S10 19 Control of the high pressure reactor

Transkriptio

1 AS Automaatio ja systeemitekniikan projektityöt Työn tekijä: Matias Roimola S10 19 Control of the high pressure reactor Laajuus: 3 op Työn alkamispäivä: Työn päättymispäivä: Valvoja: Seppo Jääskeläinen, laboratorioinsinööri (TKK Puunjalostustekniikka)

2 Sisällysluettelo 1 Työn lähtökohdat Työkuvaus Työsuunnitelma ja aikataulu Riskit Työn eteneminen väliraporttiin mennessä Lopputulokset Tarkentuneet työtavoitteet Lämpötilansäätö Säätimen rakenne Askelvastekokeet Säätökokeet Käyttöliittymä Modifikaatiot Työtunnit...16

3 1 Työn lähtökohdat 1.1 Työkuvaus Työn tavoitteena on toteuttaa paineen ja lämpötilansäätö kymmenen litran korkeapainereaktoriin Labview ohjelman avulla. Reaktori rakennetaan puunjalostuksen kemian tutkimuskäyttöön ja on ominaisuuksiensa puolesta uniikki myös maailman mittakaavassa. Reaktorissa kierrätetään vesietanoliseosta puuhakkeen läpi, joka lämmitetään maksimissaan 250C lämpötilaan. Reaktorin suurin sallittu käyttöpaine on 60 bar. Lämpötilansäätö on tarkoitus toteuttaa käyttämällä referenssitietona kattilan pohjassa sijaitsevan Pt100 anturin antamaa mittaustietoa ja ohjaamalla tämän perusteella reaktoria lämmittävää Huber Unistat T320w lämmityshaudetta. Säätö on tarkoitus toteuttaa käyttämällä Labviewistä valmiina löytyviä säätöalgoritmeja. Jo yhden asteen muutos lämpötilassa aiheuttaa merkittäviä muutoksia tutkimustuloksiin, joten säädön tarkkuudelle asetetut vaatimukset ovat varsin korkealla. Ohjelmaan on lisäksi tarkoitus rakentaa ns. autopilottitoiminto, jossa käyttäjän on mahdollisuus määrittää kokeille lämpötilan nousu, pito ja laskuajat. Lisäksi kattilaan on tarkoitus toteuttaa paineensäätö käyttämällä mittaavaa painelähetintä ja ohjattavaa magneettiventtiiliä. Paineensäädön tarkoituksena on estää reaktorin paineen nouseminen vaarallisiin lukemiin. Koska paineen kasvu tapahtuu lämpötilan kasvun kautta ns. luonnollisesti, ja koska painetta pystytään ohjelmallisesti ainoastaan alentamaan, ei paineensäädössä todennäköisesti kannata käyttää monimutkaisia säätötekniikoita. Tärkeämpää on varmistaa että paineensäätö/paineenpäästö toimii niin että paineenvaihtelut eivät aiheuta ongelmia lämpötilansäädölle ja niin että järjestelmän turvallisuus ei vaarannu. 1.2 Työsuunnitelma ja aikataulu Ensimmäisenä askeleena projektissa on tutustuminen Labviewissa tarjolla oleviin säätötoimintoihin. Laitteisto itsessään on allekirjoittaneelle varsin tuttu, koska olen kesätyönäni vastannut laitteiston instrumentoinnista ja kevyen ohjausjärjestelmän toteuttamisesta. Projektissa on siis lähtötilanteessa olemassa, kattila, ohjauslaitteet, mittausinstrumentointi ja Labview sovellus johon mittaustieto on kerätty. Lähtökohtaisena tavoitteena on myös tulla toimeen jo olemassa olevalla instrumentoinnilla. Muutokset myös toimilaitepuoleen saattavat kuitenkin olla mahdollisia. Lisäksi ensimmäisenä tehtävänä on myös

