Säätötekniikan perusteet. Merja Mäkelä KyAMK

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Säätötekniikan perusteet. Merja Mäkelä 3.3.2003 KyAMK"

Markku Salminen
1 vuotta sitten
Katselukertoja:

Transkriptio

1 Säätötekniikan perusteet Merja Mäkelä KyAMK

2 Johdanto Instrumentointi automaation osana teollisuusprosessien hallinnassa Mittalaitteet - säätimet - toimiyksiköt Paperikoneella mittaus-, ohjaus- ja säätöpiiriä

3 Säätö Säätöpiirin laitteet Säätöpiirin käsitteet Yleisiä säätöjä PID-säätö Keskustelun aiheet

4 Mikä on säätö? Säätö ja ohjaus (control - control) Suljettu säätöpiiri ja avoin säätöpiiri säädöllä tarkoitetaan yleensä automaattista, mittaustakaisinkytkentään perustuvaa korjaavaa ohjaustoimintaa ohjauksella tarkoitetaan ohjauksen antoa esim. venttiilin asettelu (käsin) 56% esim. kierrosnopeuden asettelu (käsin) 82% esim. moottorin käynnistys ja pysäytys

tarkoitetaan yleensä automaattista, mittaustakaisinkytkentään perustuvaa korjaavaa

5 Ennen vanhaan... Höyryn virtaus nousee hurjasti ja paine vähenee, huh. Polttoaineen ja ilman syöttöä kai pitäisi lisätä. Kuinkahan tässä käy?!? Operaattori näkee säädettävät suureet mittareista ja muutosnopeudet piirturikäyristä. Operaattori toimii itse säätimenä. Venttiilit ovat näiden säätöjen ohjattavia toimiyksiköitä.

!? Operaattori näkee säädettävät suureet mittareista ja muutosnopeudet

6 Säätöpiirin laitteet Anturi tai lähetin esim. Pt100 tai painelähetin Säädin esim. automaatiojärjestelmän lohkoohjelmasäädin prosessiasemalla tai yksikkösäädin Toimiyksikkö esim. säätöventtiili tai pumppu taajuusmuuttajineen

7 Säätimet Automaatiojärjestelmät prosessiaseman toimilohko Ohjelmoitavat logiikkajärjestelmät PC säädinkortti tai ohjelmalohko tarvitaan -liityntäkortti Yksikkösäätimet yhden piirin laite

PC säädinkortti tai ohjelmalohko tarvitaan

8 Honeywell TP Alcont: säädöt prosessiasemalla PM OM OM OM OM UPLINE 1 UPLINE 2 PM PM PM PM PM PM PM PM PM PM

9 Säätöpiiri valvomossa

10 Metso Automation Damatic XDi: säädöt prosessiasemalla PCS

11 Toimiyksiköt Toimilaite + toimielin Toimilaitteina työsylinteri, sähkömoottori, kalvotoimilaite Toimielimenä pallo-, läppä-, istukkaventtiili virtausnopeuden, paineen, pinnankorkeuden ja lämpötilan säätö Taajuusmuunnin ja pumppu, moottori paineen, virtausnopeuden ja kierrosnopeuden säätö

istukkaventtiili virtausnopeuden, paineen, pinnankorkeuden ja

12 Takaisinkytketty eli suljettu säätöpiiri (H-M kpl 2)

13 Säätöpiirin käsitteet Mittausarvo, mittaus, oloarvo, säädettävä suure, M Asetusarvo, asetus, tavoitearvo, ohjesuure, S Säätimen ulostulo, lähtösuure, ohjaussuure, ohjaus, O Erosuure, säätöpoikkeama, S - M

14 Säätöluokat Yksimuuttujasäädöt (Single Input Single Output SISO) yleensä yksi säädettävä suure ja yksi toimilaiteohjaus näin yritetään säätää, jos vain mahdollista Monimuuttujasäädöt (Multiple Input Multiple Output MIMO) monta toisistaan riippuvaa säädettävää suuretta, monta ohjattavaa toimilaitetta esim. paperikoneen laatusäädöt

mahdollista Monimuuttujasäädöt (Multiple Input Multiple Output MIMO) monta

15 Mitä prosesseissa mitataan ja säädetään? Lämpötila [ºC] Paine [kpa] Virtaus [m³/h], [l/s] Massa [kg] Pinnankorkeus [%] Tiheys [kg/m³] Kosteus [%] Laatu, esim. sakeus [%] ja ph

