조절기의 정/반작용 결정 방법

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1. 조절기의 정/역작용 결정 방법 및 제어 시스템의 자동 모드 전환: 보통 제어 방안이 확정되고 조절기의 정/역작용이 판단된 후에 가장 중요한 것은 P, I, D 파라미터를 어떻게 설정할 것인가 하는 점입니다. 오랜 현장 경험을 바탕으로 제어 시스템의 P, I, D 파라미터를 설정하는 방법에 대해 설명하오니, 엔지니어링 작업 시 참고해 주시기 바랍니다.제어 시스템의 P, I, D 파라미터를 설정하기 전에, 클로즈드 루프 제어 시스템이 반드시 음의 피드백을 가져야 하므로 Ko*Kv*Kc ＞0이어야 합니다. 조절 대상 Ko: 밸브, 액추에이터를 열면 측정된 PV가 증가하므로 Ko＞0；그렇지 않으면, Ko＜0； 조절 밸브 Kv: 밸브가 정작용(가스 작동형, 전기 작동형)인 경우, Kv＞0；밸브 반작용(공기 차단, 전기 차단)의 경우, Kv＜0； Ko, Kv의 부호는 공정 대상과 생산 안전에 의해 결정되며, Ko, Kv의 부호와 Ko*Kv*Kc > 0를 바탕으로 Kc의 부호를 확정할 수 있습니다； 조절기 Kc: Kc＞0이면 조절기는 반작용형입니다；만약 Kc＜0이라면, 조절기는 정작용입니다；소프트웨어 설정을 올바르게 해야 하며, 장치의 조정 및 가동, 그리고 P, I, D 파라미터를 설정하기 전에 조절기의 정/역작용이 반드시 확인되어 올바른 상태여야 합니다. 1. 제어 시스템의 P, I, D 파라미터를 설정하기 전에, 정확한 측정과 유연한 밸브 작동이 보장되어야 합니다；2. 제어 시스템의 P, I, D 파라미터를 설정할 때는 미리 알려주고, 사용자에게 생산 과정에서의 운영 상황을 면밀히 주의 깊게 살펴 안전한 생산이 이루어지도록 요청해야 합니다；3. 제어 시스템의 P, I, D 파라미터를 설정할 때는 먼저 자동 모드를 적용한 다음 계단식 제어를 적용하며, 먼저 보조 루프를 설정한 후 주 루프를 설정합니다. 보조 루프는 조정 범위가 넓고, 주 루프는 좁습니다.조작실의 CRT에서 레귤레이터의 설정 조정 화면을 열고, 설정값 SP나 출력값 OP을 변경하여 공정에서 허용되는 스텝 신호를 생성합니다. 그런 다음 측정값 PV의 변화와 추세 그래프를 관찰하며 PID 파라미터를 계속 조정합니다. 이 과정은 보통 여러 번 반복되며, 안정적인 제어가 이루어질 때까지 진행됩니다.실제로는 공정상 만족스러운 1차 특성을 얻으면 충분합니다.둘, 경험적 PID 설정 파라미터 사전 설정 – 유체(기체, 액체)를 매질로 하는 경우의 경험적 PID 설정 파라미터는 다음과 같습니다. (현장에 가기 전에 소프트웨어 설정을 미리 해두는 것이 좋으며, 현장에서 세부 조정을 하거나 그대로 두어도 됩니다.) 1. 유량 조절(F)의 경우: 일반적으로 P=120～200%, I=50～100S, D=0S입니다；방사진 시스템의 경우: 일반적으로 P=120～200%, I=20～40S, D=15～40S；2. 압력 조절(P)에 대하여: 일반적으로 P=120～180%, I=50～100S, D=0S；배기 시스템의 경우: 일반적으로 P=80～160%, I=20～60초, D=15～40초；3. 유량 조절(L)에 대하여: 1] 대형 용기(직경 4미터, 높이 2미터 이상의 탑형 용기): 일반적으로 P=80～120%, I=200～900S, D=0S；2] 중간 용기(직경 2~4미터, 높이 1.5~2미터의 탑형 용기): 일반적으로 P=100～160%, I=80～400S, D=0S；3] 소형 용기(직경 2미터, 높이 1.5미터 이하의 탑형 탱크): 일반적으로 P=120～300%, I=60～200S, D=0S；4. 온도 조절(T)에 대하여: 일반적으로 P=120～260%, I=50～200S, D=20～60S；위의 파라미터는 경험적인 것으로, 절대적인 것이 아닙니다.또한 실제로는, 때때로 제어 시스템의 공정 대상이나 밸브(위치 센서)에 문제가 있을 경우에도 PID 파라미터를 변경함으로써 이를 극복하고 자동 작동을 가능하게 할 수 있습니다.자동 투자에는 인내심을 가지고 관찰하며 계속 수정해야 합니다.실제 운용에서 자동화를 구현할 수 있는지의 핵심은 밸브(위치 센서)와 액추에이터가 잘 작동하며 유연하게 움직이는 데 있습니다.순차 제어 시스템(예: 2개의 조절기가 있는 경우)에서, 전체 내부 루프(보조 조절기, Ko1*Kv1*Kc1 > 0)는 주 루프의 Kv에 해당하며, 항상 양수 값을 가집니다.PID 파라미터 튜닝 결과: 곡선을 관찰하면 일반적으로 1차 특성으로도 충분합니다(물론 이론상으로는 2차 감쇠 특성이어야 합니다).3. 자동 회로 가동 시 주의사항
