при перезагрузке контроллера сбросить внутренние темповые переменные, которые остались забиты предыдущими расчетами
.
Еще вариант использовать стандартные FB c блоками PID Self-Tuner т.е. автонастройщика. Он сам за Вас настроит требуемые коэффициенты.
Если такой вариант интересен выложу пример для непрерывного регулятора с аналоговым управлением. А вот в PID Self-Tuner для трехпозиционного управления, автонастройка тока в одну сторону или нагрев, или охлаждение (для печей).

[Nikiffor]

Сказочка супер

[Гость_ggg__ggg_*]

Не люблю метод Циглера-Николса Процессы в системах АВОК НЕСТАЦИОНАРНЫ по своей сути.
Приточки.
1) "Вульгариус" (обыкновенная). Изменение температуры теплоносителя (ИТП - старт/стоп установок), изменение производительности приточного вентилятора - и "поплыл" метод. Проверено. Либо очень медленный выход на режим ( контрастный воздушный душ), либо "сваливание" в эти самые автоколебания.
2) Если используется рециркуляция/рекуперация + контроль влажности - ХРЕН В СТАКАН этот метод "прокатит". Рупь за сто. Слишком много факторов, которые рассогласовывают систему. Тут ДУМАТЬ надо, а не коэффициенты подбирать. За это и деньги программист получает, а не за тупую кодировку.
ИТП - главный "головняк". Старт/Стоп установок - это ритуал похлеще "чайной церемонии". ГВС - это особый случай. про него надо диссертации писать.
ИМХО, конечно

[CHANt]

PID Self-Tuner может использоваться в адаптивном режиме

[Гость_ggg__ggg_*]

Кстати, Step'овские ПИДы - одни из самых лучших из широко доступных. Именно про них я и выложил доку (для топикстартера ), ну и заодно, чтобы стало понятно. насколько РЕАЛЬНЫЕ ПИД отличаются от МОДЕЛЬНЫХ, описанных в сотнях научных и наукообразных трудах.
Сам я, прийдя в АВОК и увидев "простоту" предлагаемых производителями контроллеров стандартных ПИД , взял именно их за основу собственных изделий. Потребовалось много времени, пива и сигарет, чтобы наблюдая за автоматизируемыми объектами (ИТП, приточками), соэдать нечто свое, существенно экономящее время, пиво и сигареты Зато теперь не заморачиваюсь и даже настройкой практически не занимаюсь - пусть контроллер (иногда вместе с СКАДой ) думает, за это деньги заплачены. А у меня других дел полно.

[Vian]

Помнится мне, давным давно бытовал такой метод наладки ПИД. Достигали момента, когда система входила в устойчивые автоколебания и смотрели пропорцию и интеграцию. Потом умножали пропорцию на 2,2 а интеграцид на 0,7. Обычно попадали в рабочую зону. А можно вообще не запариваться с матиматикой, и настроить систему по факту, методом половинных итераций. Долго, зато наверняка.
З.Ы. самое главное, вся математика имеет смысл только при правильном подборе клапанов. Переразмереный клапан настроить невозможно.

Сообщение отредактировал Vian - 17.12.2008, 12:16

[Гость_ggg__ggg_*]

to Vian
описанные вами методы - это и есть описанные в "Сказочке" методы . Про клапана - Ваша правда, но такие просчеты проектировщиков - скорее исключение, чем правило.

[CHANt]

Кстати о "Сказочке", данный опус был опубликован при обсуждении темы настройки ПИДа котла-утилизатора на форуме http://www.simatic.nm.ru/phorum.dhtml, ныне почившего в бозе. Там было продолжение, увы наверное утеряно... Автора (если кому захочется) можно найти на http://www.apromservice.ru/theory_ru.html.

[LordN]

метод Николса-Циглера

метод Николса-Циглера
на работающем PID регуляторе, в рабочем относительно установившемся режиме, отключить D и уменьшить, на сколько это возможно, влияние I соответствующим образом изменив Ti.
Внимание! некоторые контроллеры имеют нетрадиционную ориентацию Ti, а некоторые, от Ti=0 могут перейти в СТОП. Поэтому, прежде чем что-то предпринимать, следует обратится к документации на конкретный контроллер и хорошо подумать.

Постепенно, с шагом около 10 % оставшийся коэффициент - Р, до возникновения автоколебаний.
В большой амплитуде колебаний нет необходимости, 5-10% от задания вполне достаточно.

Записать длительность периода этих колебаний (далее To) и при каком значении коэффициента P они были достигнуты (далее Ko).
Здесь также следует обратить внимание на то, что принято за единицу времени в контроллере секунда или минута

Произвести следующий расчёт:
для PI: K=Ko*0.45; Ti=To/1.2 или для PID: K=Ko*0.6; Ti=To/2; Td=To/8

ввести в контроллер вычисленные знчения

метод Тиреса-Любена
Этот метод следует рассматривать как уточнение метода Николса-Циглера ввиду большого перерегулирования которое иногда получается при его применении. Уточнённый расчёт имеет вид:

для PI: K=Ko/3.22; Ti=2.2*To

Значение дифференциальной составляющей при необходимости подбирается экспериментально.

привожу этот кусок исключительно для облегчения поиска т.к. тема неисчерпаема, глубока и ощутимо затрагивает основы мироздания.

