Caminho:  Equipamentos (Dispositivos) > PLC200 > Programa > Control > PID2 Controlador Proporcional-Integral-Derivativo com Sintonia Automática (Auto Tuning)

Bloco que executa a sintonia automática de um controlador PID discreto. A partir das variáveis de entrada, ele calcula um controlador PID ou PI através do método dos relés. Este bloco também implementa o controlador obtido ou outro que o usuário desejar.

 

Representação Ladder

 

 

Estrutura do Bloco

 

Tabela1

 

Funcionamento

 

O funcionamento do bloco PID2 é dividido em duas partes: a de Controle e a de Sintonia Automática.

A variável Tune é que define qual modo de operação. Sempre que Tune = 0, o sistema opera em modo de controle, com os valores dos ganhos definidos pelo usuário, da mesma forma que o bloco PID.

A parte de controle, é exatamente igual ao bloco PID, veja no Help do PID.

 

Quando Tune recebe algum valor diferente de 0, o processo de sintonia automática é iniciado. Algumas regras precisam ser obedecidas para que a sintonia possa ocorrer. Elas serão apresentadas na sequência.

 

A Sintonia Automática

Para a Sintonia Automática é utilizado o Método dos Relés que se baseia na obtenção do ganho crítico e período crítico , que podem ser utilizados para obtenção dos ganhos do controlador PID através de diversas regras de sintonia: Ziegler-Nichols, Ciancone-Marlin, Tyreus-Luyben, ITAE Mínimo, entre outras.

Durante o processo de sintonia, o controle é desligado e um "relé" passa a determinar a saída do controlador (Output), conforme figura a seguir.

 

Ao iniciar, o relé (Output) passa para o valor e após um período a saída (Feedback) começa a aumentar. No momento em que a saída se torna superior ao valor do setpoint + histerese, o relé comuta para e assim sucessivamente, conforme a figura abaixo.

 

Sendo o valor da variável manipulada (Output) estabilizada no ponto de operação, temos que:

No caso da Figura acima,

Da curva de resta obtida são retirados os parâmetros necessários para obtenção do controlador.

 

Critérios para que a sintonia seja efetuada

Para que a sintonia automática possa ser realizada adequadamente, dois critérios precisam, obrigatoriamente, ser obedecidos:

1) colocar o sistema no ponto de operação que se deseja calibrar (a diferença deve ser menor do que 20%);

2) a variável , que é a variável manipulada, não pode estar apresentando oscilação maior do que 20%;

OBS: pode-se usar o modo Manual do bloco para atingir o ponto de operação sem grandes oscilações (através da variável ).

Passo a passo para executar a sintonia

1) deve iniciar com o valor zero;

2) Definir um valor para . Recomenda-se um valor inicial de 10% do valor da variável manipulada () que atingiu o setpoint do sistema;

Ex: Supondo que para estabilizar no ponto de operação = 12.3. Neste caso, utilizar

3) Definir um valor inicial para . Esse valor deve ser ligeiramente maior do que o ruído presente no sistema. Pode-se utilizar um valor inicial de 2% do valor do Setpoint caso não se tenha conhecimento do ruído;

Ex: para um = 60.0, utilizar

4) Definir um valor em milissegundos () para . Esse valor depende do sistema que está sendo aplicado o bloco. Sistemas mais lentos necessitarão de um tempo maior. Ele deve ser suficiente para que pelo menos 10 ciclos do relé sejam completos, embora com 5 ciclos o sistema geralmente já estabiliza;

5) Colocar o sistema no ponto de operação. Caso um pré-controle já tenha sido feito, ele pode ser aplicado. Outra opção é utilizar o modo manual e variar a entrada até que o sistema estabilize no ponto de operação, ou seja, o mais próximo possível de ;

6) Habilitar a sintonia escolhendo o tipo de controle (PI ou PID e a regra usada) através da variável , conforme Tabela 2;

7) A saída irá informar qual o status do processo de sintonia automática, conforme Tabela 9. Ao final do processo, a saída receberá o valor 8 caso a calibração seja efetuada com sucesso e as saídas , e serão atualizadas com os valores obtidos no processo de sintonia.

Tabela 2

 

Tabela 3

Os métodos de Tyreus-Luyben são recomendados para sistemas com a constante de tempo dominante com relação ao atraso de transporte. Os métodos de Ciancone-Marlin são recomendados para sistemas com grande atraso de transporte. O método ITAE mínimo é para situações intermediarias.

Recomenda-se para sintonias iniciais ou para usuários sem muita familiaridade com o método dos relés, a utilização da forma automática 1 ou 2 para , deixando que o sistema opte pela forma mais adequada.

Após a sintonia, o método pode ser trocado fazendo com que um novo controlador seja calculado sem realizar novamente o processo de sintonia, uma vez que os dados necessários são armazenados internamente. Isto permite que outros métodos sejam facilmente experimentados.

Para que uma nova sintonia seja feita, precisa receber o valor zero primeiramente.

 

 

Fluxograma do Bloco

N/D

 

 

 

Exemplo em Ladder

 

 

 

 

Exemplo em ST

 

 O exemplo abaixo, exibe as instruções para aplicação do exemplo acima na linguagem ST.