pid micrologix 1500

Prof. Claiton M. Franchi e Prof. Valter L. A. Camargo 1

CESUMAR - CENTRO UNIVERSITÁRIO DE MARINGÁ

CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPTO. DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO

CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS

SINTONIA DE CONTROLADORES PID

MARINGÁ,PR., AGOSTO/2007


1- INTRODUÇÃO

1.1- DEFINIÇÕES

• SISTEMA

É uma disposição, conjunto ou coleção de partes conectadas ou relacionadas de tal maneira a formarem um todo. Outra definição: "que propiciem a consecução de algum fim lógico a partir dessas interações conjuntas". Ou ainda, "Cada componente se relaciona pelo menos com alguns outros, direta ou indiretamente, de modo mais ou menos estável, dentro de um determinado período de tempo, formando uma rede causal". Pode ser físico, biológico, econômico, etc.

SistemaEntrada Saída

• CONTROLE

Estuda como agir sobre um dado sistema de modo a obter um resultado arbitrariamente especificado. Pode se ainda definir controle como sendo o processo de fazer com que uma variável do sistema atinja um valor desejado, chamado de valor de referência (por exemplo, variável = temperatura)

• CONTROLADOR

Dispositivo utilizado para a obtenção do controle de um sistema.

• SISTEMA DE CONTROLE

Conjunto formado pelo sistema a ser controlado e o controlador.

• SISTEMA DE CONTROLE A MALHA ABERTA

É aquele em que a saída ou resposta não possui nenhuma influência sobre a

entrada.

SistemaSaídaDispositivo

de atuação

Resposta desejada


• SISTEMA DE CONTROLE A MALHA FECHADA

É aquele em que a saída ou resposta influencia a entrada do sistema.

Sistema

Saída

Comparação Controlador

Dispositivode medida

Respostadesejada

(Set Point)

SP

(Variável de Processo)

PV

Sinal de controle(Variável manipulada)

MV

Sensor + Transmissor

1.2- EXEMPLOS

• Ser humano tentando pegar um objeto

SistemaControlador

Cérebro Braço e mão

Posiçãodo objeto

Posiçãoda mão

-

+olhos

• Controle de temperatura de uma sala

SistemaControlador

Sala-

+ ArCondicionado

TermostatoTemperaturadesejada

Temperaturapresente


• Controle do nível de um reservatório

SistemaControlador

-

+Reservatório

Bóia

Níveldesejado

Nívelde água

Bomba

1.3- CONTROLE DE PROCESSOS INDUSTRIAIS

Nas últimas décadas houve uma verdadeira revolução nos equipamentos de

instrumentação. Quarenta anos atrás, muitos equipamentos eram mecânicos e

pneumáticos. Existiam tubos entre ligando os equipamentos do processo e a sala de

controle. Atualmente, os sistemas de controle são distribuídos com microprocessadores

controlando muitas malhas simultaneamente.

A despeito destas mudanças, os conceitos básicos de sistemas de controle e

algoritmos de controle permanecem essencialmente os mesmos. Agora é mais fácil

implementar estruturas de controle, pois basta reprogramar um computador. A tarefa

dos engenheiros de controle é a mesma: projetar um sistema de controle que atenda às

especificações, seja estável, robusto.

A figura abaixo mostra os principais elementos de um sistema de controle típico

de um processo industrial:


ProcessoControlador

SensorTransmissor

Elemento finalde controle

SetPoint

Variável deProcesso

SP

PVMV

VariávelManipulada

temperatura

pressão

nívelvazão

tensão mecânicadeslocamentotensão elétrica

impedância

elétricapneumáticahidráulica

O sistema de malha fechada é composto por um sensor que detecta a variável de

processo (PV), um transmissor que converte o sinal do sensor em um sinal adequado

(um sinal do tipo ar pressurizado em sistemas pneumáticos ou um sinal elétrico em

sistemas eletrônicos) e o transmite para um controlador que compara o valor da variável

de processo (PV) com o valor do Set Point (SP) desejado e produz um sinal de controle

apropriado e um elemento final de controle que muda a variável manipulada (MV).

Usualmente o elemento final de controle é uma válvula de controle operada por ar que

abre e fecha modificando uma razão de fluxo.

O sensor, transmissor e válvula de controle estão localizados fisicamente no

campo, onde está o processo. O controlador é usualmente localizado em um painel ou

computador em uma sala de comando distante do processo. A ligação entre o painel e o

campo é feita através de sinais elétricos que são enviados do transmissor para o

controlador e do controlador para o elemento final de controle.

Os equipamentos de controle utilizados em plantas químicas ou em plantas

típicas da área de petróleo são analógicos (de pressão ou eletrônicos) ou digitais. Os

sistemas analógicos utilizam sinais de ar pressurizado (3 a 15 psi) ou sinais de

corrente/tensão (4-20 mA, 10-50 mA, 0-10 VDC). Sistemas pneumáticos transmitem

sinais através de pequenos tubos, enquanto sistemas eletrônicos usam fios.


