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Calcolo Guadagni Pid - Come evitare di fare ore di prove


Vincenzo batta
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Vincenzo batta

Salve a tutti, lavoro da qualche tempo nel campo dell'automazione industriale (centrali elettriche, piattaforme petrolifere, dissalatori, siderurgico , ecc) ed ho visto parecchie persone nella mia vita ritoccare i guadagni dei mille e mille regolatori PID che erano nei sistemi che mi sono passati davanti, io stesso mi sono trovato parecchie volte a doverlo fare, ma, pur sapendo che esistono degli algoritmi per calcolare questi guadagni, non ho mai visto qualcuno utilizzarli.

quello che ho visto fare, e che ho fatto io stesso, e' provare e riprovare a tentativi fino a che il sistema era stabile considerando anche ovviamente l'inserimento di errori tra PV e SP piu' ho meno grandi.

Chiedo se esiste un qualche programmino SW nel quale si possa inserire per esempio l'errore in %, il campo della variabile, il tempo di annullamento dell'errore, la velocita' di risposta dell'organo attuato ecc. per ricevere i parametri da inserire, magari dovendo poi affinarli, avendo pero' ridotto notevolmente i tempi di intervento.

Salute e grazie a quanti vorranno comunicare i loro eventuali commenti.

Vincenzo

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Stefano Sormanni

Penso proprio di no, in quanto anche il sistema è identico ( e quindi inserisci gli stessi parametri) si deve modificare leggermente per ottimizzarlo (vuoi per la parte meccanica, quella elettrica, per gli attuatori).

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L'unica alternativa valida all'ottimizzazione manuale del regolatore è l'adozione di un regolatore fornito di funzione di autotuning. Se l'algoritmo è ben realizzato di ottengono dei risultati più che soddisfacienti. Un esempio classico sono i termoregolatori. Quelli dell'iltima generazione sono tutti con autotuning e non necessitano di regolazione manuale.

Non tutti i processi consentono di usare procedure di autotuning con risultati soddisfacienti.

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Premetto che io sono uno di quelli che "va a mano", tanto ho sempre qualcos'altro da fare mentre aspetto che i miei PID si stabilizzino! Oppure, se disponibili, faccio largo uso delle funzioni di autotuning, eventualmente facendo gli ultimi ritocchi secondo le mie sensazioni.

Ricordo però che esiste il metodo di Ziegler e Nichols (da me mai utilizzato) che non dovrebbe essere difficile da implementare a livello software.

Mi riferisco in particolar modo a Livio che ho visto essere un'autorità in materia di regolatori di processo.

Ciao.

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Il problema non è implementare il modello. Il vero problema è conoscere esattamente tutti i dati del sitema controllato.

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Ciao,

ho avuto anche io la mia parte di battaglie con termoregolatori PID.

Penso sia fondamentale studiare la dinamica del sistema su cui si va ad operare per partire con il piede giusto.

Di recente ho installato sei impianti di termoregolazione su estrusori plastici ed è stato un incubo (il cliente voleva l'assoluta stabilità sul decimo di grado!)

Anche se avevo la funzione di autotuning sullo strumento alla fine sono sempre andato a naso.

Per facilitare le tarature penso siano molto utili i software delle case costruttrici (es. ASCON) che permettono di vedere in formato grafico l'andamento della misura nel tempo. In base all'oscillazione del grafico si possono approssimare le tarature per rendere il sistema più stabile.

(comunque si va sempre a naso! <_< )

Ciao auguri!!

Fabio.

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Col tempo sono giunto alla conclusione che sia fondamentale conoscere approfonditamente il regolatore PID per metterlo in funzione.

Perdere qualche ora a studiarselo risolve notevoli problemi i avviamento perchè si riescono a interpretare bene le risposte del sistema a variazioni di parametri e quindi agire sempre nella direzione giusta in un processo di taratura per affinamenti successivi, unico metodo applicato in realtà (esclusi gli autotuning che danno una prima sgrossata al lavoro). Seguendo le nozioni teoriche di Livio ed altri ho ridotto i tempi di avviamento impianti.

Purtroppo a volte i PID implementati nei regolatori sono di tipo diverso e con delle costanti interne che se non conosciute falsano un po' i risultati rendendoli difficili da interpretare.

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Per FaxPLC :

Scusa ma come hai fatto ad ottenere la precisione di 0.1°C ? :o

E durante i transitori , cioè quando magari si varia la velocità di estrusione , che comportamento avevi ?

Utilizzavi anche ventilatori di raffreddamento per controllare la temperatura delle zone della camera di estrusione ?

Se SI, controllavi anche il loro funzionamento con PID ?

L'estrusore era per il settore tessile ?

Mi interessa molto l'argomento .

bigalex :blink:

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Ciao bigalex,

allora, gli estrusori su cui ho lavorato formavano il tubo plastico per la costruzione dei bossoli da caccia.

Tramite i termoregolatori e relè statici andavo a comandare delle resistenze poste a mo di collare su 5 zone dell'estrusore.

I ventilatori, posti sulle ultime due o tre zone (purtroppo ogni estrusore era diverso!) erano fissi e gli operatori li mettevano in funzione solo dopo che la macchina aveva raggiunto una temperatura vicina a quella di lavoro.