16 Mihin tarvitaan säätöä? Prosessia ei ole yleensä mahdollista rakentaa siten, että se toimii ilman automaatiota. Prosessin halutaan toimivan automaattisesti ilman operaattorin jatkuvaa puuttumista asiaan. Prosesseissa on toimintahäiriöitä, esim. paine- ja virtausvaihteluita tai ajon toimintapistettä halutaan muuttaa.

17 Yleisiä säätöjä (H-M kpl 3) Säiliön pinnankorkeuden säätö Säiliön lämpötilan säätö Virtausnopeuden säätö Putkiston tai säiliön paineen säätö Massan sakeuden säätö...

18 Automaatio virtauskaavioissa (PI-kaavioissa) PI-kaaviot (putkisto- ja instrumentointi) Positiotunnukset (tag) SFS kirjain mittaussuure tai alkuperä tavallisimmat D, F, L, M, P, Q, T, S, V lisäkirjaimet ilmaisevat toimintaa tavallisimmat A, C, D, I, S, Z esim. LICZ-5362 pinnankorkeuden (analoginen) mittaus ja säätö, johon liittyy lukitus

kirjain mittaussuure tai alkuperä tavallisimmat D, F, L, M, P, Q, T, S, V

19 Säiliön pintasäädöt LIC-2002 jatkuva säätö mittaus pintalähettimeltä analoginen, esim ma, jatkuva automaattinen säätö, lähtö esim ma säätöventtiilille tarvittavat automaatiojärjestelmän kanavat: 1 analoginen tulo (AI) ja 1 analoginen lähtö (AO) LS-2003 on-off-säätö mittaus pintakytkimiltä binäärinen, ohjaus tulovirtauksen on-off-venttiilille tarvittavat automaatiojärjestelmän kanavat: 2 binääristä tuloa (BI) pintakytkimiltä ja 1 binäärinen lähtö (BO) auki-kiinni-venttiilille esim. puskurisäiliön täyttö pintarajojen perusteella

on-off-säätö mittaus pintakytkimiltä binäärinen, ohjaus tulovirtauksen on-off-venttiilille tarvittavat automaatiojärjestelmän kanavat:

20 Perinteisen perälaatikon pinta- ja painesäätö

21 Lisäaineiden annostelun virtausnopeussäädöt

22 Säätimen toiminta (H-M kpl 4) Ohjauksen laskenta laskulain (algoritmin) mukaan 1 u = K e edt T de p ( + + d ) Ti dt 0 PID yleisin u säätimen ulostulo eli ohjaus säätöpoikkeama e = asetusarvo - mittaus Kp, Ti ja Td säädön viritysparametrit säätöpiirin virityksellä tarkoitetaan sopivien säätöparametrien etsimistä Toimintatavat AUTO ja MAN t automaatilla säädin laskee ohjausta laskukaavansa mukaan käsiajolla operaattori voi asetella ulostuloa halutusti

23 Mistä on kysymys? Automaattisia säätöjä tarvitaan kompensoimaan prosessihäiriöitä ja vapauttamaan operaattoria tärkeämpiin tehtäviin. Säätöpiirin kuuluvat käsitteet mittaus, asetus ja ohjaus.

24 Kysymyksiä, kommentteja Kiitokset mielenkiinnosta

25 Lisätietoa säädöstä ja instrumentoinnista Harju - Marttinen, Säätöpiirin virityksen perusteet, ControlCAD 2001 atp, Control Engineering, Prosessori

Samankaltaiset tiedostot

Säätöjen peruskäsitteet ja periaatteet parempaan hallintaan. BAFF-seminaari 2.6.2004 Olli Jalonen EVTEK 1

Säätöjen peruskäsitteet ja periaatteet parempaan hallintaan Olli Jalonen EVTEK 1 Esityksen luonne Esitys on lyhyt perusasioiden mieleen - palautusjakso Esityksessä käsitellään prosessia säätöjärjestelmän