Visto que muitas válvulas são ainda acionadas por ar pressurizado, sinais de

corrente são usualmente convertidos para ar pressurizado. Um conversor I/P (corrente

para pressão) é usado para converter sinais de 4-20 mA em sinais de 3-15 psi.

Um controlador industrial possui um modo de operação manual (malha aberta)

ou automático (malha fechada). Durante a partida ou em condições anormais, o

operador do processo pode utilizar o modo de operação manual, determinando a

abertura da válvula de controle, independentemente do controlador. O chaveamento é

usualmente feito no painel de controle ou no computador.

Além disso, o ganho do controlador pode ser feito negativo ou positivo

selecionando-se entre ação direta e reversa do controlador. Um ganho positivo resulta

em uma saída do controlador decrescendo a medida que a variável do processo cresce

(ação reversa). Já um ganho negativo resulta em uma saída do controlador crescendo a

medida que a variável do processo cresce (ação direta). A escolha correta entre ação

direta e reversa depende da ação do transmissor (que é usualmente direta), da ação da

válvula (ar para abrir, AO, ou ar para fechar, AC) e do efeito da variável manipulada

(MV) na variável de processo (PV). A idéia fundamental a ser seguida para a escolha

correta da ação do controlador, é que a ação tomada pelo controlador deve levar a

variável de processo (PV) a se aproximar do Set Point (SP).

Em resumo, um controlador industrial deve possuir as seguintes características:

1. Indicar o valor da Variável de Processo (PV): o sinal que chega do transmissor

2. Indicar o valor do sinal enviado para a válvula: a saída do controlador (usualmente

nominada MV)

3. Indicar o Set Point (SP)

4. Ter um chave para selecionar entre modo manual ou automático

5. Ter uma forma de alterar o valor do SetPoint quando o controlador está em

automático

6. Ter uma forma de alterar o sinal para a válvula quando o controlador está em manual

7. Ter um modo de seleção entre ações direta e reversa do controlador


1.4- PROBLEMAS DE CONTROLE EM ENGENHARIA

Sistema

ModeloMatemático

Análise

Projeto

Implementação

Baseado nas especificaçõesde desempenho

7- CONTROLADORES PID

7.1- INTRODUÇÃO

ControladorSérie

Planta

Controladorde Realimentação

Elementosde Medida

+

-

r(t) c(t)u(t)e(t)

• Controladores Série

Em geral, o projeto de controladores série é mais simples que o de controladores

(compensadores) por realimentação. Entretanto, normalmente exige amplificadores

adicionais para aumentar o ganho do sistema.

Exemplos:


- controladores não-lineares: relé, relé com histerese, etc.

- controladores lineares: combinação das ações PID (Proporcional, Integral,

Derivativa), atraso de fase, avanço de fase.

• Controladores por Realimentação

Em geral, o número de componentes necessários na compensação por

realimentação será menor que o número de componentes na compensação série.

Exemplos:

- Realimentação tacométrica, realimentação dos estados.

7.2- AÇÕES DE CONTROLE PID

a) Controle Proporcional (P)

)t(Ke)t(u = ; )s(KE)s(U =

onde e(t)= r(t) - y(t) = SP - PV

- O controlador proporcional é um amplificador com ganho ajustável (K).

- O aumento do ganho K, diminui o erro de regime.

- Em geral, o aumento de K torna o sistema mais oscilatório, podendo desestabilizá-lo.

- Melhora o regime e piora o transitório, sendo bastante limitado.

Ex:

r(t) +

-

c(t)1Ts+1

K

Para entrada degrau unitário ⇒ ess K=

+

1

1

O erro será nulo somente para K → 00, o que nem sempre é possível.


Muitos instrumentos usam um termo alternativo, Banda Proporcional (PB), ao

invés do ganho:

K

100PB =

O termo Banda Proporcional se refere à faixa sobre a qual o erro deve variar

para que a saída do controlador (MV) excurcione em toda a sua faixa.

O ganho do controlador pode ser feito positivo ou negativo. Um ganho positivo

resulta em uma saída do controlador (MV) diminuindo quando a variável de processo

(PV) está crescendo (ação REVERSA). Para um ganho negativo a saída do controlador

(MV) diminui quando a variável de processo (PV) está cresce (ação DIRETA). O sinal

correto depende da ação do transmissor (usualmente direta), da ação do válvula (ar-

para-abrir-AO ou ar-para-fechar-AC) e do efeito do sinal de controle (CS) na variável

de processo (PV).