4 Huberin Unistat lämmittimeen tutustuminen, koska tämän tarkempi toiminta ei ole allekirjoittaneelle tuttua. Lämpötilansäädössä on siis ohjauksena Huberin lämmityshauteelle annettava lämpötilan asetusarvo. Tämä asetusarvo ohjaa lähinnä hauteen lämpötilaa, joka taas vaikuttaa kattilan sisälämpötilaan. Alun perin lämpötilansäätö tuli toteuttaa käyttämällä Huberiin sisäänrakennettua säätöjärjestelmää, mutta projektin kovimman luokan ATEX vaatimukset yhdistettynä hankintatilanteessa tapahtuneisiin Pt100 myyjän arviointivirheisiin johtivat siihen että kattilan sisälämpötilaa mittaavia Pt100 antureita ei voida kytkeä suoraan Huberiin säädön mahdollistamiseksi. Tämän ongelman korjaaminen tarkoittaisi käytännössä koko kattilan uudelleenrakentamista ja kymmenien tuhansien eurojen lisäkustannuksia sekä vähintään puolen vuoden viivästystä aikataulussa. Tämän johdosta säätö on toteutettava ohjelmallisesti Labviewin kautta. Kun Labviewin säätötoiminnoista on rakennettu kokonaiskuva, on seuraava askel erilaisten säätöalgoritmien testauksen aloittaminen. Testaus on tarkoitus toteuttaa vesiajoilla, eli lämmittämällä pelkkää vettä kattilan sisällä. Tässä yhteydessä ja myös erillisillä kokeilla on lisäksi tarkoitus kokeilla erilaisia vaihtoehtoja paineensäätöön/paineenpäästöön. Kun parhaiten toimivat lämpötilan ja paineensäätömenetelmät on löydetty, on siirryttävä todellisen tutkimuskäytön mukaisiin koeajoihin vesietanoliseoksella. Tähän viimeiseen vaiheeseen kuuluu myös säätöparametrien viritys ja hienosäätö. Erityistä huomiota on kiinnitettävä turvallisuuteen. Viimeisenä tehtävänä jo toimivan säädön ympärille rakennetaan lämpötilanohjauksen autopilottitoiminto. 1.3 Riskit Suurimpana riskinä etukäteen arvioituna on aikataulu. Vesiajot ja siten säädön käytännön testaus vievät runsaasti aikaa, joten sopivien säätömenetelmien perusteellinen testaus tulee olemaan haastavaa. Säädölle asetetut tarkkuusvaatimukset ovat tiukat, joka lisää riskiä edelleen. Epäonnistumiseen ei niin sanotusti ole varaa, koska toimimattomalla lämpötilansäädöllä varustettu korkeapainekattila on yhtä kuin toimimaton tutkimuslaite. Toinen edellä olevaan riskiin liittyvä suuri riski on erot vesiajojen ja todellisen tutkimuskäytön välillä. Vesietanoli seoksen käyttäytyminen tulee varmasti eroamaan pelkän veden käyttämisestä, eikä puuhakkeen lisääminen systeemiin tulee helpottamaan tilannetta. Järjestelmästä tulee todennäköisesti huomattavasti epävakaampi kuin vesiajoissa, joten säätöön joudutaan kenties tekemään merkittäviä muutoksia todellisen tutkimustilanteen mukaisiin koeajoihin tultaessa. Vesietanolikoeajojen järjestäminen

