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8/7/2019 Ma01000-0510 Atos Pid Analyzer

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Atos PID Analyzer MA.010.00-05/10Manual de Utilizao 21/6/2010

2010 Schneider Electric. Todos os direitos reservados. 3

Este manual no pode ser reproduzido, total ou parcialmente, sem autorizao por escrito da Schneider

Electric.Seu contedo tem carter exclusivamente tcnico/informativo e a Schneider Electric se reserva no direito,sem qualquer aviso prvio, de alterar as informaes deste documento.


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MA.010.00-05/10 Atos PID Analyzer21/6/2010 Manual de Utilizao

2010 Schneider Electric. Todos os direitos reservados.4

Termo de Garantia

A Schneider Electric Brasil Ltda. assegura ao comprador deste produto, garantia contra qualquer defeitode material ou de fabricao, que nele apresentar no prazo de 360 dias contados a partir da emisso danota fiscal de venda.

A Schneider Electric Brasil Ltda. restringe sua responsabilidade substituio de peas defeituosas,desde que o critrio de seu Departamento de Assistncia Tcnica, se constate falha em condies normaisde uso. A garantia no inclui a troca gratuita de peas ou acessrios que se desgastem naturalmente como uso, cabos, chaves, conectores externos e rels. A garantia tambm no inclui fusvel, baterias e mem-rias regravveis tipo EPROM.

A Schneider Electric Brasil Ltda. declara a garantia nula e sem efeito se este produto sofrer qualquerdano provocado por acidentes, agentes da natureza, uso em desacordo com o manual de instrues, oupor ter sido ligado rede eltrica imprpria, sujeita a flutuaes excessivas, ou com interferncia eletro-magntica acima das especificaes deste produto. A garantia ser nula se o equipamento apresentarsinais de ter sido consertado por pessoa no habilitada e se houver remoo e/ou alterao do nmero desrie ou etiqueta de identificao.

A Schneider Electric Brasil Ltda. somente obriga-se a prestar os servios referidos neste termo de ga-rantia em sua sede em So Paulo - SP, portanto, compradores estabelecidos em outras localidades seroos nicos responsveis pelas despesas e riscos de transportes (ida e volta).

Servio de Suporte Schneider Electric

A Schneider Electric conta com um grupo de tcnicos e engenheiros especializados aptos para fornecerinformaes e posicionamentos comerciais, esclarecer dvidas tcnicas, facilitar e garantir servios tcni-cos com qualidade, rapidez e segurana..

Com o objetivo de criar um canal de comunicao entre a Schneider Electrice seus usurios, criamos umservio denominado AssisT. Este servio centraliza as eventuais dvidas e sugestes, visando a exceln-cia dos produtos e servios comercializados pela Schneider Electric.

Este servio est permanentemente disponvel com uma cobertura horria das 7h30m s 18h, com infor-maes sobre planto de atendimento tcnico durante os fins de semana e feriados, tudo que voc precisafazer ligar para 0800 7289 110. O AssisT apresentar rapidamente a melhor soluo, valorizando o seuprecioso tempo.

Para contato com a Schneider Electricutilize o endereo e telefones mostrados atrs deste Manual.


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Atos PID Analyzer MA.010.00-05/10Manual de Utilizao 21/6/2010


ndice

CAPTULO 1 Algoritmo PID Padro ISA ............................................................9

A Equao PID......................................................................................................................9

Termo proporcional: Ganho (K) x Banda Proporcional (BP)...............................................10

Termo Integral: Ganho (Ti)..................................................................................................12

Termo Derivativo: tempo Td................................................................................................13

CAPTULO 2 Caractersticas Gerais ..................................................................15

Modo direto/reverso.............................................................................................................15

Anti-reset ou anti-windup.....................................................................................................17

Modo Manual / Automtico..................................................................................................17

Zona Morta .......................................................................................................................... 17

Feedforward BIAS ............................................................................................................18

Tempo de amostragem (Dt) ................................................................................................18