Como exemplo suponha o processo de temperatura da saída de um trocador de

calor mostrado na figura abaixo:

Neste caso, a ação correta do controlador é a ação REVERSA (ganho positivo),

pois todas as outras ações envolvidas são positivas.


b) Controlador Proporcional + Integral (PI)

A ação integral do controlador move a variável de controle (CS) baseada na

integral no tempo do erro

∫ τττ

+=

t

0ip d)(e

1)t(eK)t(u

+=

+=

s

KKsEsU

sEs

KsEKsU

ip

ip

)()(

)()()(

+=

s

KK

sE

sU ip)(

)(

onde i

i

1K

τ= e τi é o time integrativo ou tempo de reset com unidade da ordem de

minutos.

- Zera o erro de regime, pois aumenta o tipo do sistema em 1 unidade.

- É utilizado quando temos resposta transitória aceitável e resposta em regime

insatisfatória.

- Adiciona um pólo em p=0 e um zero em z= - Ki/Kp

- Como aumenta a ordem do sistema, temos possibilidade de instabilidade diferentes do

sistema original. Pode degradar o desempenho do controlador em malha fechada.

Ex:

r(t) +

-

c(t)1Ts+1

Kp +Kis

PI

e(t)

Para entrada degrau unitário ⇒ 01

1e ss =

∞+=

Muitos controladores são calibrados em minutos (ou minutos/repetição, um

termo que origina-se do teste de colocar o controlador em um erro fixo e verificar

quanto tempo a ação integral leva para produzir a mesma mudança na saída do


controlador que o controlador proporcional tem com ganho 1; a integral repete a ação do

controlador proporcional).

c) Controlador Proporcional + Derivativo (PD)

)t(edt

d)t(eK)t(u dp τ+=

( ) )()( sEsKKsU dp +=

( )sKKsE

sUdp +=

)(

)(

onde Kd= τd é a constante derivativa em minutos.

- Leva em conta a taxa de variação do erro

- É utilizado quando temos resposta em regime aceitável e resposta transitória

insatisfatória.

- Adiciona um zero em z= - Kp/Kd

- Introduz um efeito de antecipação no sistema, fazendo com que o mesmo reaja não

somente à magnitude do sinal de erro, como também à sua tendência para o instante

futuro, iniciando, assim, uma ação corretiva mais cedo

- A ação derivativa tem a desvantagem de amplificar os sinais de ruído, o que pode

causar um efeito de saturação nos atuadores do sistema.

Ex:

r(t) +

-

c(t)1Js

Kp + Kd

PD

e(t)s 2

( )

pd2

dp

KsKJs

sKK

)s(R

)s(C

++

+=

d) Controlador Proporcional + Integral + Derivativo (PID)


s

KsKsK

E(s)

U(s) )s(EsK

s

KK)s(U

ip2

d

di

p

++=⇒

++=

- É utilizado quando temos resposta transitória e em regime insatisfatórias.

- Adiciona um pólo em p=0 e 2 zeros, que dependem dos parâmetros do controlador.

A ação derivativa pode ser usada sobre o sinal de erro (SP-PV) ou sobre a

variável de processo (PV). Usualmente é usada sobre esta última. Além disso,

geralmente a ação derivativa é separada da ação PI (veja figura abaixo).


A ARTE DE SINTONIZAR CONTROLADORES

As técnicas descritas até este ponto todas têm certa fundamentação teórica.

A classe de métodos que se baseia na curva de resposta do processo se fundamenta na

idéia de inversão da solução da equação diferencial do processo.

A classe de métodos baseados na dessintonização em relação ao ponto crítico de

oscilações sustentadas foi desenvolvida a partir de critérios precisos sobre a resposta do

processo com controlador. Os critérios precisos que podem nortear o desenvolvimento

de diferentes métodos dessa classe se fundamentam na rapidez do sistema (rising time,

settling time) ou na extensão do comportamento do sistema (overshoot, decay ratio,

offset).

Em particular, o método de Ziegler-Nichols foi baseado numa taxa de decaimento

conveniente aplicada a um conjunto grande de controladores industriais. Alternativas

mais conservativas ou mais agressivas podem ser propostas.

Os métodos baseados em desempenho ótimo é uma aplicação da idéia de pesquisa do

mínimo de funções de várias variáveis.

Há, entretanto, um caráter fortemente prático, heurístico, na tarefa de sintonizar

controladores. Esse caráter já aparece em alguns itens dos próprios métodos científicos,

que exigem decisões variadas sobre margens de segurança, desempenho requerido do

controlador, condições típicas da planta e erros toleráveis. Mas o caráter prático é

definidor de toda uma classe de regras de sintonia. Algumas regras práticas já se

tornaram clássicas:

• sempre que possível, usar controlador apenas proporcional;

• sempre que possível, usar valores baixos para ação integral (elevado reset-time);

