Øvelse i Feed forward af 1. ordens system med PLC

Transkript

1 Øvelse i Feed forward af 1. ordens system med PLC Formål Forsøgsopstilling 1 Feed forward af 1. ordens system Overløbs- / trykudligningsslange Procesrør Formålet med øvelsen er at lave en proportional-regulator på en PLC og indregulere et 1. ordens system. Reguleringen udbygges derefter med feed forward (FF) hvorefter effekten heraf undersøges. Strømforsyning PT FT PLC Tank Pumpe Display Figur 1 Forsøgsopstilling til feed forward. 24V forsyning af enheder er ikke vist på diagrammet. Alle forsynede enheder (PID-controller og pumpe) forbindes med XLR-kabler til strømforsyningens 24V udgange. Bemærk: At pumpens udgang er tilkoblet bunden af røret. Side 1 af 5

2 HUSK tilslutning af overløbsslangen (1m slange med gul/grøn markering) imellem det øverste venstre indløb på procesrøret og et af indløbene i toppen af tanken OG at ét af indløbene i toppen af tanken skal være åbent imod omgivelserne for at trykket i toppen af procesrøret svarer til trykket i den omgivende atmosfære. Notér serienumrene for de anvendte komponenter: Procesrør: Pumpe: Drænventil: PLC: Strømforsyning: Flowmeter: Side 2 af 5

3 Opgave 1 Proportional-regulering Lav en P-regulator på PLC en, som bruger væskehøjden (PT) som procesværdi (PV) og pumpens indgang som kontrolværdi (CV). 1.1 Indstil Kp i regulatoren, så der fås en fornuftig indsvingning og en rolig stationær værdi af væskehøjden, både når setpunktet (SP) ændres, og når belastningen ændres imellem % med den manuelle drænventil. Notér Kp: Kp: 1.2 Indstil forskellige belastninger med drænventilen og notér den stationære fejl for væskehøjden (lav en trendkurve). Tabel 1 Til notering af belastninger og stationærfejl. 1.3 Indstil forskellige setpunkter for væskehøjden (SP) og notér den stationære fejl for væskehøjden (lav en trendkurve). Setpunkt Tabel 2 Til notering af setpunkter og stationærfejl. Side 3 af 5

4 Opgave 2 Feed forward Tilføj to summeringspunkter i udgangen af regulatoren. Den ene indgang tilsluttes et tag med navnet FF 0, som er det stationære offset for FF-sløjfen. Foran den anden indgang sættes en multiplier (MUL). Den ene indgang til MUL tilsluttes et tag med navnet K f (feed forward forstærkningen). Den anden indgang til MUL tilsluttes PLC-indgangen fra flowtransduceren (FF). FF 0 FF (FT) K f SP PV P-regulator u P u Figur 2 Blokdiagram for en feed forward regulator. Indstillingen af FF 0 og K f foretages som følger: FF 0 og K f sættes lig 0. SP holdes konstant (på f.eks. 30 %). Drænventilen lukkes. P-regulatorens udgangssignal, u P, vil nu indstille pumpehastigheden, så væskehøjden, PV, holdes konstant (svarende til SP minus den stationære fejl). FF 0 sættes lig P-regulatorens udgangssignal (u P ), dette gøres for at holde det statiske tryk i procesrøret, så væsken ikke løber tilbage gennem pumpen. Drænventilen åbnes. Notér værdierne for u P og FF. K f sættes lig U P /FF. Dette gøres fordi der er linearitet mellem flowet ud af procesrøret og pumpens indgangssignal. Når man kender forholdet U P /FF, kan pumpen styres så der pumpes lige så meget væske ind som der løber ud. Dette vil medføre at u p forbliver 0 selv om belastningen ændres. Indstil belastningen til forskellige værdier og notér (lav en trendkurve af SP og PV): 2.1 Hvordan er fejlens størrelse og forløb ved belastningsændringer i forhold til ren P-regulering? u p : FF: Side 4 af 5

5 2.2 Hvor stor den stationære værdi for fejlen er. Tabel 3 Til indskrivning af belastninger og stationærefejl. 2.3 Prøv at sætte K f = 0 og gentag belastningsændringerne og se effekten på indsvingningen og den stationære værdi af fejlen. Tabel 4 Til indskrivning af belastninger og stationærefejl. I ovenstående forsøg kan der evt. finjusteres på værdierne for FF 0 og K f. 2.4 Gæt på hvad der sker med fejlen når SP ændres. 2.5 Prøv at ændre på værdien for SP og se hvad der sker med fejlen. 2.6 Hvordan skal FF 0 og K f korrigeres så der fastholdes en fejl på 0%, når der ændres på SP? Side 5 af 5