최적제어최적제어

•Process 를 운전중에 Operator 가 가장 많은 고심을 하는것 중의 하나가 Controller 의 PID-Tuning 으로 생각된다 .보다 쉬운 방법으로 운전시 적용을 할수있는 PID- 설정방법을설명 한다 .

•Process 를 운전중에 Operator 가 가장 많은 고심을 하는것 중의 하나가 Controller 의 PID-Tuning 으로 생각된다 .보다 쉬운 방법으로 운전시 적용을 할수있는 PID- 설정방법을설명 한다 .

PID 설정시 고려사항PID 설정시 고려사항

•PID-Tuning 을 시작하기 전에 먼저 다음 사항을 파악하여 둔다 . 1. Process 의 목적을 파악하고 생산제품의 특성을 파악한다 . 2. Control Loop 의 제어 목적을 파악한다 . 3. 조작단의 특성을 확실하게 파악한다 . Action(RA/DA) 의 확인과 특성곡선 등을 파악한다 .

•PID-Tuning 을 시작하기 전에 먼저 다음 사항을 파악하여 둔다 . 1. Process 의 목적을 파악하고 생산제품의 특성을 파악한다 . 2. Control Loop 의 제어 목적을 파악한다 . 3. 조작단의 특성을 확실하게 파악한다 . Action(RA/DA) 의 확인과 특성곡선 등을 파악한다 .

온도 측정

조작단의 특성조작단의 특성

PID 의 임시설정PID 의 임시설정

1. 응답특성 이나 제어의 특성은 ?2. Valve 의 고유 유량특성은 ?3. Quick Opening Valve 의 특성은 On-Off Control Loop 에 한하여 사용이 되고 제어용으로는 Linear 특성 및 EQ% 특성의 Valve 가 주로 사용이 된다 .

1. 응답특성 이나 제어의 특성은 ?2. Valve 의 고유 유량특성은 ?3. Quick Opening Valve 의 특성은 On-Off Control Loop 에 한하여 사용이 되고 제어용으로는 Linear 특성 및 EQ% 특성의 Valve 가 주로 사용이 된다 .

항 목항 목

유 량 유 량 P-BandP-Band I-TimeI-Time D-TimeD-Time

압 력 압 력

레 벨 레 벨

온 도 온 도

100~150% 100~150% 5~10 Sec’ 5~10 Sec’

50 ~ 100% 50 ~ 100% 20~300 Sec’ 20~300 Sec’

40~70% 40~70% 60~500 Sec’ 60~500 Sec’

20~70% 20~70% 60~400 Sec’ 60~400 Sec’ 일단 OFF 일단 OFF

온도 측정

과도응답법에 의한 PID 의 설정과도응답법에 의한 PID 의 설정

기호 설명기호 설명

1.Controller 를 Man Mode 로 선택한다 .2.Man-Mode 에서 측정치 (PV) 가 일정하게 유지되도록 MV 를 조작한다 .3.PV 가 일정하게 유지될때 MV 치를 임의로 조정하여 좌측의 같은 Step 응답특성을 그린다

* M : 출력 조작치 (%) * L : Dead - Time (Sec’) * T : 1 차 지연 시정수 (Sec’) * Kp : Process-Gain (%)

* M : 출력 조작치 (%) * L : Dead - Time (Sec’) * T : 1 차 지연 시정수 (Sec’) * Kp : Process-Gain (%)

제어량 변화율 (%) Kp=

조작치 변화율 (%)

제어량 변화율 (%) Kp=

조작치 변화율 (%)

온도 측정

PID 의 계산 및 설정 PID 의 계산 및 설정

PID 설정표PID 설정표

58%

63%

110 m3/h

130 m3/h

Flow-Controller 를 수동으로 출력치를 58% 에서 63% 로 조작하여 유량 지시치가 110m3 에서 120m3로 변하였다 . (Range:200m3/h) 여기서 PID 계산을 위한 상수를 구 하면 * L= 5.1 Sec’ * T = 5.8 Sec’ * dP=(130-110)/200*100 = 10% * dM=63-58=5% * Kp=dP/dM=10/5=2 제어동작제어동작 P B (%) P B (%) T i (Sec) T i (Sec) T d (Sec)T d (Sec)

P 동작 P 동작

PI 동작 PI 동작

PID 동작 PID 동작

100Kp*L/T100Kp*L/T

110Kp*L/T110Kp*L/T

83Kp*L/T83Kp*L/T

Max Max

3.3 * L 3.3 * L

2.0 * L 2.0 * L

Min Min

Min Min

0.5 * L 0.5 * L

표에 대입 하면

P = 110*2*5.1/5.8 = 193%I = 3.3 * 5.1=16.8 Sec

P = 110*2*5.1/5.8 = 193%I = 3.3 * 5.1=16.8 Sec

온도 측정

PID 계산 TIP PID 계산 TIP

L / T 로 계산한 결과치가* 유량 : 1.0* 압력 : 1.0* 온도 : 0.3 ~ 0.5 이내가 되지 않으면 계산 Miss

온도 측정

자기평행성이 없는 Loop 의 PID 설정 자기평행성이 없는 Loop 의 PID 설정

PID 설정표PID 설정표

자기 평행성이 없는 Loop 에서는 시정수 “ T” 를 구하기가 곤란하기때문에 다음의 방법을 사용한다 .출력을 임의치로 변화시키고 측정치가 변화 하기 시작 한후 1 분간의 변화율을 구한후 아래표에의하여 PID 치를 구한다 .

자기 평행성이 없는 Loop 에서는 시정수 “ T” 를 구하기가 곤란하기때문에 다음의 방법을 사용한다 .출력을 임의치로 변화시키고 측정치가 변화 하기 시작 한후 1 분간의 변화율을 구한후 아래표에의하여 PID 치를 구한다 .

제어동작제어동작 P B (%) P B (%) T i (Sec) T i (Sec) T d (Sec)T d (Sec)

P 동작 P 동작

PI 동작 PI 동작

PID 동작 PID 동작

100*RL/dM100*RL/dM

110*RL/dM110*RL/dM

83*RL/dM83*RL/dM

Max Max

3.3 * L 3.3 * L

2.0 * L 2.0 * L

Min Min

Min Min

0.5 * L 0.5 * L

P =83*(66*40)/15 = 243%I = 2.0 * 66=132 Sec

D = 0.5 * 66=33 Sec

P =83*(66*40)/15 = 243%I = 2.0 * 66=132 Sec

D = 0.5 * 66=33 Sec

Range: 0-100 CdM : 30% 45%R : 40 80 cL : 66 Sec 일때

온도 측정

PID 설정의 적용 PID 설정의 적용

온도 측정