Descrição
O consagrado algoritmo PID para controle de processos contínuos, associado à flexibilidade de configuração de características de operação através de parametrização, permite a utilização deste bloco à uma gama variedade de diferentes aplicações e estratégias de controle.
Este bloco oferece várias opções de configuração do algoritmo de controle tendo como base os termos Proporcional (P), Integral (I) e Derivativo (D), que podem ser aplicados ao erro ou apenas à variável de processo (PV).
Os limites de anti-reset windup (limites aplicados apenas ao termo integral) podem ser configurados pelo usuário.
Além disto, tem-se opção de seleção entre: algoritmo ISA ou paralelo, ação direta ou reversa, transferência de Manual para Automática bumpless ou hard.
Palavra de Controle (CTW) - Tipo de PID
PI.D : As ações P e I atuam sobre o erro e a ação D sobre a variável de processo. Desta forma o sinal de saída acompanha as mudanças de setpoint segundo as ações proporcional e integral, mas não dá uma variação indesejável devido à ação derivativa. É o mais recomendado para a maioria das aplicações com o setpoint ajustável pelo operador.
PID: As ações P, I e D atuam sobre o erro. Desta forma o sinal de saída é alterado quando há mudanças na variável de processo ou no setpoint. É recomendado para controle de relação ou para controle escravo de um cascata.
I.PD: Neste tipo somente a integral atua sobre o erro. Mudanças no setpoint provocam a variação no sinal de saída de maneira suave. É recomendado para processos que não podem ter variações bruscas na variável em função da mudança no setpoint. É o caso de processos de aquecimento com ganho muito alto.
Palavra de Controle (CTW) - Tipo de Algoritmo
.s .e
Existem processos que requerem que o sinal de sinal de saída (variável manipulada – MV) aumente quando a variável de processo aumenta, enquanto que outros requerem o contrário.
Tipo de ação Erro Efeito
Reverso e = SP – PV Saída diminui com aumento da PV Direto e = PV – SP Saída aumenta com aumento da PV Palavra de Controle (CTW) - Tipo de transferência de Manual para Automático
Bumpless : No chaveamento do modo manual para o automático, o bloco PID inicia os cálculos partindo do último valor em manual, isto é, não ocorre um salto na saída do bloco.
Hard : No chaveamento do modo manual para o automático, o bloco PID fornecerá como primeiro valor em automático o último valor em modo manual mais o termo proporcional.
Anti-saturação pelo termo integral (parâmetros AWL e AWU)
Usualmente o algoritmo de controle pára automaticamente a contribuição do modo integral, quando o sinal de saída atinge os limites de 0% ou 100%. As contribuições dos modos proporcional e derivativo não são afetadas.
Uma característica diferenciadora do algoritmo deste bloco é a possibilidade de configuração destes limites. Estreitando-se tais limites através dos parâmetros AWL e AWU, obtém-se respostas mais rápidas e evita-se overshoot em processos de aquecimento, por exemplo.
Constantes do PID (parâmetros KP, TR, TD e BIAS) KP – Ganho proporcional
TR – Tempo da integral em minutos/repetição, portanto, quanto maior este parâmetro menor é a ação integral. Pode ser interpretado como sendo o tempo necessário para a saída ser incrementada/decrementada do valor do erro (no PID paralelo), mantendo-se o mesmo constante.
TD – Tempo derivativo em minutos. O termo derivativo é calculado usando uma pseudo-derivada, isto é, uma ação semelhante a um lead/lag, na qual a constante de lag é alfa*TD. Na implementação deste bloco o fator alfa é igual a 0,13.
BIAS – Neste parâmetro é possível ajustar o valor inicial do sinal de saída quando o controle é transferido de manual para automático. Isto pode ser feito somente se a entrada FB não estiver conectada.
PID CONTROLADOR PID
EN ENO BOOL
CLASSE MNEM DESCRIÇÃO TIPO
EN HABILITAÇÃO BOOL
TRF SELEÇÃO FUNCIONAMENTO MANUAL OU AUTOMÁTICO BOOL
SP SETPOINT ANY_NUM
PV VARIÁVEL DO PROCESSO ANY_NUM
I
FB% SE TRF 1, A ENTRADA CONECTADA EM FB É REPASSADA ATÉ A
SAÍDA ANY_NUM
CTW PALAVRA DE CONTROLE WORD
KP GANHO PROPORCIONAL INT/100
BIAS BIAS INT/100
AWL LIMITE INFERIOR FINAL DO ANTI-RESET INT/100 AWU LIMITE SUPERIOR FINAL DO ANTI-RESET INT/100
TR TEMPO INTEGRATIVO (Min/Rep) REAL
P
TD TERMO CONSTANTE DERIVATIVO (Min) REAL
ENO HABILITAÇÃO DA SAÍDA BOOL
O OUT% SAÍDA (VARIÁVEL MANIPULADA) ANY_NUM
ER0 ERRO PREVISTO NO PROCESSO INT/100
PV0 VALOR DA VARIÁVEL PREVISTA NO PROCESSO INT/100 FB0 VALOR DE REALIMENTAÇÃO PREVISTA INT/100
B0 VALOR PREVISTO DAS BIAS LONG
IT0 VALOR DO TERMO INTEGRATIVO PREVISTO (Min/Rep) REAL V
DR0 VALOR DO TERMO DERIVATIVO PREVISTO (Min) REAL
I Entrada P Parâmetro O Saída V Variável
Seqüência de bits para o parâmetro CTW
Somente Configuração Auxiliar e Passagem de Parâmetro 15 12 11 10 9 8 5 4 2 1 0 Auxiliar e Passagem de Parâmetro
Bit 0 - é o estado da entrada Booleana EN
Bit 1 - é o estado da entrada Booleana TRF (0 = Auto; 1 = Manual, e rastreamento) Bit 2 - é o estado da saída Booleana ENO
Bit 4- é o estado da variável auxiliar de realimentação (1 = rastreamento)
Bit 5 - é o estado de funcionamento (0 = primeira vez, 1 = está rodando, não pela primeira vez)
Exemplo de aplicação – Malha de controle com setpoint local e estação A/M
Características da configuração:
¾ Setpoint local, ajustável através do parâmetro do PRM1 do bloco ICT;
¾ Variável de processo obtida através do módulo M-401, visualizado na tela acima no range de 0 a 10.000;
¾ Controle do modo automático/manual através de variável virtual (MAN);
¾ Bloco SMPL fazendo o papel de estação auto/manual, com possibilidade de incremento/decremento(entradas UP e DOWN) da saída quando em manual.