Regulator PID w sterownikach programowalnych GE Fanuc



Podobne dokumenty
Regulator PID w sterownikach programowalnych GE Fanuc

STEROWANIE MASZYN I URZĄDZEŃ I. Laboratorium. 8. Układy ciągłe. Regulator PID

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania KOMPUTEROWE SYSTEMY STEROWANIA (KSS)

Regulacja prędkości posuwu belki na prowadnicach pionowych przy wykorzystaniu sterownika Versa Max

INSTRUKCJA Regulacja PID, badanie stabilności układów automatyki

Ćwiczenie 3 - Sterownik PLC realizacja algorytmu PID

1. Regulatory ciągłe liniowe.

Podstawy Automatyki. Wykład 9 - Dobór regulatorów. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Politechnika Warszawska Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Instytut Podstaw Budowy Maszyn Zakład Mechaniki

Politechnika Warszawska Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Instytut Podstaw Budowy Maszyn Zakład Mechaniki

Politechnika Warszawska Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Instytut Podstaw Budowy Maszyn Zakład Mechaniki

Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych. Instrukcja do ćwiczenia VI Dobór nastaw regulatora typu PID metodą Zieglera-Nicholsa.

Rozdział 22 Regulacja PID ogólnego przeznaczenia

Obiekt. Obiekt sterowania obiekt, który realizuje proces (zaplanowany).

Podstawy Automatyki. Wykład 7 - Jakość układu regulacji. Dobór nastaw regulatorów PID. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

Realizacje regulatorów PID w sterownikach PLC Siemens S7-1200

UWAGA 2. Wszystkie wyniki zapisywać na dysku Dane E: (dotyczy symulacji i pomiarów rzeczywistych)

Regulatory o działaniu ciągłym P, I, PI, PD, PID

Dla naszego obiektu ciągłego: przy czasie próbkowania T p =2.

Sterowanie pracą reaktora chemicznego

Praktyka inżynierska korzystamy z tego co mamy. regulator. zespół wykonawczy. obiekt (model) Konfiguracja regulatora

UWAGA. Wszystkie wyniki zapisywać na dysku Dane E: Program i przebieg ćwiczenia:

Podstawy Automatyki. Wykład 6 - Miejsce i rola regulatora w układzie regulacji. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Przemysłowy Sterownik Mikroprocesorowy

SIMATIC S Regulator PID w sterowaniu procesami. dr inż. Damian Cetnarowicz. Plan wykładu. I n t e l i g e n t n e s y s t e m y z e

11. Dobór rodzaju, algorytmu i nastaw regulatora

Przemysłowy Sterownik Mikroprocesorowy

Spis treści. Dzień 1. I Elementy układu automatycznej regulacji (wersja 1109) II Rodzaje regulatorów i struktur regulacji (wersja 1109)

Podstawy Automatyki. Wykład 7 - obiekty regulacji. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Automatyka i sterowanie w gazownictwie. Regulatory w układach regulacji

Politechnika Gdańska. Gdańsk, 2016

REGULATOR PI W SIŁOWNIKU 2XI

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

(Wszystkie wyniki zapisywać na dysku Dane E:)

Laboratorium Komputerowe Systemy Pomiarowe

ZASTOSOWANIE PRZEKAŹNIKÓW PLC DO REALIZACJI ALGORYTMÓW STEROWANIA OGRZEWANIEM

Siemens S Konfiguracja regulatora PID

Systemy Czasu Rzeczywistego (SCR)

(Wszystkie wyniki zapisywać na dysku Dane E:)

Automatyka i robotyka ETP2005L. Laboratorium semestr zimowy

Identyfikacja obiektu i optymalizacja nastaw w Standard PID Control

Rys 1 Schemat modelu masa- sprężyna- tłumik

Sterowniki programowalne. System GE Fanuc serii Zasady działania systemu (część I)

Automatyka i Regulacja Automatyczna Laboratorium Zagadnienia Seria II

Ćwiczenie nr 1 Odpowiedzi czasowe układów dynamicznych

Zaliczenie - zagadnienia (aktualizacja )

Podstawy automatyki i robotyki AREW001 Wykład 2 Układy regulacji i regulatory

JĘZYKI PROGRAMOWANIA STEROWNIKÓW

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Automatyka w inżynierii środowiska. Wykład 1

Badanie wpływu parametrów korektora na własności dynamiczne układu regulacji automatycznej Ćwiczenia Laboratoryjne Podstawy Automatyki i Automatyzacji

Opracował: Jan Front

1. POJĘCIA PODSTAWOWE I RODZAJE UKŁADÓW AUTOMATYKI

Sterowniki Programowalne (SP) - Wykład #1 Wykład organizacyjny

Układ regulacji ze sprzężeniem zwrotnym: - układ regulacji kaskadowej - układ regulacji stosunku

Sterowniki Programowalne sem. V, AiR

LAB-EL LB-760A: regulacja PID i procedura samostrojenia

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Wzmacniacze operacyjne

Dynamika procesu zmienna stała. programowalne zmiany parametrów r.

