Описание примера работы ФБ CTRL PID M

0:01 Добрый день, в этом выпуске мы рассмотрим использование пид регулятора в Мастеркарда 4 д. Мастер Скада 4 д имеется библиотека Оскад, это немецкая библиотека Открытого кода. В ее составе в разделе модули регулирования есть несколько регуляторов. Эфтипи Ди, это пропорционально дифференциальные регуляторы, Эфтипи. Ай пропорционально интегральный эф Ти, Ай Ди, ну или Пит как кому привычнее на слух. Это пропорционально интегрально дифференциальный регулятор, а также их усовершенствованные модификации. И в типе Айди Дабл Ю и в типе Айди Дабл Ю Эль в. зависимости от вот этих последнего последних индексов они отличаются способом защиты от интегрального насыщения регуляторы с индексом. Дабл Юэль имеет? Динамическую защиту в оригинальной документации на библиотеку сказано, что это наиболее продвинутый способ защиты от интегрального насыщения, но оставим. Это утверждение на совести авторов, так или иначе именно на базе вот этого регулятора. Эф Ти Пид Дабл Ювели сделан другой функциональный блок контрол Пит. Ну или контрол пи Айди, опять же кому, как привычные на слух, представляющий собой упомянутый регулятор с минимально необходимой обвязкой и что это значит? Дело в том, что все перечисленные ранее регуляторы, вот они имеют только вход и выход, у них нет переключения режимов ручной автомат на вход, нужно подавать. Уже вычисленный сигнал рассогласования. Ну, в общем, голый пидо алгоритм, а у функционального блока контрол Пит уже есть отдельные входы для регулируем. Переменной и для задания, а также имеется переключение режимов ручной автоматический. И вроде бы он готов уже к применению, но вот выяснилось, что у него есть. 1 Существенный недостаток, а именно ударное переключение между режимами из ручного автоматически и обратно, и если безударное переключение в ручной режим. Можно решить проектным способом то с обеспечением безударности при переключении из ручного в автомат. Там все намного сложнее и существующий регулятор. После переключения начинает вычислением выхода с 0. Хотя нужно, чтобы он начинал с того значения выхода регулятора, в котором он находился до переключения. Но или на момент переключения этот недостаток побудил нас создать новый функциональный блок. Мы его назвали контрол Пит М, который создан на основе. Оригинального блока контрол Пит имеет идентичные входы и выходы. Но это для того, чтобы можно было безболезненно заменить его в уже созданных программах 1. На другой, в том числе с помощью команды контекстного меню, сменить тип. Вот там, в списке, нужно найти, найти, выбрать новый блок и таким вот образом сменить.

3:07 1 Блок на другой в новом блоке по возможности был сохранен исходный код оригинального блока, который был единственно, что он был развернут из всех. Вложенных блоков с целью получения прямого доступа к интегральной части регулятора. Зачем это было нужно, значит, безударная, безударная переключаться?

