Do Projektu iAutomatyka dołączyli:

Historia regulatorów PID w automatyce przemysłowej by DWI motion

417 wyświetleń, autor: DWI Motion - Dawid Wróblewski.

Kontroler, lub jak ktoś woli regulator PID , w dosłownym tłumaczeniu z języka angielskiego, to kontroler proporcjonalno – całkująco – różniczkujący („Proportional, Integral, Derivative controller”). Ciekawa nazwa prawda? Mnie również na samym początku przygody z automatyką ta nazwa niewiele mówiła. Oczywiście słyszałem i spotkałem się z samą nazwą regulatora PID, lecz obcowanie z tym zagadnieniem zaczynało i jednocześnie kończyło się tylko na nazwie. Intuicyjnie rozumiałem jego rolę oraz skutek działania, lecz nie rozumiałem w pełni jego budowy oraz zasady działania. Mogłem jedynie na bazie doświadczeń oraz licznych prób, próbować przewidzieć skutek jego działania.

Podejrzewam, że większość początkujących, ale również wielu dojrzałych już automatyków nie wykorzystuje 100% możliwości regulatora PID. Nawet śmiem twierdzić, że duża część z nich nie rozumie jego działania – potrafią za to, podobnie jak ja kiedyś, przewidzieć jedynie skutek jego działania. W poniższym artykule postaram się przedstawić regulator PID oraz omówić zasadę jego działania bazując na wieloletnim doświadczeniu związanym z aplikowaniem, oraz wdrażaniem systemów regulacji we wszelkiej maści aplikacji napędowych: od sterowania temperaturą, przez stałe utrzymywanie ciśnienia wody, po kontrolę wilgotności czy naprężenia materiału.

Zarys historyczny regulatora PID

Mało kto wie, że pierwsze regulatory skojarzone były z pneumatyką, a do ich szybkiego rozwoju przyczyniła się II Wojna Światowa. Warto sięgnąć do korzeni. Za pierwszy regulator uważa się odśrodkowy regulator kulowy Jamesa Watta (tak, tego od maszyny parowej – rok 1788).

Regulator odśrodkowy obrotów – Wikipedia, wolna encyklopedia

Było to pierwsze urządzenie mechaniczne oparte na sygnale zwrotnym z możliwością regulacji proporcjonalnej (wzmocnienia). Następnym kamieniem milowym było wprowadzenie przez firmę  Taylor Instrument Company pierwszego regulatora pneumatycznego, umożliwiającego dostrajanie proporcjonalne (rok 1933, model Fulscope 56R).

Pierwszy regulator proporcjonalno – całkujący wprowadza w roku 1935 firma Foxboro.  Był to regulator pneumatyczny (Model 40)Kompletny regulator PID wprowadza w 1940 roku firma Taylor – Fulscope 100, pierwszy pneumatyczny pełny regulator PID zrealizowany w pojedynczym urządzeniu. W 1942 roku John G. Ziegler oraz Nathaniel B. Nichols – oboje z firmy Taylor, publikują swoje słynne metody doboru nastaw  Zieglera – Nicholsa. Podyktowane to było potrzebą dokonywania optymalnych nastaw regulatorów pneumatycznych, które stabilizowały ruchy serwomechanizmów broni artyleryjskiej.

Te same regulatory odpowiedzialne również były za produkcję gumy syntetycznej, paliwa lotniczego, czy uranu, który następnie posłużył do budowy bomby atomowej. Wszyscy dziś kojarzymy ów słynne metody nastaw – warto pamiętać, że pryncypialnym powodem ich powstania były liczne potrzeby wojenne. Niestety po raz kolejny potwierdza się, iż nawet najgorszy konflikt zbrojny przyczynia się do rozwoju techniki.

