Høgskolen i Østfold Avdeling for informasjonsteknologi. Fag ITD Industriell IT. Laboppgave 2. Del 1. Temperatur-regulering

Transkript

1 Høgskolen i Østfold Avdeling for informasjonsteknologi Fag ITD Industriell IT Laboppgave 2. Del 1. Temperatur-regulering Frist for innlevering: Tirsdag 20.okt 2015 Remmen Sept 10 Temperaturregulering med PID regulator RR RR RR Rev. Dato. Beskrivelse. Skrevet av Kontrollert Godkjent Fil : C:\Word_filer\FAG\industriell_IT\lab_oppgaver\2015\prakt_reg_lab2_okt2015.doc Skrevet ut av : rr :19:00 Antall sider : 6 Utstyr : Lampemodell TSC 300

2 Praktisk regulering side 2 Formål. Lære praktisk tuning av en PID-regulator. Teste oppførsel til PID-regulering med ulike regulatorparametere. Oppgave. En PID-regulator skal benyttes for regulere temperaturen på ei lyspære. Praktiske metoder og autotuning skal benyttes for å finne optimale parametere for prosessen. Det skal leveres en rapport som dokumenterer hvordan oppgaven ble gjennomført, og hvilke resultater som dere kom fram til. Beskrivelse av reguleringssystemet. Reguleringssystemet består av ei lyspære med et PT-100 element som måler temperaturen. En Fuji PID-regulator benyttes for å oppnå optimal regulering av temperaturen på lyspæra. Det benyttes en effektforsterker (pådragsorgan) mellom regulatoren og lyspæra for å styre effekten. Det ligger en manual som beskriver reg.systemet og PID-regulatoren ved modellen nede på labben. Figur 1. Frontplaten på modellen. Utførelse. 1. Sett dere inn i hvordan PID-regulatoren (Fuji PYZ) virker ved å lese instruksjonsmanualen. Bryteren Local/Remote skal stå i Local når Fuji-regulatoren benyttes. 2. Tegn opp et blokkdiagram som viser hvilke elementer som inngår i denne reguleringssløyfa. 3. Slå på systemet. Benytt setpunkt på 50 0 C. Prosessen skal først reguleres med en P-regulator. Hva må derivat og integraltiden settes til? Hva blir det stasjonære avviket e(t) for K=1, 5, 10, 15, 20, 30? Plot avviket e(t) som en funksjon av K. Kommenter resultatene. Finn systemets kritiske forsterkning (skal oppgis i rapporten), og still deretter inn regulatorforsterkningen K med 6dB forsterkningsmargin. Hva blir K? Oppgi verdien i rapporten. Benytt denne K-verdien og påtrykk et sprang fra 50 til 60 0 C. Kommenter hvor godt reg.systemet virker. Hvor lang tid tar før systemet stabiliserer seg, og hva blir den stasjonære feilen?

3 Praktisk regulering side 3 4. Prosessen skal nå reguleres med en PI-regulator. Still setpunktet på 40 0 C. La systemet stabilisere seg. Still inn regulatoren etter Ziegler-Nichols metode. Hva blir K, Ti og avviket e(t) nå? Påtrykk et sprang fra 40 til 50 0 C. Kommenter hvor godt reg.systemet virker. 5. Bruk nå Ziegler-Nichols metode til å stille inn en PID-regulator. Hva blir K, Ti og Td? Påtrykk et sprang fra 40 til 50 0 C. Kommenter hvor godt reg.systemet virker nå. 6. Prøv regulatorens autotunings-funksjon. Hvordan benyttes den? Hvilke verdier ble anbefalt for K, Ti og Td? Test de foreslåtte verdiene. Påtrykk et sprang fra 40 til 50 0 C. Kommenter hvor godt reg.systemet virker. La en vifte blåse luft på lampa eller benytt et ark som dere vifter med. (forstyrrelse). Hvordan takler reg.systemet en slik forstyrrelse? 7. Hvilken regulator synes dere fungerte best? Begrunn svaret.

