การควบคุมแบบป้อนกลับ ถูกใช้ในการควบคุมระดับน้ำในกรีกโบราณก่อนคริสต์ศักราช 250 ปี
วัชรชัย สิทธิพันธ์
การควบคุมแบบป้อนกลับ (Feedback Control) ถูกใช้ในการควบคุมระดับน้ำในกรีกโบราณก่อนคริสต์ศักราช 250 ปี ซึ่งการทำงานนั้นก็มีลักษณะคล้ายกันกับการควบคุมระดับน้ำของชักโครกในปัจจุบันซึ่งเราพบเจออยู่ทุกวัน เครื่องบังคับความเร็วประเภทกลม (Fly Ball Governor) ได้ถูกประยุกต์ใช้งานเป็นครั้งแรกโดยเจมส์ วัตต์ ในการควบคุมเครื่องจักรไอน้ำในปีคริสต์ศักราช 1788 และในปี 1930 การควบคุมแบบป้อนกลับเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของตัวขยายเชิงดำเนินการ (Operational Amplifier) หรือที่เราเรียกกันทั่วไปว่าออปแอมป์ (Op-Amp) ที่ใช้งานกันอย่างแพร่หลายในงานอิเล็กทรอนิกส์
จุดประสงค์ของการควบคุมกระบวนการก็เพื่อความปลอดภัยในการทำงาน รักษาสภาพแวดล้อม ป้องกันความเสียหายที่จะเกิดกับอุปกรณ์ การทำงานที่ราบรื่น การควบคุมคุณภาพและผลกำไร ซึ่งได้มาโดยการคงไว้ของตัวแปรในกระบวนการในสภาวะดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
การเปลี่ยนแปลงของตัวแปรสามารถลดลงได้โดยการปรับและเลือกตัวแปรอินพุตโดยใช้หลักการของการควบคุมแบบป้อนกลับ การควบคุมแบบป้อนกลับแบบต่อเนื่องนั้นช่วยให้การควบคุมการทำงานของกระบวนการเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพโดยการคงค่าตัวแปรที่เลือกให้มีค่าใกล้เคียงกับค่าที่ต้องการ ซึ่งสิ่งที่จำเป็นมากคือวิศวกรต้องมีความเข้าใจอัลกอริทึมของการควบคุมแบบป้อนกลับด้วยเหตุผลสามประการคือ
หนึ่ง สมรรถภาพของระบบป้อนกลับที่ขึ้นกับโครงสร้างของอัลกอริทึมและพารามิเตอร์ที่ใช้ในอัลกอริทึมนั้น
สอง อุปกรณ์ที่ใช้ในกระบวนการและการวัดค่า
สาม ผลตอบสนองของระบบที่เกิดขึ้นเมื่อเปลี่ยนแปลงค่าในอัลกอริทึม
การควบคุมกระบวนการแบบต่อเนื่อง (Continuous Mode Process Control)
โดยทั่วไปแล้วนั้นการควบคุมกระบวนการจะใช้ตัวควบคุมโหมดต่อเนื่องมากกว่าตัวควบคุมโหมดไม่ต่อเนื่องเพื่อหลีกเลี่ยงการแกว่งไปมาของผลตอบสนองของระบบที่เกิดจากการ ON/OFF ของตัวควบคุม ตัวควบคุมโหมดต่อเนื่องจะให้สัญญาณเอาต์พุตแบบอะนาลอกเพื่อควบคุมอุปกรณ์สำหรับปรับค่าตัวแปรกระบวนการ เพื่อให้ Error ของกระบวนการที่ควบคุมนั้นมีค่าเป็นศูนย์ สำหรับการควบคุมกระบวนการด้วยพีแอลซีจำเป็นจะต้องใช้โมดูลแบบอะนาลอก หรืออาจจะเป็นโมดูลพิเศษอื่น ๆ ที่เชื่อมต่อกับเซนเซอร์และอุปกรณ์ควบคุมกระบวนการ
ตัวควบคุมโหมดต่อเนื่องจะใช้ 3 รูปแบบในการควบคุมกระบวนการ
* โหมดการควบคุมแบบสัดส่วน (Proportional Control Mode)
* โหมดการควบคุมแบบอินทิกรัล (Integral Control Mode)