CAPTULO 3 Programao em Ladder.............................................................19

Sobre a instruo PID_ISA..................................................................................................19

Descrio dos parmetros...................................................................................................20

Exemplo de programao ................................................................................................... 22

Tempo de estabilizao.......................................................................................................23

CAPTULO 4 Software de monitorao ............................................................25

Atos PID Analyzer ...............................................................................................................25

Descrio da interface com o usurio ................................................................................. 25

Como comear? ..................................................................................................................26

Configurando a comunicao do Atos PID Analyzer .......................................................... 27

Supervisionando o bloco PID_ISA ......................................................................................28

Superviso grfica...............................................................................................................30


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CAPTULO 5 Sintonia do PID_ISA .....................................................................32

Mtodo Ziegler-Nichols........................................................................................................32

Sintonizando o processo via Atos PID Analyzer .................................................................34


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Atos PID Analyzer MA.010.00-05/10Captulo 1 - Algoritmo PID Padro ISA 21/6/2010


CAPTULO 1 Algoritmo PID Padro ISA

A Equao PID

A equao PID adotada segue o padro ISA, conforme a equao mostrada abaixo:

ou

sendo:

Descrio da nomenclatura utilizada:

K = ganho do sistema, pois multiplica os termos P, I e D;

Ki = ganho integral;

Td = ganho derivativo (tempo do termo Derivativo);

dt = Tempo de amostragem; de = (Erro atual Erro anterior);

Ti = 1 / Ki = Tempo do termo Integral (reset time);

BIAS = Offset da sada de controle.

S = K( e(t) + Kiedt + Tdde/dt) + BIAS

Ki =1/Ti

S = K(e(t) + Kie(t) t +Tde/t) + BIAS

0


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MA.010.00-05/10 Atos PID Analyzer21/6/2010 Captulo 1 - Algoritmo PID Padro ISA


Termo proporcional: Ganho (K) x Banda Proporcional (BP)

O termo proporcional ser calculado segundo a frmula:

A banda proporcional por definio expressa em porcentagem e corresponde a variao de 0 a 100% do fundo deescala da varivel de processo.

A banda proporcional o inverso do ganho segundo a equao:

A banda proporcional se situa acima e abaixo do setpoint (SP).

O valor do termo proporcional zero quando no existir erro.

BandaProporcional GANHO Valor da banda c/ fundo de4000 pontos

1% 100,0 40

10% 10,0 400

20% 5,0 800

25% 4,0 1000

50% 2,0 2000

100% 1,0 4000

200% 0,5 8000*

500% 0,2 20.000*

1000% 0,1 40.000*

*- Estes valores, apesar de estarem fora do fundo de escala considerado (4000) significam apenas diminuio no peso do termo proporcional.O grfico a seguir mostra a posio da banda para ganhos 1, 2 e 4:

S = K erro

100%K

BP =

Ganho=4,0 Ganho=2,0 Ganho=1,0


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Apesar de termos o elemento Banda, a atuao do PID sempre se dar em toda a faixa da escala da varivel deprocesso, para valores de ganho elevado (banda pequena), teremos a saturao da sada acontecendo com errosmenores, e para ganhos menores (banda larga) a saturao da sada acontecer com valores de erro maior.

Graficamente teremos:


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Termo Integral: Ganho (Ti)

O termo integral dado em segundos por repetio, que significa quanto tempo o termo integral levar para repetira ao do termo proporcional, considerando o sistema em malha aberta.

Para exemplificar, se considerarmos um controlador PI em malha aberta depois de forarmos o erro de zero paraalgum valor e mantermos o mesmo constante, ento graficamente teramos:

possvel que o usurio esteja acostumado com outra unidade para o termo Integral, por exemplo: min/rep, porm

sempre estaro relacionadas entre si.Abaixo so dadas as principais unidades encontradas para o termo integral e suas relaes.

