PID — регулирование с аналоговым выходом

PID поддерживает заданную температуру, давление или уровень, плавно меняя команду оборудованию. Например, при низком давлении он увеличивает задание частотному преобразователю насоса, а при высоком — уменьшает. Измерение приходит от Sensor; при необходимости оператор может задать выход вручную.

Выберите PID для оборудования с аналоговым заданием. Для привода с командами «Открыть» и «Закрыть» нужен PIDD. Если положение аналогового клапана уже рассчитано и его нужно только передать приводу, используйте ControlValve.

Состав и связи

Sensor и управление самим механизмом подключаются отдельно. PID рассчитывает задание; пуск и защиты оборудования выполняет его компонент управления.

Первое подключение

Заполняйте пример в таблице «Параметры» (Params) добавленного компонента. Как добавить компонент и где искать настройки.

Рассмотрим поддержание давления 4,5 бар изменением задания частотному преобразователю насоса. Давление измеряет Sensor с ID PT101. Команды пуска, останова и защиты двигателя уже выполняет отдельный компонент управления насосом.

1. Заполните основные параметры

bPressureControlEnable включает и выключает автоматическое регулирование. Включайте его, когда нужно поддерживать давление. Результат записывается в переменную REAL AO_K31; подключите её к аналоговому выходу частотного преобразователя.

В PIDSensId достаточно указать PT101. PID сам возьмёт давление и сигнал ошибки из этого Sensor.

2. Задайте настройки процесса

Начальные настройки — расчёт раз в 3 секунды, Kp = 1, Ti = 0, Td = 0. При наладке их подбирают по тому, как быстро меняется давление и как насос реагирует на команду.

Подробности о коэффициентах приведены после таблицы настроек.

3. Проверьте шкалу аналогового выхода

По умолчанию используются константы ADC_4_IN_0_20 и ADC_MAX_VALUE. Их значения должны соответствовать выбранному модулю и настройке канала. При другой шкале укажите нужные границы.

При задании 50 % на выход передаётся середина диапазона между этими кодами. Нижний код шкалы может быть ненулевым: например, если 0 % соответствует сигналу 4 мА.

4. Как это будет работать

При включённом регулировании и исправном датчике PID пересчитывает задание через выбранный интервал. При положительном Kp низкое давление увеличивает задание насосу, высокое — уменьшает.

В примере, когда отклонение меньше 0,05 бар, регулятор перестаёт изменять задание. Уже рассчитанное значение сохраняется. После выхода из этой зоны регулирование продолжается.

В автоматическом режиме при снятии bPressureControlEnable или ошибке PT101 результат принимает значение fOffValue. В ручном режиме действует задание оператора.

Автоматическое и ручное управление

В автоматическом режиме PID сравнивает измерение с уставкой и понемногу меняет прежнее задание. Например, насос уже работает на 40 %, давление ниже заданного — регулятор добавит к этим 40 % рассчитанную поправку. Итоговое задание находится в out_fYS; именно оно передаётся аналоговому выходу.

Вручную оператор может выбрать любое значение между fYMin и fYMax. Более узкие границы fYLoLimit и fYHiLimit ограничивают только автоматическое регулирование.

При переходе на ручное управление в поле задания уже стоит текущее значение. При возврате в автоматический режим PID продолжает с того значения, которое установил оператор, а прежние отклонения измерения больше не учитывает.

В ручном режиме оператор продолжает управлять выходом даже при ошибке датчика или PIDEnExtra = FALSE. Эти условия выключают только автоматический расчёт. Если оборудование в такой ситуации должно обязательно остановиться, останов задаётся в компоненте этого оборудования.

Общие границы и рабочие ограничения

Например, общая шкала — 0–100 %, а рабочие ограничения — 20–80 %. Автоматический регулятор работает в диапазоне 20–80 %, ручное задание доступно в диапазоне 0–100 %, а при отключении можно выдать 0 %.

Рабочие ограничения задавайте внутри общей шкалы, нижнюю границу — не выше верхней. fOffValue также выбирайте внутри общей шкалы. Преобразование аналогового выхода ограничивает результат диапазоном его кодов.

Период, зона нечувствительности и сброс

fSR задаётся в секундах и должен быть больше нуля. Если в разрешённом автоматическом режиме задать нулевой или отрицательный период, выходы регулятора становятся нулевыми; отдельная авария параметров не формируется.

fDB задаёт полную ширину зоны вокруг уставки. Например, fDB = 2 °C означает отсутствие изменений задания при отклонении меньше 1 °C. На самой границе расчёт выполняется. При fDB = 0 зона отключена.

Сигнал PIDParent.out_bWorktimeReset очищает историю отклонений и сбрасывает таймер расчёта. Он сохраняет накопленное задание и текущие выходы. Для отключения автоматического регулирования используйте PIDEnExtra.

Параметры компонента — Params

Регулятор

Аналоговый выход

Настройки во время работы — Conf

Полные имена приведены для PIDId = PIC101, пустых PIDConf и OutConf.

Настройки fYMin, fYMax, fYLoLimit, fYHiLimit и fOffValue задаются в единицах управляющего воздействия: например, в процентах или герцах. Они могут отличаться от единиц измеряемой величины.

Коэффициенты регулятора

Для начала оставьте Ti = 0. Регулятор постепенно меняет выход и при таком значении. Ненулевой Ti дополнительно усиливает реакцию на текущую разницу между заданным и измеренным значениями. Сначала подбирайте Kp и период расчёта, затем при необходимости Td.

Общие настройки

PIDConf задаёт общий набор настроек регулятора, OutConf — общий набор шкалы выхода. Их можно назначать независимо.

Например, при PIDConf = Pressure и OutConf = AO420 уставка называется Conf.Pressure_PID_fSP, а нижняя граница канала — Conf.AO420_OUT_fRawMin. Команды и результаты регулятора PIC101 сохраняют его собственный ID.

Команды оператора — View

В автоматическом режиме поле ручного задания обновляется текущим накопленным выходом. Для задания значения оператор сначала выбирает ручной режим.

Выходы компонента

out_fY показывает рассчитанную поправку с её собственным ограничением. Она может отличаться от изменения итогового задания. Для оборудования берите итог out_fYS или готовое значение аналогового выхода OutRaw.