केवल एक विशिष्ट पीआईडी ​​सेटिंग पर अस्थिर तापमान वाले प्लेटिन ज़ोन का निदान कैसे करें?

प्लेटन पर एक हीटिंग ज़ोन अपने सामान्य सेटपॉइंट पर स्थिर होता है। जब सेटपॉइंट को 50 डिग्री तक बढ़ाया जाता है, तो प्रक्रिया नुस्खा में संशोधन के रूप में, तापमान एक नियमित, लयबद्ध तरंग में दोलन करना शुरू कर देता है। हीटर ठीक है. खलनायक एक पीआईडी ​​नियंत्रण लूप है जिसे एक विशेष थर्मल डायनेमिक के लिए समायोजित किया गया है और कुछ अन्य ऑपरेटिंग बिंदु पर अस्थिर हो गया है, आमतौर पर क्योंकि एक व्युत्पन्न सेटिंग अब सिस्टम की नई, धीमी प्रतिक्रिया के लिए बहुत आक्रामक है।

सेटपॉइंट-अस्थिरता की निर्भर प्रकृति
पीआईडी ​​(आनुपातिक-इंटीग्रल-व्युत्पन्न) नियंत्रक का उपयोग लगातार तापमान बनाए रखने के लिए गर्म प्लैटन सिस्टम में मिश्रित इलाज, लेमिनेशन या अन्य थर्मल प्रक्रियाओं में किया जाता है। आमतौर पर नियंत्रक पैरामीटर (केपी, की, केडी) को यथार्थवादी ऑपरेटिंग स्थिति पर ट्यून किया जाता है, आमतौर पर एक मध्य श्रेणी सेटपॉइंट पर। हालाँकि, यदि सेटपॉइंट को पर्याप्त रूप से बदल दिया जाता है (उदाहरण के लिए 120 डिग्री से 180 डिग्री तक), तो प्लेटन और लोड थर्मल रूप से भिन्न व्यवहार करते हैं। उच्च निर्धारित बिंदुओं पर प्रमुख बदलाव:

प्लेटन और आसपास की हवा के बीच तापमान का अंतर अधिक होता है इसलिए आसपास के वातावरण में अधिक गर्मी नष्ट हो जाती है।

तापमान स्थिर होने से पहले मोटे प्लैटन और टूलींग अधिक ऊर्जा को अवशोषित करते हैं, इसलिए अलग-अलग थर्मल द्रव्यमान प्रतिक्रिया होती है

तापन और शीतलन के विभिन्न अस्थायी स्थिरांक

एक पीआईडी ​​लूप जो निचले सेटपॉइंट पर पूरी तरह से स्थिर था, उच्च सेटपॉइंट पर अस्थिर हो सकता है। दोलन आम तौर पर सेटपॉइंट के बारे में सेकंड से मिनट की अवधि के साथ एक नियमित साइनसॉइडल तरंग है। आयाम बढ़ सकता है या वही रह सकता है। हीटर और तापमान सेंसर दोनों ठीक काम कर रहे हैं, दोष पूरी तरह से नियंत्रण विधि में है।

मूल कारण: शोर के प्रति व्युत्पन्न शब्द की अत्यधिक प्रतिक्रिया
अस्थिर अस्थायी विशिष्ट पीआईडी ​​सेटिंग प्लैटन दोष लगभग हमेशा एक अत्यंत आक्रामक व्युत्पन्न सेटिंग (केडी) है। पीआईडी ​​नियंत्रक का व्युत्पन्न शब्द त्रुटि संकेत के ढलान पर कार्य करता है। (अर्थात् परिवर्तन की दर) यह भविष्य की त्रुटि की भविष्यवाणी करने के लिए तापमान के बढ़ने की दर को मापता है। यदि व्युत्पन्न कार्रवाई को उचित रूप से कैलिब्रेट किया जाता है, तो यह स्थिरता में सुधार करता है और ओवरशूट को कम करता है।

