온도 측정 최적제어 Process를 운전중에 Operator가 가장 많은 고심을 하는것 중의 하나가 Controller의 PID-Tuning으로 생각된다. 보다 쉬운 방법으로 운전시 적용을 할수있는 PID-설정방법을 설명 한다. PID설정시 고려사항 PID-Tuning을 시작하기 전에 먼저 다음 사항을 파악하여 둔다. 1. Process의 목적을 파악하고 생산제품의 특성을 파악한다. 2. Control Loop의 제어 목적을 파악한다. 3. 조작단의 특성을 확실하게 파악한다. Action(RA/DA)의 확인과 특성곡선 등을 파악한다.
온도 측정 조작단의 특성 1. 응답특성 이나 제어의 특성은 ? 2. Valve의 고유 유량특성은 ? 3. Quick Opening Valve의 특성은 On-Off Control Loop에 한하여 사용이 되고 제어용으로는 Linear 특성 및EQ%특성의 Valve가 주로 사용이 된다. PID의 임시설정 항 목 P-Band I-Time D-Time 유 량 100~150% 5~10 Sec’ 압 력 50 ~ 100% 20~300 Sec’ 레 벨 40~70% 60~500 Sec’ 온 도 20~70% 60~400 Sec’ 일단 OFF
온도 측정 과도응답법에 의한 PID의 설정 1.Controller를 Man Mode로 선택한다. 2.Man-Mode에서 측정치(PV) 가 일정하게 유지되도록 MV 를 조작한다. 3.PV가 일정하게 유지될때 MV 치를 임의로 조정하여 좌측의 같은 Step응답특성을 그린다 기호 설명 제어량 변화율 (%) Kp= 조작치 변화율 (%) * M : 출력 조작치 (%) * L : Dead - Time (Sec’) * T : 1차 지연 시정수(Sec’) * Kp : Process-Gain (%)
Flow-Controller를 수동으로 온도 측정 PID의 계산 및 설정 Flow-Controller를 수동으로 63% 출력치를 58%에서 63%로 조작하여 유량 지시치가 110m3에서 120m3로 변하였다. (Range:200m3/h) 여기서 PID계산을 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 58% 130 m3/h 110 m3/h PID 설정표 표에 대입 하면 제어동작 P B (%) T i (Sec) T d (Sec) P 동작 100Kp*L/T Max Min P = 110*2*5.1/5.8 = 193% I = 3.3 * 5.1=16.8 Sec PI 동작 110Kp*L/T 3.3 * L Min PID동작 83Kp*L/T 2.0 * L 0.5 * L
온도 측정 PID 계산 TIP L / T로 계산한 결과치가 * 유량 : 1.0 * 압력 : 1.0 * 온도 : 0.3 ~ 0.5 이내가 되지 않으면 계산 Miss
P =83*(66*40)/15 = 243% I = 2.0 * 66=132 Sec D = 0.5 * 66=33 Sec 온도 측정 자기평행성이 없는 Loop의 PID 설정 자기 평행성이 없는 Loop 에서는 시정수 “T”를 구하기가 곤란하기 때문에 다음의 방법을 사용한다. 출력을 임의치로 변화시키고 측 정치가 변화 하기 시작 한후 1분 간의 변화율을 구한후 아래표에 의하여 PID치를 구한다. Range: 0-100 C dM : 30% 45% R : 40 80 c L : 66 Sec 일때 PID 설정표 제어동작 P B (%) T i (Sec) T d (Sec) P 동작 100*RL/dM Max Min P =83*(66*40)/15 = 243% I = 2.0 * 66=132 Sec D = 0.5 * 66=33 Sec PI 동작 110*RL/dM 3.3 * L Min PID동작 83*RL/dM 2.0 * L 0.5 * L
온도 측정 PID 설정의 적용