5 on myös turvallisuusriskeistä johtuen varsin hankalaa, joka saattaa aiheuttaa ongelmia projektin aikataululle. Yhtenä riskinä voidaan myös nähdä painesäädön ja lämpötilansäädön yhteensopivuus. Jos heittelyt paineessa aiheuttavat merkittäviä muutoksia lämpötilaan, joudutaan paineensäädölle asettamaan varsin korkeat toimintavaatimukset. Koska paineensäätö on luonteeltaan vain painetta päästävä, aiheuttaa tämä rajoituksia systeemin toimintaan. 2 Työn eteneminen väliraporttiin mennessä Projektin ensimmäisenä toimenpiteenä oli yksinkertaisen paineenpäästön toteutus. Projektin alkutilanteessa valmiina olleessa kevyessä ohjausjärjestelmässä oli paineenpäästötoiminto, joka perustui paineventtiilin avaamiseen tietyssä paineessa ja sulkemiseen toisessa. Tämä toiminto ei kuitenkaan ilmeisesti mittauksissa olevan lagin takia toiminut, vaan venttiili oli aina liian kauan auki, jolloin paine pääsi laskemaan aivan liian paljon. Vastauksena ongelmaan toteutin nyt Labviewilla hieman vastaavanlaisen yksinkertaisen paineenpäästömekanismin, joka tietyn paineen ylitettyään avaa magneettiventtiilin ja sulkee sen käyttäjän määritellemän ajan kuluttua. Toiminto vaikutti toimivan lupaavasti, mutta soveltuvuus todelliseen käyttöön voidaan todeta vasta oikeiden olosuhteiden mukaisissa koeajoissa. Seuraavaksi aloitin projektin varsinaisen tehtävän eli lämpötilansäädön suunnittelun. Tutustuttuani Labviewin säätökirjastoihin, vaikutti järkevimmältä lähtökohdalta suunnitteluun Labviewissa valmiina tarjolla olevan PID säädin. PID säätimestä on säätökirjastossa tarjolla myös erilaisia variaatioita, kuten PID Autotune, mutta päädyin siihen että suunnittelu kannattaa aloittaa yksinkertaisimmasta tarjolla olevasta vaihtoehdosta. Säätöprobleemana kyseessä on käytännössä kaskadisäätö, eli kahden PID säätimen käyttö säätöongelmassa. Sisempi säädin säätää hauteen lämpötilaa, ja ulompi säädin säätää kattilan sisällön lämpötilaa eli sitä suuretta mitä oikeasti halutaan säätää. Karkeasti ottaen siis ulomman säätimen antaa ulostulona lämpötila arvon, joka toimii sisemmän säätimen sisäänmenona. Sisempi säädin taas ohjaa lämpöhauteen tehoa. Oleellisena kysymyksenä on, käytetäänkö sisempänä säätimenä Huberin omaa säädintä, eli annetaan Huberille sisäänmenona haluttu hauteen lämpötila, vai pyritäänkö rakentamaan koko säätöjärjestelmä itse antamalla Huberille sisäänmenona haluttu lämmitysteho.

6 Projektin ensimmäisenä fyysisenä toimenpiteenä oli Huberin sisälämpötilan kertovan ma viestin tuonti Labviewille. Tehtävä kuulosti tietysti aluksi erittäin helpolta, mutta osoittautui projektin tähän mennessä aikaa vievimmäksi osaksi. Kun ma viesti oli tuotu Labviewille, havaittiin että signaalissa on erittäin paljon häiriötä. Kyseessä siis häiriö, joka vaikuttaa vahvasti maaloopilta, mutta ei taajuusanalyysissä kuitenkaan vaikuta olevan sellainen. Tällaisia ns. selittämättömiä häiriöitä oli tullut esiin aikaisemmin rakennusprojektin aikana, mutta näistä oli päästy kokonaan eroon käyttämällä Nokevalin galvaanisia erottimia. Tällaista ratkaisua kokeiltiin myös tällä kertaa, mutta laihemmin tuloksin. Monien kokeilujen jälkeen itse asiassa huomattiin että aiemmin täydellisesti toiminut Huberin ma signaali oli muuttunut omituisesti häiriöiseksi. Selitystä tähän on haettava ilmeisesti Huberin maahantuojalta. Lisäksi samassa yhteydessä havaittiin että aiemmin Nokevalin erottimen läpi viety ja täydellisesti toiminut painemittaussignaali oli myös muuttunut epävakaaksi. Mahdollisena syynä tähän on National Instrumentsin mittauspalikan vioittuminen, mutta syytä selvitellään yhä. Yhtä kaikki, suurin osa projektin työajasta on toistaiseksi kulunut erinäisten teknisten ongelmien selvittelyyn. Huberilta saatavan ma mittaustidon eli hauteen sisälämpötilan arvon puuttuessa päätin aloittaa PID säätimen kokeilun mallista, jossa kaskadisäädön sisempänä säätimenä käytetään Huberin omaa säädintä, eli annetaan sisäänmenona Huberille haluttu hauteen lämpötila. Kokeilut ovat vasta alussa, mutta tähän mennessä voidaan ainakin todeta että hauteen lämpötilan ja kattilan sisälämpötilan välillä oleva merkittävä viive tulee ainakin aiheuttamaan haasteita. 3 Lopputulokset 3.1 Tarkentuneet työtavoitteet Projektin puitteissa tavoiteltu lopputulos muuttui lopulta jatkuvasti työn edetessä ja todellisen työmäärän käydessä selville. Jo käytännön syistä johtuen esimerkiksi säätöprosessin hienosäädöstä ja säätimen hienovirittämisestä kurssin puitteissa jouduttiin luopumaan ajan puutteen vuoksi. Merkittävimpänä syynä tähän olivat jatkuvasti prosessin edetessä muuttuneet koeolosuhteet, eli esim. kattilan sisärakennetta jouduttiin muuttamaan kesken työn joka vaikutti radikaalisti säätötuloksiin. Lisäksi prosessin loppukäyttäjien kanssa käydyt keskustelut toivat esille odotettuakin laajemman erilaisten koetilanteiden kirjon, jonka perusteella päädyttiin lopputulokseen että lämpötilansäädössä ei edes kannata yrittää löytää mitään all around säätöparametreja joita voitaisiin käyttää kaikissa koeajoissa. Esimerkiksi puuhakkeen