[CHANt]

Пример: связка FB50 "TUN_EC" (PID Self Tuner) + FB41 "CONT_C"
Пример создан в виде библиотеки - скопировать в свою программу ОВ35, ОВ100, FB50, FB51, DB51, DB41
Текущая версия Step7 V.5.4 SP3 HF1; PID Self Tuner V5.0 SP1
Ссылка на образ PID Self Tuner V5.0 SP1
Документация по PID Self Tuner на русском

Пояснения к примеру:
Предварительно конфигурируемые входы FB50 «TUN_EC» (автонастройщика):
SP Уставка процессу
PV Данные от датчика (переменной процесса)
LMN Управляющая переменная на регулятор
MAN Управляющая переменная от панели оператора при ручном режиме работы
MIN_STEP Минимальный шаг изменения переменной процесса при настройке
LHLM_TUN Максимальное значение управляющей переменной при настройке
LLLM_TUN Минимальное значение управляющей переменной при настройке
NORM_FAC Коэффициент нормализации, рассчитывается по формуле

NORM_FAC=(Верхняя граница датчика – нижняя граница датчика)/100
В примере использован датчик температуры с диапазоном -50 +150°С.
NORM_FAC=(150-(-50))/100=2.0

PID_ON Включение ПИД
MAN_ON Ручной режим работы регулятора (с панели оператора)
CYCLE Время дискретизации системы автонастройки

Конфигурируемые выходы FB50 «TUN_EC» транслируемые на соответствующие входы FB41 «CONT_C»:

MAN_OUT Управляющая переменная от панели оператора при ручном режиме работы
SP_OUT Уставка процессу
GAIN Пропорциональный коэф.
TI Время интегрирования
TD Время дифференцирования
TM_LAG Время запаздывания
QMAN_ON Ручной режим работы регулятора (с панели оператора)

Конфигурируемые входы FB41 «CONT_C»
CYCLE Время дискретизации системы регулирования
PV_IN Данные от датчика (переменной процесса)
LMN_HLM Максимальное значение выходной управляющей переменной (100%)
LMN_LLM Минимальное значение выходной управляющей переменной (0%)

Конфигурируемые выходы FB41 «CONT_C»
LMN Управляющая переменная на регулятор, также подается на вход "LMN" FB50 «TUN_EC»

Результат работы алгоритмов - выходная переменная "LMN" диапазоном 0-100%. Для масштабирования в 0-10 В используйте функцию FC106"UNSCALE". (Standard Library)

Отдельная песня - наладка этого "добра"...

[Гость_ggg__ggg_*]

А здорово нас развели, осталось только выложить коды доступа. Ура !!!!!!!!

[CHANt]

На крышке гроба нет багажника.
Не этому, так другому пригодится. Там ещё не так все просто с наладкой.

[Сергей Долганов]

Результат работы алгоритмов - выходная переменная "LMN" диапазоном 0-100%. Для масштабирования в 0-10 В используйте функцию FC106"UNSCALE". (Standard Library)

LMN_PER (который переферийный) выдает данные в формате слова (WORD), дополнительных преобразований не потребуется ,)

[Гость_Yuriy86_*]

Спасибо всем участникам!!! Отличная информация, будем работать

[CHANt]

LMN_PER (который переферийный) выдает данные в формате слова (WORD), дополнительных преобразований не потребуется ,)

Я применительно к своему примеру указал, у меня там выходная от 0-100%. Мне с % больше нравится. Собственные "капризы"

Спасибо всем участникам!!! Отличная информация, будем работать

Разберетесь с программой, почитаете мануалы, напишите - последовательность действий при наладке расскажу.

[vadim999]

to vadim999
"В порядке повышения образованности" - зачем нужно "ступенчатое понижение температуры приточного воздуха перед передачей управления на рабочий режим"? Давно слышу про эту технологию , то бишь "понижения уставки", но так и не понял - зачем? Может, проще НОРМАЛЬНЫЙ ПИ-регулятор использовать? Вообще-то он, регулятор, и предназначен для вывода на режим. Зачем еще с уставкой "мутить"?

В порядке вступления. 1. Автоматизация "не мой бизнес", поэтому на Вашем форуме пользуюсь внутренним ником, и дальше речь пойдет только по описанию алгоритма.
2. Мысль "Замутить" этот вопрос возникла (давно) по результатам анализа причин разморозки калориферов (и не одного) в пусковые периоды.
3. После совместных "посиделок" теплотехников и атоматчиков(из-под палки), было найдено решение, которое отработано на многих действующих объектах.
4. Отработка и реализация осуществлена на объектах, оборудованных BMS.
5. Провакационность вопроса(поста) - рассмотревать как предложение по возможному внедрению подобной опции в автономные контроллеры управления приточками.

По сути. Запуск приточки (ЦК ...) в зимний период разбивается на два этапа. На первом этапе производится предварительный прогрев калорифера за счет 100% открытия регулирующего клапана. После прогрева, на втором этапе производится ступенчатое снижение температуры воздуха до номинальных значений, и передается упраление приточкой по штатному алгоритму. Причины. На первом этапе исключается возможность "запаздывания" реагирования (срабатывания) рег. клапана на "ударное" воздействие потоком холодного воздуха на калорифер. На втором - исключается возможность "просадки" рег.клапана (вплодь, до полного закрытия) по результатам значительного разбаланса температур воздуха после прогрева и номинальной уставкой.
По вопросам. Вся атоматика (приборы, программы ...) остается без изменений, просто в нее "заливается" дополнительный кусочик.

To Mr. LordN. Однако, совсем глубоко не допонял.

[Гость_ggg__ggg_*]

Теперь, кажется, понятно про "ступеньки". Лень сделать регулятор, а лень, как известно, "двигатель прогресса". Взаимодействие с ИТП - как же без этого? Ответ - легко. Сегодня обследовал объект под модернизацию. Столько денег взяли за "первичную автоматизацию", что и сам "охренел", но в "кризисный период" хотят "на грош пятаков". Великая страна- "бабки пилим- копейки остаются".