लेकिन व्युत्पन्न क्रिया आंतरिक रूप से उच्च -आवृत्ति शोर के प्रति संवेदनशील है। वास्तविक तापमान संकेतों में विद्युत शोर से मामूली, प्राकृतिक उतार-चढ़ाव, सेंसर रिज़ॉल्यूशन बाधाएं और हीटिंग में मामूली बदलाव होते हैं। यदि व्युत्पन्न मान सही ढंग से निर्दिष्ट किया गया है तो इस शोर को नजरअंदाज कर दिया जाता है। एक व्युत्पन्न सेटिंग जो अत्यधिक आक्रामक है (केडी बहुत अधिक है) शोर को बढ़ाती है और नियंत्रक को बिजली उत्पादन में महत्वपूर्ण त्वरित समायोजन करने का कारण बनती है। इन संशोधनों के कारण तापमान अत्यधिक बढ़ जाता है, और व्युत्पन्न शब्द इस पर फिर से प्रतिक्रिया करता है, जिससे लगातार दोलन उत्पन्न होता है।

दोलन एक निश्चित निर्धारित बिंदु पर घटित होता है क्योंकि:

निचले सेटपॉइंट पर प्लेटन की धीमी प्रतिक्रिया (गर्मी के नुकसान में कमी के कारण) स्वाभाविक रूप से दोलनों को नम कर देगी।

उच्च सेटपॉइंट पर, सिस्टम तेजी से गर्मी के नुकसान और विभिन्न थर्मल जड़ता के कारण व्युत्पन्न के कारण होने वाले बिजली के उतार-चढ़ाव के प्रति अधिक संवेदनशील होता है।

नियंत्रक हर छोटे तापीय तरंग के प्रति भयभीत होकर अत्यधिक प्रतिक्रिया कर रहा है और उसे एक सौम्य, कम उत्साही स्पर्श की आवश्यकता है।

निदान प्रक्रिया: कारण के रूप में व्युत्पन्न
निम्नलिखित चरण-दर-चरण निदान पद्धति को प्रेस के साथ सुरक्षित, परिचालन स्थिति में निष्पादित किया जाता है। किसी हार्डवेयर प्रतिस्थापन की आवश्यकता नहीं है.

चरण 1: दोलन को देखें और लिखें
प्रभावित क्षेत्र का तापमान रुझान नियंत्रक डिस्प्ले या संयंत्र की पर्यवेक्षी प्रणाली पर दिखाया जाता है। निम्नलिखित लक्षण नोट किए गए हैं:

सेटपॉइंट जिस पर दोलन होता है (जैसे 180 डिग्री)

शिखरों के बीच का समय (दोलन अवधि, उदाहरणार्थ . 30 सेकंड)

आयाम (शिखर - से - चरम उतार-चढ़ाव, उदाहरण के लिए, ± 5 डिग्री)

पावर आउटपुट का पैटर्न (नियंत्रक % आउटपुट की जांच करें, यदि आउटपुट तापमान के साथ चरण में दोलन कर रहा है, तो यह एक नियंत्रण लूप समस्या है)

चरण 2: हीटर और सेंसर के स्वास्थ्य की जांच करें
पीआईडी ​​मापदंडों को ट्यून करने से पहले हार्डवेयर त्रुटियों को निम्नानुसार बाहर रखा गया है:

ढीले कनेक्शन या छिटपुट रीडिंग के लिए ज़ोन के लिए थर्मोकपल की जाँच करें (जैसा कि पूर्व निर्देशों में बताया गया है)। शोर को एक ढीले थर्मोकपल द्वारा इंजेक्ट किया जा सकता है और व्युत्पन्न शब्द द्वारा बढ़ाया जा सकता है।

सही स्विचिंग के लिए हीटर के कॉन्टैक्टर या सॉलिड स्टेट रिले (एसएसआर) की जाँच की जाती है। कोई उभार या चिपकना नहीं है.

