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Möchten Sie, dass Ihr Prozess gesund ist? Lasse es nicht zu, töte es!

Ölraffinerie

4 Praktische Ideen, um den 'Killer der Kontrolle' zu stoppen

Nachdem ich einige Zeit von einer Öl- und Gasplattform entfernt war, veranlasste mich eine Reihe von Kontrollproblemen zu meiner Rückkehr. Anscheinend hatte das Produktionsteam Mühe, die Kontrolle über einige Schlüsselprozesse wiederzuerlangen. Nachdem ich einige Monate zuvor an genau diesen Systemen gearbeitet hatte, kam ich mit einer Idee an, was ich finden würde.

Die neueren Produktionsbetreiber waren routinemäßig ungeduldig bei der Kontrolle verschiedener Prozesse. Da Loops nicht schnell wieder auf den Set-Point gebracht werden konnten, schoben sie die Controller-Ausgabe oft weiter als notwendig - ob nun das Ventil zu weit geöffnet oder geschlossen wurde oder die Set-Points geändert wurden, um Wobbles zu verfolgen.

Als ich im Kontrollraum ankam, gab es eine Temperaturschleife, die ich schwingend fand. Ein Trend des Verfahrens zeigte das sinusförmige Muster, das auf Instabilität hinweist. Das sind die Freuden, Newcomern zu helfen und mit Dead-Time umzugehen.

Die meisten Prozesse, bei denen eine signifikante Verzögerung auftritt, sind schwer zu kontrollieren. In einem früheren Post Ich teilte mit, dass diese spezielle Plattform vor Westafrika lag. Seine Ausrüstung wurde leicht als "gewürzt" bezeichnet und es fehlte die neueste Instrumentierung. Tatsächlich waren die meisten Kontrollen pneumatisch.

Die Vorgesetzten waren auch erfahren und wussten, was erforderlich war, um die Produktionsziele zu erreichen. Wie bei den meisten Engagements war das Wissen um die ursprüngliche Konfiguration der Plattform und die tägliche Betriebserfahrung der Schlüssel zum Erfolg.

In meinem letzten Post über PID Tuning Ich habe erwähnt, dass Dead-Time relativ einfach zu berechnen ist. Was ich nicht teilte, ist, dass das Steuern von Prozessen, die durch eine große Totzeit gekennzeichnet sind, nicht gerade einfach ist.

Dead-Time wird aus gutem Grund oft als "Mörder der Kontrolle" bezeichnet. Im Wesentlichen ist es die Verzögerung, die zwischen einer Änderung des Controller-Ausgangs und der Antwort der entsprechenden Prozessvariablen auftritt.

Für ahnungslose Produktionsmitarbeiter und Techniker werden sich die Auswirkungen von Dead-Time auf Sie auswirken. Hier sind ein paar Ideen, die Sie sich überlegen sollten, wenn Sie mit einem großen Dead-Time-Prozess konfrontiert sind:

1. Korrigiere einen großen Dead-Time-Wert, indem du ihn verringerst

Der Dead-Time-Wert wird von der Zeit bestimmt, die die Prozessvariable auf eine bestimmte Änderung der Controller-Ausgabe ansprechen muss. Zusätzlich zur Transportverzögerung kann die damit verbundene Verzögerung das Ergebnis eines schlecht platzierten Sensors sein.

Stellen Sie daher sicher, dass die Instrumentierung des Prozesses so installiert ist, dass die Sample-Verzögerung minimiert und die Signalverarbeitung beschleunigt wird. Wenn Dead-Time der Feind guter Kontrolle ist, dann minimiere es auf jede mögliche Weise.

2. Stimmen Sie den Controller für eine konservative Antwort

Schnelle Kontrolle ist nicht immer eine gute Kontrolle. In der Tat ist es selten. Überlegen Sie, wo sich die PID im Gesamtprozess befindet und wie andere PIDs - sowohl Upstream- als auch Downstream - von der Geschwindigkeit des Controllers beeinflusst werden.

Denken Sie auch daran, dass der Controller sich an Änderungen anpassen muss. Ein schneller, aggressiv abgestimmter Controller wird nicht so stabil sein wie ein solcher, der konservativ abgestimmt ist. Denk nach, bevor du stimmst!

PID-Optimierungskorrelationen

Die aggressive Abstimmung eines PID-Reglers kann bei Prozessen, die durch eine große Totzeit relativ zur Prozesszeitkonstante gekennzeichnet sind, kontraproduktiv sein. In seinem Bemühen, einen akkumulierenden Fehler zu korrigieren, führt der Integral-Term eines aggressiv abgestimmten Controllers zu einem Überschwingen und kann den Prozess in Richtung Instabilität steuern. Im Gegensatz dazu ermöglichen konservative Abstimmungsparameter, dass der Controller ein Überschwingen vermeidet, während Fehler kontinuierlich verringert werden.

3. Der IMC-Controller ist geduldiger als die meisten anderen

In gewisser Weise ist der IMC-Controller toleranter als herkömmliche Controller, da er Dead-Time berücksichtigt. Im Wesentlichen hat der Integral-Ausdruck einen anfänglichen und minimalen Effekt auf die Leistung des IMC-Controllers. Daher erhöht sich die Controller-Ausgabe aufgrund eines wachsenden Fehlerwerts nicht sofort. Diese "Geduld" ermöglicht es dem IMC-Controller zu warten, dass eine anfängliche Änderung der Controller-Ausgabe wirksam wird, bevor andere Einstellungen vorgenommen werden.

4. Beschleunigen Sie die Störungsunterdrückung mit der Kaskadenregelung

Wenn eine Verringerung der Verzögerung nicht erreicht werden kann, indem der Sensor einfach näher an die Störung gebracht wird, kann das Hinzufügen eines sekundären Regelkreises als Teil einer Kaskadensteuerungsstrategie die Ansprechzeit des Prozesses beschleunigen.

Die Sekundärschleife stellt die primäre Quelle von Störungen in den Vordergrund und ermöglicht dem Prozess, schneller zu reagieren, wodurch die Auswirkung der Störung begrenzt wird. Cascade Control ist zwar für viele Prozesse anwendbar, hat jedoch besondere Vorteile, wenn es auf solche angewendet wird, die durch eine lange Totzeit gekennzeichnet sind.

Es ist die Natur der meisten Produktionsmitarbeiter ungeduldig zu sein und auf Korrekturen zu drücken, um Störungen zu verarbeiten. Lange Dead-Time-Prozesse sind daher eine Herausforderung. Sie verlangen, dass wir den Totzeitwert minimieren, sei es durch Anpassungen in der Instrumentierung oder durch die Implementierung alternativer Steuerungslösungen.

In erster Linie ist das Bewusstsein für Dead-Time ein Schlüssel, um ein angemessenes Kontrollschema zu entwickeln und Prozesse gesund zu halten.

Wenn Sie Erfahrung mit der Steuerung großer Dead-Time-Prozesse haben und andere Schlüssel zum Erfolg aufgedeckt haben, teilen Sie diese bitte mit mir und der Community hier auf PII.

Damien Munroe

http://www.controlstation.com

Damien gibt einen Einblick in die Prozesssteuerung und -automatisierung, die aus seinen Erfahrungen in der militärischen Luftfahrt, der Offshore-Öl- und Gasindustrie, der Präzisions-Pharmaindustrie und der Halbleiterherstellung resultiert. Seine Ausbildung an der

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