Добрый день, уважаемые специалисты!
Вот такой вопрос. Есть емкость, скажем, 1 м3, с мешалкой, в которую периодически будет заливаться раствор (пусть с температурой 60*С), доводиться до 90*С и затем выстаиваться при этой же температуре. Причем важно точно удержать эти 90*С, точность +-0,5*С (а то раствор может закристаллизоваться или что-то в этом духе). Нагрев будет осуществляться паром через паровую рубашку.
Подачу пара on/off заказчик не хочет рассматривать, хочет, чтобы установили регулирующий клапан на линии пара и его к ПИД-контроллеру присоединили, дескать, так точнее будет поддерживаться температура, не будет гистерезиса, характерного для двухпозиционного регулирования.
Я со случаями, когда нужно уж очень точно поддерживать температуру в т.н. batch-процессе, дело не имел, но даже пофантазировав, есть у меня сомнения, насколько четче будет работать в данном случае система плавного регулирования относительно On/Off. Есть ли смысл городить такой огород? Подскажите, пожалуйста, что придумало прогрессивное человечество для точного поддержания температуры в таких емкостных процессах нагрева?

При таких процессах самое умное, что придумало человечество - это нормальный ПИД-регулятор, и его не заменит никакой он/офф, тем более на этапе начального нагрева. Он/офф может быть хорош только там, где не надо хлопать клапаном по много раз в секунду - там он еще сойдет. Да и что такое 1 м3 жидкости, какие могут быть проблемы с точностью поддержания температуры? Аж никаких. У меня вон 60 тонн свинца поддерживается с точностью тех-же самых пол-градуса с помощью ПИД...

Точность +-0,5*С малодостижима по метрологическим причинам. Регуляторы не смогут работать в таком диапазоне. Тут нужен ПИД, а точнее ПД-регулятор. У МЗТА есть серьезные регуляторы. он/офф не годится.

Если в ТЗ у Вас прописана точность +-0.5 оС, нужен КИП, обеспечивающий такие метрологические характеристики.
Реально ли это нужно?

Вам нужно делать комбинированную систему: ПИД-регулятор с ос по температуре и регулятор, который будет компенсировать изменение температуры при добавке холодной жидкости.
Надо иметь расходомер и датчик температуры на линии холодной жидкости. Регулятор должен вычислять сигнал, который будет изменять количество пара для поддержания температуры.
Просто ПИД регулятор будет регулировать с некоей динамикой (отклонениями), потому что он будет реагировать на изменение температуры. А это изменение - инерционное.

Тут уж, конечно, я полагаюсь на то, что термопара выдает святую истину, когда веду речь о пол-градуса. А дает это она, или нет - не моя вина. При такой температуре, о которой речь ведет автор, кстати, можно использовать платиновый термометр. Точность, естественно, будет выше. Вот только прав предыдущий оратор - а нужна ли она?

При варке крахмального клея используется такой способ.
Нагрев происходит впрыскиванием пара в раствор,при подходе к нужной температуре
контролёр ,за 4-5 градусов до требуемой температуры, останавливает подачу пара выжидает 1 минуту и включает подачу пара кратковременно ,так происходит несколько раз.
Всё это время работает мешалка.
Но о +- 0.5С не может идти и речи, +-1С это достижимо.

Ludvig, а можно поподробнее, почему ПД, а не ПИД?

aforest, честно, это из опыта подобных вещей. Интегральная составляющая объекта и так огромна, что остается? Тут действительно, нужно по классике строить разгонную кривую объекта и расчитывать коэфициенты, иначе долго-долго стоять и давить на кнопочки.

Собственно, мой вопрос и был связан с теми сомнениями, что на таких "емкостных" объектах И-составляющая пользы особой не принесет. С другой стороны, если ее не будет, что обеспечит нейтрализацию статической ошибки регулирования? Палка о двух концах.