Seg/Rep Rep/Seg Min/Rep Rep/Min

1 1 0,0167 605 0,2 0,0833 1260 0,0166 1 1120 0,0083 2 0,5


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Termo Derivativo: tempo Td

O termo derivativo o responsvel em antecipar a ao de controle.

Este termo s atua quando h variao de erro, sendo assim se o processo est estvel mesmo com erro presente,sua atuao nula.

Podemos dizer que o termo derivativo atua no processo, prevendo qual ser o valor do erro a Td unidades de tempo frente.

O diagrama abaixo compara S=P (linha tracejada vermelha) com S=P+D (linha contnua azul).

A quantidade de tempo que a ao derivativa avanou o processo considerada como o tempo derivativo (Td).

O tempo Td significa em que instante o termo proporcional ir produzir o mesmo efeito na sada que o termo derivati-vo, para uma mesma variao de erro.


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Outra forma de entender:

Supondo o incremento do erro constante, ento de/dt representar o coeficiente angular de uma reta.

Podemos ento escrever:

Onde:

Para cada valor de tempo, conheo qual ser o valor do erro, quanto mais o tempo passa, maior o valor do erro.

Quando aplico a equao:

E(t) = mt

m = de/dt = coeficiente angular

S = D = K Tdde/dt


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Atos PID Analyzer MA.010.00-05/10Captulo 2 Caractersticas Gerais 21/6/2010


CAPTULO 2 Caractersticas Gerais

Modo direto/reverso

Este parmetro define o modo de controle a ser aplicado:

Modo Direto Enquanto a varivel de processo (PV) for maiorque o setpoint (SP), o modo direto reage na sada (MV),aumentando seu valor. Como ocorre, por exemplo, em umaaplicao de controle de refrigerao.


Erro = PV SP

SP

tPV

t

MV


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MA.010.00-05/10 Atos PID Analyzer21/6/2010 Captulo 2 Caractersticas Gerais


Modo Reverso Enquanto a varivel de processo (PV) for menorque o setpoint (SP), o modo reverso reage na sada (MV),diminuindo seu valor. Como ocorre, por exemplo, em umaaplicao de controle de temperatura.


Erro = SP PV

SP

t

PV

t

MV


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Atos PID Analyzer MA.010.00-05/10Captulo 2 Caractersticas Gerais 21/6/2010


Anti-reset ou anti-windup

Este recurso impede que o termo integral continue a ser atualizado quando a sada atinge seu limite mxi-mo ou mnimo de escala.

O termo integral acumulado permanece congelado at que a sada fique abaixo do seu limite mximo deescala ou fique acima do seu limite mnimo de escala.

Se nesta condio, o termo integral continuasse a ser atualizado, o sistema demoraria mais para retornar acondio de equilbrio, podendo at mesmo entrar em oscilao permanente.

Modo Manual / Automtico

Entrada presente no bloco PID. Quando ativada, o controle feito manualmente, quando desativada o controle feitoautomaticamente.

Em modo AUTOMTICO, a instruo PID est controlando a sada.

Em modo MANUAL, o usurio quem faz o controle, escrevendo diretamente na varivel de sada.A transio de manual para automtico feita sem causar variao na sada, tambm chamada de output trackingou bumpless transfer. A instruo PID em modo manual calcula novamente o valor do termo de acumulo integral,desta forma quando o controle passar para modo automtico, a sada S inicia a partir da sada configurada e noocorre nenhuma interrupo no valor de sada.

A instruo PID no faz a transferncia ininterrupta de manual para automtico se o termo integral no estiver sendousado (Ki = 0).

Zona Morta

A Zona morta permite selecionar uma faixa de erro acima e abaixo do setpoint (SP) onde a sada (MV) manter seuvalor fixo, desde que o erro permanea dentro desta faixa.

A zona morta quando programada, ativada somente quando PV atingir o setpoint (SP), garantindo que o mesmo sesitue o mais prximo possvel do setpoint (SP). Aps esta condio o controle s voltar a atuar quando PV sair dazona morta, e a nica forma de se modificar a sada (MV) atravs do BIAS.Ao sair da zona morta, o controle volta sem interrupo na sada (semelhante a transio de manual para automti-co).

