Piec do hartowania, regulacja temperatury PID - problem

Witam

Używam sterownika Smiemens S7-1200 1212c, środowisko TIA PORTAL v14. Piec jest stary, grzałka znajduje się wewnątrz szamotu, dodatkowo z zewnątrz izolowana wełną szklaną (chyba), grzałka ma 4 kW, termopara typu K wewnątrz pieca ( nie szamotu).

Problem polega w sterowaniu, chcę mieć możliwość regulacji temperatury i podtrzymania tej temperatury. Temperatury wygrzewania to 900oC, 850oC, 750 oC. Próbuję to zrobić za pomocą regulatora PID, pre-tuning kończy się sukcesem, natomiast fine-tuning nigdy nie został ukończony, ponieważ pojawia się błąd "Oscillation of the process value could not be maintained" (nawet dla tuningu dla niższych temperatur).

Prawdopodobnie dzieje się tak, ponieważ pojemność pieca jest bardzo duża. Duża inercja układu uniemożliwia mu poprawne nagrzanie. Schemat wygrzewania wygląda następująco: załączenie grzałki ---> nagrzanie szamotu ---> oddanie ciepła z szamotu wewnątrz pieca.

Skoro PID nie daje rady, macie jakieś pomysły?

Pozdrawiam!

Dziękuję za odpowiedź.

Jeśli się nie mylę, pre-tuning odpowiada za odpowiedź skokową układu. Parametry pre-tuningu, nie są skuteczne.

Jak zatem obliczyć parametry regulatora? Masz może jakiś model matematyczny?

Witam,
jak sterowana jest grzałka? (stycznik, ssr, ...)
Zależnie od dokładności temperatury grzania, nie zawsze jest wymagana regulacja PID, przy takiej bezwładności pieca wystarczy regulator PI lub zwykła histereza.

yurkul napisał:

Witam,
jak sterowana jest grzałka? (stycznik, ssr, ...)
Zależnie od dokładności temperatury grzania, nie zawsze jest wymagana regulacja PID, przy takiej bezwładności pieca wystarczy regulator PI lub zwykła histereza.

Grzałka sterowana jest przez przekaźnik SSR. Program ma działać na zasadzie - wpisujemy czas nagrzewania np 3h, liczony jest przyrost temperatury na min (5 min, dowolnie). Piec ma nagrzewać się przez określony czas do określonej temperatury i utrzymać ją. Problemem jest przeregulowanie lub niedoregulowanie (nieodpowiednie parametry, duża inercja). Jak je zatem dobrać, próbuję doświadczalnie, lecz bez skutku. Póki co setpoint wpisuję ręcznie, więc bez przyrostów.

Parametry testowane ostatnio:
Proportional gain: 1
Integral action time: 400 s
Derivatvate action time: 200 s
Derrivative action coefficent: 0.1
Proportional action weighting: 1
Derrivative action weighting: 0.5
Sampling time of PID algorithm: 15 s

Witam,

Zacznij do regulatora PI. Człon D ustaw na sam koniec jak będzie
działał układ.

Pozdrawiam,

Testowałem to na wiele sposobów, dobierałem nastawy wieloma metodami, wraz z użyciem Matlaba. Dla układów o tak dużej inercji używa się algorytmów logiki rozmytej. Robił ktoś kiedyś taki algorytm na PLC?

Witam,

Jak jest stała czasowa oraz opóźnienie w układzie?
Podaj transmitancja pierwszego rzędu z opóźnieniem.
Sterowanie rozmyte to armata na mrówkę. Wiem bo ostatnio coś takiego zrobiłem na PLC.

Pozdraiwam,

Robiłem to przez Matlaba w środowisku System Identyfication. Najpierw zebrałem 5 tyś danych, przy wymuszeniu skokowym, pomiar co 2s. Uzyskałem przebieg narastania temperatury w czasie, który przypomina model inercyjny 2 rzędu z opóźnieniem. Dobrałem nastawy na regulator PI, nastawy wyniosły:
P - 0,41
I - 6243 s
Czas próbkowania 2s.

Zakupiony regulator PID z fuzzy logic dobrał takie parametry:
P - 40
I - 1200s
D- 190s
Okres PWM - 1s
Ten regulator utrzymuje perfekcyjnie temperaturę. Po zmianie z fuzzy logic na model standardowy regulatora występują takie same przeregulowania jak na PIDzie z PLC.

Witam,

Czyli problem rozwiązany?

Pozdrawiam,

Niestety nie, ponieważ chcę to zrobić na PLC, nie używając zewnętrznych regulatorów.

Witam,

Ale na PLC nawet jak zastosujemy nastawy z rozmytego to są przeregulowania ?
Możesz udostępnić dane do identyfikacji z opisem co jest wejściem a co
wyjściem?

Pozdrawiam,

Od 6tyg walcze z tym samym tematem . Grzeję wanny o dużej inercji, przez SSR podobnie jak Ty. Generalnie po autotuningu czy tych wszystkich metodach wywaliłem koncepcje PID kompletnie, bo nie szło przy tych inercjach ustawić tych parametrów.

W końcu zrobiłem tak, że wyznaczyłem sobie 3 progi i zadaję do bloczku PID wartości manualnie

T < Tmin = 100%
Tmin <= T <= Tplus - XX% która pozwala utrzymywać temperaturę najbardziej stabilnie w jak najdłuższym okresie czasu (dobrane eksperymentalnie)
T <= Tmax - YY% trochę mneijsze niż XX% przy którym temperatura powoli spada.
Tmax < T - 0% - odcina aż do osiągnięcia Tmin

W ten sposób mam jakieś wahania temperatury o pół stopnia w przeciągu 1-2h ale w moich procesach temperatura zadana się nie zmienia właściwie i dopuszczalne wahania to jakieś 5stopni więc mnie to w ogóle nie boli.

PS. właśnie dotarło do mnie, że zbudowałem po prostu Fuzzy Logic XD

Bo tutaj każdy wychodzi od tego, że PID jest najlepszy a w ogóle tuning metodą Zieglera nicholsa to już bajka. No niestety metoda Z-N nie jest metodą jakościową więc nic ciekawego z tego nie dostaniemy, jedynie osiągniemy stabilność i zerowy uchyb statyczny.

A w ogóle stosowanie członu D przy dużych inercjach to jest w ogóle abstrakcja