7 määrä kattilassa vaihtelee ja tällä on selvä vaikutus säätimen toimintaan. Toisaalta koska kattilassa ei ole lainkaan sekoittajaa, on myös kiertopumpun käyttönopeudella selviä vaikutuksia tuloksiin. Yhtä kaikki, päädyimme siis valvojan kanssa lopputulokseen että viritin säätimen niin pitkälle kuin kurssin aikataulun puitteissa oli mahdollista, ja sovittiin loppuvirittämisen jäävän pakostakin loppukäyttäjille. Myös erinäiset tekniset ongelmat vaikuttivat työn kulkuun. Jo väliraporttiin mennessä ilmenneet mittaustekniset ongelmat veivät projektin alkuvaiheessa paljon aikaa ja veivät näin ollen voimavaroja ns. todellisten tulosten tekemiseltä. Esim. lämpöhauteelta ulostuleva mittaussignaali todettiin vialliseksi, jolloin ohjaajan kanssa päädyttiin ratkaisuun olla uhraamatta aikaa korjauksen odotteluun vaan keskittyä olennaisempiin asioihin. Näin ollen tuli myös selväksi että kaskadisäätimessä on käytettävä sisempänä säätimenä Huberin omaa säädintä (koska hauteesta ei saada mitään mittaustietoja ulos). Tämä osoittautui sikäli erittäin hyväksi asiaksi, että sisemmän säätimen rakentamiseen eivät jälkikäteen ajatellen aika ja voimavarat olisi riittäneet. Eräs suurimmista työn kulkuun vaikuttaneista ongelmista oli paineventtiilin rikkoutuminen testitilanteessa. Syyksi paljastuivat ilmeisesti tiivisteet, joiden lämmönkestolta olimme odottaneet hieman liian paljon. Ongelma tultaneen todennäköisesti ratkaisemaan kattilasta venttiilille johtavan putken pituutta kasvattamalla (sekä mahdollisesti rakentamalla putken ympärille jäähdytys), mutta venttiilin varaosien useamman kuukauden toimitusajan johdosta venttiiliä ei päästy enää käyttämään projektin puitteissa. Näin ollen myös paineensäädön testaus ja viimeistely jäi lopulta projektin ulkopuolelle. Lisäksi muutoksena alkuperäiseen työsuunnitelmaan päätettiin sisällyttää työhön muutamia alkupäiseen järjestelmään tehtäviä modifikaatioita, kuten uuden lämpömittauksen lisääminen järjestelmään. 3.2 Lämpötilansäätö Säätimen rakenne

8 Kuten jo väliraporttiin mennessä todettu, lämpötilansäätö päädyttiin toteuttamaan kaskadisäätönä jossa sisempänä säätimenä toimii lämmityshauteen oma hauteen lämpötilaa ohjaava säädin ja ulompi varsinaista prosessin säätösuuretta eli kattilan sisälämpötilaa ohjaava säädin rakennetaan Labviewissä. Kuva 1: PID säädin Labviewissä Kuvassa 1 voidaan siis nähdä säätimen toteutus Labviewissä. Referenssilämpötilanaan säädin ottaa sisään kattilan pohja (Temperature 2) ja pintalämpötilalähettimien keskiarvon. Hauteelle annetaan ohjauksena kattilan mitatun lämpötilan arvo plussattuna PID säätimen ulostuloarvolla. D termi on kokeissa ollut koko ajan arvolla 0, eli kyseessä on käytännössä PI säädin.