1. 기본 원칙: 장치가 작동하는 동안 자동 회로를 가동할 때는 각 공정이 안정적으로 작동할 수 있도록 해야 합니다. 주요 파라미터들에 큰 변동이 생겨서는 안 되며, 그 외의 보조 장비들의 압력, 유량, 온도와 같은 파라미터들도 장치의 정상적인 작동을 방해할 만한 큰 변동이 있어서는 안 됩니다.2. 동일한 공정 작업자와의 협력: 자동 회로의 가동은 자동화 개조 공사의 시운전 작업에 해당합니다.만약 우리 측 인원이 자동 회로 설치를 담당한다면, 이 작업을 수행할 때 먼저 사용자의 조작자에게 우리 측의 작업 내용을 명확히 설명해 주어야 합니다. 또한 공정 조작자가 어떻게 협력해야 하는지, 어떤 영향이 있을 수 있는지, 그리고 예상치 못한 상황이 발생했을 때 어떻게 대처해야 하는지도 알려줘야 합니다. 테스트가 완료된 후에는 반드시 공정 조작자에게 알려주어야 합니다.자동 회로를 처음 가동하기 전에, 공정 운영 담당자에게 해당 부분의 작동 조건을 가능한 한 안정적인 상태로 조절해 줄 것을 요청해야 합니다.3. 제어 시스템의 구체적인 주의사항: (1) 모든 자동 회로의 설정은 출고 전에 반드시 철저한 테스트를 거쳐야 합니다.현장에서 그 구성이 변경된 경우, 자동 모드로 전환하기 전에 구성된 신호의 흐름과 논리의 정확성을 꼼꼼히 확인해야 하며, 신호 전환 부분에서는 전환 논리의 타이밍 문제에 주의해야 합니다.구성은 자동 회로가 현장의 출구에 도달하기 전에, 인위적인 개입이 가능한 간단한 논리 부분이 있도록 해야 합니다. 이를 통해 만약 구성에 오류가 생겼을 경우, 인간이 직접 개입하여 자동 회로가 현장에 미치는 영향을 중단시킬 수 있습니다. (2) 자동 모드로 전환할 때는 먼저 PID 모듈의 비례 계수와 적분 시간의 값을 높여주고, PID 모듈의 출력 상한값과 하한값은 PID 모듈이 현재 추적하고 있는 출력 값 근처에서 허용 가능한 범위 내로 설정합니다. 또한 PID 모듈의 출력 변화율도 줄여줍니다.자동 모드로 전환한 후, PID 모듈의 동작 방향이 올바른지 확인하고, PID 모듈의 입력 오차 변화가 정상 범위 내에 있는지 점검합니다. 이를 확인한 뒤에야 PID 모듈의 여러 출력 제한을 순차적으로 해제하여 정상적인 작동을 회복시킵니다. 그 다음에는 조절 품질에 따라 PID 모듈의 각종 파라미터를 조정합니다.4 PID 파라미터 튜닝 방법 1. 기초 지식 자동 제어 시스템에서, E=SP-PV입니다.여기서, E는 편차이고, SP는 주어진 값이며, PV는 측정값입니다.SP가 PV보다 클 때는 양의 편차이며, 그 반대의 경우는 음의 편차입니다.1) 비례 조절 작용의 동작은 편차의 크기와 정비례한다；비례도가 100일 때, 비례 작용의 출력과 편차는 각각의 범위 내에서 1:1로 작동합니다.비례도가 10일 때는 10:1로 작동합니다.즉, 비례도가 작을수록 비례 작용이 강해집니다.비례 작용이 너무 강하면 진동이 발생합니다.너무 약하면 비율 조절이 제대로 이루어지지 않아, 시스템의 수렴 과정에서 주기적인 변동이 많아지고 감쇠율도 너무 작아집니다.그 역할은 조절되는 파라미터를 안정시키는 것입니다.2) 적분 조절 작용의 동작은 편차에 대한 시간의 적분과 정비례한다.즉, 편차에 적분 작용이 있으면 출력이 발생한다.그것은 잔차를 제거하는 역할을 합니다.적분 작용이 너무 강하면 진동을 일으키고, 너무 약하면 시스템에 잔차가 생깁니다.3) 미분 조절 작용의 동작은 편차의 변화 속도와 정비례한다.그 효과는 조절되는 파라미터의 모든 변화를 막아주며, 선제적인 조절 역할을 합니다.지연이 큰 대상에게 매우 효과적입니다.하지만 순지연은 극복할 수 없다.온도 조절에 적합합니다.미분 조절을 사용하면 시스템의 수렴 주기 시간을 단축할 수 있다.미분 시간이 너무 길어도 진동을 일으킬 수 있습니다.2. 조정 방법 중 경험법은 시스템을 간단하게 조절하는 데 가장 널리 사용되는 조정 방법으로, 일종의 시행착오법입니다.이는 파라미터 사전 설정과 반복적인 시도를 통해 이루어집니다.파라미터의 기본값은 객체의 특성과 계측기의 측정 범위에 따라 결정되어야 합니다.계기의 측정 범위가 넓은 PID 파라미터는 그 효과를 적절히 강화해야 합니다.4가지 종류의 조절 파라미터의 일반적인 범위는 다음과 같습니다. 임계 비례도 방식은 순수한 비례 제어를 이용하여 시스템을 자동 모드로 전환하는 방식으로, 이때 누적 시간은 최대값으로 설정하고 미분 시간은 0으로 설정합니다.비율을 점차 줄여서 시스템이 겨우 등진폭 진동을 보일 때, 그때의 비율 Pbc와 진동 주기 Tc를 기록합니다. 그런 다음 다음 공식을 사용하여 PID의 비율과 적분 시간을 계산합니다: P=2.2Pbc；T=0.85Tc.실제 상황은 이 범위를 초과할 수 있습니다.순수 지연 시간과 시간 상수가 큰 대상의 경우, MACS의 PID에는 임계 비율법을 사용하는 것이 적절하지 않으며, Pbc를 찾기가 어렵습니다.