Säätötekniikan perusteet

Säätötekniikan perusteetMerja Mäkelä3.3.2003KyAMK

Johdanto Instrumentointi automaation osanateollisuusprosessien hallinnassa Mittalaitteet - säätimet - toimiyksiköt Paperikoneella 500 - 1000 mittaus-,ohjaus- ja säätöpiiriä

Säätö Säätöpiirin laitteet Säätöpiirin käsitteet Yleisiä säätöjä PID-säätöKeskustelun aiheet

Ennen vanhaan...Höyryn virtaus nousee hurjasti ja painevähenee, huh.Polttoaineen ja ilman syöttöä kai pitäisilisätä.Kuinkahan tässä käy?!?Operaattori näkee säädettävät suureet mittareista jamuutosnopeudet piirturikäyristä .Operaattori toimii itse säätimenä.Venttiilit ovat näiden säätöjen ohjattavia toimiyksiköitä.

Säätöpiirin laitteet Anturi tai lähetin– esim. Pt100 tai painelähetin Säädin– esim. automaatiojärjestelmän lohkoohjelmasäädinprosessiasemalla taiyksikkösäädin Toimiyksikkö– esim. säätöventtiili tai pumpputaajuusmuuttajineen

Säätimet Automaatiojärjestelmät– prosessiaseman toimilohko Ohjelmoitavat logiikkajärjestelmät PC– säädinkortti tai ohjelmalohko– tarvitaan I/O-liityntäkortti Yksikkösäätimet– yhden piirin laite

Honeywell TP Alcont: säädötprosessiasemalla PMOM OM OM OMUPLINE 1UPLINE 2PMI/OI/OI/OPMI/OI/OI/OI/OPMPMI/OI/OI/OI/OPMI/OI/OI/OI/OPMI/OI/OI/OI/OPMI/OI/OI/OI/OPMI/OI/OI/OPMI/OI/OI/OI/OPM

Säätöpiiri valvomossa

Metso Automation Damatic XDi:säädöt prosessiasemalla PCS

Toimiyksiköt Toimilaite + toimielin Toimilaitteina työsylinteri, sähkömoottori,kalvotoimilaite Toimielimenä pallo-, läppä-, istukkaventtiili– virtausnopeuden, paineen, pinnankorkeudenja lämpötilan säätö Taajuusmuunnin ja pumppu, moottori– paineen, virtausnopeuden jakierrosnopeuden säätö

Takaisinkytketty eli suljettusäätöpiiri (H-M kpl 2)

Säätöpiirin käsitteet Mittausarvo, mittaus,oloarvo, säädettäväsuure, M Asetusarvo, asetus,tavoitearvo, ohjesuure, S Säätimen ulostulo,lähtösuure, ohjaussuure,ohjaus, O Erosuure,säätöpoikkeama, S - M

Säätöluokat Yksimuuttujasäädöt (Single InputSingle Output SISO)– yleensä yksi säädettävä suure ja yksitoimilaiteohjaus– näin yritetään säätää, jos vainmahdollista Monimuuttujasäädöt (Multiple InputMultiple Output MIMO)– monta toisistaan riippuvaa säädettävääsuuretta, monta ohjattavaa toimilaitetta– esim. paperikoneen laatusäädöt

Mitä prosesseissa mitataan jasäädetään? Lämpötila [ºC] Paine [kPa] Virtaus [m³/h], [l/s] Massa [kg] Pinnankorkeus [%] Tiheys [kg/m³] Kosteus [%] Laatu, esim. sakeus [%] ja pH

Mihin tarvitaan säätöä? Prosessia ei ole yleensämahdollista rakentaa siten, että setoimii ilman automaatiota. Prosessin halutaan toimivanautomaattisesti ilman operaattorinjatkuvaa puuttumista asiaan. Prosesseissa on toimintahäiriöitä,esim. paine- ja virtausvaihteluitatai ajon toimintapistettä halutaanmuuttaa.

Yleisiä säätöjä (H-M kpl 3) Säiliön pinnankorkeuden säätö Säiliön lämpötilan säätö Virtausnopeuden säätö Putkiston tai säiliön paineen säätö Massan sakeuden säätö ...

Automaatio virtauskaavioissa(PI-kaavioissa) PI-kaaviot (putkisto- ja instrumentointi) Positiotunnukset (tag) SFS 4103– 1. kirjain mittaussuure tai alkuperä tavallisimmat D, F, L, M, P, Q, T, S, V– lisäkirjaimet ilmaisevat toimintaa tavallisimmat A, C, D, I, S, Z– esim. LICZ-5362 pinnankorkeuden(analoginen) mittaus ja säätö, johon liittyylukitus

Säiliön pintasäädöt LIC-2002 jatkuva säätö mittaus pintalähettimeltä analoginen, esim. 4 -20 mA, jatkuva automaattinen säätö, lähtöesim. 4 - 20 mA säätöventtiilille tarvittavat automaatiojärjestelmän kanavat: 1analoginen tulo (AI) ja 1 analoginen lähtö (AO) LS-2003 on-off-säätö mittaus pintakytkimiltä binäärinen, ohjaustulovirtauksen on-off-venttiilille tarvittavat automaatiojärjestelmän kanavat: 2binääristä tuloa (BI) pintakytkimiltä ja 1binäärinen lähtö (BO) auki-kiinni-venttiilille esim. puskurisäiliön täyttö pintarajojenperusteella

Perinteisen perälaatikonpinta- ja painesäätö

Lisäaineiden annostelunvirtausnopeussäädöt

Säätimen toiminta (H-M kpl 4) Ohjauksen laskenta laskulain (algoritmin)mukaan1u = K e edt T dep( + ∫ +d)Tidt0– PID yleisin u säätimen ulostulo eli ohjaus säätöpoikkeama e = asetusarvo - mittaus Kp, Ti ja Td säädön viritysparametrit säätöpiirin virityksellä tarkoitetaan sopiviensäätöparametrien etsimistä Toimintatavat AUTO ja MANt automaatilla säädin laskee ohjausta laskukaavansamukaan käsiajolla operaattori voi asetella ulostuloa halutusti

Mistä on kysymys? Automaattisia säätöjätarvitaan kompensoimaanprosessihäiriöitä javapauttamaan operaattoriatärkeämpiin tehtäviin. Säätöpiirin kuuluvatkäsitteet mittaus, asetus jaohjaus.

Kysymyksiä,kommenttejaKiitoksetmielenkiinnosta

Lisätietoa säädöstä jainstrumentoinnista Harju - Marttinen, Säätöpiirin virityksenperusteet, ControlCAD 2001 atp, Control Engineering, Prosessori www.rosemount.com www.iac.honeywell.com www.abb.com www.krohne.com www.endress.com www.yokogawa.com www.metso.com