9 Erikoisemmalta näyttävänä toimintona säätimessä on toiminto joka resetoi säätimen mikäli hauteelle annattava ohjauslämpötila kasvaa liian suureksi. Tähän ratkaisuun päädyin Labviewin säätimen erikoiseen toimintatavan johdosta, joka säätimen ulostulon arvoja rajoitettaessa hoitaa rajoituksen pienentämällä väkisin integraalitermiä niin paljon kuin on tarve, jolloin säätimen ulostuloarvo saattaa yllättäen muuttua negatiiviseksi vaikka positiivinen erosuureen arvo olisi vielä suuri. Tämän toiminnallisuuden löytäminen aiheutti runsaasti harmaita hiuksia ja pilasikin säätimen virittämisen alkuvaiheessa monta säätökoetta selittämättömällä tavalla. Säätimen resetointi on siis olemassa estääkseen integrator anti windupin syntymisen, koska valmiin PID säädin palikan ulotuloarvojen rajoittajat eivät siihen sovellu. Ongelmaan olisi kenties ollut parempikin ratkaisu, mutta tällaisenaan säädin ainakin täyttää tehtävänsä Askelvastekokeet Kun säädin oli todettu yleiseltä toiminnaltaan toimivaksi, oli seuraavaksi vuorossa sopivien säätöparametrien etsintä. Sopivien parametrien etsintä aloitettiin suorittamalla askelvastekokeita eri parametreilla, esim. niin että hauteen lämpötila nostetaan 50C > 200C. Kattilan sisälämpötilan arvona käytettiin kattilan pohjan lämpötilamittausta, jonka oli alun perin tarkoitus olla myös säätimen referenssilämpötila. Kuvien perusteella laskin teoreettiset säätöparametrit käyttämällä Ziegler Nicholsin menetelmää. Esimerkiksi kuvassa 6 näkyvässä kokeessa hauteen lähtölämpötila oli 65C ja loppulämpötila 297C, hauteen lähtölämpötilan ollessa 65C ja loppulämpötilan ollessa 266C. Esimerkiksi kyseisen kuvan perusteella säätöparametreiksi tulivat K = 5,45 ja Ti = 11,25 min.

10 Kuva 2: Askelvastekoe: Hauteen lämpötila 65C > 297C Useampia askelkokeita tehtyäni otin säädön lähtöparametreiksi arvot K = 5 ja Ti = 14 min. Varsin nopeasti kuitenkin kävi ilmi että ihan suoraan näillä parametreilla ei kovinkaan hyvää säätötulosta saavuteta. Siltikin askelkokeet antoivat varsin hyvän osviitan siitä että minkälaisella alueella säätöparametrit mahdollisesti saattaisivat sijaita. Tässä mielessä askelkokeista oli konkreettista hyötyä, vaikka mm. kattilan sisärakennetta muutettiinkin askelkokeiden tekemisen jälkeen, jonka kannalta askelkokeiden antama informaatio ei ollut validia Säätökokeet Askelvastekokeiden jälkeen vuorossa oli itse säätimen testaaminen ja sopivien parametrien hakeminen. Kuten Säätimen rakenne osiossa jo aiemmin tuli todettua, meni aluksi aikaa reilusti hukkaan säädinpalikassa olleen ikävän toiminnallisuuden vuoksi, joten suuri osa alussa tehdyistä testeistä meni hukkaan. Ylipäätään säätökokeiden tekeminen vei erittäin runsaasti aikaa, koska yhden säätökokeen tekemiseen meni (siis pelkästään itse kokeeseen) vähintään puoli tuntia. Lisäksi jokaisen kokeen yhteydessä kattilasta piti vaihtaa vedet ja lisäksi kierrättää astiassa kylmää vettä säiliön jäähdyttämiseksi, joten kokeiden tekeminen oli kaikin puolin varsin aikaa vievää. Eräs varsin hyvään lopputulokseen johtanut säätökoe voidaan nähdä kuvassa 3, säätöparametreina K = 10 ja Ti = 10 min. Parametrien herkkyydestä kertoo tosin jotain se että toistaessamme kokeen uudelleen samoilla parametreilla, mutta pumpun ollessa päällä, ei tulos ollut läheskään yhtä hyvä.

