Ya sea que esté dando a su nuevo controlador de flujo másico Alicat un punto de referencia por primera vez o poniendo un controlador de presión Alicat de confianza en un nuevo sistema, su dispositivo a veces puede necesitar algunos ajustes para lograr el mayor grado de estabilidad de control. Esto se hace a través de la sintonización PID, que ajusta un conjunto de valores que controlan qué tan rápido un controlador llegará al punto de ajuste y qué tan estable será en ese punto de ajuste. Alicat envía controladores con un conjunto estándar de valores PID que funcionarán para la mayoría de las aplicaciones, si no se proporcionan parámetros específicos del usuario en el momento del pedido. Sin embargo, como todas las aplicaciones son únicas, estos términos PID pueden requerir algunos ajustes. Los valores asignados a cada parámetro pueden parecer arbitrarios y por lo tanto hacen que la sintonización del PID sea frustrante y parezca una suposición aleatoria. En esta publicación, desmitificaremos algunos de los principios detrás de la sintonización PID y ofreceremos algunos consejos para la sintonización en el campo.

Proporcional, Integral, Derivado

Comencemos con algunas definiciones formales. PID significa Proporcional, Integral, Derivado, los tres componentes del algoritmo de control.

Proporcional. Una de las principales entradas al accionamiento de la válvula es el error proporcional. El error proporcional es la diferencia entre la lectura del proceso y el punto de ajuste. Esta diferencia se multiplica por la ganancia P y se suma al registro de suma. A partir de esto, se puede ver que si hay una gran diferencia entre la lectura actual y el punto de ajuste, el controlador moverá su válvula rápidamente para tratar de alcanzar el punto de ajuste. Podemos pensar en esto como el pedal del acelerador en un coche.

Derivado. A partir del cálculo, sabemos que la derivada es el cambio en x sobre el cambio en el tiempo (t). En este caso, x es nuestro caudal. El lazo PID toma este dx/dt, lo multiplica por la ganancia D y lo sustrae del registro de suma para crear un término de amortiguación. De esta manera, podemos pensar en D como el pedal del freno en el coche. Aquí hay un enlace a un vídeo que explica la analogía del coche de P y D más adelante.

Integral. Una integral, en cálculo, es el área bajo una curva definida entre dos puntos, generalmente un tiempo de inicio y de parada. En términos más prácticos, es la suma de lecturas anteriores del tiempo cero, o la suma de errores. Mientras que los términos P y D sólo toman en cuenta la medición actual y la inmediatamente anterior, el término I usa muchas lecturas previas para corregir el valor del proceso al punto de ajuste. En la mayoría de los dispositivos Alicat, al término I se le da un valor cero, reduciendo la sintonización a sólo los términos P y D. En este caso, los resultados de los valores P y D se incorporan a un registro de suma, como se ha indicado anteriormente, que se actualiza mil veces por segundo y elimina la necesidad de que el usuario introduzca un término I. El registro de suma se escala para proporcionar el comando de accionamiento de la válvula.

PD2I. Nuestros controladores de válvula dual, las series MCD y PCD, todavía usan el término I, pero lo usan de manera diferente que en un algoritmo PID tradicional. Utilizamos un algoritmo PD2I especial creado por Alicat que incorpora una función predictiva en el algoritmo. Esta es la razón por la que los métodos estándar de sintonización PID no funcionarán para estos dispositivos. El algoritmo PD2I es más complejo, y los controladores de una sola válvula normalmente no se benefician de él. Si tiene problemas para sintonizar un dispositivo MCD o PCD, llámenos y le ayudaremos.

Logrando un Control de Válvula Responsivo y Estable

Estas definiciones son bastante inútiles si no podemos averiguar cómo aplicarlas a una aplicación. El problema más común que experimentan los usuarios son las oscilaciones sobre el punto de ajuste. Lo que pasa es que los términos P y D están sobrecorregidos. El arreglo típico es dejar el término D solo y disminuir el término P. Si los dos términos están bien balanceados, la variable del proceso convergerá rápidamente al punto de ajuste. Por otro lado, también puede disminuir P demasiado y enviar el sistema de nuevo a las oscilaciones, donde P y D están de nuevo fuera de equilibrio. Las gráficas de osciloscopio en esta publicación muestran cómo se ve una válvula correctamente sintonizada en sus curvas de respuesta.

Entonces, ¿por qué los controladores a veces funcionan perfectamente en una configuración pero no en otra? Para ello, tenemos que examinar la aplicación. Los puntos problemáticos para la sintonización a menudo ocurren cuando hay una presión de entrada alta. Esto tiende a ser difícil porque utilizan sólo una pequeña porción del rango de movimiento de la válvula. Con una alta presión de entrada, la válvula sólo tiene que abrirse ligeramente para alcanzar el caudal máximo de escala de la unidad, por lo que hay un espacio limitado para hacer ajustes. Si usted puede disminuir la presión de entrada del sistema, la válvula tiene que abrirse más, dejando más espacio para ajustes finos. El cambio de gases también puede afectar a la sintonización del dispositivo. El argón y el helio, por ejemplo, tienen características muy diferentes y pueden requerir algunos ajustes de ganancia de P para lograr un control óptimo.

Si conoce sus condiciones de funcionamiento antes de realizar el pedido, ¡díganoslo! Podemos especificar el tamaño correcto de la válvula y ajustar los parámetros de ajuste de fábrica para que se ajusten a su configuración antes de que la unidad llegue a usted. Esta es también la razón por la que pedimos las presiones de entrada y salida, y el volumen del proceso, en todas las órdenes PCD y MCD de válvulas dobles. Podemos replicar estas condiciones en nuestro laboratorio de calibración y enviar su unidad lista para su uso nada más sacada de la caja.

Por favor, póngase en contacto con un ingeniero de aplicaciones de Alicat (info@alicat.com o al 888-290-6060) para hablar de sus necesidades de ajuste de válvula. ¡Estaremos encantados de ayudarle a obtener el máximo provecho de su instrumento!

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