3:29 Обеспечивается применением так называемой статической балансировки по выходу, то есть при переключении из режима ручного управления в автоматически. В интегральную составляющую записывается текущее на момент переключения значение выхода М. Ай за вычетом рассогласования умноженного коэффициент пропорциональности 1, словом, за вычетом п части. Таким образом, в момент переключения выход регулятора не изменит своего значения, а дальше будет изменяться в соответствии с пиц законом. регулирования важный момент эта балансировка осуществляется только при использовании интегральной составляющей регулятора. То есть вход, Ти Эн не должен быть равен 0 при использовании или ПД закона регулирования? То есть, когда вот этот Тьен равно? 0 Тьен, это постоянное время интегрирования, но я потом чуть позже скажу. Интегральная составляющая на момент переключения в автоматический режим обнуляется. То есть если вот нужны такие использовать пыли ПД закон, то в этом случае статическое. Равновесие системы обеспечивается установкой требуемого смещения на входе офс. Ну и пару слов о самом регуляторе регулятор имеет классическую стандартную структуру с общим для всех частей коэффициентом пропорциональности КП сам коэффициент. Пропорциональности прямой, но бывает обратно здесь прямой коэффициент. При интеграторе реализован в виде единицы деленной на задаваемую настройку ти н, являющийся постоянно времени интегрирования и дифференциальная часть безопериодического звена. На многих регуляторах пытаются реализовать так называемое реально дифференцирующее звено и дифференцатор еще добавляют, а периодику здесь этого нет. То есть имеем, имеем чистый дифференциатор с коэффициентом в виде постоянного рем дифференцирования? Передаточная функция регулятора в операторном виде, собственно, представлена на экране. Но и вкратце пробежимся по входам и выходом какой для чего нужен. Ну пойдем по порядку сверху вниз, и так Экт вход, Экт, это регулируемая переменная. Чаще всего в системах она называется пиве или просто сварил. Был это та самая переменная, которую, собственно, регулятор и должен поддерживать следующий вход. Сет, это задание регулятору чаще всего обозначается спи или св. Сет Пойнт, это то значение. Которое на уровне, который регулятор должен поддерживать регулируем переменную следующий вход. Сап САП, это зона нечувствительности. Чаще всего в зарубежных системах обозначается буквами Диби или дед Бенд просто называется в отечественных. Системах часто обозначается зн зона нечувствительности. Ну или ПЗ, что означает полузона нечувствительности, потому что на самом то деле это полузона они все тут. Вот следующий вход у ФС это, а в Сет про него я уже вкратце упомянул, если В. Регуляторе используется интегральная составляющая, то такой регулятор является звеном, а статическим это означает, что он всегда будет стремиться к заданию. Он всегда будет стремиться привести регулируем переменную к заданному значению, чего не. Скажешь регуляторах п или ПД, в которых нет интегральной составляющей? Они никогда к заданию не придут, и у них всегда будет остаточная статическая ошибка или остаточная неравномерность, как иногда ее к книгах называют, вот и для того, чтобы свести. Убрать эту статическую ошибку для этого как раз. Вот используется вход, а все для того, чтобы сбалансировать регулятор. Но нужно сказать, что большинство регуляторов общепромышленного назначения они должны быть по и или по иде в таком случае. В этот вход, а в свет не нужен, можно его вообще даже не подключать и в качестве настройки никому не выводить. Вообще забыть про него следующий вход, это и май, и и май. Это значение выхода регулятора в ручном режиме, то есть иначе говоря. Регулиющим органом является клапан, то именно сюда мы подаем то задание, куда должен этот клапан встать. Когда регулятор в ручном режиме находится следующий вход, Ман, это как раз переключатель режимов ручной автомат, если значение на входе ман.

8:07 Равно тру, то регулятор в ручном режиме, если Фолс значит в автомате следующий вход РСТ, но РСТ это сброс интегральной составляющей. Мы по наследству от предыдущего регулятора мы его оставили, не стали убирать, хотя он в принципе при. Ре реализации балансировки, о которой я говорил, он не нужен, потому что мы не обнуляем интегральную составляющую, а присваиваем ей значение выхода на момент переключения. В общем, то в нормальном режиме использования этот вход не нужен. Далее идет группа настроек регуляторов КПД, это коэффициент пропорциональности. Я уже показывал на схеме, он находится за скобкой, относится ко всему регулятору. Чаще всего так используется следующий ти м, это постоянное времени. Интегрирования или ее еще называют время из за дрома? Иногда можно встретить название время повторения. Задается в секундах следующий параметр Тиви. Это постоянное время, дифференцирование задается тоже в секундах далеко не всегда.

