ในฐานะซัพพลายเออร์ของโมดูล ABB PLC ฉันมักถูกถามเกี่ยวกับวิธีใช้ฟังก์ชันควบคุม PID ในโมดูลเหล่านี้ PID ซึ่งย่อมาจาก Proportional - Integral - Derivative เป็นอัลกอริธึมควบคุมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม ช่วยในการรักษาตัวแปรกระบวนการไว้ที่จุดที่กำหนดที่ต้องการโดยการปรับเอาต์พุตควบคุม ในบล็อกนี้ ฉันจะแนะนำคุณตลอดขั้นตอนการใช้ฟังก์ชันควบคุม PID ในโมดูล ABB PLC
ทำความเข้าใจพื้นฐานของการควบคุม PID
ก่อนที่จะเจาะลึกถึงการนำไปปฏิบัติ จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องเข้าใจองค์ประกอบสามประการของตัวควบคุม PID:
- สัดส่วน (P): ส่วนประกอบนี้ให้เอาต์พุตที่เป็นสัดส่วนกับข้อผิดพลาดระหว่างเซ็ตพอยต์และตัวแปรกระบวนการ ข้อผิดพลาดที่ใหญ่กว่าจะส่งผลให้เอาต์พุตควบคุมมีขนาดใหญ่ขึ้น อย่างไรก็ตาม การใช้เพียงคำตามสัดส่วนสามารถนำไปสู่ข้อผิดพลาดในสถานะคงที่ โดยที่ตัวแปรกระบวนการไปไม่ถึงค่าที่ตั้งไว้อย่างแน่นอน
- อินทิกรัล (I): คำสำคัญสะสมข้อผิดพลาดเมื่อเวลาผ่านไป ช่วยกำจัดข้อผิดพลาดในสถานะคงที่โดยการปรับเอาต์พุตควบคุมอย่างต่อเนื่องจนกว่าข้อผิดพลาดจะเป็นศูนย์ แต่การดำเนินการแบบอินทิกรัลมากเกินไปอาจทำให้ระบบโอเวอร์โหลดและไม่เสถียรได้
- อนุพันธ์ (D): เงื่อนไขอนุพันธ์จะคำนวณอัตราการเปลี่ยนแปลงของข้อผิดพลาด โดยคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงในอนาคตของข้อผิดพลาดและช่วยลดการผันผวน มีประโยชน์อย่างยิ่งในระบบที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว
การเลือกโมดูล ABB PLC ที่เหมาะสม
ABB นำเสนอโมดูล PLC ที่หลากหลายที่รองรับการควบคุม PID ตัวอย่างเช่นเอบีบี DX571 1TNE968902R2302เป็นโมดูลประสิทธิภาพสูงเหมาะสำหรับงานอุตสาหกรรมต่างๆ ที่โมดูลตัวประมวลผล ABB PM665ยังมอบความสามารถในการประมวลผลที่ทรงพลังสำหรับงานควบคุมที่ซับซ้อน รวมถึงการควบคุม PID และAI845 ABB โมดูลอินพุตแบบอะนาล็อกสามารถใช้วัดตัวแปรกระบวนการได้อย่างแม่นยำ
การกำหนดค่าตัวควบคุม PID ใน ABB PLC
ขั้นตอนต่อไปนี้สรุปกระบวนการทั่วไปในการกำหนดค่าตัวควบคุม PID ในโมดูล ABB PLC:
ขั้นตอนที่ 1: กำหนดตัวแปรกระบวนการและเซ็ตพอยต์
ขั้นตอนแรกคือการระบุตัวแปรกระบวนการที่คุณต้องการควบคุม ซึ่งอาจเป็นอุณหภูมิ ความดัน อัตราการไหล ฯลฯ นอกจากนี้ คุณยังต้องกำหนดเซ็ตพอยต์ ซึ่งเป็นค่าที่ต้องการของตัวแปรกระบวนการ ในสภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรม ABB PLC คุณจะต้องจัดสรรตำแหน่งหน่วยความจำสำหรับอินพุตตัวแปรกระบวนการและเซ็ตพอยต์
ขั้นตอนที่ 2: เลือกบล็อกฟังก์ชัน PID
ซอฟต์แวร์การเขียนโปรแกรม ABB PLC มีบล็อกฟังก์ชัน PID ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า คุณต้องเลือกบล็อกฟังก์ชันที่เหมาะสมตามความต้องการใช้งานของคุณ โดยทั่วไปบล็อกฟังก์ชันเหล่านี้จะมีพารามิเตอร์อินพุตสำหรับตัวแปรกระบวนการ เซ็ตพอยต์ และ PID ที่ได้รับ (ตามสัดส่วน อินทิกรัล และอนุพันธ์)
ขั้นตอนที่ 3: ตั้งค่า PID Gains
