SMITH-PREDICTOR Kompensaattori PI-Säätimellä. Funktiolohko Siemens PLC. SoftControl Oy

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "SMITH-PREDICTOR Kompensaattori PI-Säätimellä. Funktiolohko Siemens PLC. SoftControl Oy"

Tuomo Elstelä
6 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 SMITH-PREDICTOR Kompensaattori PI-Säätimellä Funktiolohko Siemens PLC SoftControl Oy

2 1.0 Smith Predictor kompensaattori PI-säätimellä Yleistä Sovellus Kuvaus Muuttujat Säätimen viritys...6 SoftControl Oy 2-6

3 1.0 Smith Predictor kompensaattori PI-säätimellä 1.1 Yleistä O.J Smith kehitti 1950 luvulla Smith Predictor säätörakenteen kompensoimaan prosesseja joissa on pitkä kuollut aika (matkaviive). Smith Predictor säätimen rakenne sisältää prosessin matemaattisen mallin takaisinkytkentähaarassa. Matemaattisena mallina käytetään yksikapasiteettista prosessia lisättynä matkaviiveellä. Funktiolohkoa FB401 PI_Smith käytetään SIMATIC S7 logiikoissa jatkuvatoimisena säätimenä säätämään prosesseja joissa on pitkä kuollut aika. Säätimen parametreja ja tilaa voidaan muuttaa käytön aikana jolloin säädin saadaan mukautumaan halutusti säädettävään prosessiin. 1.2 Sovellus Säädintä voidaan käyttää yksittäisenä kiinteän asetusarvon säätimenä, tai usean säätöpiirin pääsäätimenä kaskadi-, sekoitus- tai suhdesäätimenä. Smith Predictor säädin sisältää PI-säätimen ja kuollen ajan kompensaatio algoritmin, joka toimiin syklisesti halutulla näytetaajuudella. Säätimen lähtö toimii analogia-signaalilla, mutta tarvittaessa siihen voidaan kytkeä pulssigeneraattori (PULSEGEN) jolloin säätimen lähtö on moduloitu pulssi, tai askel-lähtöinen. SoftControl Oy 3-6

4 1.3 Kuvaus Asetus- ja mittausarvopiirien lisäksi säädin toteuttaa PI-säätimen jatkuvatoimisella lähdöllä (analogilähtö) jota voidaan muuttaa käsisyöttöarvolla. Seuraavassa on kuvaus säätimen toiminnoista : Asetusarvo Asetusarvo annetaan reaalilukuna SP_INT tuloon. Mittausarvo Mittausarvo annetaan reaalilukuna PV_INT tuloon. Säädin käyttää sisäisesti lukualuetta 0-100, joten mittausalue on skaalattava muuttujilla PV_FAC ja PV_OFF oikeaksi. Sisäisesti käytetty muuttuja on PV_IN*PV_FAC + PV_OFF. esim. mitta-alue => PV_FAC = 4.0 ja PV_OFF=0.0. Säätöpoikkeama (error) Asetusarvon ja mittausarvon ero eli säätöpoikkeama on muuttujassa err. Säätöpoikkeaman pieni värähtely estetään muuttujalla DEADB_W. Säädin ei muuta lähtöä DEADB_W alueen sisällä ( säätöklappi ). Käsiajoarvo Kun säädin kytketään tilaan KÄSI, saa säätimen lähtö saa arvon Y_MAN ja PI-säätimen integraattori nollataan, jolloin mitään sysäyksiä säätimen lähdössä ei tapahdu kytkettäessä säädin KÄSI/AUTO. Toimisuure Säätimen lähtöä voidaan rajoittaa muuttujilla LMN_HLM ja LMN_LLM Prosessimalli Kompensaattorin prosessimallin parametrit saadaan askelvastekäyrän mukaan seuraavasti : ,2% ,3% taud t 1 tau t 2 time Prosessin askelvaste SoftControl Oy 4-6

5 Mallin vahvistus : Mittausarvo Km = Säätimenlähtö Mallin aikavakio : tau = 1,5* ( t t ) 2 1 Mallin kuollut aika : taud 1 1,5* t1 t 3 = 2 Säätimen parametri Km on prosessin vahvistus, parametri tau on prosessin aikavakio τ ja parametri taud on prosessin kuollut aika τ d. 1.4 Muuttujat Muuttuja Kuvaus Oletus Datat. Tyyppi Attr. COM_RST Uudelleenkäynnistys suoritettu FALSE BOOL IN PV_IN Mittausarvo REAL IN PV_FAC Mittausarvokerroin 1.0 REAL IN PV_OFF Mittausarvo offset 0.0 REAL IN SP_INT Asetusarvo 0.0 REAL IN AUTO Säädin KÄSI/AUTO (FALSE=AUTO/TRUE=MAN) FALSE BOOL IN LMN_LLM Lähdön minimi 0% REAL IN LMN_HLM Lähdön maksimi 100% REAL IN Kc PI-Säätimen vahvistus 1.0 REAL IN TI PI-Säätimen I-aika 1.0 REAL IN DEADB_W Säädön kuollut alue (säätöklappi) 1.0 REAL IN h Näytteenottoaika (synkronointi) 1.0 REAL IN Km Prosessin vahvistus 1.0 REAL IN tau Prosessin aikavakio 1.0 REAL IN taud Prosessin kuollut aika 1.0 REAL IN LMN Säätimen lähtö REAL OUT LMN_PER Säätimen lähtö (periferia) DEC OUT state Säätimen tila (TRUE=MAN/FALSE=AUTO) BOOL OUT err Säätöpoikkeama BOOL OUT par_err Parametrivirhe BOOL OUT SoftControl Oy 5-6

6 1.5 Säätimen viritys Kirjallisuudesta löytyy monia eri tapoja säätimen virittämiseen, mutta on muistettava että säätimen optimiviritys onnistuu vain ideaalisella ensimmäisen kertaluvun ja matkaviiveen prosessilla. Seuraavat laskentakaavat antavat lähtöarvot viritysparametreille. Vahvistus Integrointiaika Kc = 0,984 * Km tau taud tau taud Ti = * 0,608 tau 0,986 0,707 SoftControl Oy 6-6

Samankaltaiset tiedostot

Yleinen malliprediktiivinen säädin. Funktiolohko Siemens PLC. SoftControl Oy

Yleinen malliprediktiivinen säädin Funktiolohko Siemens PLC SoftControl Oy 1.0 Malliprediktiivinen Säädin... 3 1.1 Yleistä...3 1.2 Sovellus...3 1.3 Kuvaus...4 1.4 Muuttujat...5 1.5 Säätimen viritys...6