A zona morta se estende acima e abaixo do setpoint (SP) de acordo com o valor especificado em Banda morta alta

e Banda morta baixa.

O controle de vlvulas motorizadas beneficiado por este tipo de recurso.


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MA.010.00-05/10 Atos PID Analyzer21/6/2010 Captulo 2 Caractersticas Gerais


Feedforward BIAS

possvel direcionar (feedforward) um distrbio do sistema, alimentando o valor BIAS da instruo PID.

O valor BIAS representa um distrbio alimentado na instruo antes que o distrbio tenha chance de alte-rar a varivel de processo. Feedforward geralmente usado em processos com atraso de transporte, ouquando nenhum controle integral utilizado. Neste caso o valor de BIAS pode ser ajustado para manter asada na faixa requerida (manter PV prximo a SP).

Tempo de amostragem (Dt)

A instruo PID e a amostra de processo so atualizadas periodicamente pelo dt. Este tempo de atualiza-o est relacionado ao processo fsico que esta sendo controlado.

Para malhas muito lentas como temperatura, um tempo acima de um segundo suficiente para um bomcontrole. Malhas mais rpidas, como presso, podem requerer um tempo de atualizao de 250 ms.

O tempo mais rpido da instruo PID 100 ms.

Para melhorar a eficincia do termo derivativo, dt deve ser menor ou igual Td / 10, ou seja, dt deve serno mnimo dez vezes menor que Td (ex: se Td = 10s, dt = 1s).

MVt

t

SP

Banda Morta Alta

Banda Morta Baixa

PV


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Atos PID Analyzer MA.010.00-05/10Captulo 3 Programao em Ladder do Bloco PID_ISA 21/6/2010


CAPTULO 3 Programao em Ladder

Sobre a instruo PID_ISA

A instruo PID_ISA est presente nos controladores Atos MPC4004BF. O PID padro ISA um bloco funcional(function block) inserido no ladder no Atos A1, o software disponibiliza para utilizao at 64 instncias do blocofuncional PID_ISA.

Bloco no Software

Onde:

EN - Habilita execuo da instruo;

ENO - Cpia do valor booleano de EN;

MAN - Habilita controle PID em modo manual;

LD_I - Carrega valor do termo integral definido em I_VALUE;

DIR - Define modo: direto/reverso;

PV - Varivel de entrada;

SP - Varivel de Preset;

PERIOD - Perodo de amostragem;

K - Ganho proporcional;

TI - Ganho integral;

TD - Ganho derivativo;

MV_BIAS - Offset de sada;

DB_HIGH - Banda morta alta;

DB_LOW - Banda morta baixa;

PERIOD_PWM - Tempo do PWM da sada MV;L_PV_HIGH - Mximo valor de escala para entrada;

L_PV_LOW - Mnimo valor de escala para entrada;

L_MV_HIGH - Mximo valor de escala para sada;

L_MV_LOW - Mnimo valor de escala para sada;

I_VALUE - Valor de carga do termo integral;

MV - Varivel de sada;

PWM - Varivel de sada PWM;


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MA.010.00-05/10 Atos PID Analyzer21/6/2010 Captulo 3 Programao em Ladder do Bloco PID_ISA


Exemplo de programao

O exemplo de programao abaixo mostra parmetros utilizados para controle de uma malha de temperatura, utili-

zando uma placa 4004.6x/J - TERMOPAR tipo J (0 A 500C).Lembrando que as variveis utilizadas podero ser declaradas em escopo global ou local, dependendo de sua fun-cionalidade.