नियंत्रक एक स्थिर शक्ति स्रोत (कोई वोल्टेज उतार-चढ़ाव नहीं) द्वारा संचालित होता है।

यदि हार्डवेयर अच्छा है, तो त्रुटि सॉफ़्टवेयर त्रुटि है।

चरण 3: व्युत्पन्न सेटिंग कम करें (Kd)
व्युत्पन्न का मान आमतौर पर सेकंड (व्युत्पन्न समय, टीडी) में या आयामहीन लाभ कारक के रूप में दिया जाता है। नियंत्रकों के विभिन्न निर्माता अलग-अलग नोटेशन का उपयोग करते हैं। निम्नलिखित अनुभवजन्य सुधार किया गया है:

वर्तमान केडी मान रिकॉर्ड करें (उदाहरण के लिए . 60 सेकंड)।

केडी को आधे से कम करें (उदाहरण के लिए . 30 सेकंड) यह एक सुरक्षित, रूढ़िवादी कमी है और यह एक अच्छी तरह से ट्यून किए गए लूप को अस्थिर नहीं करेगा, लेकिन यह एक अति आक्रामक लूप को शांत कर देगा।

खराब सेटपॉइंट पर कम से कम 5-10 समय स्थिरांक (उदाहरण के लिए . 10-20 मिनट) के लिए तापमान प्रतिक्रिया देखें।

यदि दोलन कम हो जाता है या आयाम में बहुत कम हो जाता है तो व्युत्पन्न शब्द अपराधी था। यदि दोलन बना रहता है, तो Kd को और कम कर दिया जाता है (जैसे कि . 15 सेकंड) या शून्य पर सेट कर दिया जाता है (व्युत्पन्न बंद)। बिना व्युत्पन्न (केवल पीआई) वाला एक लूप स्वभाव से स्थिर होगा लेकिन इसकी प्रतिक्रिया धीमी हो सकती है और ओवरशूट बढ़ सकता है।

चरण 4: यदि केडी को कम करने से समस्या ठीक हो जाती है, तो लूप को फिर से घुमाएँ
कई परिचालनों के लिए स्थायी रूप से कम किया गया व्युत्पन्न मूल्य स्वीकार्य है। हालाँकि, सर्वोत्तम प्रदर्शन के लिए (थोड़े ओवरशूट के साथ त्वरित प्रतिक्रिया) पीआईडी ​​लूप को विशेष रूप से परेशानी वाले सेटपॉइंट पर फिर से ट्यून किया जाना चाहिए।

दो विकल्प मौजूद हैं:

नियंत्रक के ऑटोट्यून फ़ंक्शन को नए उच्च सेटपॉइंट पर चलाएँ। अधिकांश वर्तमान पीआईडी ​​नियंत्रक एक ऑटोट्यून (या "ऑटो-एडाप्ट") क्षमता प्रदान करते हैं जो एक कदम परिवर्तन के साथ सिस्टम को उत्तेजित करके और प्रतिक्रिया का मूल्यांकन करके स्वचालित रूप से इष्टतम केपी, की और केडी निर्धारित करता है। ऑटोट्यून तब शुरू होता है जब प्लेटन स्थिर और ठंडा होता है।

सेटिंग्स के एक रूढ़िवादी स्थिर सेट के साथ मैन्युअल रीट्यूनिंग जो संपूर्ण अनुमानित सेटपॉइंट रेंज पर काम करती है। मैनुअल ट्यूनिंग एक व्यवस्थित क्रम में मापदंडों को बदलकर ट्यूनिंग है (आमतौर पर पहले पी, फिर आई, फिर डी)। बड़े तापीय द्रव्यमान वाले मोटे -प्लेटन सिस्टम के लिए, व्युत्पन्न कार्रवाई की आम तौर पर आवश्यकता नहीं होती है; एक सुव्यवस्थित पीआई नियंत्रक (केडी=0) स्थिर और पर्याप्त है।

तकनीकी सटीकता: व्युत्पन्न और शोर प्रवर्धन
गणितीय रूप से, व्युत्पन्न क्रिया एक सीमित समय विंडो में तापमान संकेत के ढलान से मेल खाती है। यदि सिग्नल में उच्च आवृत्ति शोर है (उदाहरण के लिए प्रति सेकंड ±0.2 डिग्री दोलन) तो उस शोर का व्युत्पन्न पर्याप्त हो सकता है (उदाहरण के लिए . 10 डिग्री/सेकंड)। जब इसे बड़े Kd मान से गुणा किया जाता है तो इससे नियंत्रक आउटपुट में पर्याप्त, तेज़ परिवर्तन होता है। इसके बाद हीटर तेजी से चालू और बंद करके प्रतिक्रिया करता है, जिससे तापमान में अधिक परिवर्तन होता है - एक सकारात्मक प्रतिक्रिया लूप।