• evitar o uso da ação derivativa. No caso de processos químicos, a ação derivativa fica

restrita quase que somente a poucos casos de controle de temperatura, uma vez que essa

variável apresenta normalmente dinâmica lenta. Assim mesmo, a ação derivativa é

usada com extrema parcimônia e com forte filtro na variável controlada. Na prática

industrial, as malhas de controle com ação derivativa dificilmente ultrapassam 5% do

total de malhas da unidade;

• em controle de nível, procurar usar apenas ação proporcional e, quando possível, com

banda morta. Esse talvez seja o caso mais comum de sintonia inadequada que se

encontra nas plantas químicas. Ainda é muito comum o uso de um controle exagerado

de nível, ou seja, manipular excessivamente vazão de retirada de líquido do fundo de


equipamentos (torres, principalmente) para manter o nível de líquido no fundo

excessivamente estável. Isso pode ser um problema porque, normalmente, o líquido

retirado é carga de outro equipamento a jusante. Nesses casos, controle de nível muito

rigoroso em uma parte do processo implica em variação excessiva da carga do outro

equipamento, cujo controle fica difícil. Em muitos casos, off-set ou ações muito lentas

em controle de nível não representam grande problema de fato, e a agressividade do

controlador de nível é fruto de uma cultura imprópria de operação da planta;

• em controle de vazão, não usar ação derivativa e usar ação integral atenuada.

Outras regras existem, particulares para cada caso. Recordando-se a grande quantidade

de controladores mais elaborados que a eletrônica e a informática viabilizaram nos dias

de hoje, percebe-se a ausência de muitos métodos científicos para sintonizar itens

comuns como controladores com transições (ação de controle dividida entre vários

atuadores ou chaveamento dentre diversas variáveis controladas) e controladores

antecipatórios, que usam sempre alguma forma de modelo do processo.

Um item importante que ainda hoje é fortemente dependente de regras práticas de

sintonia é o de controle robusto. Como já se comentou, tempos de residência e ganhos

(sensibilidade) do processo variam fortemente e os controladores requerem ressintonia

com certa freqüência. Uma forma de atenuar esse retrabalho é a de encontrar uma

solução aproximadamente de compromisso para os ajustes do controlador, ou seja,

sintonizá-lo para atender de maneira minimamente satisfatória a uma grande faixa de

condições operacionais. As tentativas teóricas para solução desse problema são um

esforço em andamento (e bastante, por assim dizer, complexas) e a realidade atual ainda

é a da prática de regras particulares, caso a caso, para atender a essa necessidade.

Sintonizar controladores é uma arte. Parte-se das ferramentas teóricas disponíveis. Com

elas, faz-se o esforço máximo de análise das diferentes situações práticas a serem

atendidas. Ao final, decretam-se refinamentos oriundos da experiência prática com o

sistema em questão. Essa etapa final é importante (em muitos casos é a única

disponível) e deixa claro o lado empírico do assunto.

9. CONCLUSÃO

A maioria das referências da literatura de controle de processos químicos ressalta a

superioridade dos métodos científicos, de base teórica, em relação aos métodos de

tentativa e erro para sintonia de controladores.


Os métodos científicos são importantes. Eles são fruto de um esforço gigantesco no

sentido de técnicas mais perfeitas, esforço esse que, entre nós, consome recursos de

inteligências brilhantes e idealistas. Seu resultado é a grande quantidade de ferramentas

hoje disponíveis para os técnicos da indústria.

Entretanto, o conhecimento heurístico, que ingenuamente poderia ser rotulado como

predisposição à tentativa e erro, é ainda muito importante. Sintonia é um ajuste de

sensibilidade, e a sensibilidade desejada e desejável é algo que varia muito no espaço e

no tempo. Todas as receitas cartesianas e determinísticas são sempre bem acolhidas,

mas uma última análise heurística é essencial antes de viabilizar valores a serem

carregados num controlador. Essa análise é essencial sob o ponto de vista de

desempenho do controlador e sob o ponto de vista de segurança operacional.

A extensão de uma automação precisa ser um pouco relativizada com a medida humana,

que ainda é a medida de todas as coisas. No caso de sintonia de controladores, essa

relativização pode ser feita através da compreensão do valor do esforço na ciência de

sintonia e também do valor inestimável de uma experiência prática disponível e

pulverizada pelos órgãos operacionais do parque produtivo. O treinamento contínuo da

mão-de-obra (propiciando-lhe, inclusive, sempre mais excelência na ciência de sintonia)

e a promoção de uma atuante gerência do conhecimento (knowledge management)

podem ser uma rota interessante para alavancar uma área que tem caráter científico mas,

sobretudo, caráter de uma verdadeira arte.


FAMÍLIA MICROLOGIX ALLEN-BRADLEY

A Equação PID

Onde: KC = GANHO PROPORCIONAL E = ERRO = |SP-PV| TI = TEMPO INTEGRAL TD = TEMPO DERIVATIVO PV = VARIÁVEL DE PROCESSO BIAS = POLARIZAÇÃO À FRENTE (FEEDFORWARD) O termo derivativo (taxa) suaviza o sinal através de um filtro passa-baixas. A freqüência de corte do filtro é 16 vezes maior que a freqüência de quebra do termo derivativo.


