調節器の正/逆作用の決定方法

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一　調節器の正/逆作用の決定方法　調節システムを自動運転にする場合：多くの場合、制御方式が決定され、調節器の正/逆作用が判明した後、最も重要なのはP、I、Dパラメータの設定方法です。長年の現場での経験に基づき、調節システムのP、I、Dパラメータの設定方法について説明しますので、皆さんのエンジニアリング業務の参考にしてください。制御システムのP、I、Dパラメータを設定する前に、閉ループ制御システムが負帰還であること、つまりKo*Kv*Kc ＞0であることを確保しなければならない。 調節対象Ko：バルブやアクチュエータを開くとPVが増加し、Ko＞0となる；逆に、Ko＜0； 調節バルブKv：バルブが正作用（空気作動、電気作動）の場合、Kv＞0；バルブの反作用（空気駆動、電気駆動）の場合、Kv＜0； Ko、Kvの正負は工程対象と生産安全によって決定され、Ko、Kvの正負およびKo*Kv*Kc＞0に基づいて、Kcの正負を判断できる； 調整器Kc：Kc＞0の場合、調整器は反作用型となる；Kc＜0の場合、調節器は正作用となる；ソフトウェアの設定を正しく行い、装置の調整や運転開始、およびP、I、Dパラメータの調整を行う前に、調節器の正/逆作用を必ず確認し、誤りがないことを確かめなければならない。 1. 調整制御システムのP、I、Dパラメータを設定する前に、正確な測定とスムーズなバルブの動作を確保しなければならない；2、制御システムのP、I、Dパラメータを調整する際は、事前に連絡を取り、ユーザーに対して生産状況を密接に監視し、安全な生産を確保するよう依頼する；3、制御システムのP、I、Dパラメータを設定する際は、まず自動運転を投入し、その後ステップ応答制御を導入する。また、まずサブループを投入し、その後メインループを投入する。サブループは粗く、メインループは細かく設定する。オペレーションステーションのCRT上で、調節器の設定調整画面ウィンドウを開き、給定値SPまたは出力値OPを変更してプロセスで許容されるステップ信号を与え、測定値PVの変化と推移グラフを観察しながらPIDパラメータを繰り返し修正し、安定した制御が得られるまで数回繰り返すことが多い。実際には、工程上満足のいく一次特性が得られれば十分です。二　経験的PID調整パラメータの事前設定
媒体が流体（ガス、液体）の場合、経験的なPID調整パラメータは以下の通りです。（現場に行く前にソフトウェアであらかじめ設定しておき、現場では微調整するかそのままにするのが望ましい）：
1．流量調整用（F）：一般的にP=120～200％、I=50～100S、D=0S；サージ防止システムについて：一般的にP=120～200%、I=20～40S、D=15～40S；2、圧力調整（P）：一般的にP=120～180％、I=50～100S、D=0S；放空システムについて：一般的にP=80～160％、I=20～60秒、D=15～40秒；3、 液面調節（L）について：1]、大型タンク（直径4メートル、高さ2メートル以上の塔型タンク）：一般的にP=80～120％、I=200～900S、D=0S；2]、中容量容器（直径2～4メートル、高さ1.5～2メートルのタンク）：一般的にP=100～160％、I=80～400S、D=0S；3]、小容量タンク（直径2メートル、高さ1.5メートル以下の塔型タンク）：一般的にP=120～300％、I=60～200S、D=0S；4、 温度調節（T）：一般的にP=120～260%、I=50～200S、D=20～60S；上記のパラメータは経験的なものであり、絶対的なものではありません。また実際には、調節システムのプロセス対象やバルブ（ポジショナー）に問題がある場合でも、PIDパラメータを変更することでそれを克服し、自動運転を可能にすることができる。自動投入には、忍耐強く観察し、継続的に修正する必要がある。実際に自動化を導入できるかどうかの鍵は、バルブ（ポジショナー）やアクチュエータが使いやすく、動作がスムーズであることです。串列制御システム（例えば、2つの調節器がある場合）において、全体の内ループ（補助調節器で、Ko1*Kv1*Kc1 ＞0）はメインループのKvに相当し、常に正の値となる。PIDパラメータのチューニング結果：グラフを観察すると、通常は一次特性で十分です（もちろん理論上は二次減衰特性です）。三 自動回路投入の注意事項