* โหมดการควบคุมแบบอนุพันธ์ (Derivative Control Mode)
รูปที่ 1 ตัวอย่างการควบคุมของตัวควบคุมแบบต่อเนื่อง
โหมดควบคุมทั้งสามรูปแบบจะอ้างอิงกับการกระทำของตัวควบคุมโดยที่ปฏิกิริยาของตัวควบคุมทั้งสามรูปแบบนั้นจะแตกต่างกันจาก Error ของระบบที่แสดงในทางตรงหรือตรงกันข้าม
โหมดควบคุมแบบสัดส่วนจะปรับตัวแปรควบคุมเป็นสัดส่วนกับ Error ที่เปลี่ยนแปลง
โหมดควบคุมแบบอินทิกรัล (หรือโหมดรีเซต) จะปรับตัวแปรควบคุมขึ้นกับเวลาก่อนหน้าของ Error โหมดควบคุมแบบอนุพันธ์จะปรับตัวแปรควบคุมขึ้นอยู่กับอัตราการเปลี่ยนแปลงของ Error เมื่อรวมโหมดควบคุมทั้งสามแบบไว้ในรูปแบบตัวควบคุมตัวเดียวโดยเป็นที่รู้จักกันทั่วไปคือตัวควบคุมแบบพีไอดี (PID)
รูปที่ 2 บล็อกไดอะแกรมของตัวควบคุมแบบต่อเนื่อง
รูปที่ 3 บล็อกไดอะแกรมของตัวควบคุมแบบต่อเนื่องโดยอ้างอิงจากโครงสร้างภายในของพีแอลซี
ตัวควบคุมสัดส่วน อินทิกรัล อนุพันธ์ (Proportional-Integral-Derivative Controllers, PID Mode)
ตัวควบคุมสัดส่วน อินทิกรัล อนุพันธ์ รวมพฤติกรรมการทำงานของตัวควบคุมทั้งสามแบบนั้นไว้ด้วยกันตัวควบคุมพีไอดีบางครั้งอาจถูกเรียกว่าตัวควบคุมสามโหมด (Three-mode Controllers) สามารถนำมาใช้ควบคุมกระบวนการต่าง ๆ ตัวควบคุมแบบพีไอดีนั้นสามารถที่จะกำหนดรูปแบบในแบบขนาน แบบอนุกรม หรือการปรับแต่งรูปแบบการกระทำของอนุพันธ์สมการพื้นฐานสำหรับตัวแปรกระบวนการเอาต์พุตสำหรับตัวควบคุมพีไอดีแบบขนาน (แสดงในรูปที่ 4) สามารถเขียนได้ดังสมการ
ฟังก์ชันถ่ายโอน (Transfer Function) ของตัวควบคุมในรูปแบบของลาปาสแสดงได้ด้วยสมการ
รูปที่ 4 ตัวควบคุมพีไอดีแบบขนาน
(ก) ตัวควบคุมแบบขนาน
(ข) ตัวควบคุมแบบอนุกรม
รูปที่ 5 ตัวควบคุมแบบขนาน (ก) และตัวควบคุมแบบอนุกรม (ข)
ตัวควบคุมแบบพีไอดีนั้นจะตัดออฟเซต (Offset) ที่เกิดจากการกระทำแบบสัดส่วนผ่านการกระทำแบบอินทิกรัลและลดการแกว่ง (Oscillation) สำหรับการกระทำแบบอนุพันธ์ เมื่อเราจูนตัวควบคุมพีไอดีถูกต้องและเหมาะสมตัวควบคุมพีไอดีจะควบคุมและปรับผลตอบสนองของกระบวนการที่ซับซ้อนได้อย่างดี
การควบคุมพีไอดี
เมื่อเราพิจารณาความสัมพันธ์กันระหว่างตัวควบคุมพีไอดีกับกระบวนการเราจะได้ระบบที่เป็น Second-Order เป็นการยากมากที่จะหาฟังก์ชันถ่ายโอนที่แท้จริงของกระบวนการแต่เราก็สามารถประมาณได้ด้วยระบบกำลังสองที่ประกอบด้วย Lags Time และ Dead Time Delay แสดงด้วยสมการฟังก์ชันถ่ายโอนดังนี้
เทอม คือ Dead Time Delay คือเวลาที่ไม่มีการตอบสนองใด ๆ
เทอม A ในสมการแสดงถึงอัตราขยายของกระบวนการและเทอม 1 และ 2 คือเวลาล้าหลัง
รูปที่ 6 ระบบกำลังสอง
รูปที่ 7 ระบบวงรอบเปิดที่สมบูรณ์แบบ