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Atos PID Analyzer MA.010.00-05/10Captulo 3 Programao em Ladder do Bloco PID_ISA 21/6/2010


Tempo de estabilizao

O tempo de estabilizao de um sistema depende basicamente da quantidade de energia aplicada, e da prpria inr-

cia do sistema.Processos de grande inrcia necessitam de uma quantidade maior de energia para que tenham uma variao nasada. O grfico abaixo mostra a diferena entre um processo de alta inrcia (em verde) e baixa inrcia (em azul)quando aplicada mesma quantidade de energia na sada (em vermelho).

Os valores iniciais para os parmetros PID devem ser calculados levando em considerao se o sistema possui baixaou alta inrcia.

Como sugestes so dadas os seguintes valores iniciais:

SISTEMA COM ALTA INRCIA SISTEMA COM BAIXA INRCIA

Kp 6 Kp 4Ti = 300 seg Ti = 100 segTd = 0 Td = 0

Aps esta fase, o usurio dever testar diferentes valores para os parmetros, visando alcanar o ponto otimizado deoperao.

Tambm possvel aplicar o mtodo de Ziegler-Nichols descrito na pgina 32 deste manual, para determinar compreciso os parmetros do algoritmo.

t

S

Alta inrcia

Baixa inrcia


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MA.010.00-05/10 Atos PID Analyzer21/6/2010 Captulo 3 Programao em Ladder do Bloco PID_ISA



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Atos PID Analyzer MA.010.00-05/10Captulo 4 Software de monitorao 21/6/2010


CAPTULO 4 Software de monitorao

Atos PID Analyzer

Para realizar a sintonia das instrues PID_ISA inseridas no ladder, utiliza-se o software Atos PID Analyzer que rea-liza a monitorao e a configurao dos parmetros PID, podendo tambm observar em tempo real a atuao do PIDem seu processo, permitindo a alterao dos parmetros on-line.

Descrio da interface com o usurio

A interface do Atos PID Analyzer proporciona diversas opes para que o usurio possa monitorar seu projeto.Sugerimos que voc invista alguns minutos de seu tempo para se familiarizar com a rea de trabalho do Atos PIDAnalyzer.

A. Barra de ttuloIdentifica o software e mostra qual instruo PID est sendo monitorada, quando alguma delas est selecio-nada.

B. Controles do WindowsSo os controles padro do Windows para toda aplicao (Minimizar, Maximizar, Fechar);

D.

.AB.

C.

.E


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MA.010.00-05/10 Atos PID Analyzer21/6/2010 Captulo 4 Software de monitorao


C. Barra de menuConcentra todos os comandos do Atos PID Analyzer. Possui 5 menus: Arquivo [Salvar / Sair], Comunicao[Conectar / Desconectar / Configuraes], Ver [Datalog], Janelas [Horizontal / Vertical / Cascata]e Sobre [So-bre...];

D.Guias de configuraoEstas guias configuram toda a parametrizao dos blocos PID supervisionados. So compostas pelas guiasDadose Grfico;

E.Superviso grficaPermite realizar a superviso de qualquer uma das variveis do bloco PID que est sendo monitorado. Utili-zando a guia Grfico configuram-se as escalas utilizadas no grfico;

Como comear?

O exemplo utilizado a seguir mostra parmetros utilizados para controle de uma malha de temperatura,

utilizando uma placa 4004.6x/J - TERMOPAR tipo J (0 A 500C).

Deve-se ter uma aplicao ou um projeto de exemplo que contenha pelo menos uma instruo PID_I no ladder. Parafazer isto, no Atos A1 crie um novo projeto e insira um bloco PID_I como mostrado abaixo:


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A aplicao-exemplo apresenta a seguinte configurao de hardware:

Na guia Propriedades, da placa de temperatura, necessrio habilitar (TRUE) os canais a serem utilizados, conformemostra a figura abaixo.

Configurando a comunicao do Atos PID Analyzer

O software Atos PID Analyzer, quando conectado com o CLP, realiza a leitura do programa usurio a procura deinstrues PID_ISA existentes. As configuraes so feitas individualmente para cada instruo.