Если подходить к вопросу с точки зрения точности поддержания температуры, то систему надо строить с промежуточным теплоносителем, температуру которого и поддерживать. При чем в системе может быть 2 датчика температуры: ГВС и собственно продукта. В идеале еще и температуру пара можно учитывать.
Регулятор с тремя входными параметрами вполне справится с поставленной задачей с указанной точностью. Вопрос остается только в стоимости системы: ГВС будет стоит достаточно много (относительно конечно) теплообменник, регулирующий клапан, насос, система расширения и подпитки и пр...

Регулятор прямого впрыска пара имеет много недостатков...это архаизм. Единственное его преимущество - низкая стоимость.

Ещё можно пойти от обратного. Посчитать (снять с действующей установки) ОПФ объекта, нарисовать требуемый переходный процесс и рассчитать корректирующее звено.
Ну или ЛАЧХ скорректировать.

Нагрев рубашки паром или есть возможность нагревать горячей водой ???

Паром. Вряд ли кто-то со стороны заказчика согласится еще промежуточный водяной контур ваять.
Дело в том, что предлагаемую каскадную схему можно и без промежуточного теплоносителя сделать, используя зависимость температуры пара от давления.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Но опять же, остается вопрос,теперь уже по регулятору Master - должен ли он быть ПИД, или не нужна интегральная составляющая на таком емкостном объекте, в котором продукт нагреваться может и полчаса?

вот читаешь иногда форумы и удивляешься - что это за классика? где вы это все берете? что за разгонная кривая?

Д-составляющая на практике не используется. Из-за прохождения помехи.

Этому учат, не в подворотне с пивком.

Это только в простейших установках не применяется. А там, где прописаны требованяи к САР сплошь и рядом. Криволапым Д-составляющая противопоказана.
Master засадить на пар. Гениально, но не пойдет. С двух разных сред брать на один ИМ управление. Но ля начала неплохо.

Если теплообменник в емкости болей менее соответствует необходимой теплопередаче, то датчик pt100, клапан с аналоговым управлением (4-20 мА) по шустрее, регулятор с циклом 60-100 мс, с функциями автонастройки и автоподстройки параметров в работе.
В ручном режиме прогреваете с раствором до 80 С, запускаете автонастройку получаете коэффициенты, далее включаете на веки вечные постоянную подстройку коэффициентов и работаете.

крутые профессионалы, крутые.

я погуглил - разгонная характеристика - это то, что я понимаю как переходная функция. Колхозная терминология, но что делать.

Про Д-составляющую на самом деле интересно - ну знаешь ведь ты, что усиление на высоких частотах увеличивается. И это значит, что помеха может проходить. И все равно пальцегнутие.

я вот написал про комбинированную систему - никто, как я понял, ничего не понял. Зато Д-составляющие, итить.

У меня в системах автонастройка частенько дает существенные коэф. для D, с помехами проблем не было. Чаще вопрос в том как в микропроцессорных регуляторах реализован ПИД: какая выбрана структура регулятора, метод дифференцирования, фильтры.

я вот про структуру то и написал - комбинированная система.
идея в том, чтобы упреждать изменение температуры.
все это придумано не мной. просто современные "инженеры" про это не знают.

Andrew, помнишь, в фильме Десадовский полицейский со Шварценегером, к нему подходит маленький мальчик и говорит - А я знаю! У мальчиков пенис, а у девочек вагина! Только кто его спрашивал? У криволапых помеха будет проходить, значит им Д-составляющая еще противопоказана. Но это не значит, что другим ее нельзя использовать.

Ух сколько теории...
А у меня всё просто,
ПИД от разных производителей оборудования, очень разные штуки и ведут себя по разному.

Правильный ПИД сам настроится под объект, по тем требованиям которые ему задали.
Но тут выбор, или точность в устоявшемся режиме, или скорость выхода на уставку, или что то средне.
Если хороший ПИД есть в прог. контроллере, то возможностей намного больше, даже алгоритм моего чайника можно встроить, который за десяток градусов от задания отключает нагрев, ждёт когда изменение температуры перестаёт меняться в плюс, замеряет инерцию на массу воды которая сейчас в чайнике, и на следующем включени нагрева отключает нагреватель по гистерезису, который замерил десяток секунд назад.

Чайник кстати реальный от Витька

Нажмите для просмотра прикрепленного файла