ฟังก์ชันถ่ายโอนของระบบควบคุมกระบวนการ ที่สมบูรณ์แบบนั้นจะต้องมีค่าเท่ากับหนึ่งนั่นหมายความว่ากระบวนการ (PV) จะเปลี่ยนแปลงทันทีทันใดตามค่าที่ต้องการโดยไม่มี Error หรืออาจกล่าวว่าการเปลี่ยนแปลงแบบ Step ของค่าที่ต้องการ (Set point) จาก 0 ไปเป็น 1 ทำให้กระบวนการเกิดการตอบสนองทันทีทันใดจาก 0 ไปเป็น 1
สมการสำหรับระบบวงรอบเปิดที่สมบูรณ์แบบสามารถแสดงด้วยสมการ
ดังนั้นฟังก์ชันถ่ายโอนของตัวควบคุมจะต้องกลับกันกับฟังก์ชันถ่ายโอนของกระบวนการ
จากสมการข้างต้นนั้นเราแทนเทอม ซึ่งเป็นค่าคงที่เป็น A
หารแต่ละเทอมในวงเล็บด้วย S
จากนั้นคูณ Aเข้าไปในวงเล็บแล้วจัดสมการ
จากสมการจะเห็นได้ว่าตัวควบคุมประกอบด้วยอัตราขยายแบบสัดส่วน การกระทำแบบอินทิกรัลและอนุพันธ์ (S) นั่นหมายความว่าตัวควบคุมที่สมบูรณ์แบบอย่างหนึ่งคือตัวควบคุมพีไอดี
ฟังก์ชันพีไอดีภายในพีแอลซี
ฟังก์ชันพีไอดีภายในพีแอลซีนั้นจะอยู่ในรูปของดิจิตอลอัลกอรึทึม ในการอัพเดตค่าตัวแปรควบคุม (Control Variable, CV) ตัวอย่างตัวควบคุมพีไอดีแบบอนุกรมสามารถแสดงด้วยอัลกอรึทึมดังสมการด้านล่างโดยที่แสดงในรูปแบบสมการของค่าตัวแปรควบคุมปัจจุบัน (CVn)
เมื่อ
CVn = เอาต์พุตของตัวควบคุมที่เวลาอัพเดต nth
CV(n-1) = เอาต์พุตของตัวควบคุมที่เวลาอัพเดต nth ลบหนึ่งนั่นคือค่าที่เวลาอัพเดตก่อนหน้าหนึ่งช่วงเวลา
KP = อัตราขยายสัดส่วน (Proportional Gain)
KI = อัตราขยายอินทิกรัล (Integral Gain)
KD = อัตราขยายอนุพันธ์ (Derivative Gain)
En = ค่าความคลาดเคลื่อน (Error) ที่เวลาอัพเดต nth
E(n-1) = ค่าความคลาดเคลื่อน (Error) ที่เวลาอัพเดต nth
TS = เวลาสุ่มค่า (Sample Time) ในหน่วยวินาที
PVn = ตัวแปรกระบวนการที่เวลาอัพเดต nth
PV(n-1) = ตัวแปรกระบวนการที่เวลาอัพเดต nth ลบหนึ่ง
PV(n-2) = ตัวแปรกระบวนการที่เวลาอัพเดต nth ลบสอง
เวลาสุ่ม (TS) คือความถี่ของพีแอลซีที่ใช้ในการอ่านค่าและประมวลผลเทอมอินทิกรัลและเทอมอนุพันธ์ของสมการอัลกอริทึมของตัวควบคุมพีไอดี ถ้าค่าเวลาสุ่มมีค่าน้อย (เวลาในการอัพเดตเร็ว) เหมาะสำหรับกระบวนการที่มีการเปลี่ยนแปลงของตัวแปรของตัวแปรกระบวนการรวดเร็วต่อการเปลี่ยนแปลงของตัวแปรควบคุมแต่ค่าเวลาที่มากของเวลาสุ่มนั้นมีความจำเป็นในการรักษาความเสถียรภาพของการกระทำแบบอนุพันธ์ดังนั้นค่าของเวลาสุ่มจะมากหรือน้อยจะต้องสร้างความสมดุลและถูกต้องกับกระบวนการที่เราต้องการควบคุม
รูปที่ 8 อัตราการสุ่มของลูป
ตัวควบคุมพีไอดีแบบดิจิตอลภายในพีแอลซีนั้นคำนวณ Error โดยการประมาณพื้นที่ระหว่างตัวแปรกระบวนการและค่าที่ต้องการ
รูปที่ 9 การประมาณค่า Error
คำสั่งควบคุมกระบวนการของพีแอลซี Allen Bradley MicroLogix1200, 1500
* ภาพรวมของคำสั่งพีไอดี (PID)