9:16 Дифференциальная составляющую нужно использовать, если нет четкого понимания, в каких случаях есть смысл использовать каких нет, то. Лучше вообще ее не использовать, просто оставить 0 равна и равной. 0 И все, ну и следующие 2 входа, это, собственно, ограничение выхода. Нижнее ограничение Лель и верхнее ограничение и ляж ограничение выхода нужно не только для собственно самого ограничения. Как раз вот для защиты от интегрального насыщения, когда выход регулятора доходит до ограничений, то дальше интегральной составляющей. Не накапливается, а в динамической, если динамическая защита туда же. Там корректируется с учетом текущего согласования, чтобы при выходе из него сразу началось изменение выхода регулятора. Так по по выходам теперь, Игрик, это непосредственно выход регулятора. Сигнал, который должен идти на регулирующий орган на клапан там. Ну или смотря что так лим выход логического типа. Он отображает, когда, когда выход регулятора вышел на ограничение, ну и выход диф, это текущее рассогласование показывает иногда в некоторых. Системах это значение выводится вместе со значением, регулируем перемены, чтобы видеть рассогласование. Но это не так часто будет для демонстрации 1 из возможных вариантов применения данного функционального блока, о котором вот мы, о котором сейчас идет речь. Нами сделан небольшой проект, называется Он контрол лук, симулятор. В нем реализован замкнутый контур регулирования, схема контура по канонам теории автоматического регулирования. Собственно, вот на экране в качестве имитатор объекта используется периодическое. Звено 2 порядка с запаздыванием, но в общем то хватило бы и 1. Но вот многие убеждены, что 2 порядок лучше представляет поведение реально объекта. Но так что пусть будет 2 на выходе объекта, регулируемая переменная пиви, просто своего в обратной связи к. Объекту включен регулятор, на вход которого поступает разность задания, спи сет поинт и регулируем переменной на выходе регулятора управляющего действия с его контроля. Раут Фуд перейдем непосредственно в проект Скада и разберем, как это реализовано В. Проекте сделан библиотечный объект, Пит, но или пи Айди, который содержит собственно экземпляр функционального блока. Контрол Пит М. Окно управления Фейс Плейт, в котором осуществляется переключение режимов, ввод заданий и настроек, и окно с изображением. Регулиющего клапана и очень называет мне Мазнак. Ну, такое окно назвать мимо знак при щелчке, по которому открывается собственно. Окно управления вот все, по крайней мере, используемые в данном примере настройки регулятора, вынесены в настройки объекта настройки. У объекта это его параметры в специализированной папке, которая отображается в режиме детального дерева в левом верхнем углу. Есть вот кнопочка переключения режимов дерева, но вот в режиме детального дерева и настройки отображаются в этой папке, созданы. Параметры, связанные с одноименными входами в БФ, но функциональным блоком сделано это для того, чтобы в каждом экземпляре библиотечного объекта. Вот в данном проекте у нас 1 экземпляр только используется вот этого регулятора, но в принципе в больших проектах. И, как правило, много, вот и для того, чтобы в каждом экземпляре библиотечного объекта можно было установить свои значения, настроить. По умолчанию в внутренностям экземпляра объекта доступа у нас нет, а ФБ относится как раз к внутренностям и значению по умолчанию. Параметров экземпляра объекта доступ есть, но поэтому, собственно, чтобы значение по умолчанию можно было выставлять. Для этого они вынесены в параметры объекта, все настройки вместо реального объекта регулирования у нас проекте используется его модель. Также создан в библиотечный тип, обжиг модую. Конечно же, в реальных проектах этот объект будет не нужен, вместо него будет реальное оборудование, управляющей технологическим процессом. У объекта есть вход, ин на него подается управляющей воздействие, ну то. Есть выход регулятора в жизни, выход регулятор будет идти, конечно же, не на этот симулятор объекта. Она реально регулирующий орган, в роли которого чаще всего выступает или клапан, или могут быть другие устройства, например, частотные приводы, но и так далее.

13:44 Выход объекта Аут, это та технологическая переменная, которую, собственно, и должен поддерживать регулятор, регулируем переменная, как правило, это. Там температура, давление, расход, уровень, но и в жизни это значение поступает от датчика, а не от объекта. У нас в этом проекте, конечно, то вот от. Модель объекта у модели объекта также есть свой мнемознак, нот виде прямоугольника и окно. С настраиваем параметры модели объекта, параметры объекта. Она называется, но чтобы можно было тоже их менять. Теперь запустим этот проект в режим исполнения и посмотрим, как все это работает в жизни.

14:24 Так вот, мы запустили режим исполнения, открылся графический клиент. Здесь мы видим ту же самую то же самый замкнутый контур регулирования. Только здесь он уже обозначен в стилистике, больше похожей на ФСА, но то же самое объект на выходе. Регулируем переменная в обратной связи пид регулятор, заданное значение и пед регулятор управляет клапаном. При клике на клапане открывается окно управления Фейсплейт. Где у нас можно вводить задание, переключать режим ручной автомат, ну или дистанционный, как он у нас называется? Можно также расширенный расширенные настройки посмотреть. Поэкспериментировать с настройками, если у кого интерес есть, но сейчас у нас регулятор уже настроен. Мы это сейчас касаться этого вопроса не будем, значит, что у нас.

15:25 Здесь есть. Установим задание какое нибудь. Есть также у нас объект регулирования при щелчке, по которому открывается окно с его параметрами. Это какие параметры коэффициент усиления объекта постоянное времени? 1 Задается в секундах постоянно, времени 2 тоже в секундах задает. Сейчас по 10 секунд запаздывания запаздывания у нас задается в циклах, если у нас сейчас цикл задачи.

16:01 Если у нас сейчас цикл, задача 100 Миллисекунд, это значит, если мы установим 10, это будет 1 секунда. Если мы запаздывания установим 50 циклов, то это значит 5 секунд запаздывания. Ну и нагрузка можно менять также нагрузку.