Aps iniciar o software, com o CLP desconectado, no menu Comunicao, escolha a opo Configurar. A seguintejanela ser apresentada:

Nesta janela realizada a configurao do canal serial utilizado para a comuni-cao do PID Analyzer com o CLP.

Porta:Defina a porta de comunicao do PC utilizada para realizar a conexo(default: COM1);

Time-out (ms):Tempo de espera pela resposta dos dados do CLP. Finda estatemporizao o software acusa falha de comunicao. (Default: 1000ms)

Slave:Nmero da estao de comunicao;

Baud Rate:Definio da taxa de comunicao programada no CLP para esta-belecer comunicao com o Atos PID Analyzer. (default: 57600).


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Verifique se a porta utilizada no est sendo ocupada por outros aplicativos como o A1 ou algum softwaresupervisrio. Caso isto ocorra, se possvel defina outra porta de comunicao para estabelecer conexo,ou desocupe a porta utilizada.

Aps confirmar os parmetros de comunicao, no menu Comunicao pressioneConectar, como mostrado ao lado. Durante a conexo com o CLP, no possvelalterar os parmetros do canal serial, necessrio desconectar o software para realizarqualquer modificao.

Para desconectar, no menu Comunicao pressione Desconectar.

Utilize um CLP que j esteja com o software carregado utilizando a instruo PID_ISA. Do contrrio, o Atos PID A-nalyzer far a leitura do programa usurio do CLP e no encontrar nenhuma instruo PID_I, impossibilitando autilizao do software.

Supervisionando o bloco PID_ISA

Com o Atos PID Analyzer conectado ao CLP, todos os blocos utilizados sero visualizados pelo programa, com umduplo - clique sobre o bloco, abrimos a janela de superviso correspondente (conforme mostra a figura), e habilitandoa caixa de seleo esquerda do bloco correspondente, o software realiza a leitura das variveis correspondentes einicia a superviso.

NOTA


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Aps a leitura do CLP, a tabela de parmetros ficar como mostrada abaixo.

A coluna Descrio mostra a identificao dos parmetros do PID.

A coluna Valor identifica o valor atual do referido parmetro no CLP.

Para alter-lo basta dar um duplo - clique na clula desejada. Lembrandoque, se no programa, o parmetro foi declarado como constante, a ediodeste desabilitada pelo software.

A coluna %Valor identifica, em porcentagem, o valor atual do referidoparmetro no CLP.

Os parmetros sugeridos neste exemplo so vlidos para um controle de malha de temperatura.

O usurio deve adequar estes valores para o tipo de controle a ser utilizado.

Esta tabela de valores padro para controle de malha de temperatura mostrada logo ao lado.

Nos campos EN e MAN, defina as variveis utilizadas para controle de bloco PID_ISA no ladder do CLP. No casodo exemplo utilizado, os endereos so:

Manual: %I0.0 Habilita: TRUE

O habilita PID est sempre ligado para que o CLP realize o controle PID do bloco em questo.

O controle manual acessado passando-se a varivel %I0.0 para TRUE. Dessa forma a sada determinada pelousurio, no mais controlada pelo bloco.


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Superviso grfica

Com o controle habilitado, para realizar a configurao do grfico, clique sobre a guiaGrfico, no canto superior direito da janela de configurao do bloco PID_ISA, co-mo mostrado ao lado.

Dentro desta guia verificamos a definio de alguns parmetros como:

Nome: Ttulo do grfico;MaxY: Valor mximo da graduao do eixo Y;MinY: Valor mnimo da graduao do eixo Y;Habilita Grid: Opo de mostrar ou no a grade no grfico;GridY: Quantidade de divises da grade no eixo Y;GridX: Quantidade de divises da grade no eixo X;Cor de fundo: Cor do fundo do grfico;Cor do Grid: Cor da grade;Habilita Cursor: Se verdadeiro mostra a indicao das penas habilitadas no cantodireito e superior do grfico;Arquivo Datalog: Campo de visualizao do nome do arquivo se tiver aberto algumadata log;

