Fagstoff

Regulatoren

Publisert: 14.05.2009, Oppdatert: 03.03.2017
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

Funksjon og oppbygging av regulatoren. Regulatorens parametre og konfigurasjon.

Regulator med sammenligner og PID ledd. Illustrasjon.Regulator fra blokkskjema Regulatoren sammenligner er-verdi (PV) og skalverdi (SV), og behandler avviket vha P-,I- og D-ledd. Hensikten er at prosessen til enhver tid gir ønsket resultat, uavhengig av ytre forstyrrelser.

 

Regulatorens P-ledd

Proporsjonal operasjon (P leddet) tar utgangspunkt i størrelsen på avviket mellom skal verdi (SV) og er verdi (PV). Regulatorens utgang (MV) er proporsjonal med avviket.

 

Proporsjonal båndet uttrykkes som en prosent i forhold til det totale omfanget på inngangsignalet. Med et P bånd på 10% betyr det at 10% endring på signalet fra transmitteren vil medføre at utgangen på regulatoren og dermed reguleringsventilen har brukt opp hele sitt område ,altså 100% åpning på ventilen.

 

P=1/F*100% der F er forsterkningen av avviket.

 

Dette betyr at et P bånd på 100% gir en forsterkning på 1 (eller ingen forsterkning) og et P bånd på 1 gir en forsterkning på 100.  Ved å minke P båndet økes forsterkningen og vi får en raskere regulering/kraftigere virkning fra P-leddet.

 

P-ledd respons. Illustrasjon.P ledd
Fotograf: Odd Ståle Vikene
 

Med P regulering vil det alltid være et avvik (det er dette som gir P virkning), avviket kan minskes ved at P båndet gjøres mindre (stor forsterkning, lite avvik). Hvis P båndet gjøres for lite vil det oppstå selvsving / jaging i prosessen.

Resteavvik. Skjema.Restavvik alle
Fotograf: Ukjent
 

Eksempel på P regulering

Med utgangspunkt i en nivåregulering der nivået ligger på 50%, dvs vi har balanse mellom den mengden som renner ut av tanken og den mengden som renner inn via reguleringsventilen.

Reguleringsventilen har 50% åpning. "Systemet er i balanse"

 

 

Hvor stort blir avviket hvis belastningen økes med 10% og vi har et P-bånd på 50 ? Når det renner 10% mer ut, må reguleringsventilen på innløpet åpne 10% mer. Utgangen på regulatoren må da øke signalet ut med 10%. Med et P-bånd på 50 får vi en forsterkning på 2, dvs at avviket i nivå må bli 5%.

 

Hvor stort blir avviket hvis belastningen økes med 10% og vi har et P-bånd på 100 ? Når det renner 10% mer ut, må reguleringsventilen på innløpet åpne 10% mer. Utgangen på regulatoren må da øke signalet ut med 10%. Med et P-bånd på 100 får vi en forsterkning på 1, dvs at avviket i nivå må bli 10%.

 

Hvor stort blir avviket hvis belastningen økes med 10% og vi har et P-bånd på 25 ? Når det renner 10% mer ut, må reguleringsventilen på innløpet åpne 10% mer. Utgangen på regulatoren må da øke signalet ut med 10%. Med et P-bånd på 25 får vi en forsterkning på 4, dvs at avviket i nivå må bli 2,5%.

 

Sprang respons I-leddI ledd

Regulatorens I-ledd

Ved å kombinere integral operasjon (I leddet) med proporsjonal operasjon reduseres avviket i forholdt til den tid det er avvik.(I-leddet bruker informasjonen om gjenomsnittssfeilen over en tidsperiode)
Styrken på I leddet virkning indikeres med I-tid; som er den tiden det tar før I-leddets bidrag er like stort som bidraget fra P-leddet. Dess kortere I-tid er, dess sterkere blir virkningen fra I-leddet.
Hvis I-tiden blir for kort oppstår selvsving/jaging i posessen.
Sprang respons D-ledd. Illustrasjon.D ledd
Forfatter: Odd Ståle Vikene
 

Regulatorens D-ledd

Proporsjonal og integral operasjon basere seg på prosess respons. Dette medfører en forsinkelse i reguleringen.
Derivativ operasjon (D-leddet) kompenserer for dette. Ved raske endringer i prosessverdien reagere D-leddet ved å øke utgangen kraftig slik at   prosessverdien raskt kommer tilbake til utgangspunktet. D-leddets respons avhenger av hvor raskt et signal endres; dess rasker endring, dess større virkning fra D leddet. (D-leddet bruker informasjonen om feilendringshastigheten)

Styrken på D-leddet indikeres ved D-tid; som er den tiden det tar før D-leddets bidrag er like stort som bidraget fra P-leddet. Dess lenger D tiden er , dess større blir D-leddets virkning. D-leddet kan også medføre selvsving/jaging.
Sprang respons PID i kombinasjon. Illustrasjon.PID regulering
Fotograf: Odd Ståle Vikene
 

Regulatores PID respons

PID operasjon kombinere alle tre operasjonene. P leddet bidrar med effektiv regulering uten selvsving, I leddet bidrar med å fjerne avviket og D leddet tar seg av raske forstyrrelser slik at disse ikke får innvirkning på prosessreguleringen

 

 

Regulatorens direkte og reverserte utgangsoperasjon

Utgangen til en PID regulator kan sette opp til direkte eller reversert operasjon.

 

Direkte operasjon;

utgangen øker når prosessverdien øker
Nivåregulering med FC ventil der ventilen sitter på tankens utløp;

  • nivået stiger
  • PV øker
  • regulatorens utgang øker
  • ventilen åpne mer (slipper ut mer væske fra tanken)
  • nivået stabiliseres (synker)

 

Reversert operasjon;

utgangen minker når prosessverdien øker.
Nivåregulering med FC ventil der ventilen sitter på tankens innløp;

  • nivået stiger
  • PV øker
  • regulatorens utgang minker
  • ventilen stenger mer (slipper mindre væske inn i tanken)
  • nivået stabiliseres (synker)

P-, I- og D-leddets påvirkning på prosessen

Rask stabelisering på SV og P-ledd. Illustrasjon.Rask stabelisering på SV og P-ledd
Forfatter: Odd Ståle Vikene
 
Selvsvingning. Illustrasjon.Selvsvingning
Forfatter: Odd Ståle Vikene
 
bilde av selvsvingningSvingninger og D-ledd
Forfatter: Odd Ståle Vikene

Konfigurering av regulator

Nødvendig konfigurering av regulatoren:

 

Inngangstype

  • Type io; 1-5v
  • 4-20ma- TC
  • RTD

 

Utgangens operasjion

  • Direkte eller
  • reversert (defualt)

 

Regulatorens visning/display

  • Skalering i prosent
  • trykk
  • nivå (mm)

 

Ulike regulatorer fra ulike produsenter kan kreve varierende grad av konfigurering. Se vedlagt eksempel på regulator fra Omron.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



 

 

 

 

 

 

 

 



Relatert innhold

Faglig