ЖУРНАЛ СТА №4/2019

А ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ , ЧТО … В 1939 году приборостроительная компания Taylor предста- вила новую версию своего пневматического контроллера Fulscope с функцией предварительного действия в дополнение к ранее доступным режимам пропорционального управления и сброса. В настоящее время три режима управления назы- ваются пропорциональным, интегральным (сброс) и диффе- ренциальным (предварительное действие), следовательно, со- кращённо PID. В отечественной литературе принята аббревиа- тура ПИД, означающая пропорционально-интегрально-диф- ференциальный режим. В том же году компания Foxboro In- strument добавила к ранее доступным в контроллере Stabilog ре- жимам пропорциональности и сброса гиперсброс, что делает его вторымПИД-регулятором на рынке. Сегодня все ПИД-ре- гуляторы, в том числе и в системе DataforthMAQ ® 20, основаны на тех самых пропорциональном, интегральном и производном (дифференциальном) режимах контроллеров, выпущенных в 1939 году (рис. 1). ПИД-регуляторы используются в большинстве приложений автоматического управления процессами в промышленности. Они могут регулировать расход, температуру, давление, уро- вень и многие другие параметры производственных процессов. В статье рассматривается конструкция ПИД-регуляторов и объясняются используемые в них режимы управления P, I иD. Р УЧНОЕ УПРАВЛЕНИЕ В отсутствие автоматических контроллеров все задачи ре- гулирования приходится выполнять вручную. Например, для поддержания постоянной температуры воды, подогреваемой промышленным газовым нагревателем, оператор должен сле- дить за датчиком температуры и соответствующим образом регулировать подачу газа при помощи клапана (рис. 2). Если температура воды по какой-либо причине становится слиш- ком высокой, оператор должен немного закрыть газовый кла- пан на величину, достаточную, чтобы температура вернулась к желаемому значению. Если вода становится слишком хо- лодной, он должен приоткрыть газовый клапан. К ОНТРОЛЬ И ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ Процесс управления, реализуемый оператором, называется управлением с обратной связью, поскольку оператор изменяет силу пламени на основе обратной связи, которую он получает от процесса через датчик температуры. Управление с обратной связью может быть выполнено вручную, но обычно это про- исходит автоматически, как будет объяснено в следующем раз- деле. Клапан, процесс горения и датчик температуры образуют контур управления. Любое изменение, вносимое оператором в состояние газового клапана, влияет на температуру, значение которой становится доступно оператору, тем самым контур управления замыкается. А ВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ Чтобы избавить оператора от утомительной задачи ручного управления, функцию управления можно автоматизировать с помощью ПИД-регулятора. Для этого требуется следующее: Установить электронное устройство измерения температуры. Автоматизировать клапан, добавив к нему исполнительный механизм (и, возможно, позиционер), чтобы клапаном можно было управлять электронным способом. Установить контрол- лер, например, ПИД-регуляторMAQ ® 20, и подключить к нему устройство измерения температуры и автоматизированный клапан управления. Более подробная информация о PID-ре- гуляторе Dataforth MAQ ® 20 представлена во врезке. ПИД-регулятор имеет уставку ( SP – Set Point), чтобы опе- ратор мог задать значение температуры. Выходной сигнал контроллера ( CO – Controller Output) устанавливает положе- ние регулирующего клапана. А значение измеренной темпе- ратуры, называемое параметром регулирования процесса (или переменной процесса, PV – Process Variable), даёт конт- роллеру столь необходимую обратную связь. Переменная В ЗАПИСНУЮ КНИЖКУ ИНЖЕНЕРА Просто о PID-регулировании СТА 4/2019 92 www.cta.ru Рис. 1. Пневматический PID-контроллер Оператор Индикация температуры Процесс горения Клапан с ручным управлением Рис. 2. Оператор управляет процессом вручную Иллюстрация с сайта wikipedia.org