Всем знаком график переходного процесса теоретического ПИД регулятора из теории автоматического управления (ТАУ, ТАР). Он настолько привычен, что часто не вызывает вопросов и воспринимается как шаблон.
Переходный процесс абстрактной системы под управлением ПИД регулятора
Но в реальных технологических процессах, связанных с нагревом такой переходный процесс с перерегулированием почти в 50% не допустим. Рассмотрим примеры, чтобы понять почему.
При необходимости получения определенного цвета побежалости на стальных изделиях необходимо точно выйти на заданную температуру иначе цвет получится другой.
Примеры цветов закалки стали при разных температурах
Это пример видимого признака перегрева заготовки, но основные изменения приходятся на структуру материалов и часто не определяемы без дополнительных проверок и разрушающего контроля. Поэтому, важно не допускать перегрева в печах при процессах спекания, отжига, закалки, отпуска, старении и нормализации.
Насыщенный сухой пар при температуре 100 С создает давление равное 100 кПа, а при температуре 110 С уже давление 143 кПа. То есть при изменении температуры на 10% давление увеличивается на 43%!
Зависимость давления пара от температуры
В этом случае переходный процесс, приведенный в начале статьи, приведет к срабатыванию защиты и\или к повреждению элементов системы из-за высокого давления в ней, что недопустимо в котлах, парогенераторах, теплообменниках, сепараторах, химических реакторах и другом подобном оборудовании.
Биореакторы (ферментёры) используются для процессов микробиологического синтеза веществ для фармацевтической и пищевой промышленности. Используемые в них культуры микро организмов крайне чувствительны к изменениям условий, в частности температуры.
Пример биореактора
В зависимости от типа культуры в основном гибнут при температурах от 30 до 37 градусов, но при этом их температура активности и репродуктивности также крайне близка к этой температуре и составляет 28-35 градусов. По этому при реакции на любое возмущение контур регулирования температуры не может допустить перерегулирования.
Переходный процесс после возмущения без перерегулирования
Ответ будет простым: использовать современные цифровые ПИД-регуляторы с нужными функциями. Многие специалисты после этой фразы ухмыльнулись: «Реклама все это, а они все одинаковые». Однако, это действительно так: очень много производителей цифровых ПИД регуляторов используют очень простые структуры (из 80-х годов) цифровых ПИД регуляторов и автонастройки, для использования более дешевых процессоров и меньших затрат на программирование и программистов, что приводит к соответствующему качеству регулирования.
Рассмотрим современные ПИД регуляторы на примере контроллеров-регуляторов ASCON TECNOLOGIC серии KUBE.
Контроллеры-регуляторы KUBE разных типоразмеров
Прохождение автонастройки Fast tune в процессе выхода на заданную температуру
Автонастройка не требует участия человека и может проводиться автоматически после включения питания или изменения задания, для компенсации изменения параметров системы.
Выход на заданную температуру после автонастройки Oscillating tune
Задав значение в интервале от 0,00 до 1,00, можно замедлить переходный процесс. При установке Fuoc = 1,00 эта функция отключена, для Fast tune всегда устанавливается равной 0,50.
Изменение характеристики процесса при изменении Fuoc
Рекомендуем так же ознакомиться со следующими нашими статьями по данной тематике:
Каскадное регулирование с контроллерами KUBE
Многозонные системы регулирования с контроллерами KUBE
ПИД регулятор и управление температурой при использовании дискретного клапана
Управление клапанами и задвижками (МЭО) в системах регулирования технологического процесса