PID - FORNECIMENTO DE PARÂMETROS Instrução PID em uma linha. A instrução PID não permite valores de ponto flutuante para nenhum de seus parâmetros. Portanto, se você tentar mover um de ponto flutuante para um dos parâmetros PID usando lógica de contatos, ocorre uma conversão de ponto flutuante-para-inteiro. Bloco de controle - um arquivo que armazena os dados necessários para operar a instrução. O comprimento do arquivo é fixo em 23 palavras e deve ser fornecido como um endereço de arquivo inteiro. Não grave em endereços de bloco de controle com outras instruções no seu programa. Apenas o ponto pré-programado e os seguintes sinalizadores de instrução PID podem ser ativados ou zerados por seu programa de contatos: SP (ponto pré-programado) Palavra 2 do bloco de controle TM (bit de modo temporizado) Palavra 0 do bloco de controle, bit 0 AM (bit auto/manual) Palavra 0 do bloco de controle, bit 1 CM (bit modo de controle) Palavra 0 do bloco de controle, bit 2 OL (bit ativar limitação de saída) Palavra 0 do bloco de controle, bit 3 Aviso! Não altere o estado de nenhum valor de bloco de controle PID a menos que você entenda completamente sua função e efeitos relacionados em seu processo. Uma operação inesperada pode resultar em possíveis danos ao equipamento e/ou ferimentos pessoais. Obs. Utilize um arquivo de dados exclusivo para conter os blocos de controle PID. Isso evita reutilização acidental dos endereços do bloco de controle PID por outras instruções no seu programa. Variável de Processo PV

O endereço de elemento que armazena o valor de entrada do processo. Esse endereço pode ser o local da palavra de entrada analógica onde o valor do A/D de entrada é armazenado. Esse valor também pode ser um valor inteiro se você preferir pré-escalar seu valor de entrada para a faixa 0-16383.

Variável de Controle CV

O endereço de elemento que armazena a saída da instrução PID. A faixa do valor de saída vai de 0 a 16383, em que 16383 é 100% do valor ON. Esse normalmente é um valor inteiro, e você pode escalar a faixa de saída PID para a faixa analógica específica que seu aplicativo requer.

Essa instrução de saída é usada para controlar propriedades físicas como temperatura, pressão, nível de líquido ou taxa de fluxo de malha do processo. A instrução PID normalmente controla um malha fechada usando entradas de um módulo de entrada analógico e fornecendo uma saída para um módulo de saída


analógico como uma resposta a uma variável de processo mantida efetivamente em determinado ponto pré-programado. A equação PID controla o processo enviando um sinal de saída ao atuador. Quanto maior o erro entre o ponto pré-programado e a entrada da variável de processo, maior o sinal de saída e vice versa. Um valor adicional (alimentar à frente ou polarização) pode ser adicionado à saída de controle como um patamar. O resultado do cálculo PID (variável de controle) irá dirigir a variável de processo que você está controlando, para o ponto pré-programado. A instrução PID pode ser operada em modo temporizado ou modo STI. No modo temporizado a instrução atualiza sua saída periodicamente a uma taxa selecionada pelo usuário. No modo STI a instrução deve ser colocada em uma sub-rotina de interrupção STI. Então ela atualiza sua saída a cada vez que a sub-rotina STI é varrida. O intervalo de tempo STI e a taxa de atualização do laço PID devem ser da mesma ordem para que a equação seja executada adequadamente. Fornecimento de Parâmetros Arquivo PID - Especifica um arquivo PID. Se você ainda não tiver definido um tipo de arquivo PD entre os seus arquivos de dados, ele será criado para você. O comprimento do arquivo é fixo de 23 palavras. O arquivo PD substitui o antigo bloco de controle de arquivo de inteiros. Variável de Processo PV - O endereço de elemento que armazena o valor de entrada do processo. Esse endereço pode ser o local da palavra de entrada analógica onde o valor do A/D de entrada é armazenado. Você também pode fornecer um endereço inteiro se escolher pré-escalar seu valor de entrada para a faixa 0-16383. Variável de Controle CV - O endereço de elemento que armazena a saída PID. A faixa do valor de saída vai de 0 a 16383, com 16383 sendo 100% do valor "ON". Esse normalmente é um valor inteiro, e você pode escalar a faixa de saída PID para a faixa analógica particular que seu aplicativo requerer. A Palavra de Controle 0, bits 7 (DA - bit de Ação de Taxa Derivativa) e 4 (RG - bit Redefinir e Realçar Taxa de Ganho) Em lógica de contatos de Relé, o acesso à palavra mais significativa (Palavras de controle 18 e 20 somente é permitido através de um acesso de palavra dupla da palavra menos significativa). Ao usar o controlador Micrologix 1500, as associações de palavra/bit aplicam-se ao layout de arquivo PD. Os sub-elementos 0 - 16, 21 e 22 são endereçáveis por palavra e/ou bit via lógica de contato de relé. Os sub-elementos 17 e 19 são endereçáveis por palavra dupla e/ou bit via lógica de contato de relé. Layout do bloco de controle: 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0