4 Praktisk regulering side 4 Høgskolen i Østfold Avdeling for informasjonsteknologi Laboppgave 2. Del 2. Temperatur- og mengderegulering i et ventilasjonssystem. Frist for innlevering: Tirsdag 20.okt 2015 Remmen Sept 11 Test av 2 PID regulatorer. RR RR RR Rev. Dato. Beskrivelse. Skrevet av Kontrollert Godkjent

5 Praktisk regulering side 5 Formål. Få trening i bruk av standard regulatorer. Bli kjent med forskjellige metoder for innstilling av reguleringsparametere. Få erfaring med tuning av et system som benytter 2 reguleringssløyfer. Utstyr. VVS modell 400. Manualer for VVS-400 og Fuji regulatoren. Beskrivelse av utstyr. Varme-ventilasjonsmodell VVS-400 er en reguleringsmodell hvor vi kan utprøve mengde og temperaturregulering. Dette er mer utførlig beskrevet i kapittel 5 og 6 i VVS-400 manualen. Modellen har innebygd to standard Fuji PID-regulatorer for temperatur og mengderegulering. Fuji regulatorene er beskrevet i en egen manual. I 2013 ble det satt inn en ny Fuji-regulator for temperatursløyfa. Den har egen manual, og fungerer litt annerledes mhp setting av parametere enn den original Fuji-regulatoren. Figur 1 viser frontpanelet på VVS-400 modellen. figur 1

6 Praktisk regulering side 6 Oppgave. Dere skal nå innstille mengde og temperaturregulatorene best mulig. Ettersom en PC ikke benyttes i denne oppgaven må bryterne på VVS-400 modellen stå i lokal. Belastningsspjeldet skal stå i ca 75% åpning (rødt merke angir det), og temperaturføleren skal stå nærmest varmeelementet. Besvarelsen skal dokumentere resultater og forståelse av oppgavene. 1. Tegn et blokkskjema for hver reguleringssløyfa som viser hvilke elementer som inngår. 2. FIC-regulatoren skal ha en referanse på 30%. Prøv autotuning-funksjonen og se om dere kan finne gunstig innstilling for en PI eller PID regulator. Hvis ikke autotuning klarer oppgaven må dere vha Ziegler-Nichols metode eller «smart» prøving og feiling finne gode verdier. Finjuster parameterne og prøv ut verdiene dere mener er best. Verdiene skal oppgis i rapporten. Foreta et sprang på 10%, og sjekk hurtighet og nøyaktighet. Kommenter resultatet. 3. Benytt resultatet fra oppgave 2. La FIC-regulatoren regulere luftmengden til 30%. Bestem nå en best mulig innstilling av TIC-regulatoren. La temperaturreferansen være 30 0 C. Benytt autortuning funksjonen og finjuster parameterne, slik at dere får til en best mulig regulering av temperaturen. Oppgi hvilke verdier på P, I og D som dere velger å benytte. Påtrykk sprang i referansen på 10 0 C, og sjekk hurtighet og nøyaktighet. Kommenter resultatet. 4. Hva står TAZ for? Og hvilken funksjon har den i VVS anlegget? 5. La FIC-regulatoren ha et setpunkt på 30%. La TIC-regulatoren ha et setpunkt på 30 0 C. Når både FIC og TIC regulatoren virker tilfredsstillende påtrykk er sprang på 10% i referansen til FIC-regulatoren. Kontroller hvordan temperaturen nå varierer. Greier systemet å opprettholde null stasjonær feil i begge reguleringssløyfene? 6. La både TIC og FIC ha referanse på 30%. La reg.systemet stabilisere seg. Endre belastningsspjeldet til 50% åpning (virker som en forstyrrelse i systemet). Kommenter hva som da skjer med mengde og temperaturreguleringen. Klarer regulatorene å holde sine setpunkter? 7. Hvis vi endrer setpunktet til FIC-regulatoren. Vil det påvirke TIC-reguleringen mye eller lite? Tilsvarende hvis vi endrer setpunktet på TIC-regulatoren. Vil det påvirke FIC-reguleringen mye eller lite?