Penas: As variveis que sero supervisionadas no grfico;

Intervalo: Define a escala de tempo utilizada durante a superviso grfica, esta es-cala pode variar de 1 minuto at 1 hora. Para definir a escala desejada, mova a barradeslizante para a direita, at a posio desejada;

Cursor: Permite que os valores identificados no grfico possam ser visualizados compreciso. Para utilizar o cursor durante a superviso grfica, deve-se habilit-lo e utilizar a barra deslizante para posi-cionar o cursor no momento do grfico que se deseja verificar qual foi o valor de uma determinada varivel.Os dados das penas habilitadas aparecero no canto superior direito do grfico.

Data log: Se habilitado, tem a opo de abrir ou salvar um determinado instante de um grfico.

Penas

Nesta guia definem-se quais parmetros sero supervisionados. As opes disponveis so as mostradas na figuraabaixo.

Para selecionar quais variveis sero supervisionadas, na seo Penas,marque as variveis desejadas, clicando com o boto esquerdo sobre a caixade seleo ao lado de seu respectivo nome, como mostrado ao lado.

Em cada uma destas variveis, possvel definir a cor da pena utilizada e aespessura da linha desenhada no grfico. Para isto, abra as opes referentesa essa pena clicando no sinal positivo [+] ao lado do seu respectivo nome;


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Atos PID Analyzer MA.010.00-05/10Captulo 5 Sintonia do PID_ISA 21/6/2010


CAPTULO 5 Sintonia do PID_ISA

Mtodo Ziegler-Nichols

A tcnica de sintonia on-line utilizada pelo software Atos PID Analyzer chama-se Mtodo da Curva de Reao doProcesso. Esse mtodo baseado em um nico teste experimental, que realizado com o controlador em modomanual. Uma pequena mudana em degrau de amplitude A gerada na sada do controlador e a resposta medida doprocesso ou curva de reao do processo c(t) registrada.

Dois diferentes tipos de curvas de reao de processo so mostrados nas figuras abaixo para mudanas em degrauna entrada no instante t=0. A resposta para o grfico 1 ilimitada, o que indica que esse processo no-auto-regulado. Em contraste, o processo considerado no grfico 2 auto-regulado, pois a curva de reao atinge um novoestado estacionrio.

Curvas de resposta de processos auto-regulados e no auto-regulados.

O mtodo aplicvel para processos auto-regulados. Nesse caso, a resposta caracterizada por dois parmetros: T,a inclinao da tangente atravs do ponto de inflexo da curva de L, o tempo morto, conforme mostrado abaixo:

Curva de resposta em forma de S

c(t)

t

GRFICO 1 c(t)

t

GRFICO 2

Reta tangente no ponto de inflexo

TL

c(t)

t0

K


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MA.010.00-05/10 Atos PID Analyzer21/6/2010 Captulo 5 Sintonia do PID_ISA


A curva em forma de S pode se caracterizar por duas constantes: o tempo de retardo L e a constante de tempo T. Otempo de retardo e a constante de tempo podem ser determinados traando-se uma reta tangente curva em formade S no ponto de inflexo e determinando-se as intersees com o eixo dos tempos e com a reta b(t) = K, conformeassinalado na figura da pgina anterior.

A funo de transferncia C(s) /U(s) pode ser aproximada de um sistema de primeira ordem com retardo de trans-porte, como a seguir:

A tabela abaixo mostra a regra de sintonia de Ziegler-Nichols baseada na resposta do processo a controlar a umaexcitao em degrau:

C(s)U(s) =

KeTs + 1

- Ls

Tipo de controlador Kp Ti Td

P

PI

PID

TL

TL

TL

0,9

1,2

L

0,3

2L

0

0

0,5L


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Sintonizando o processo via Atos PID Analyzer

O software Atos PID Analyzer permite realizar a sintonia do algoritmo PID utilizado em seu processo.

As pginas a seguir mostras passo-a-passo como realizar esta sintonia.