คำสั่ง PID นั้นเป็นคำสั่งควบคุมวงรอบปิด (Close Loop Control) ใช้สัญญาณอินพุตจากโมดูลอินพุตแบบอะนาลอกคือจะรับค่าตัวแปรกระบวนการ (PV) จากอินพุตแบบอะนาลอกและจะส่งค่าตัวแปรควบคุม (CV) ออกไปยังเอาต์พุตแบบอะนาลอกเพื่อคงค่าตัวแปรกระบวนการให้ได้ตามค่าที่ต้องการ คำสั่ง PID สามารถทำงานได้ในโหมดเวลา (Timed Mode) หรือโหมดอินเตอร์รัพต์ตามเวลาที่เลือก (STI Mode) ในโหมดเวลานั้นคำสั่งจะทำการอัพเดตเอาต์พุตเป็นคาบเวลาตามเวลาที่ได้กำหนดเอาไว้ สำหรับโหมด STI นั้นเราจะต้องวางคำสั่ง PID ในฟังก์ชันย่อยที่เป็นฟังก์ชันอินเตอร์รัพต์ เวลาในการเกิดอินเตอร์รัพต์นั้นจะต้องมีค่าเท่ากันกับเวลาในการอัพเดตของคำสั่ง PID
รูปที่ 10 การควบคุม PID
* สมการ PID
สมการมาตรฐานสำหรับอัตราขยายที่ไม่เป็นอิสระจากกัน
ตาราง แสดงค่าอัตราขยายมาตรฐาน
* PD Data File
ไฟล์ข้อมูล PD เป็นไฟล์สำหรับเก็บค่าของคำสั่ง PID เราสามารถสร้างไฟล์ PD โดยการสร้าง Data File ในโปรแกรม RSLogix500 และกำหนดชนิดของไฟล์เป็น PD File และเราสามารถกำหนดสูงสุดได้ 255 ไฟล์ โดยที่คำสั่ง PID หนึ่งคำสั่งต้องการไฟล์ PD 1 ไฟล์ ส่วนประกอบของไฟล์ PD นั้นจะประกอบด้วยส่วนย่อย 20 ตัวโดยประกอบด้วยข้อมูลแบบ Bit, Integer และ Long Integer
รูปที่ 11 PD File
* PID Proportional Integral Derivative
รูปแบบคำสั่ง PID เป็นแบบเอาต์พุต การใช้คำสั่ง PID แนะนำให้วางคำสั่ง PID ภายใน Rung โดยไม่มีเงื่อนไขลอจิกใด ๆ ถ้ามีเงื่อนไขค่าตัวแปรควบคุม (Control Variable) จะยังคงค่าเดิมไว้ที่ค่าสุดท้ายเทอม CVP CV% และเทอมอินทิกรัลจะถูกเคลียร์เมื่อสถานะของ Rung เป็นศูนย์หรือไม่มีการไหลของกำลัง (Power Flow)
เมื่อเราใช้คำสั่ง PID ในโปรแกรม RSLogix เราสามารถเรียกหน้าต่างสำหรับกำหนดค่าพารามิเตอร์ของคำสั่ง PID โดยคลิกเลือกที่ Setup Screen บนคำสั่ง PID โดยจะปรากฏหน้าต่างดังรูปที่ 12
รูปที่ 12 หน้าต่าง Setup Screen ของคำสั่ง PID
จากตัวอย่างในรูปที่ 12 เมื่อเราคลิกเลือกในส่วน Data File ก็จะปรากฏหน้าต่างแสดงส่วนประกอบย่อยทั้งหมดของ Data File ซึ่งประกอบด้วยหลายส่วนย่อยโดยในรูปที่ 13 นั้นเป็นไฟล์ PD10:0 และจะใช้แอดแดรสดังกล่าวอ้างอิงสำหรับการอธิบายรายละเอียดของส่วนประกอบย่อยในหัวข้อพารามิเตอร์
รูปที่ 13 PID Data File
พารามิเตอร์อินพุตของคำสั่ง PID
* Set Point (SPS)
ช่วงพิกัด (Range) ที่แสดงในตารางนั้นสำหรับกรณีที่ไม่ได้สเกลค่าเมื่อเรากำหนดให้มีการสเกลค่าค่าจะอยู่ในช่วงค่าต่ำสุด (MINS) และค่าสูงสุด (MAXS) ที่เราได้กำหนดไว้
SPS (Set Point) คือค่าตัวแปรกระบวนการที่เราต้องการ
* Process Variable (PV)
PV คือค่าตัวแปรกระบวนการ นั่นคือค่าที่รับมาจากอินพุตแบบอะนาลอกโดยรับค่าอะนาลอกจากเซนเซอร์หรือทรานสมิตเตอร์