यही कारण है कि अस्थिर दोलनों में आमतौर पर एक विशिष्ट उच्च आवृत्ति होती है (सिस्टम के प्राकृतिक थर्मल समय स्थिरांक से छोटी)। एक सही ढंग से समायोजित व्युत्पन्न शोर को अनदेखा करता है:

इतना कम लाभ कि आउटपुट का शोर प्रेरित बदलाव मामूली हो, या

•एक व्युत्पन्न फ़िल्टर (कम-पास फ़िल्टर) के साथ विभेदन से पहले तापमान संकेत को सुचारू करना। अधिकांश नियंत्रकों में "व्युत्पन्न फ़िल्टर समय स्थिरांक" नामक एक सेटिंग होती है।

यदि नियंत्रक इसे सक्षम करता है तो एक अन्य गैर--आक्रामक विकल्प एक व्युत्पन्न फ़िल्टर को चालू करना है (यदि पहले से चालू नहीं है)।

चरण 5: सभी सेटपॉइंट के लिए नए पैरामीटर जांचें
फिर व्युत्पन्न को समायोजित किया जाता है, या लूप को फिर से ट्यून किया जाता है, और ज़ोन का मूल्यांकन प्रारंभिक सेटपॉइंट (जहां यह स्थिर था) और एक या अधिक मध्यवर्ती सेटपॉइंट पर किया जाता है। उत्तर सर्वत्र स्थिर होना चाहिए। यदि निचले सेटपॉइंट पर लूप सुस्त है (सेटपॉइंट तक पहुंचने में धीमा) तो एक समझौता सहन किया जाता है क्योंकि आवश्यक इलाज कार्यों में गति की तुलना में स्थिरता को अक्सर प्राथमिकता दी जाती है। नियंत्रक के पास पीआईडी ​​मापदंडों के कई सेट भी हो सकते हैं और सेटपॉइंट (लाभ शेड्यूलिंग) के आधार पर उनके बीच स्वचालित रूप से संक्रमण हो सकता है। यह एक परिष्कृत सुविधा है जो कुछ उच्च-स्तरीय तापमान नियंत्रकों में होती है।

व्यावहारिक उदाहरण: 120 डिग्री पर स्थिर, 180 डिग्री पर अस्थिर
मिश्रित कवच पैनलों को ठीक करने के लिए 300 मिमी मोटी स्टील प्लेट का उपयोग किया जाता है। प्लेटन पीआईडी ​​पैरामीटर्स पी=5.0, आई=200 एस, डी=60 एस के साथ 120 डिग्री पर स्थिर है। जब सेटपॉइंट को 180 डिग्री तक बढ़ाया जाता है तो तापमान ±6 डिग्री के आयाम और 40 सेकंड की अवधि के साथ दोलन करता है। पावर आउटपुट हर 20 सेकंड में 0% से 100% तक बदलता रहता है। यह देखने के लिए थर्मोकपल और हीटर की जांच की जाती है कि वे काम करते हैं या नहीं।

निदान: 120 डिग्री पर धीमी थर्मल गतिशीलता के लिए व्युत्पन्न समय (60 एस) निर्धारित किया गया था। 180 डिग्री पर अधिक तीव्र ताप हानि और व्युत्पन्न शब्द अतिप्रतिक्रिया के कारण प्रणाली अधिक संवेदनशील है।

क्रिया: केडी को 60 सेकेंड से घटाकर 25 सेकेंड कर दिया गया है। दोलन रुक जाता है और तापमान मामूली ओवरशूट (3 डिग्री) के साथ 180 डिग्री पर स्थिर रहता है और लंबे समय तक चक्रण नहीं होता है। फिर ऑटोट्यून को 180 डिग्री पर दोहराया जाता है, जो नए पैरामीटर देता है: पी =4.2, आई =180 एस, डी =18 एस। संशोधित पैरामीटर 120 डिग्री और 180 डिग्री पर स्थिर हैं।