1. Cel ćwiczenia. Celem ćwiczenia jest zestawienie połączenia pomiędzy dwoma sterownikami PLC za pomocą protokołu Modbus RTU.

1. Podstawowe wiadomości Możliwości sprzętowe Połączenia elektryczne Elementy funkcjonalne programów...

PODSTAWY AUTOMATYKI I MIERNICTWA PRZEMYSŁOWEGO Laboratorium 3 Regulatory PID i ich strojenie, Regulacja dwupołożeniowa

Automatyka i sterowania

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

UWAGA. Program i przebieg ćwiczenia:

Dobór typu regulatora i jego nastaw w procesie syntezy układu regulacji automatycznej Ćwiczenia Laboratoryjne Podstawy Automatyki i Robotyki

Sterowniki Programowalne (SP)

PAiTM. materiały uzupełniające do ćwiczeń Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych studia inżynierskie prowadzący: mgr inż.

Metody integracji systemów sterowania z wykorzystaniem standardu OPC

Sterowniki Programowalne (SP) - Wykład #1 Wykład organizacyjny

Politechnika Warszawska Instytut Automatyki i Robotyki. Prof. dr hab. inż. Jan Maciej Kościelny PODSTAWY AUTOMATYKI

Silnik prądu stałego (NI Elvis 2) Dobieranie nastaw regulatorów P, PI, PID. Filtr przeciwnasyceniowy Anti-windup.

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Sterowanie w programie ADAMS regulator PID. Przemysław Sperzyński

Sterowniki Programowalne (SP) Automatyka i Robotyka Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechnika Gdańska

Regulator P (proporcjonalny)

Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej

Sterowniki programowalne

INDU-20. Przemysłowy Sterownik Mikroprocesorowy. Przeznaczenie Masownice próżniowe, mieszałki, systemy kontroli próżni

SYNTEZA UKŁADU AUTOMATYCZNEJ REGULACJI TEMPERATURY

Funkcjonowanie i budowa modelu układu regulacji temperatury. Jakub Rotkiewicz AIR 2018

1. Zbiornik mleka. woda. mleko

Politechnika Białostocka

1. Rejestracja odpowiedzi skokowej obiektu rzeczywistego i wyznaczenie podstawowych parametrów dynamicznych obiektu

Sterowniki Programowalne (SP) Wykład 11

Automatyzacja. Ćwiczenie 9. Transformata Laplace a sygnałów w układach automatycznej regulacji

Sterownik momentu obrotowego silnika prądu stałego

Programowanie sterowników przemysłowych / Jerzy Kasprzyk. wyd. 2 1 dodr. (PWN). Warszawa, Spis treści

Katedra Automatyzacji Laboratorium Podstaw Automatyzacji Produkcji Laboratorium Podstaw Automatyzacji

Algorytmy sztucznej inteligencji

Laboratorium z podstaw automatyki

1. Opis teoretyczny regulatora i obiektu z opóźnieniem.

MiAcz2. Programowalne systemy przemysłowe automatyki PLC

Ćw. S-III.4 ELEMENTY ANALIZY I SYNTEZY UAR (Dobór nastaw regulatora)

SKRÓCONY OPIS REGULATORA AT-503 ( opracowanie własne TELMATIK - dotyczy modeli AT i AT )

Ćwiczenie PA6. Badanie działania regulatora PID zaimplementowanego w sterowniku S firmy Siemens

Model Predictive Control

Badanie kaskadowego układu regulacji na przykładzie serwomechanizmu

Aplikacja Pakiet do symulacji i optymalizacji układów regulacji (SIMO) napisana jest w języku Microsoft Visual C#.