Palavra 0 EN DN PV SP LL UL DB DA TF SC RG OL CM AM TM Os indicadores de status associados à instrução PID aparecem como marcadores do lado direito da tela Configuração PID. Acesse esta tela ao clicar em Tela de Configuração na instrução PID. Bit de Modo de Tempo TM (palavra 0, bit 0)

Especifica o modo PID. É ativado quando o modo TEMPORIZADO está em efeito. É zerado quando o modo STI está em efeito. Este bit pode ser ativado ou zerado por instruções no programa de contatos.

AM Bit Automático/Manual (palavra 0, bit 1)

Especifica a operação automática quando zerada e a operação manual quando ativada. Este bit pode ser ativado ou zerado por instruções no programa de contatos.

CM Bit de Modo de Controle (palavra 0, bit 2)

Este bit é zerado se o controle for E=SP-PV. É ativado se o controle for E=PV-SP. Este bit pode ser ativado ou zerado por instruções no programa de contatos.

OL Bit de Limitar Saída Ativado (palavra 0, bit 3)

Este bit é ativado quando você tiver optado para limitar a variável de controle. Este bit pode ser ativado ou zerado por instruções no programa de contatos.

RG Bit de Melhoramento de Redefinição e da Taxa de Ganho (palavra 0, bit 4) Quando ativado, este bit faz com que o valor de Redefinir

Minuto/Repetição assim como o multiplicador de ganho sejam melhorados por um fator de 10 (redefinir multiplicador de 0,01 e multiplicador de ganho de 0,01).Quando zero, este bit permite que o valor de Redefinição de Minutos/Repetição e o valor do Multiplicador de Ganho sejam elevados nas mesmas unidades da instrução PID do 5/02 (multiplicador de redefinição de 0,1 e multiplicador de ganho de 0,1).Note que o Multiplicador de Taxa não é afetado por esta seleção.

SC Sinalizador de Escala de Ponto Pré-programado (palavra 0, bit 5)

É zero quando são especificados os valores de escala dos pontos pré-programados.

TF - Tempo de Atualização de Circuito Muito Rápido (palavra 0, bit 6)

Este bit é ativado pelo algoritmo PID se o tempo de atualização de circuito especificado não puder ser atingido pelo programa dado (devido a limitações de tempo de varredura).Se este bit estiver ativado, tente corrigir o problema ao atualizar o seu circuito PID a uma taxa mais lenta ou ao mover a instrução PID para uma rotina de interrupção STI. Os ganhos de redefinição e de taxa estarão errados se a instrução operar com este bit ativado.


DA Bit de Ação de Derivado (Taxa) (palavra 0, bit 7)

Quando ativado, este bit faz com que seja avaliado o cálculo do Derivado (Taxa) sobre o erro em vez de sobre a PV. Quando zero, este bit permite que os cálculos do Derivado (Taxa) sejam avaliados da mesma maneira que a instrução PID do 5/02 (onde o derivado é realizado sobre a PV).

DB Erro de Zona Morta (palavra 0, bit 8)

Definido quando a variável de processo está dentro da faixa da zona morta ao cruzar com 0.

UL Alarme de Saída, Limite Superior (palavra 0, bit 9)

Definido quando o CV de saída de controle calculado excede o limite CV superior.

LL Alarme de Saída, Limite Inferior (palavra 0, bit 10)

Definido quando CV de saída de controle calculado é menor que o limite CV inferior.

SP Ponto Pré-programado Fora da Faixa (palavra 0, bit 11)

Definido quando o ponto pré-programado excede o valor máximo escalado ou é menor que o valor mínimo escalado.

PV Variável de Processo Fora da Faixa (palavra 0, bit 12)

Definido quando a variável de processo não escalada (ou não processada) excede 16383 ou é menos que zero.

DN PID Concluído (palavra 0, bit 13)

Este bit é ativado em varreduras onde é computado o algoritmo PID. É computado à taxa de atualização do circuito.

EN PID Ativado (palavra 0, bit 15) Este bit é ativado enquanto a linha da instrução PID estiver ativada. Palavra 1 Sub Código de Erro PID (MSB) Palavra 2 Ponto pré-programado SP O ponto de controle desejado da variável do processo.

Digite um valor entre 1 e 16383 ou dentro da faixa válida escalada. Digite este valor por meio do programa de contatos na terceira palavra no bloco de controle (palavra 2).

