Als Hersteller ist PID-Tuning wahrscheinlich eine Ihrer vielen Aufgaben. Es kann auch einer der frustrierendsten Aspekte Ihrer Arbeit sein, wenn Sie Regelkreise entweder manuell oder mit Software einstellen, die einen stationären Zustand erfordert. Unabhängig von der Wiederholbarkeit Ihres Ansatzes ändert sich das Endziel wahrscheinlich mit jeder Tuning-Sitzung, da jeder PID-Regler eine andere Funktion erfüllt.

Es ist wichtig zu wissen, wie man eine PID-Schleife abstimmt und gleichzeitig ihr einzigartiges Steuerungsziel erfüllt. Glücklicherweise gibt es eine Gruppe beschreibender Statistiken, die die Kernleistungsattribute eines Controllers charakterisieren und Ihnen helfen, die Abstimmungen jedes Mal richtig zu machen. Im Folgenden finden Sie vier (4) KPIs, die Prozesssteuerungsexperten häufig verwenden, um festzustellen, ob ihre neuen PID-Abstimmparameter für den Job geeignet sind.

Einschwingzeit

Ein Aspekt der Regelkreisleistung, der immer eine Überlegung wert ist, ist die Einschwingzeit. Im Wesentlichen ist die Einschwingzeit ein Maß für die Zeit, die ein Prozess benötigt, um als Reaktion auf eine Störung zu seinem Ziel – oder Sollwert – zurückzukehren. Für einige PIDs ist es wichtig, dass sich die Schleife innerhalb eines festen Zeitraums einpendelt, da längere Variabilitätsperioden negative Auswirkungen auf einen oder mehrere Prozesse haben können. Eine kürzere Einschwingzeit ist im Allgemeinen eine gute Sache, da sie auf einen Regelkreis hinweist, der effizienter arbeitet.

Überschwingen in Prozent

Ein weiterer Aspekt, der bei der Abstimmung von PID-Reglern berücksichtigt werden sollte, ist das Überschwingen in Prozent. Diese Kennzahl quantifiziert, inwieweit die Prozessvariable bei einer Sollwertänderung den zugeordneten Sollwert überschreitet. Prozentüberschreitung kann ein besonders wichtiges Instrument zur Leistungsbewertung sein, wenn Schleifen optimiert werden, die hochsensible Prozesse regeln. Insbesondere Praktiker im Biotech-Sektor wissen die Notwendigkeit zu schätzen, das Überschwingen zu begrenzen, da Mikroorganismen auf signifikante Temperaturänderungen recht ungünstig reagieren. Selbst ein moderater Temperaturanstieg über eine Sollwertänderung kann einen Bioreaktorprozess stören und möglicherweise die Mikroorganismen abtöten.

Ausgangsweg

Für einige Praktiker ist es ein wichtiger Aspekt bei der Abstimmung, die Wartungskosten durch Minimierung des Verschleißes an gängigen Steuergeräten wie Ventilen und Dämpfern zu minimieren. Für diese Gruppe ist der Ausgangsweg eine Metrik, die Aufmerksamkeit verdient. Ausgangsweg misst die Bewegung des Reglerausgangs, die direkt mit dem Arbeitsaufwand des Endsteuerelements (FCE) der Schleife übereinstimmt. Genauer gesagt können PID-Regler, die zu aggressiv abgestimmt sind, die mittlere Zeit bis zum Ausfall des Ventils beschleunigen. Die ungeplante Ausfallzeit, die sich aus einem Ausfall ergibt, kann kostspielig sein. Wenn Sie die Höhe des Ausgangsweges kennen, können Sie die Schleifen so einstellen, dass der Verschleiß begrenzt und unerwartete Ausfallzeiten vermieden werden.

Stabilität

Stabilität – oder Robustheit – ist ein weiteres Leistungsmaß, das viele Praktiker bei der Abstimmung von PIDs berücksichtigen. Es ist allgemein bekannt, dass Instabilität die Kontrolle einer bestimmten Schleife lähmt. Darüber hinaus kann die Leistung einer instabilen Schleife nachgelagert kaskadieren und sich negativ auf andere Produktionsprozesse auswirken. Im einfachsten Sinne ist Robustheit ein Maß für die Fähigkeit eines Regelkreises, Änderungen aufzunehmen, ohne instabil zu werden. Änderungen können in Form eines anderen Ausgangsmaterials, von Ausrüstungsänderungen oder sogar von saisonalen Schwankungen auftreten. Eine PID-Schleife mit einem hohen Stabilitätsfaktor kann diese Änderungen aufnehmen und dennoch eine effektive Steuerung bieten. Bei der Abstimmung von PID-Regelkreisen sind verschiedene Dinge zu beachten. Diese unterschiedlichen Leistungsmerkmale sollten berücksichtigt werden und mit dem eindeutigen Steuerungsziel des Regelkreises übereinstimmen. Diese vier KPIs und andere sind in ausgewählten Tuning-Softwarelösungen wie Loop-Prouner enthalten, da sie Praktikern helfen, fundierte Entscheidungen zu treffen.