1 PASSO Controle manual com DATALOG l igado

Inicie o software Atos PID Analyzer e estabelea uma conexo (menu Comunicao, opo Conectar).

Na guia Grficodo bloco PID que voc deseja monitorar (para mais detalhes sobre a utilizao do Atos PID Analyzer( leia o captulo 4 Software de Monitorao), selecione a opo Habilita Data Log, conforme mostra a figura.


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Na opo Novo, abrir uma janela para definir um nome e caminho para o arquivo de destino do DATA LOG, apsdefinir o arquivo isso selecione Salvar.

Antes de habilitar a instruo, certifique-se que a varivel de controle MAN est em modo MANUAL,(MAN=TRUE).Habilitando a instruo em modo automtico, o controle poder se desestabilizar, pois o PID tentar realizar o contro-le do processo.

O nome de arquivo, apesar de estar nomeado como datalog, pode ser renomeado como desejado. Aoser gerado, ele salvo com a extenso *.dat no local definido pelo usurio.

Caso no seja especificado um destino para o arquivo (como mostrado na figura acima) o mesmo sersalvo no diretrio raiz onde o programa foi instalado.

NOTA


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2 PASSO - Aplicar um degrau

Para que a sintonia possa ser realizada o software necessita de alguns dados do processo. Estes dados devem sertomados em modo manual da seguinte maneira:

Com o PID inicialmente em modo MANUAL, habilite-o e espere at que o valor de entrada esteja estabilizado.

Aplique um degrau na sada, e aguarde at que a entrada estabilize, como mostrado na figura abaixo. Para proces-sos de temperatura, este tempo pode levar mais de 1 hora.

Aps o ajuste da curva, o DATALOG j possuir as informaes necessrias para calcular os parmetros necessriospara a sintonia do PID.

PV

Sada (CV)

Degrau de nvel.


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3 PASSO Visualizando histrico

Na guia Ver, selecione a opo Data Log. Na janela que se abre, procure pelo DATALOG que voc gerou nos passosanteriores e clique no boto Abrir. Conforme mostrado na figura abaixo.

Ao abrir o arquivo, no canto esquerdo da janela (verificar na figura acima) pode-se visualizar as penas disponveispara este modo de visualizao.

Clique na penas desejadas para visualiz-las, e ajuste os valores de fundo de escala da maneira que desejar.

Para uma melhor visualizao, voc pode mudar a cor das penas habilitadas para monitorao, bem como a cor defundo e a espessura da linha da referida pena no grfico. Para isto, abra as opes referentes a essa pena clicandono sinal positivo [+] ao lado do seu respectivo nome.

Tendo configurado as opes de visualizao da maneira desejada, clique sobre o boto Sintonia para iniciar o pro-

cesso de clculo de sintonia.


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4 PASSO Sintonia pelo t ipo de controle uti l izadoPressionando-se o boto Sintonia e seguinte janela ser apresentada:

Nela sero mostrados os parmetros calculados para a melhor otimizao possvel de seu processo, podendo vocmodificar a curva caracterstica gerada pelo algoritmo, de modo a aperfeioar o resultado final.Defina o tipo de controle desejado (P, PI ou PID) e clique em Sintonizar. Um grfico ser gerado, indicando os valo-res de Kp, Ti e Td para a correta sintonizao do controle da instruo pertencente e este grfico, conforme mostra-do na figura abaixo:

Estes valores podem ser alterados utilizando as teclas e das sees Move e Move tangente. Observeque ao fazer isto, o grfico atualizado mostrando a nova inclinao da reta tangente gerada.


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5 PASSO Passando os parmetros para o controlador

Aps ajustar a curva da janela sintonia, os valores apresentados nesta janela devero ser transportados para a guiaPID a janela principal do Atos PID Analyzer.

Feito isso, passe para modo automtico e verifique se o controle est satisfatrio.


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MA.010.00-05/10 Atos PID Analyzer21/6/2010 Apndice A



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ma01000-0510 atos pid analyzer

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