Palavra 3 Ganho Kc

Este é o ganho proporcional. Faixa de Valores: 0 a 32767. O valor do ganho varia de 0 a 3276.7 (quando o bit RG = 0), ou 0 a 327.67 (quando RG = 1).


Em geral, defina este ganho na metade do valor necessário para causar a oscilação da saída quando os termos de redefinição e taxa estiverem definidos em zero.

Palavra 4 Redefinir Ti Este é o ganho integral.

Digite um valor que represente os minutos. A faixa válida é de 0 a 32767. O valor de Reset Ti varia de 0 a 3276.7 (quando o bit RG = 0), ou 327.67 (quando RG = 1) minutos por repetição. Em geral, defina o tempo de redefinição para equivaler ao período natural medido na Calibragem de ganho acima.

Colocando-se o valor 1 adiciona o termo máximo integral à equação PID.

Palavra 5 Taxa Td Este é o termo derivativo.

Digite um valor que represente os minutos. a faixa válida é de 0 a 32767. O valor ajustado varia de 0 a 327.67 minutos. Obs.: Esta palavra não é afetada pelo bit RG (Redefinição e Faixa de Ganho). Em geral, defina este valor para 1/8 do tempo integral acima.

Palavra 6 Polarização à Frente A faixa válida é de -16383 a 16383 quando não se utiliza variáveis escaladas. Palavra 7 Ponto Pré-programado Máximo (Smax)

A faixa válida é de -32768 a +32767. Se o ponto pré-programado deve carregar unidades de engenharia, isto corresponde ao valor do ponto pré-programado em unidades de engenharia quando a entrada de controle for 16383.

Palavra 8 Ponto Pré-programado Mínimo (Smin)

A faixa válida é de -32768 a +32767. Se o ponto pré-programado deve carregar unidades de engenharia, então este parâmetro corresponde ao valor do ponto pré-programado em unidades de engenharia quando a entrada de controle for zero.

Palavra 9 Banda morta

Zona Morta Digite um valor de 0 até o máximo escalado ou entre 0 e 16383 quando não houver escala. Esta zona morta estende-se acima e abaixo do ponto pré-programado no valor especificado. A zona morta é inserida no cruzamento de zero da variável de processo PV e o ponto pré-programado SP. Isto significa que a zona morta só é efetivada depois que a variável de processo PV entrar na zona morta e também passar através do ponto pré-programado.

Palavra 10 APENAS PARA USO INTERNO - NÃO ALTERE!! Palavra 11 Saída Máxima (CV%).


Se Limitar Saída CV for Sim, o valor que você digitar será a porcentagem máxima de saída que a variável de controle CV atingirá. Se CV exceder este máximo, CV será ativado no valor que você digitou, e o bit de alarme de limite superior (UL) de saída será ativado. Se Limitar Saída CV for Não, o valor que você digitar determinará quando será ativado o bit de alarme de limite superior de saída. Se CV exceder este valor máximo, o bit de alarme de limite superior (UL) de saída será ativado.

Palavra 12 Saída Mínima (CV%)

Se Limitar Saída CV for Sim, o valor que você digitar será a porcentagem mínima de saída que a variável de controle CV atingirá. Se CV cair abaixo deste valor mínimo. CV será definido no valor que você digitou e o bit de alarme de limite inferior (LL) de saída será ativado.Se Limitar Saída CV for Não, o valor que você digitar determinará quando será ativado o bit de alarme de limite inferior de saída. Se CV cair abaixo deste valor mínimo, CV será definido no valor que você digitou e o bit de alarme de limite inferior (LL) de saída será ativado.

Palavra 13 Atualização Circuito Faixa de valores de 1 a 1024.

Digite um valor que represente os segundos. Este é o intervalo de tempo entre cálculos de PID. O valor é indicado em intervalos de 0,01 segundos. Em geral, digite um tempo de atualização de circuito entre cinco e dez vezes mais rápido que o período natural da carga (determinado ao definir os parâmetros de redefinição e taxa em zero e, em seguida, ao aumentar o ganho até que a saída comece a oscilar). No modo STI, este valor precisa equivaler ao valor do intervalo de tempo STI S:30.

Palavra 14 Variável de Processo Escalada

(Não editável - somente para visualização.) Este é o valor escalado da Variável de Processo (a entrada analógica). Sem escala, a faixa desse valor é 0–16383. Caso contrário, a faixa tem escala mínima (palavra 8) até máxima (palavra 7).

Palavra 15 Erro de Escala SE (Não editável - somente para visualização.) Este é o erro escalado conforme selecionado pelo parâmetro de modo de controle. Ao utilizar um processador 5/03, 5/04 ou 5/05, os erros escalados acima de 32767 ou abaixo de -32768 não podem ser representados.