Per mantenere la precisione di un decimo di grado va detto prima di tutto che come sensori ho utilizzato delle PT100 e oltre ad essere diventato vecchio per le regolazioni PID, ho usato una funzione (che penso esista anche su altri modelli) chiamata t.c. (cito la scritta sul manuale: Tempo di ciclo uscita regolante: All'interno di questo tempo, l'algoritmo di regolazione modula in percentuale i tempi di On e di Off dell'uscita principale di regolazione discontinua). Tramite l'opportuno set di questo parametro ho realizzato un uscita pulsante in modo da energizzare sempre le resistenze e bilanciare l'azione dei ventilatori. La pulsazione aumenta o diminuisce di intensita in funzione della variazione di temperatura fino a diventare fissa a On per variazioni brusce. Come metodo funziona perchè mantiene sempre la zona ad una determinata temperatura senza fare pause troppo lunghe di OFF (come difetto e il lo avevo detto al cliente ma pur di risparmiare... se hai degli amperometri analogici in serie al circuito per visualizzare la correte usa quelli digitali perché dopo un pò la lancetta fa una brutta fine a forza di su e giù :P ).

Per quanto riguarda la velocità di estrusione per questa applicazione deve essere costante quindi non avevo i problemi che tu mi hai descritto.

Ciao.

Fabio

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.....mi sono dimenticato di dirti che i termoregolatori che ho usato sono della ASCON, gamma 2 linea x1... nel caso volessi cercare qualche informazione su internet.

ciao ciao... ora vado perché se mia moglie mi vede ancora qui davanti me lo da lei il PID (Pedate In Didietro) :D:D

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..Tempo di ciclo uscita regolante...

Praticamente sei andato a tarare il periodo del PWM, credo anche, deducendolo dalla tua spiegazuione, che hai tarato qualche cosa che ha a che vedere con il feed foerward.

Il problema maggiore della taratura di regolatori commerciali è che non tutti usano le medesime convenzioni.

Comunque la precisione di 0.1C, pur non esendo eccezzionale, è piuttosto accurata per le zone di un estrusore.

Poi dipende anche dal dimensionamento degli elementi riscaldanti, dalla posizione delle sonde, etc.

Hai fatto bene ad usare PT100 che, secondo me, per temperature fino a 400C (anche qualche cosa di più) sono i mifliori trasduttori.

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Ciao Livio,

[Comunque la precisione di 0.1C, pur non esendo eccezzionale...]

Mi riferivo non tanto alla precisione, forse mi sono espresso male, ma alla stabilità del sistema... il mio cliente voleva vedere XXX.5 "inchiodato" qualsiasi cosa succedesse!

Col metodo descritto sono riuscito a limitare l'oscillazione tra i due decimi riportando velocemente la temperatura nel set point impostato. Ma per trovare i parametri giusti...ne ho consumata di plastica...spero che con il mio ritardo qualche bestiolina sia vissuta un pò di più :P !

Ciao e grazie.

Fabio.

Edited by FaxPLC
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Grazie FAxPLC .

Anche a me è capitato di dover fare impianti per estrusori (alcuni come revamping di vecchi estrusori) ed è sempre stato difficile trovare un buon livello di regolazione , soprattutto durante i transitori, visto che quando inizi ad estrudere hai sempre delle oscillazioni di temperatura (anche importanti, dell'ordine di qualche grado) dovute al riempimento della camera di estrusione con materiale che è + o - a temperatura ambiente .

Poi se il processo si stabilizza e cioè velocità e materiale da estrudere si mantengono costanti le oscillazioni si smorzano e contengono all'intorno di pochi decimi di grado (+/- 2-3) su un fondo scala di 200-250 °C.

Io ho sempre usato PID regolati da PLC e al momento contestazioni non ce ne sono state, anche se l'argomento regolazione di temperatura ha sempre una componenete di sensibilità personale (che al momento non posseggo ancora) specialmente se si devono raggiungere deviazioni molto contenute .

Ho sempre utilizzato (per richiesta del cliente) Termocoppie tipo J .

bigalex :blink:

Edited by bigalex
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Ciao bigalex,

Non ho mai provato a realizzare controlli PID da PLC, è una parte che mi manca, forse perchè personalmente tento sempre di svincolare questi controlli dall'automazione perchè ho paura che se il PLC va in crisi mi incasina tutto.

Preferisco usare dei termoregolatori che facciano solo quello e poi farli comunicare con il PLC tramite rete, in modo tale che se il PLC va in crisi ho almeno il controllo che continua a funzionare evitando di intasare la macchina.

E' una soluzione più costosa forse ma la preferisco (anche se poi è sempre il cliente che ha l'ultima parola... :) )

Comunque non appena ho l'occasione voglio provare a farlo via PLC, giusto per fare un contronto.

Ciao Ciao

Fabio.

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Comunque non appena ho l'occasione voglio provare a farlo via PLC, giusto per fare un contronto

Con un po' di pazienza e con una buona competenza si possono fare degli ottimi regolatori che, per applicazioni specifiche, possono dare risultati migliori dei regolatori standard che sono per impieghi generali.

C'era un'azienda, ora assorbita da un'altra, che aveva costruito la sua fortuna sulla stabilità di temperatura della regolazione degli estrusori, anche quelli raffreddati ad acqua.

.....soprattutto durante i transitori, visto che quando inizi ad estrudere hai sempre delle oscillazioni di temperatura (anche importanti, dell'ordine di qualche grado) dovute al riempimento della camera di estrusione con materiale che è + o - a temperatura ambiente .

Il sistema per ridurre, o addirittura anullarle, c'è e si basa sull'uso di feed forward corretto dalla velocità a dal riempimento. In altri termini si costruisce un modello semplificato deell'estrusore. In questo modo si riducono le oscillazioni nell'intorno dei decimi.

L'uso di PT100 migliora la stabilità e la ripetibilità e, contemporaneamente, ti affranca da molti problemi di isolamento che ahnno le termocoppi.

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