11 Kuva 3: Säätökoe parametreilla K = 10 ja Ti = 10 Kuvassa 3 näkyvä koetulos on siis saavutettu niin että säätimelle on annettu alusta asti asetusarvoksi haluttu lämpötilan loppuarvo. Todellisessa koetilanteessa lämpötilaa halutaan kuitenkin kasvattaa hitaammin ja halutulla nopeudella. Projektin puitteissa luotiin myös ohjelmaan tällainen toiminto (toiminnan esittely kappaleessa Käyttöliittymä). Tulos tällaisen periaatteen mukaisesta kokeesta voidaan nähdä kuvassa 4, jossa violetilla värillä nähdään haluttu lämpötilan arvo ja sinisellä kattilan todellinen lämpötila (pohja anturi). Säätöparametreina tässä kokeessa on ollut K = 8 ja Ti = 23,5 min.

12 Kuva 4: säätökoe jossa setpointtia nostettu hitaasti Kuvassa 4 näkyvän säätötuloksen valmistuttua homma vaikutti siis olevan varsin hyvällä mallilla, mutta törmäsimme pian uusiin ongelmiin. Olimme seuranneet kokeita tehdessä lähinnä kattilan pohjassa sijaitsevaa lämpöanturia, koska näin oli jo laitteen suunniteeluvaiheessa tutkimusteknisistä syistä ajataltu tehtävän, mutta huomasimme että kattilan sisälämpötiloissa on jotain omituista. Kattilan sisällä oli joidenkin kokeiden aikana ollut monien kymmenien asteiden lämpötilaeroja pohja ja pinta anturien välillä, jossa ei sekoituksen puutteestakaan johtumatta vaikuttanut olevan mitään järkeä. Kuvasta 5 voidaan nähdä hyvin nähdä kattilan sisällä olleet lämpötilaerot. Ylimpänä käyränä kuvassa on säätimen referenssilämpötilana käytetty pohjalämpötila, kun alempana näkyvät pinta sekä kiertoputkianturin mittaamat lukemat. Syyksi radikaaleille lämpötilanvaihteluille keksittiin viimein kattilan pohjassa sijaitseva ritilä/verkkorakenne, joka muodostaa kattilan pohjaan taskun. Koska tämä tasku on on suurelta pinta alalta yhetyksissä kattilan seinämään (ja näin ollen hauteeseen), lämpenee se huomattavasti muuta kattilaa nopeammin. Muutos voidaan nähdä selkeästi kuvasta 6 jossa näkyy säätökoe tehtynä ilman pohjaritilää. Kuvassa näkyvät Temperature 1 ja Temperature 2 ovat kattilan pinta ja pohjalämpötilaanturien arvot, jotka ovat varsin lähellä toisiaan.