* Set Point MAX (MAXS)
ถ้า SPV (Scale Process Variable) อ่านค่าในหน่วยของค่าทางวิศวกรรม (Engineering Units) ดังนั้นค่า MAXS จะเป็นค่าสูงสุดของค่า Set Point ในหน่วยของค่าทางวิศวกรรม
* Set Point MIN (MINS)
ถ้า SPV อ่านค่าในหน่วยของค่าทางวิศวกรรมดังนั้นค่า MINS จะเป็นค่าต่ำสุดของค่า Set Point
การสเกลค่า Mins-Maxs อนุญาตให้เราใช้หน่วยค่าทางวิศวกรรม Deadband, Error และ SPV จะแสดงในหน่วยค่าทางวิศวกรรม ค่าตัวแปรกระบวนการ PV จะต้องอยู่ในช่วง 0 ถึง 16383 การใช้ Mins-Maxs จะต้องไม่น้อยกว่าค่าความละเอียดของ PID
ค่าผิดพลาดจากการสเกลที่มีค่ามากกว่า +32767 หรือน้อยกว่าค่า -32768 ไม่สามารถที่จะแสดงได้ถ้าค่าที่ได้จากการสเกลมีค่ามากกว่า +32767 ค่านั้นจะแสดงเป็น +32767 และสำหรับค่าที่น้อยกว่า -32768 จะแสดงเป็นค่า -32768
* Old Set Point Value (OSP)
OSP เป็นค่า Set Point ปัจจุบันถ้าหากว่าค่า Set Point ปัจจุบันไม่อยู่ในช่วงพิกัดของการสเกล
* Output Limit (OL)
เมื่อกำหนดค่าเป็น 1 ค่าของเอาต์พุตจะถูกจำกัดด้วยค่า PD10:0.CVH (Control Variable High) และ PD10:0.CVL (Control Variable Low)
เมื่อกำหนดค่าเป็น 0 จะไม่มีการจำกัดค่าเอาต์พุต
* Control Variable High Limit (CVH)
เมื่อบิตของ Output Limit (PD10:0/OL) ถูกเซตให้เป็น 1 ค่าของ CVH ที่กำหนดค่าสูงสุดในหน่วยของเปอร์เซ็นต์จะเป็นตัวกำหนดค่าตัวแปรควบคุมค่าเมื่อเทียบในหน่วยเปอร์เซ็นต์ของ CV มีค่าเท่ากับ CVH ค่า CV จะถูกแทนค่าด้วยค่า CVH ที่เรากำหนดไว้และบิต Upper Limit Alarm (UL) จะถูกเซตให้เป็น 1
เมื่อบิตของ Output (PD10:0/OL) ถูกรีเซตให้เป็น 0 เมื่อค่า CV เท่ากับค่าสูงสุด เอาต์พุตจะไม่ถูกแทนที่ด้วยค่า CVH และบิต Upper Limit Alarm (UL) จะถูกเซตให้เป็น 1
* Control Variable Low Limit (CVL)
เมื่อบิตของ Output Limit (PD10:0/OL) ถูกเซตให้เป็น 1 ค่าของ CVL ที่กำหนดค่าต่ำสุดในหน่วยของเปอร์เซ็นต์จะเป็นตัวกำหนดค่าตัวแปรควบคุมเมื่อค่าเมื่อเทียบในหน่วยเปอร์เซ็นต์ของ CV มีค่าเท่ากับ CVL ค่า CV จะถูกแทนค่าด้วยค่า CVL ที่เรากำหนดไว้และบิต Lower Limit Alarm (LL) จะถูกเซตให้เป็น 1
เมื่อบิตของ Output (PD10:0/OL) ถูกรีเซตให้เป็น 0 เมื่อค่า CV เท่ากับค่าต่ำสุด เอาต์พุตจะไม่ถูกแทนที่ด้วยค่า CVL และบิต Lower Limit Alarm (LL) จะถูกเซตให้เป็น 1
พารามิเตอร์เอาต์พุตของคำสั่ง PID
* Control Variable (CV)
CV คือค่าตัวแปรควบคุม
* Control Variable Percent (CVP)
CVP คือค่าตัวแปรควบคุมที่อยู่ในหน่วยของเปอร์เซ็นต์โดยมีค่าจาก 0% ถึง 100%
ถ้าบิต PD10:0/AM off (Automatic Mode) CVP จะมีค่าตามค่าตัวแปรควบคุม (CV) ที่คำนวณจากสมการ PID