1. Wprowadzenie. 2. Obiekty sterowania i ich modele. Wojciech Gruk, Szymon Habecki, Robert Piotrowski

Transkrypt:

Regulator PID w sterownikach programowalnych GE Fanuc Wykład w ramach przedmiotu: Sterowniki programowalne Opracował na podstawie dokumentacji GE Fanuc dr inż. Jarosław Tarnawski

Cel wykładu Przypomnienie zasad sterowania w pętli zamkniętej czyli regulacji Przypomnienie podstawowych informacji na temat regulacji PID Budowa programu dla PLC realizującego regulator PID W języku drabinkowym W języku IL W języku ST Zapoznanie z blokami regulacji PID (PID_IND, PID_ISA) dostępnymi w sterownikach GE Fanuc

Zakres wykładu Ilustracja budowy układu sterowania z regulatorem PID w PLC Dla rzeczywistego fizycznego obiektu podłączanego przez we/wy analogowe z wykorzystaniem modułu ALG442 Dla obiektów symulowanych Dla obiektu symulowanego w PLC (technika symulacji pętli programowej ang. Software-in-the-loop) Dla obiektu symulowanego w SCADA InTouch (technika symulacji pętli programowej ang. Software-in-the-loop) Dla obiektu symulowanego w Matlab/Simulink/RTWT i z wykorzystaniem kart akwizycji danych (technika symulacji w pętli sprzętowej ang. hardware-in-the-loop)

Klasyczny układ regulacji z(t) r(t) + - e(t) Regulator u(t) Obiekt y(t) y(t) wielkość wyjściowa (regulowana), u(t) sygnał sterujący r(t) wartość zadana, e(t) uchyb sterowania, z(t) - zakłócenie

PID-ISA 1 u( t) k e( t) e( ) d p Tc 0 t T d de( t) dt Parametry regulatora PID kp wzmocnienie, Tc- czas zdwojenia (po tym czasie od podania sygnału skokowego wyjście ulega zdwojeniu) Td czas wyprzedzenia Przy zmianie kp zmieniają wartość wszystkie parametry

PID-IND k u( t) k e( t) i e( ) d p T kp wzmocnienie, c t 0 k d T d de( t) dt Tc- czas zdwojenia, ki - wzmocnienie członu całkującego Td czas wyprzedzenia, kd wzmocnienie członu różniczkującego Wszystkie wyrazy są niezależne

Blok PID Blok ten na podstawie dwóch wartości: punktu ustalonego (wartości zadanej) i bieżącej wartości wielkości regulowanej oraz korzystając z zadanych parametrów bloku, oblicza taką wartość sygnału sterującego (nastawiającego), która spowoduje zmniejszenie uchybu, czyli odchylenia wielkości regulowanej od wartości zadanej (punktu pracy).

DN - w trybie ręcznym zmniejszenie sygnału sterującego Blok regulatora PID SP wartość zadana PV wielkość regulowana CV sygnał sterujący MAN tryb pracy ręcznej (wyłaczenie automatu) UP w trybie ręcznym zwiększenie sygnału sterującego

PID

Blok funkcyjny PID wykorzystuje 40 rejestrów w pamięci sterownika do zapamiętywania zbioru parametrów regulatora. Wszystkie parametry są 16 bitowymi liczbami całkowitymi (w celu zapewnienia kompatybilności z 16 bitowymi analogowymi wielkościami regulowanymi.) Pozwala to na zastosowanie dla wielkości regulowanych pamięci adresowanej przez %AI oraz pamięci adresowanej przez %AQ dla sygnału sterującego.

Obliczenia dla PID w PLC Uchyb = (SP - PV) lub (PV-SP) dt = Bieżący czas sterownika - czas, który upłynął od momentu ostatniego wykonania algorytmu PID Blok różniczkujący = (Uchyb- Poprzedni uchyb)/dt lub (PV - poprzednia wartość PV)/dt

Rodzaje regulatorów PID

Rodzaje regulatorów PID Algorytm PID o niezależnych wyrazach (PID_INT) oblicza sygnał ustawiający jako: Sygnał ustawiający regulatora PID= Kp * Uchyb + Ki * Uchyb * dt + Kd * pochodna + CV Bias Standardowy algorytm ISA (PID_ISA) korzysta z innego wzoru: Sygnał ustawiający regulatora PID= Kc * (Uchyb + Uchyb * dt/ti + Td * pochodna) + CV

Współczynnik wzmocnienia proporcjonalnego kp (05) Wartość całkowita, oznaczana symbolem Kc (w wersji ISA), określająca zmianę sygnału ustawiającego CV odpowiadającą zmianie uchybu o 100 jednostek bezwymiarowych PV. Parametr ten wyświetlany jest jako 0.00 %/%, z domyślnie przyjmowanymi dwoma miejscami dziesiętnymi. Przykładowo parametr Kp równy 450 będzie wyświetlany jako 4.50, a powodowane przez niego zmiana sygnału nastawiającego będzie wynosić Kp*Uchyb/100 lub 450*Uchyb/100.

