Добрый день, уважаемые коллеги! Мы начинаем серию видеороликов, посвященных многофункциональному ПИД-регулятору МЕТАКОН-6305.
В этой серии мы подробно обсудим задачи, для решения которых он предназначен, объясним его основные функции, расскажем про режимы работы, покажем как его настраивать.
Начнем с рассмотрения задач, которые может решать регулятор МЕТАКОН-6305. Для каждого класса укажем основные функциональные возможности регулятора.
В основе всякой классификации лежат определенные классификационные принципы. Рассмотрим функциональную структуру регулятора. В ней мы видим много разных функциональных блоков, но для нашей дальнейшей классификации задач нам понадобятся только два: блокПИД регулирования и Таймер выдержки. Именно они определяют основные особенности технологического режима и именно их взаимодействие определяет основные классы технологических задач для контроллера температуры МЕТАКОН-6305. Все остальные функциональные блоки будут только создавать различные вариации задач и дополнительные возможности внутри определенного класса.
Итак, с точки зрения взаимодействия регулятора и таймера выдержки можно выделить 4 класса типовых задач.
1 класс. Это задачи, в которых технологический процесс не требует контроля временных интервалов. Таймер выдержи вообще не нужен и не используется. ПИД-регулятор работает сам по себе и не испытывает никакого влияния со стороны таймера выдержки.
Во 2 классе задач временные интервалы формируются, но они никак не привязаны к температурному режиму. Таймер выдержки и ПИД-регулятор работают как два несвязанных устройства. ПИД регулятор задает температурный режим, таймер формирует временные интервалы. В этом классе задач таймер запускается оператором или каким то устройством в соответствии с технологическим алгоритмом, но , главное, без привязки к температурному режиму.
В третьем классе задач ПИД-регулятор работает независимо от таймера, но таймер выдержки запускается в зависимости от температурного режима, то есть в зависимости от результатов регулирования. При этом ни во время отсчета временного интервала, ни после таймер выдержки не оказывает влияния на работу регулятора. Таймер подает сигналы оператору или какому то устройству.
И наконец, последний 4 класс задач. Во-первых, здесь как и в 3 классе задач, температурный режим влияет на запуск таймера выдержки, а во-вторых, по окончании временного интервала кардинально меняется режим работы регулятора. Этот режим определяется технологическими требованиями. Например, процесс может быть остановлен, или переведен на другую уставку. Таким образом, в четвертом классе присутствует взаимодействие регулятора и таймера: таймер запускается в зависимости от температурного режима и регулятор меняет режим работы по окончании временного отсчета.
В данном видео мы подробно остановимся на первом классе типовых задач, когда таймер выдержки не используется. Все внимание будет сосредоточено на работе регулятора и других функцицональных блоках прибора. Остальным 3 классам будут посвящены отдельные видео. Эти дополнительные возможности применимы и в остальных классах задач, но мы их рассмотрим только здесь. Как применять и настраивать по кажем в отдельных видео, посвященных настройке прибора.
Итак 1 класс задач. Это простейшая задача поддержания технологического параметра на заданном уровне неопределенное время. Таймер не используется совсем. Упрощенная диаграмма процесса показана на рисунке. Для определенности будем иметь в виду температуру, но все сказанное применимо к управлению и другими технологическими и физическими параметрами. Рассмотрим, какие особенности управления таким процессом могут быть, и какие дополнительные возможности по управлению предоставляет регулятор МЕТАКОН-6305.
Возможность 1.
Часто необходимо иметь возможность запускать процесс регулирования отдельным сигналом. В простейших приборах это обычно делают путем подачи питания на сам прибор. Это не всегда приемлемо, поскольку прибор может выполнять много разных других функций даже при отключенном алгоритме регулирования. В контроллере МЕТАКОН-6305 запуск автоматического регулирования может выполняться с панели прибора, внешним дискретным сигналом или по сети RS-485. По окончании процесса автоматическое регулирование также можно выключить , не выключая сам прибор. Таким образом, подача питания на прибор и включение алгоритма регулирования разделены.
Возможность 2.
Бывают случаи, когда процесс регулирования нужно запустить не сразу, а спустя некоторое время. Процесс разогрева промышленной печи, как правило, весьма долог и может составлять несколько часов. Если печь включается в начале смены, то это время разогрева можно считать потерянным. Очевидно, нужно с вечера выполнить отсроченный запуск регулирования, так , чтобы к началу смены оборудование было готово. В регуляторе МЕТАКОН-6305 для этих целей используется Таймер пуска. На графике видно, что между подачей сигнала "СТАРТ" и началом разогрева можно ввести временной интервал, который как раз и отсчитывается таймером пуска.
Возможность 3.
Часто технологией термообработки предусматривается, что нагрев или охлаждение изделия должны производиться с заданной скоростью. В ряде случаев плавное изменение температурного режима требует само термическое оборудование. В регуляторе МЕТАКОН-6305 скорость перехода на уставку задается оператором, и регулятор ее выдерживает.
Возможность 4.
У нас также может возникнуть потребность перейти с одной заданной уставки на другую. В обычных регуляторах это делается путем изменения значения уставки. Однако , это долго, неудобно, есть вероятность ошибки при наборе значения, изнашивается панель. В контроллере МЕТАКОН-6305 можно заранее задать отдельные значения предуставки и скорости перехода на предуставку, а сам процесс перехода запустить по сигналу с панели или внешними сигналами. В итоге переход с уставки на предуставку и обратно выполняется простым переключением тумблера. На рисунке показаны два варианта работы с предуставкой. На первом графике показан процесс перехода с уставки SP на предуставку P.SP и обратно в ходе термообработки одного изделия. Обратим ваше внимание, что скорости перехода на уставку и предуставку различные и задаются раздельно. На втором графике уставка и предуставка используются в двух разных процессах ( например, для двух термообработки двух разных изделий)
Возможность 5.