पीआईडी ​​ट्यूनिंग के लिए सर्वोत्तम अभ्यास: दोहराव को रोकना
उच्चतम अपेक्षित सेटपॉइंट पर ट्यून करें - यदि किसी प्रक्रिया में कई सेटपॉइंट हैं, तो लूप को उच्चतम सेटपॉइंट पर ट्यून करें। यहीं पर इसके अस्थिर होने की सबसे अधिक संभावना है।

रूढ़िवादी व्युत्पन्न मूल्यों का उपयोग करें - बड़े, थर्मल रूप से सुस्त सिस्टम (विशाल प्लैटेंस) के लिए व्युत्पन्न कार्रवाई की अक्सर आवश्यकता नहीं होती है या बहुत कम सेट होती है। कई उद्योगों में अकेले पीआई नियंत्रण बहुत अच्छा काम करता है।

व्युत्पन्न फ़िल्टरिंग सक्षम करें - यदि नियंत्रक ऐसा करने में सक्षम है, तो एक वैकल्पिक व्युत्पन्न फ़िल्टर (उदाहरण के लिए 2-5 सेकंड के समय स्थिरांक के साथ) शोर के प्रति संवेदनशीलता को कम करता है।

प्रत्येक रेसिपी के लिए दस्तावेज़ पीआईडी ​​पैरामीटर - कुछ उन्नत नियंत्रक प्रत्येक रेसिपी के लिए अलग-अलग पीआईडी ​​सेट को संग्रहीत करने और याद रखने की अनुमति देते हैं। जब सेटपॉइंट बदला जाता है, तो संबंधित सेट स्वचालित रूप से लोड हो जाता है।

समय-समय पर ऑटोट्यून करें, गंदगी, सेंसर बहाव या लोड में बदलाव (उदाहरण के लिए मोटे सांचे) के कारण प्लेटन के थर्मल गुण समय के साथ बदल सकते हैं। हर साल एक ऑटोट्यून पुनः लूप को कैलिब्रेट करता है।

निष्कर्ष: सॉफ्टवेयर ही इलाज है, हार्डवेयर रिप्लेसमेंट नहीं
किसी दिए गए सेटपॉइंट पर तापमान दोलन एक विशिष्ट नियंत्रण लूप समस्या है जिसे सॉफ़्टवेयर में नियंत्रित किया जाता है। उपाय आसान है, पीआईडी ​​पैरामीटर बदलें हार्डवेयर नहीं। किसी प्लैटन ज़ोन के केवल अधिक या कम तापमान पर अस्थिर होने की सबसे संभावित व्याख्या व्युत्पन्न शब्द (Kd) है। अत्यधिक व्युत्पन्न लाभ प्राकृतिक थर्मल शोर को तीव्र करता है, जिससे नियंत्रक को अत्यधिक प्रतिक्रिया करने और सिस्टम को लगातार दोलन करने के लिए मजबूर होना पड़ता है। इसे आमतौर पर व्युत्पन्न को कम करके (आमतौर पर आधे से) या इसे पूरी तरह से बंद करके तुरंत संबोधित किया जा सकता है। अधिक ठोस, दीर्घकालिक समाधान के लिए, ऑटोट्यून प्रक्रिया को समस्याग्रस्त सेट बिंदु पर फिर से चलाया जाता है या लूप को रूढ़िवादी मूल्यों का उपयोग करके मैन्युअल रूप से पुन: ट्यून किया जाता है जो संपूर्ण कार्य सीमा पर स्थिर रहता है।

सबसे परिष्कृत मशीन एक सरल गणितीय नियम का पालन करती है जिसे ट्यून किया जा सकता है। हॉट प्लेटन नियंत्रण से निपटने के दौरान, व्युत्पन्न शब्द एक शक्तिशाली लेकिन नाजुक उपकरण है। जब प्लेटन तापमान बहुत अधिक आक्रामक हो जाता है तो वह अवांछित धुन पर नाचने लगता है। समाधान बस "डी" को नीचे करना और सिस्टम को व्यवस्थित होने देना है।