ถ้าบิต PD10:0/AM on (Manual Mode) CVP จะมีค่าตามค่าที่อยู่ใน word ของตัวแปรควบคุม
* Scale Process Variable (SPV)
SPV คือค่าตัวแปรอินพุตแบบอะนาลอก ถ้าเรากำหนดให้มีการสเกลค่าช่วงของค่าจะอยู่ในช่วงต่ำสุดที่ค่า Minimum Scaled Value (Mins) และค่าสูงสุดอยู่ที่ Maximum Scaled Value (Maxs) ถ้าค่า SPV ถูกกำหนดให้อ่านค่าในหน่วยของค่าทางวิศวกรรมค่าก็จะอ้างอิงกับค่าตัวแปรกระบวนการที่มีหน่วยเป็นค่าทางวิศวกรรม
พารามิเตอร์สำหรับปรับค่า
* Controller Gain (Kc)
Kc คืออัตราขยายสัดส่วนมีค่าตั้งแต่ 0 ถึง 3276.7 (เมื่อ RG=0) หรือค่าตั้งแต่ 0 ถึง 327.67 (เมื่อ RG=1)
* Reset Term (Ti)
Ti คืออัตราขยายอินทิกรัลมีค่าตั้งแต่ 0 ถึง 3276.7 (เมื่อ RG=0) หรือค่าตั้งแต่ 0 ถึง 327.67 (เมื่อ RG=1)
* Rate Term (Td)
Td คือเทอมของอนุพันธ์มี่ค่าตั้งแต่ 0 ถึง 327.67
* Time Mode (TM)
บิต Time Mode จะเป็นตัวกำหนดให้คำสั่ง PID ทำงานใน Time Mode (1) หรือ STI Mode (0) โดยที่บิต Time Mode สามารถที่จะเซตหรือรีเซตได้จากโปรแกรมแลดเดอร์ไดอะแกรม
เมื่อกำหนดให้ คำสั่ง PID ทำงานใน Time Mode คำสั่ง PID จะอัพเดตค่า CV ตามอัตราที่กำหนดค่าใน Loop Update (PD10:0.LUT)
เมื่อกำหนดให้คำสั่ง PID ทำงานใน STI Mode คำสั่ง PID จะอัพเดตค่า CV ทุก ๆ เวลาการอินเตอร์รัพต์ เมื่อเราเลือก STI Mode คำสั่งPID จะต้องอยู่ในโปรแกรมย่อยที่เป็นฟังก์ชั่นอินเตอร์รัพต์และ โปรแกรมย่อยจะต้องมีเวลา Time Interval เท่ากับค่า PID Loop Update (PD10:0.LUT) สำหรับการกำหนดค่าคาบ STI (STI:0.SPM) ตัวอย่างหากเรากำหนดค่า Loop Update Time เท่ากับ 10 สำหรับค่า 100mS ดังนั้นเราจะต้องกำหนด Time Interval ของ STI ให้มีค่าเท่ากับ 100 สำหรับค่า 100mS
* Loop Update Time (LUT)
LUT คือช่วงเวลาในคำนวณของคำสั่ง PID
* Zero Crossing Deadband (ZCD)
ZCD คือช่วงของค่าที่เรากำหนดไม่ให้เกิดการตอบสนองโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงของ Error
* Feed Forward Bias (FF)
FF มีไว้สำหรับชดเชยค่าของ CV ในกรณีมีค่ารบกวนจากภายนอก (Disturbance)
* Scale Error (SE)
SE คือค่าผลต่างระหว่างตัวแปรกระบวนการและค่าที่ต้องการ (E=SP-PV หรือ E=PV-SP)
* Automatic/Manual (AM)
บิต Auto/Manual สามารถที่จะเลือกการทำงานของคำสั่ง PIDได้โดยการเซตและรีเซตในโปรแกรมแลดเดอร์ไดอะแกรม เมื่อมีค่าเป็น 0 นั่นหมายความว่าเป็น Automatic Mode และเมื่อมีค่าเป็น 1 นั่นหมายความว่าเป็น Manual Mode
* Control Mode (CM)
CM เป็นบิตสำหรับเลือกการทำงานของคำสั่ง PID โดยเลือกแบบกระทำโดยตรง (E=SP-PV) หรือการกระทำตรงข้าม (E=PV-SP)