1. 基本原則：装置が運転中に自動回路を投入する際は、各工程の安定した運転を確保し、主要なパラメータに大きな変動が生じないようにしなければならない。また、その他の補助機器の圧力、液面、温度などのパラメータも、装置の正常な運転を妨げるほどの大きな変動が生じないようにしなければならない。2、同じ工程の作業員との連携：自動回路の導入は、自動化改修工事の調整作業に該当する。もし当社のスタッフが自動回路の設定を担当する場合、その作業を行う際には、まずユーザーの操作員に対して、当社の作業内容や、工程操作員がどのように協力すべきか、どのような影響が出るか、また何か問題が発生した場合の対処法について説明しなければなりません。調整が終了したら、工程操作員に通知する必要があります。自動ループを初めて使用する前に、プロセスオペレーターに対し、その部分の状態をできるだけ安定した状態に調整するよう依頼しなければならない。3、制御システムの具体的な注意事項：（1）すべての自動回路の設定は、出荷前に厳格なテストを経なければならない。もし現場でその構成が変更された場合、自動運転を開始する前に、構成の信号の流れや論理の正確性を慎重にチェックする必要があります。また、信号の切り替え部分では、切り替え論理のタイミングにも注意しなければなりません。コンフィギュレーションにおいては、自動ループから現場の出口までに、人為的な介入が可能なシンプルな論理部を設ける必要があります。これにより、万が一コンフィギュレーションに誤りがあった場合でも、人の手によって自動ループが現場に与える影響を停止させることができます。 （2）自動運転時は、まずPIDモジュールの比例帯や積分時間の値を大きくし、PIDモジュールの出力上限と出力下限を、PIDモジュールが現在追従している出力値付近で許容される変動範囲内に設定し、PIDモジュールの出力変化率を小さくする。自動運転に切り替えた後、PIDモジュールの動作方向が正しいかを確認し、PIDモジュールの入力偏差の変化が正常な範囲内にあるかをチェックします。これを確認した上で、PIDモジュールの各種出力制限を順次解除し、通常の動作を回復させます。その後、調整品質に応じてPIDモジュールの各パラメータを調整します。四 PIDパラメータ調整方法1、基礎知識 自動制御系において、E=SP-PV。ここで、Eは偏差、SPは与えられた値、PVは測定値である。SPがPVを上回る場合は正の偏差であり、逆の場合は負の偏差です。1）比例調節作用の動作は偏差の大きさに正比例する；比例度が100の場合、比例動作の出力と偏差は、それぞれの量程範囲で1：1で動作する。比例度が10の場合、10：1で動作します。つまり、比例度が小さいほど、比例作用は強くなる。比例作用が強すぎると振動を引き起こします。弱すぎると比率の不調和が生じ、システムの収束過程における振動周期が多くなり、減衰比が小さくなります。その役割は、調整対象のパラメータを安定させることです。2）積分制御作用の動作は、偏差の時間に対する積分に比例する。つまり、偏差に積分作用があれば出力が生じる。それは余分な誤差を除去する役割を果たします。積分作用が強すぎると振動を引き起こし、弱すぎるとシステムに残差が生じます。3）微分調節作用の動作は、偏差の変化速度に比例する。その効果は、調整対象のパラメータのあらゆる変化を防ぎ、先行的な調整機能を持つことです。遅延が大きい対象に非常に効果的です。しかし、純粋な遅れは克服できない。温度調節に適しています。微分制御を用いることで、システムの収束周期を短縮できる。微分時間が長すぎると、振動を引き起こすこともある。2、調整方法としての経験則法は、システムを簡単に調整するために最も広く用いられる調整方法であり、試行錯誤的な方法です。それはパラメータの事前設定と繰り返しの試行によって実現される。パラメータの初期値は、対象物の特性と計器の測定範囲によって決定される。計器の測定範囲が広い場合は、PIDパラメータを適切に強化する必要がある。4種類の調整パラメータの一般的な範囲は以下の通りです。臨界比例度法では、純粋な比例制御を用いてシステムを自動運転状態にし、このとき積分時間は最大値に設定し、微分時間は0に設定します。比例度を徐々に小さくして、システムがちょうど等幅振動を始める点を見つけ、その時の比例度Pbcと振動周期Tcを記録する。次に、以下の式を用いてPIDの比例度と積分時間を計算する：P=2.2Pbc；T=0.85Tc。実際の状況はこの範囲を超える場合があります。純粋な遅れ時間や時定数が大きい対象においては、MACSのPIDでは臨界比例度法を用いるべきではなく、Pbcを見つけることが難しい。