การปรับกำไรจาก PID ถือเป็นขั้นตอนสำคัญ มีหลายวิธีในการปรับแต่ง เช่น วิธี Ziegler - Nichols วิธี Ziegler - Nichols เกี่ยวข้องกับการหาค่าเกนสูงสุดและคาบสุดท้ายของระบบ แล้วคำนวณค่า PID ที่ได้รับจากค่าเหล่านี้ ใน ABB PLC คุณสามารถปรับ PID ที่ได้รับภายในพารามิเตอร์บล็อกฟังก์ชันได้
ขั้นตอนที่ 4: กำหนดค่าเอาต์พุต
เอาต์พุตของตัวควบคุม PID ใช้เพื่อปรับองค์ประกอบควบคุม เช่น วาล์วหรือมอเตอร์ คุณต้องกำหนดค่าช่วงเอาต์พุตและประเภทของเอาต์พุต (แอนะล็อกหรือดิจิทัล) ใน ABB PLC คุณจะแมปเอาต์พุตของบล็อกฟังก์ชัน PID กับโมดูลเอาต์พุตที่เหมาะสม
ขั้นตอนที่ 5: ใช้การจัดการข้อผิดพลาด
สิ่งสำคัญคือต้องใช้การจัดการข้อผิดพลาดในโปรแกรมควบคุม PID ของคุณ ตัวอย่างเช่น หากตัวแปรกระบวนการอยู่นอกช่วงที่ปลอดภัย ระบบควรดำเนินการที่เหมาะสม เช่น ปิดส่วนควบคุมหรือสร้างสัญญาณเตือน
การทดสอบและปรับแต่งตัวควบคุม PID
เมื่อคุณกำหนดค่าคอนโทรลเลอร์ PID แล้ว คุณจะต้องทดสอบในสภาพแวดล้อมจริง เริ่มต้นด้วยการรันระบบด้วยการเพิ่ม PID แบบอนุรักษ์นิยม และค่อยๆ ปรับตามการตอบสนองของระบบ สังเกตประเด็นต่อไปนี้ในระหว่างการทดสอบ:
- เวลาตอบสนอง: เวลาที่ตัวแปรกระบวนการใช้เพื่อไปถึงจุดที่ตั้งไว้ โดยทั่วไปเวลาตอบสนองที่สั้นลงจะดีกว่า แต่ไม่ควรทำให้เกิดการโอเวอร์โหลดมากเกินไป
- แหก: จำนวนที่ตัวแปรกระบวนการเกินค่าที่ตั้งไว้ การลดการทำงานเกินขนาดเป็นสิ่งสำคัญสำหรับความเสถียรของระบบ
- คงที่ - สถานะผิดพลาด: ความแตกต่างระหว่างค่าที่ตั้งไว้และตัวแปรกระบวนการหลังจากที่ระบบเข้าสู่สถานะคงที่ เงื่อนไขสำคัญของตัวควบคุม PID ควรช่วยลดข้อผิดพลาดนี้ให้เป็นศูนย์
การตรวจสอบและบำรุงรักษา
หลังจากที่คอนโทรลเลอร์ PID ทำงานแล้ว การตรวจสอบอย่างต่อเนื่องถือเป็นสิ่งสำคัญ คุณสามารถใช้คุณสมบัติการวินิจฉัยของ ABB PLC เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพของคอนโทรลเลอร์ PID มองหาสัญญาณของความไม่เสถียร เช่น การแกว่งหรือข้อผิดพลาดในสถานะคงที่ขนาดใหญ่ การบำรุงรักษาตามปกติประกอบด้วยการตรวจสอบโมดูลอินพุตและเอาต์พุตสำหรับการทำงานที่เหมาะสม และการอัปเดต PID ที่ได้รับหากคุณลักษณะของระบบเปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป
บทสรุป
การใช้ฟังก์ชันควบคุม PID ในโมดูล ABB PLC สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพและความเสถียรของกระบวนการทางอุตสาหกรรมได้อย่างมาก ด้วยการทำตามขั้นตอนที่ระบุไว้ในบล็อกนี้ คุณสามารถกำหนดค่า ทดสอบ และบำรุงรักษาตัวควบคุม PID ในระบบ ABB PLC ของคุณได้สำเร็จ หากคุณสนใจที่จะซื้อโมดูล ABB PLC สำหรับแอปพลิเคชันควบคุม PID ของคุณ หรือมีคำถามทางเทคนิค โปรดติดต่อเพื่อรับการสนทนาโดยละเอียด เราพร้อมมอบโซลูชันที่ดีที่สุดและการสนับสนุนสำหรับความต้องการระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมของคุณ
อ้างอิง
- คู่มือการเขียนโปรแกรม ABB PLC
- คู่มือระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมเกี่ยวกับการควบคุม PID
- ซีกเลอร์ เจจี และนิโคลส์ เอ็นบี (1942) การตั้งค่าที่เหมาะสมที่สุดสำหรับตัวควบคุมอัตโนมัติ ธุรกรรมของ ASME, 64(8), 759 - 768.