* PV in Deadband (DB)
บิต DB จะถูกเซตเมื่อค่าตัวแปรกระบวนการอยู่ในช่วง Zero-Crossing Deadband
* PLC5 Gain Range (RG)
RG เป็นบิตสำหรับไว้เลือกอัตราขยายของค่า KC และ Ti
* Set Point Scaling (SC)
บิต SC จะถูกรีเซตเมื่อมีการกำหนดการสเกลค่า Set Point
* Loop Update Too Fast (TF)
บิต TF จะถูกเซตโดยอัลกอริทึมของ PIDถ้าเวลาอัพเดตที่กำหนดไม่สามารถทำงานได้เนื่องจากข้อจำกัดของ Scan Time ของพีแอลซี
* Derivative Action Bit (DA)
เมื่อกำหนดค่าบิต DA ให้เป็น 1 การกระทำอนุพันธ์จะกระทำกับ Error
เมื่อกำหนดค่าบิต DA ให้เป็น 0 การกระทำอนุพันธ์จะกระทำกับ PV
* CV Upper Limit Alarm (UL)
บิต UL จะถูกเซตเมื่อค่าตัวแปรควบคุมมีค่าเท่ากับ Upper CV Limit
* CV Lower Limit Alarm (LL)
บิต LL จะถูกเซตเมื่อค่าตัวแปรควบคุมมีค่าเท่ากับ Lower CV Limit
* Set Point Out Of Range (SP)
บิต SP จะถูกเซตเมื่อ
Set Point มีค่าเท่ากับค่า Maximum Scaled หรือน้อยกว่าค่า Minimum Scaled
* PV Out of Range (PV)
บิต PV จะถูกเซตเมื่อค่าตัวแปรกระบวนการเท่ากับ 16383 และค่าน้อยกว่า 0
* Done (DN)
บิต DN จะถูกเซตเป็น 1 สำหรับการสแกนหนึ่งครั้งเมื่ออัลกอริทึมของ PID คำนวณเสร็จและเป็น 0 เมื่อไม่มีการคำนวณ (สำหรับ Time Mode เท่านั้น)
* Enable (EN)
บิต EN จะถูกเซตเมื่อคำสั่งPIDถูกEnable คือมีการไหลของกำลังใน Rung
* Integral Sum (IS)
IS คือผลลัพธ์ของการอินทิเกรต
* Altered Derivative Term (AD)
AD เป็นข้อมูลภายในแบบ Long Word ใช้สำหรับตามค่าตัวแปรกระบวนการสำหรับเวลาอัพเดต
จากเนื้อหาในบทความที่กล่าวมาซึ่งอธิบายรายละเอียดของตัวควบคุมแบบพีไอดีและการใช้คำสั่งพีไอดีภายในพีแอลซีคงจะพอเป็นแนวทางในการประยุกต์ใช้งานในการควบคุมกระบวนการแบบต่อเนื่องด้วยคำสั่งพีไอดีของพีแอลซี
เอกสารอ้างอิง
* MicroLogix? 1200 and MicroLogix 1500 Programmable Controllers Bulletins 1762 and 1764 Instruction Set Reference Manual, Rockwell Automation Technologies, Inc.
* Compact I/O Analog Module User Manual, Rockwell Automation Technologies, Inc.
* Dale E.Seborg, Thomas F. Edgar, Duncan A. Mellichamp, Process Dynamics and Control 2nd ed, John Wiley & Sons Inc.2003
* Thomas E. Marlin, Process Control Designing Processes and Control Systems for Dynamic Performance, McGraw-Hill, Inc.
* IDC Technologies, Practical Process Control for Engineers & Technicians, http://www.idc-online.com
สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.
ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด
Thailandindustrycom_official