13 Kuva 5: eri anturien mittaamat lämpötilat Kuva 6: eri anturien lämpötilat (ilman pohjaverkkoa)

14 Havaittujen muutoksien perusteella kattilan sisärakenteeseen tehtiin muutos jonka ansiosta pohjalämpötila anturi ei jää enää kattilan pohjassa sijaitsevaan taskuun, vaan nousee hieman sen yläpuolelle. Tässä vaiheessa päätettiin myös ottaa säätimen referenssilämpötilana käyttöön pohja ja pintaanturien keskiarvo. Muutoksien valmistuttua projektiin käytettävissä ollut aika alkoi olla lopussa, joten parametrien virittely jäi lopulta harmittavan vähälle. Kuvassa 7 voidaan kuitenkin nähdä eräs kattilaan tehtyjen sisäisten muutoksien jälkeen suoritettu säätökoe. Kuva 7: säätökoe kattilan sisäisten muutoksien jälkeen Säätöprojekti jäi siis parametrien sirittelyn osalta harmillisesti kesken, mutta toisaalta näin olisi käynyt tavallaan joka tapauksessa, koska erilaiset toisistaan reilusti poikkeavat koetilanteet vaatinevat myös erilaisia säätöparametreja. Säätimen lopullinen virittäminen jää siis loppukäyttäjien tehtäväksi. Projektin tuloksiin voidana kuitenkin sikäli olla varsin tyytyväisiä, että sopivien parametrien alueet tunnetaan nyt varsin hyvin Käyttöliittymä Käyttöliittymään projektissa tehdyt muutokset liittyivät lähinnä lämpötilansäädön toimintaan, eli lämpötilansäädön autopilottitoimintoon, jossa käyttäjän on siis voitava määrittää lämpötilalle haluttu

15 loppuarvo, nousunopeus ja pitoaika. Lisäksi PID säätimen viritysparametrit on lisätty käyttöliittymään, jotta niitä voidaan erilaisten koetilanteiden mukaan muuttaa. Lopullinen käyttöliittymä voidaan nähdä kuvassa 8. Kuva 8: Käyttöliittymä 3.3 Modifikaatiot Myös suunnitelman mukaisten modifikaatioiden teko jäi lämpötilansäätöön käytetyn pitkän ajan vuoksi suunniteltua vähemmälle, mutta muutamia muutoksia prosessiin kuitenkin tehtiin. Esimerkkeinä ylimääräisen lämpötilamittauksen asentaminen ja tuominen järjestelmään, sekä pumpun ohjaukseen asettettu korjauskerroin pumpun todellisesta pumppausnopeudesta tehtyjen mittausten perusteella.

16 3.4 Työtunnit Alla projektin tuntikirjanpito. Päivämäärä: Tunnit: Mitä tehty: Alustava palaveri ohjaajan kanssa kattilan lämpötilansäädön toteutuksesta AS kurssin puitteissa Alustavan työkuvauksen kirjoittaminen Palaveri ohjaajan kanssa työsuunnitelmasta, tavoitteista ja prosessin kulusta Työkuvauksen viimeistely Suunnitteluvaatimuksiin perehtyminen, työn suunnittelu Työsuunnitelman kirjoittaminen Labviewin säätöominaisuuksiin perehtyminen Labviewin säätöominaisuuksiin perehtyminen, PID säätimeen perehtyminen, säädön suunnittelu Säädön suunnittelu, laitteiston vaatimusmäärittely (paljonko tarvitaan fyysisiä muutoksia) Labview sovelluksen rakentaminen. Sovelluksen rakentaminen, fyysisten muutosten toteutus (hauteen sisälämpö tieto järjestelmään) Fyysisten muutosten toteutus, häiriöiden etsintä (mittauksissa heittoa) Häiriöiden etsintä (mittauksissa edelleen heittoa, vikaa ehkä myös NI:n palikassa) Sovelluksen rakentaminen Lisäopiskelua PID säätimen virittämisestä, askelvastekokeiden toteutus. Askelvastekokeiden toteutus, ohjeellisten säätöparametrien määritys (askelvastemenetelmä) Palaveri ohjaajan kanssa, säätimen testaus, sopivien säätöparametrien etsiminen. Kokeita säätöparametrien löytämiseksi. Labviewin PID säätimessä olevan bugin (tai enemmänkin erittäin huonon ominaisuuden) selvittäminen Kokeita säätöparametrien selvittämiseksi. Kokeita säätöparametrien selvittämiseksi. Ensimmäinen koe tutkimuskäytön mukaisessa ajotilanteessa Lisää kokeita tutkimuskäytön mukaisessa tilanteessa Prosessin vielä vaatimien fyysisten muutosten suunnittelua (vielä uusi lämpömittaus). Sisäisen lämmön suuriin vaihteluihin johtavan syyn etsintää Uuden lämpömittauksen asentaminen, lisäkokeita parametrien löytämiseksi, ohjelman tehostamisen suunnittelua Modifikaatioiden tekeminen, raportin kirjoittaminen.

17 Raportin kirjoittaminen, presentaation tekeminen. Tunnit yhteensä: 92