Czas różniczkowania Kd (06) Wartość całkowita określająca czas różniczkowania w setnych częściach sekundy. Wprowadzana w jednostkach 10 milisekund, a wyświetlana w formacie 0.00 sekund Przykładowo, jeżeli parametr Kd ma wartość 120, będzie on wyświetlany jako 1.20 sek., a powodowana przez niego zmiana sygnału wyjściowego bloku PID będzie wynosić Kd*przyrost uchybu/ przyrost czasu, czyli 120*4/3, jeżeli Uchyb zmienić się o 4 jednostki bezwymiarowe PV w ciągu 30 milisekund. Parametr Kd może zostać wykorzystany do przyśpieszenia wolnej odpowiedzi regulatora, ale jest bardzo wrażliwy na zakłócenia wielkości regulowanej PV.

Współczynnik wzmocnienia członu całkującego Ki(07) Wartość całkowita ze znakiem określająca częstotliwość całkowania, jeżeli Uchyb ma stałą wartość równą 1 jednostce bezwymiarowej PV. Parametr ten wyświetlany jest w formacie 0.000 powtórzeń/ sek. Przykładowo, jeżeli parametr Ki ma wartość 1400, wyświetlany będzie jako 1.400 powtórzeń/ sek., a powodowana przez niego zmiana sygnału wyjściowego bloku PID wynosi Ki*Uchyb*dt, czyli 1.400*20*50/1000, dla Uchybu o wartości 20 jednostek bezwymiarowych wartości regulowanej PV i czasu trwania cyklu sterownika 50 milisekund (Okres próbkowania równy 0).

Strojenie - heurystyki

Strojenie heurystyki cd.

Określenie parametrów obiektu

Strojenie Ziegler, Nichols

Strojenie Ziegler, Nichols

Okno PID Tuning

ALG442 moduł analogowy I/O W części wejść zapewnia konwersję sygnałów elektrycznych 0-10V, 4-20mA na wartości logiczne z zakresu -32000 do 32000 i zapisuje je w zmiennych %AI W części wyjść zapewnia konwersję logicznych %AQ z zakresu -32000 do 32000 na sygnał elektryczny 0-10V, 4-20mA

PID w PLC regulujący obiektem rzeczywistym Dla rzeczywistego fizycznego obiektu podłączanego przez we/wy analogowe z wykorzystaniem modułu ALG442 należy Upewnić się, że elektryczne sygnały wyjściowy i sterujący po stronie obiektu wykorzystują stosowane przez moduł I/O zakresy tj. w wersji napięciowej 0-10V a wersji prądowej 4-20mA. Wyjście obiektu podłączyć do wejścia analogowego modułu I/O PLC, wyjście analogowe I/O PLC podłączyć do wejścia obiektu Dokonać konfiguracji sterownika, napisać program z regulatorem PID, załadować, uruchomić i dostroić

Testowanie PID (wersja z modelem w PLC lub SCADA) Zamodelować obiekt inercyjny I-go rzędu z opóźnieniem Zaimplementować taki obiekt w sterowniku lub w aplikacji wizualizacyjnej Przeskalować sygnały na poziom regulatora PID w sterowniku Dokonać syntezy regulatora PID dla opracowanego obiektu Dobrać nastawy regulatora PID

Realizacja modelu obiektu Zaimplementować w sterowniku równanie różnicowe jako model obiektu y(k)=0.9y(k-1)+0.05u(k-10) Okres T=100ms Realizacja modelu w PLC Wymusić stały czas trwania cyklu sterownika Skorzystać z bloku SHFR dla uzyskania opóźnienia

Implementacja równania różnicowego W modelach danych przez równania różnicowe występują przeważnie trzy operacje: Dodawania Mnożenia Opóźnienia Realizacja dwóch pierwszych nie stanowi żadnego problemu

Implementacja równania różnicowego Implementacja opóźnienia Wartość w chwili poprzedniej np. y(k-1) można uzyskać kopiując wartość aktualną do innego rejestru za pomocą bloku MOVE_REAL, MOVE_INT. W następnym cyklu pracy wartość w tym rejestrze będzie opóźniona o jeden krok. Postępujące w ten sposób możemy uzyskać dowolne opóźnienie. Wymaga to oczywiście odpowiedniej liczby rejestrów. Jednak w przypadku większych opóźnień warto zastosować rejestry przesuwne

Przekonwertować sygnały obiektu na liczby całkowite w zakresie 32000-32000 Posłużyć się blokami konwersji real->int Dokonać syntezy regulatora PID Zadawać SP z wizualizacji i obserwować zachowanie regulowanego obiektu Dostroić regulator

Schemat systemu sterowania z modelem obiektu i regulatorem w PLC InToucha wykorzystano do zadawania SP i prezentowania wielkości PV i CV Model Obiektu Wyświetlanie PV, CV PID Sterownik Zadawanie SP Wizualizacja

Sterowanie PID

PID w pętli sprzętowej