16:21 Вот в середине мы видим график тренда. Синий график, это у нас регулируем переменная пиви, красный график, задание регулятору, СП Сетпоинт и зеленый график. Это всего контроллер Аутпут, но или выход, или выход на клапан. Значит, регулятор можно перевести, то он сейчас в автомате находится, можно перевывести его в режим дистанционного управления. Или как проще иногда говорят ручного сейчас, вот мы.

16:54 Поменяем положение клапана. Вот он изменился зеленый график и тут же переключим опять в автомат. Регулируем переменной, через какое то время на. Меняться сейчас вот уже пошла, и соответственно регулятор это увидел. Он начал двигать клапан для того, чтобы компенсировать это возмущение. Мы переведем в режим дистанционного управления, вот. Я сейчас перевел дистанцию и видите выход регулятора. Ну или клапан остался в том положении, где, где он, и был перевожу опять в режим автоматического управления в АУ вот выход регулятора. На стала изменяться, продолжил свое изменение. Если опять включу в режим дистанционного управления, он опять замрет. Собственно, опять переведу в автомат, он с этого же места это собственно. Главный и был модернизация касалась именно вот этого дефекта, чтобы он дальше начинал с этого же места. Потому что в предыдущих версиях он каждый раз при переходе в автомат начинал с 0.

17:56 Вот, в общем, то работа замкнутого контура. Но теперь теперь мы перейдем непосредственно к проекту и посмотрим, как же это в проекте реализовано, как реализованы все связи. Как уже говорилось ранее, безударность перехода из ручного в автомат реализована внутри регулятора, а вот безударность перехода из автомата в ручную реализована проектным. способом на окне управления у нас есть поле ввода значения задания. Ду, ну или режим дистанционного управления к нему проложены 2 связи, входящая связь от выхода. Регулятора с его при этом установлен флаг, использовать входящую связь только для отображения и исходящая связь на параметры май, который и задает значение выхода. Регулятора в режиме ручного управления, но или дистанционный, как у нас в этом проекте, он называется в этом примере. Вот также проложена связь к свойству, активность. От параметра Ман, когда параметр ТРУ, то есть текущий режим управления ручной поле ввода активно и оператор может ввести значение, когда параметров Фолс, то есть текущий. Режим автомат, оператор значения ввести не может, и поле только отображает текущее значение выхода регулятора. Кнопка переключения в автоматический режим управления. А у нас называется переведем панель. В режим отображения событий по клику мыши производится действие, установить параметр, в качестве которого назначен вход ман нашего. Функционального блока ему присваивается значение Фалз при клике на эту кнопку. То есть устанавливается режим автоматического управления аналогичного кнопки ДУ? При клике параметру ман присваивается значение тру, что обеспечивает переключение в режим ручного управления. Кроме того, значение выхода регулятора Сиоу записывается. На выход, благодаря чему при переходе в ручной режим выход регулятора остается в том же состоянии, в котором он был на момент переключения и дальше оператор уже может. Его и менять с помощью указания значения в поле. Задание ду такой способ организации задач к называется задачей с режимом слежения. Это требуется не всегда, но в. Подавляющем большинстве случаев иногда все же требуется, чтобы после перехода в режим ручного управления клапан не остался на месте, а встал заранее заданное значение. В этом случае все намного проще, у поля вот значение задания. Ду нужно оставить 1 единственную связь от контролог параметру и май. Ну и в общем, на этом все присвоение. При клике по кнопке ду от Сиона выход и май тоже нужно будет убрать и связь со свойством. Активность тоже убрать, но, собственно, 1 связь только останется иногда для. Основного задач к регулятора, но также требуется режим слежения, его можно реализовать тут по аналогии с рассмотренным случаем. Ну, в этом примере это не реализовано в. этом примере как раз наоборот, задание можно, когда регулятор находится в режиме ручного управления. Можно задание менять, это запомнится, но иногда на так иногда, так?