В процессе управления процессом, а особенно на стадии настройки, может возникнуть потребность в ручном управлении. В регуляторе МЕТАКОН-6305 предусмотрена возможность перехода из режима автоматического регулирования в ручное управление и обратно. Оба этих перехода выполняются безударно. Переключение выполняется с панели прибора.
Возможность 6.
Мы можем повлиять на процесс ПИД-регулирования (а именно на уровень сигнала управления) путем подачи внешнего сигнала "ПАУЗА". Назначение и смысл сигнала ПАУЗА легко понять, если считать его сигналом с концевого выключателя, связанного с дверью печи. На время открывания двери, нужно определить поведение ПИД алгоритма. На графике отображены 4 возможных случая влияния сигнала ПАУЗА на уровень сигнала управления. А – сигнал управления фиксируется на уровне на момент подачи сигнала ПАУЗА. Б – сигнал управления фиксируется на заданном уровне dP. В – сигнал управления в частном случае равен 0 (dP=0). Г – сигнал управления фиксируется на уровне на момент подачи сигнала ПАУЗА, смещенном на заданную величину dP. Во всех этих случаях ПИД-алгоритм приостанавливает свою работу и сигнал управления принимает определенное фиксированное значение. Поясним как это работает. Если открыть дверь печи (например, для загрузки изделия) неминуемо произойдет охлаждение датчика температуры. Это заставит «обычный регулятор» установить максимальную мощность нагревателей, что, естественно, приведет к их перегреву нагрвателей. Это, в свою очередь, может привести и к недопустимому перегреву в объеме печи после закрытия дверцы. Варианты А, Б и Г позволяют зафиксировать мощность на таком уровне, чтобы и не было провала температуры во время открытия двери , и в то же время не было сильного выброса после закрытия. Какой из этих вариантов выбрать, зависит от особенностей задачи, термооборудования, изделия. Вариант В мы советуем использовать из соображений безопасности для отключения ТЭНов с открытой спиралью на время открытия двери.
Возможность 7.
Контроль за протеканием технологического процесса выполняют компараторы. Они формируют сигнал, если измеренный параметр выходит за установленные пределы. Сигналы компараторов могут быть использованы для сигнализации и для управления вспомогательными устройствами. В регуляторе МЕТАКОН-6305 можно использовать до 4 компараторов. Компараторы могут выполнять 16 разновидностей функций. Каждая функция характеризуется определенной зависимостью выходного сигнала от соотношения измеренного сигнала и уставок. Соответственно, функции называются «больше», «меньше», «попадание в интервал», «попадание вне интервала». Есть 4 способа задания порогов срабатывания компараторов, в том числе пороги, «скользящих» вдоль изменяющихся уставок. Для каждой из функций можно задать дополнительные условия срабатывания: режим отложенной сигнализации (то есть пропуск первого включения), режим задержки срабатывания компаратора. Переключение уставок и предуставок компараторов может производиться либо с панели , либо внешним дискретным сигналом. Подробнее про компараторы и их возможности читайте в специальной серии статей на нашем сайте. Ссылка будет приведена в описании к этому видео.
Возможность 8.
Трансляция измеренного сигнала Если ВЫХОДНОЙ аналоговый токовый сигнал не используется для управления, то он может быть применен для ретрансляции измеренного сигнала на регистрирующие или иные измерительные устройства c помощью нормирующего преобразователя.
Возможность 9.
В регуляторе МЕТАКОН-6305 присутствует логгер экстремальных значений. Данный прибор фиксирует минимальное и максимальное значения измеренного сигнала за период с момента последнего сброса. Эти значения доступны для просмотра с панели прибора, а также по сети RS-485.
Возможность 10.
В регуляторе реализован счетчик моточасов, который фиксирует в энергонезависимой памяти суммарное время нахождения прибора во включенном состоянии (в сутках). Это позволяет оценивать время наработки как самого контроллера, так и оборудования, на котором он установлен. Естественно, это возможно при условии, что питание контроллера и оборудования включается одновременно.
Возможность 11.
В завершение вернемся в алгоритму ПИД регулирования. ПИД алгоритм дает хорошие результаты, если параметры ПИД регулятора оптимально настроены. К сожалению персонал не всегда обладает специальной подготовкой в области регулирования и в этом случае настройка оптимальных параметров ПИД-алгоритма может стать проблемой. Для ее решения в регуляторе МЕТАКОН-6305 реализован режим автонастройки параметров регулятора. В процессе АВТОНАСТРОЙКИ регулятор работает в двухпозиционном режиме, после одного полного цикла колебаний регулятор переходит в режим АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ с вновь определенными параметрами. Если выброс в ходе настройки недопустим, то уровень автонастройки можно сместить. При необходимости повышения качества регулирования, найденные параметры можно скорректировать вручную. Функция автонастройки облегчает настройку параметров ПИД-алгоритма и позволяет получать отличные результаты даже неподготовленному персоналу.
Итак мы рассмотрели первый класс задач, в котором таймер не используется. Это довольно простая задача, поэтому мы здесь уделили больше внимания другим функциональным возможностям контроллера МЕТАКОН-6305. Сразу отметим, что большинство из них применимо в трех других классах задачах. Еще более подробное рассмотрение отдельных функциональных блоков будет проведено в видеороликах, посвященных настройке контроллера.
В следующем видео мы рассмотрим второй класс типовых задач, когда таймер выдержки применяется, но отсутствует его взаимодействие с ПИД-регулятором.
Авторизация