Kolejny przełom nastąpił już w latach pięćdziesiątych XX wieku – pojawiły się pierwsze regulatory elektroniczne, oparte na technice lampowej (seria Autronic). Kilka lat później powstaje pierwszy regulator, oparty na konstrukcji półprzewodnikowej (1959). Niespełna dwadzieścia lat później (1975) powstaje kontroler T200 – pierwszy regulator PID oparty na mikroprocesorze. Rok później na rynku pojawia się pierwsza cyfrowa implementacja regulatora PI oraz PID.

Pneumatyczny regulator PID

Regulacja PID. Czy to taka innowacja?

Gdy słyszę lub czytam liczne teksty dostępne w jakże licznych masowych dzisiaj środkach przekazu, często spotykam się ze stwierdzeniami: ” Regulacja PID – innowacyjność”, lub „Nowoczesne metody regulacji procesami – PID”, powiem szczerze, dosyć mocno się uśmiecham, gdyż jak sami już się dowiedzieliście, regulatory PID mają ponad stuletnią historię (w roli ścisłości, gdybyśmy mieli odnieść się do implementacji cyfrowych – 50-letnia historia). Jak można nazwać innowacyjnym coś , co zostało wynalezione kilkadziesiąt lat temu?

Podobnie sytuacja się ma z fotowoltaiką – Albert Einstein wyjaśnił zjawisko fotoelektryczne już w 1905 roku, wprowadzając pojęcie kwantów światła (nie dało się tego zjawiska wyjaśnić na poziomie fizyki klasycznej). Doświadczalnie, tezę Einsteina udowodnił dopiero dziesięć lat później Millikan. Sam Einstein zaś otrzymał za to odkrycie nagrodę Nobla w 1921 roku. Dziś mówimy, że produkcja prądu za pomocą słońca to jedna z najbardziej innowacyjnych metod. Prawie 120 lat później ludzkość zaczyna czerpać garściami korzyści z odkrycia Einsteina, lecz nie nazwałbym tej metody innowacyjną – raczej udoskonaloną i coraz bardziej powszechnie dostępną. Oczywiście sam Einstein również bazował na odkryciach innych (o czym mało kto pamięta):

  • Heinrich Hertz (1887 rok),
  • Aleksandr Stoletow (1888 rok),
  • J.J. Thomson (1899 rok),
  • Philipp Lenard (1902 rok).

Osobiście za odkrywcę tego zjawiska uważam Hertza, który niestety opublikował swoje wyniki, które potwierdzały istnienie zjawiska, lecz nie analizował tego zagadnienia – ograniczył się jedynie do publikacji swoich badań (z czego skorzystali inni, w tym Einstein). Jak widzicie, regulator PID czy fotowoltaika to zagadnienia znane nam od wielu, wielu lat. W moim odczuciu sięganie do historii, samych korzeni mocno pomaga w zrozumieniu całości zagadnienia. Bo przecież wstyd się przyznać, będąc automatykiem, że nie zna się metody doboru nastaw Zieglera – Nicholsa, znali je przecież operatorzy broni artyleryjskiej podczas II Wojny Światowej.

Kontynuacja artykułu znajduje się na stronie Dawida Wróblewskiego dwimotion.pl
Prostym językiem zostało wytłumaczone jak działa regulacja PID.

 

Newsletter

Zapisz się i jako pierwszy otrzymuj nowości!

Zapoznałem się i akceptuję klauzulę informacyjną.
7 sierpnia 2020 / Kategoria: , ,
  • Autor: DWI Motion - Dawid Wróblewski
  • Napędy w przemyśle nie stanowią dla nas tajemnic.
    Dobierzemy każdy układ napędowy, uruchomimy każdą aplikację. Nie straszne nam pompy, wentylatory, przenośniki, mieszalniki, młyny, kruszarki czy wytłaczarki.
    Szukasz szkolenia?
    Organizujemy dedykowane szkolenia z dojazdem do klienta na zakład, szkolenia stacjonarne w Toruniu, a także szkolenia online!
  • Profil Autora
  • https://dwimotion.pl/