21:20 Целью модернизации функционального блока, котором сегодня шла речь, было устранение недостатка, не позволяющего нормально использовать касающиеся безударности. Пару слов о том, чего в этом блоке не хватает. Кроме этого, 1 это выбор режима прямое обратное управление или директ реверс, как его называют зарубежных системах прямое управление. Это когда на увеличение управляющего воздействия объект регулирования? Отвечает увеличением регулируемой переменной, например, нужно поддерживать уровень в емкости, а регулирующий клапан стоит на подаче жидкости в емкость. То есть на наливе клапан открыли уровень, растет то же. Самое с нагревом подали больше теплоносителя или газа на горелку, температура выросла обратное управление. Это наоборот, когда на увеличение управляющего воздействия объект регулирования отвечает уменьшением. регулируемой переменной, если говорить о емкости, то это если бы клапан был установлен на сливе. Ну а если говорить о поддержании температуры, то на охлаждение это обратное управление в явном виде у данного. Регулятора режима обратного управления нет, но это легко решить 2 способами 1. В случае, если нужно обратное управление, нужно просто поменять местами сигналы на входе, сигналы на входах Экт и Сет, ну то. Есть задание, регулируем перемены, просто их поменять местами сигналы, которые идут на эти входы. Еще 2 способ это умножить коэффициент пропорциональности на она единицу, то есть оператору оставить возможность. Вводить положительные числа, как и сейчас, а перед тем, как подать это значение на ножку КП функционального блока, перевести его в отрицательное. Ну, то это можно сделать, умножав на ты единицу, но можно. Использовать любой из этих вариантов кому какой больше нравится, 2 чего не хватает. Это, но 2 вопрос чуть более сложный, заключается он вот в чем. Большинство регуляторов производит вычисления в нормированных. Величинах, например, в процентах, но это не обязательно процент. Это может быть в единицах от 0 до 1000 может быть в кодах АЦП. Может быть, в каких то попугаях вообще, но суть в том, что на выходе и на входе. Регулятора переменные в 1 и той же должно быть в 1 и той же размерности, то есть переменные на входе, должны быть отнормированы к шкале выхода в статье про пид регулятора. На Габри, кстати, написано, что у всех. Регуляторов так, то есть они все внутри пересчитывают процента, но не совсем у всех, не у всех, но у большинства это точно. Вот при этом регулятору, если он с процентами работает регулятора, нужно указывать. Диапазон шкалы входной переменной, и он тогда пересчитывает этот диапазон в проценты. Ну или в те единицы, в которых он внутри производит вычисления нашем регуляторе, ничего не нормируется, шкала на вход в. Шкала входа даже входов таких нету, где указывается диапазон входа. Вычисляется все как есть всех величинах, в которых подали переменную на вход в тех и вычисляется. Разница между этими 2 подходами заключается. В интуитивной наладке у регуляторов с нормированными величинами коэффициент пропорциональности. Он не может меняться больших больших пределах, и опытный наладчик всегда может примерно сказать его величину. Ну, например, вот наверняка можно сказать, что коэффициент 0 1 0 2 это слабый где нибудь. 5 10 Это достаточно сильный коэффициент пропорциональности, значение, коэффициент пропорциональности больше 20.

24:58 Но таких вот регуляторов, где к процентам все нормируется больше 20. Мне вообще никогда не встречались в реальных системах. Чего не скажешь регуляторах с ненормированными коэффициентами, которые вычисляют в том? В тех величинах как есть там значит значение коэффициента пропорциональности. Может быть, любым может быть и 5000, а может быть, и всего лишь несколько. 1000 И по самому числу не скажешь сильно, это настройка. Или слабая, потому что разница единиц измерения вся уходит в этот коэффициент у каждого типа регуляторов, то есть нормированными единицами измерения или нет. Есть свои плюсы, свои минусами сейчас рассматривать. Не будем это тема отдельного разговора. Здесь же отметим, что если есть потребность приведения нашего регулятора к нормированному виду, нужно что с ним сделать нужно правильно. Нужно отформировать вот для этого. Нужно сначала вычислить нормировочный коэффициент. Назовем его Каинкой в центр мировки, который равен отношению у шкалы выхода всего к шкале входа. Пиви, вот а дальше также 2 варианта, как и в случае с прямым. Обратным управлением 1 и умножить на нормировочный коэффициент сигналы, подаваемые на входе на входы ЭКТ и Сет функционального блока. И тот, и другой на этот коэффициент нужно, может, 2 способ умножить на этот. Коэффициент коэффициент пропорциональности, подаваемый на вход КП, но также, как и с прямым обратным управлением, оператор вводит какое то число. Мы его уже в программе умножаем на этот КН коэффициент нормировки и. Уже подаем тогда на вход КП непосредственно функционального блока на этом по этой теме. У нас на сегодня все оставайтесь с нами, подписывайтесь на наш канал. Впереди нас ждет еще много интересного до новых встреч.

Расшифровка сделана автоматически (Yandex SpeechKit) и может содержать ошибки в терминах.