Palavra 16 CV% de Saída (0-100%) Saída Controle CV (%) Digite um valor entre 0 e 16383 somente se você tiver selecionado o

modo manual. Permite alterar a % da variável de controle de saída. Palavra 17 Soma Integral MSW Soma Integral MSW do Micro 1500


Palavra 18 Soma Integral LSW Soma Integral LSW do Micro 1500 Palavra 19 Termo Derivado Alterado (palavra menos significativa) Palavra 20 Termo Derivado Alterado (palavra mais significativa) Palavra 21 Hora da Última Atualização Palavra 22 Valor Anterior do Ponto Pré-programado Parâmetros de Ajuste

Modo de Controle Selecione E = SP - PV (Ação Reversa) ou E = PV - SP (Ação Direta). A ação reversa causa um aumento no CV de saída quando o PV de entrada é menor que o ponto SP pré-programado (por exemplo, em uma aplicação de aquecimento). A ação direta causa um aumento no CV de saída quando o PV de entrada é maior que o ponto SP pré-programado (por exemplo, em uma aplicação de resfriamento).

Controle PID Selecione Automático ou Manual. Auto indica que o PID controla a saída. (Palavra 0, bit 1 está limpo.) Manual indica que o usuário define a saída. (Palavra 0, bit 1 é ativado.) CV Saída Limite Selecione Sim ou Não. Selecionar Sim limita a saída aos valores mínimo e máximo. Selecionar Não não aplica limites à saída. Modo Data/Hora Selecione Temporizado ou STI. Com o modo Temporizado selecionado, o PID atualiza a sua saída na taxa especificada no parâmetro de atualização de circuito.Ao utilizar o modo temporizado, o tempo de varredura do seu processador deve ser pelo menos dez vezes mais rápido que o tempo de atualização de circuito para evitar imprecisões ou distúrbios de temporização. Com o modo STI selecionado, o PID atualiza a sua saída a cada varredura. Ao selecionar STI, a instrução PID deve ser programada em uma sub-rotina de STI de interrupção, e a rotina STI deve possuir um intervalo de tempo equivalente à definição do parâmetro de atualização do circuito PID. Defina o período STI na palavra S:3.0. Alguns bons conselhos quando utilizar os blocos PID: 1) Nunca coloque condições no mesmo ramo em que o bloco PID estiver posicionado. Quando a condição é tornada verdadeira (e habilita o PID), o PID vai entender esteve sempre da mesma maneira de que quando foi desabilitado e vai tentar responder a condições que não mais existem. Isto pode produzir resultados indesejados. Se desejar desabilitar o bloco PID, coloque o bloco em modo manual e atuve o valor de CVP para onde deseja.. 2) O bloco PID pode ser executado como STI ou "Timed'. Utilize o modo STI se precisar de uma resposta MUITO rápida (isto é, mais rápida do que 4x o ciclo de leitura do CLP), ou utilize o modo "Timed" se menos que isso for satisfatório (alteração na variável de controle CV maior do que 4x o ciclo de varredura do CLP) O valor padrão (default) é STI.


3) A variável de processo (PV) (endereço fornecido no bloco PID) DEVE ser escalada na faixa de 0 a 16383. Se o módulo de entrada estiver programado como "Scaled for

PID", pode se acessa-lo diretamente. Caso contrário ou se estiver programado como "Raw/Proportional", deve se utilizar o bloco SCP para fazer a escala de conversão.. 4) A variável de controle (endereço fornecido no bloco PID) deve ser escalada na faixa de 0 a 16383. Pode se necessitar do bloco SCP para converter os valores para a faixa desejada de saída. 5) A família Micrologix utiliza o tipo de dados PD, então o ponto de operação desejado (setpoint) deverá ser endereçado como PDxx:y.SPS. 6) Se desejar visualizar os valores do PID em unidades de engenharia "Enginerring

units", coloque os fatores de escala do módulo de entrada nos campos MAXS e MINS. Por exemplo, se o transmissor de temperatura atua na faixa de -220 to +760, PDxx.y.MINS deverá ser -220. Fazendo isto pode ser mover o valor desejado de operação (setpoint) a partir do sistema supervisório para a variável .SPS. Se desejar maior resolução no seu controle PID (detectar pequenas variações), use MINS=0, MAXS=16383, e escale o valor desejado de operação (setpoint) adequadamente.. 7) Certifique-se de que exista algum ganho proporcional quando começar ou o bloco PID não fará nada. Pode até mesmo fazer com que o CLP entre em falha. REFERÊNCIAS: SPANDRIL, RENATO, SINTONIA DE CONTROLADORES REGULATÓRIOS, Bol.

téc. Petrobras, Rio de Janeiro, 46 (3/4): pp. 383 – 410, jul./dez., 2003.

MAITELLI, ANDRÉ LAURINDO , 2001, SISTEMAS DE CONTROLE I - NOTAS DE AULA - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE.

pid micrologix 1500

Documents