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L'importanza dei "dati buoni" durante l'ottimizzazione dei loop PID

L'importanza dei "dati buoni" durante l'ottimizzazione dei loop PID

- 4 La maggior parte dei comuni problemi di raccolta e regolazione dei controller

Chiedi a tecnici e ingegneri di mettere a punto manualmente i PID. Le loro risposte di solito rientrano in uno dei tre diversi gruppi:

1) Alcuni che diranno che è una "arte oscura" e non si allontaneranno dai parametri predefiniti di un OEM

2) La maggioranza che descriverà approcci basati su tentativi ed errori apparentemente casuali

3) Sono davvero pochi quelli che lo avranno capito

La mia carriera mi ha fortunatamente permesso di fare i conti con un numero sufficiente di praticanti di quest'ultimo gruppo e con la loro guida ho coltivato un elenco di suggerimenti per l'ottimizzazione che mi sono stati utili.

L'argomento della sintonizzazione manuale del loop mi ha ricordato i servizi di consulenza forniti a un fornitore di prodotti alimentari e bevande nel Regno Unito. Era un produttore di prodotti di cioccolata e, come con la maggior parte dei confettieri, questo si basava sui controllori PID per mantenere la temperatura dei sistemi di tempra e di rivestimento della pianta.

Damien Munroe

Damien Munroe

Integrazione e vendite europee, stazione di controllo

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È essenziale stabilire la relazione causa-effetto tra il test e la risposta del ciclo.

Nel corso di diversi mesi precedenti al controllo del contratto, l'impianto si è progressivamente deteriorato, con conseguenti perdite nello "scatto" che dovrebbe avere il cioccolato di alta qualità. Qualcosa di apparentemente banale come uno scarso controllo stava causando sprechi di input costosi e persino prodotti di scarto che non soddisfacevano le specifiche di produzione.

Il direttore dell'impianto capì che la produzione poteva andare oltre le tolleranze designate solo per così tanto tempo prima che l'azienda ne soffrisse. Durante la mia discussione iniziale con lui ho appreso che lo slittamento delle prestazioni coincideva con il ritiro di un ingegnere senior.

Era stato lui a controllare i PID ogni mese 6-9 e chi individuava quelli che necessitavano di aggiustamenti occasionali. Mi è diventato subito evidente che il pensionato era uno di quei pochi che lo avevano capito veramente. Questa ipotesi fu successivamente confermata da altri sul personale.

Ho trascorso un certo numero di giorni a studiare i processi, a indagare sulle cause alla radice e a mettere a punto i singoli PID. Alla fine ho scoperto che le prestazioni degradate della pianta derivavano da una serie di pompe che erano state aggiornate in tutto lo stabilimento.

Le loro dinamiche hanno avuto un impatto diretto sulla capacità di ciascun anello di regolare il controllo. Ciò che ha sorpreso il giovane tecnico che mi ha assistito è stato quanto sistematici possano essere i processi di test, analisi e messa a punto dei PID, anche quando si sintonizzano manualmente i loop.

Fortunatamente per i professionisti la maggior parte degli impianti è ora dotata di un DCS o di un altro sistema di controllo che supporta l'uso del software di tuning. Questa è la chiave per i miei attuali sforzi nella sfera dell'ottimizzazione del processo. Anche così, ci sono quattro consigli di base per la raccolta di buoni dati di test che condivido sempre con coloro che ancora ottimizzano i loro PID manualmente:

1. Inizia da uno stato stazionario

Questo è un must se i loop di sintonia sono manuali, e la maggior parte dei prodotti di tuning include anche questo requisito. Consolidando il processo è più semplice calcolare i valori di Process Gain, Process Time Constant e Process Dead-Time che possono poi essere convertiti in parametri di regolazione PID.

2. Bump Beyond the Noise

È importante guidare la Variabile di Processo oltre ogni rumore apparente nel segnale di processo. Raccomando i test 3-5 che moltiplicano le dimensioni della banda di rumore. Ciò dovrebbe rivelare un comportamento dinamico di un processo che può quindi essere modellato e controllato.

Sintonizzazione dei loop PID

È essenziale acquisire buoni dati di test quando si regolano manualmente i PID. Iniziare la raccolta mentre si è in uno stato stazionario e guidare la Variabile di Processo (PV) del controllore oltre la banda di rumore (NB) per stabilire una chiara relazione causa-effetto.

3. Imposta una velocità di campionamento veloce

La velocità di raccolta dei dati è importante quando si sintonizzano i PID e più veloce è sempre meglio. Mentre i dati 1-minuti possono essere adatti per cicli di temperature molto lenti, i dati campionati a 1-secondo sono necessari per cicli rapidi di temperatura, pressione e flusso. Se i dati sono troppo lenti, potrebbero perdere dettagli importanti.

Sintonizzazione dei loop PID

Se i dati del bump test vengono campionati troppo lentamente, è possibile che gli aspetti importanti delle dinamiche del processo vengano persi. Peggio ancora, i dati potrebbero persino essere fuorvianti.

4. Non usare i dati di disturbo

È essenziale stabilire la relazione causa-effetto tra il test e la risposta del ciclo. Ciò significa che è necessario mantenere tutti gli altri "silenziosi" durante i test. Se un processo a monte influenza i dati del test, sarebbe meglio ricominciare e correggere.

Come con la maggior parte delle cose, ci sono le migliori pratiche per l'ottimizzazione dei controller PID che possono rendere il lavoro meno scoraggiante. E mentre i quattro suggerimenti condivisi in questo post possono sembrare semplici, pochi professionisti li applicano quando raccolgono i dati dei test per l'analisi, la modellazione e l'ottimizzazione.

In precedenza ho offerto pensieri su analisi e ottimizzazione delle cause principali - un approccio di Systems Thinker che si applica anche alla sintonizzazione manuale del loop. Nel mio prossimo post condividerò semplici passaggi ripetibili per il calcolo dei parametri di ottimizzazione del processo e del controller.

Damien Munroe

http://www.controlstation.com

Damien offre una visione del controllo di processo e dell'automazione che nasce dalle sue esperienze nel settore dell'aviazione militare, del petrolio e del gas offshore, della pharma di precisione e della produzione di semiconduttori. La sua educazione al

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