Reklama

NAJNOWSZE PUBLIKACJE OD UŻYTKOWNIKÓW I FIRM

>KLIKNIJ<

SICK IO-Link Master Starter Kit

SICK IO-Link Master Starter Kit

>KLIKNIJ<

Elektrobarometr – Oddajemy głos Elektroinstalatorom

Elektrobarometr – Oddajemy głos Elektroinstalatorom

>KLIKNIJ<

Bez miniaturowych silników międzynarodowa logistyka byłaby bez szans

Bez miniaturowych silników międzynarodowa logistyka byłaby bez szans

>KLIKNIJ<

ctrIX AUTOMATION: platforma gotowa do współpracy z aplikacjami

ctrIX AUTOMATION: platforma gotowa do współpracy z aplikacjami

>KLIKNIJ<

RFID i systemy identyfikacji optycznej 1D i 2D – Live z firmą Pepperl+Fuchs

RFID i systemy identyfikacji optycznej 1D i 2D – Live z firmą Pepperl+Fuchs

>KLIKNIJ<

EDUKACJA I PRZEMYSŁ – AUTOMATYKA I ROBOTYKA – FATIA GROUP NA RYNKU POLSKIM I MIĘDZYNARODOWYM

EDUKACJA I PRZEMYSŁ – AUTOMATYKA I ROBOTYKA – FATIA GROUP NA RYNKU POLSKIM I MIĘDZYNARODOWYM

>KLIKNIJ<

CLEANBOXY – alternatywa dla konwencjonalnych cleanroomów?

CLEANBOXY – alternatywa dla konwencjonalnych cleanroomów?

>KLIKNIJ<

Wyzwania w produkcji żywności i napojów

Wyzwania w produkcji żywności i napojów

>KLIKNIJ<

Jak powstają chipsy Lay’s? – Fabryki w Polsce

Jak powstają chipsy Lay’s? – Fabryki w Polsce

>KLIKNIJ<

MOSAIC – modułowy sterownik bezpieczeństwa

MOSAIC – modułowy sterownik bezpieczeństwa

>KLIKNIJ<

ctrlX AUTOMATION: Aplikacje w świecie automatyzacji

ctrlX AUTOMATION: Aplikacje w świecie automatyzacji

>KLIKNIJ<

Coboty UR10e zapewniają maksymalne wykorzystanie parku maszynowego Bernacki

Coboty UR10e zapewniają maksymalne wykorzystanie parku maszynowego Bernacki

>KLIKNIJ<

Finder na Energetab 2020 – sterowanie głosowe, miecz świetlny i nagroda

Finder na Energetab 2020 – sterowanie głosowe, miecz świetlny i nagroda

>KLIKNIJ<

Dobór panelu HMI do aplikacji – Część I – Kryteria sprzętowe (hardwarowe)

Dobór panelu HMI do aplikacji – Część I – Kryteria sprzętowe (hardwarowe)

>KLIKNIJ<

Warsaw Industry Week 2020 – prawdziwe święto przemysłu

Warsaw Industry Week 2020 – prawdziwe święto przemysłu

>KLIKNIJ<

Dane z Fabryki Przyszłości dbają o jakość produkcji

Dane z Fabryki Przyszłości dbają o jakość produkcji

>KLIKNIJ<

ctrlX AUTOMATION: Nowy świat automatyzacji

ctrlX AUTOMATION: Nowy świat automatyzacji

>KLIKNIJ<

Falowniki modułowego systemu automatyki MOVI-C® firmy SEW-EURODRIVE

Falowniki modułowego systemu automatyki MOVI-C® firmy SEW-EURODRIVE

>KLIKNIJ<

Jak powstaje chleb pita? – Fabryki w Polsce

Jak powstaje chleb pita? – Fabryki w Polsce

>KLIKNIJ<

SCADA na komputerze przemysłowym – wideorecenzja AVEVA EDGE od ASTOR

SCADA na komputerze przemysłowym – wideorecenzja AVEVA EDGE od ASTOR





MOŻESZ SIĘ TYM ZAINTERESOWAĆ

  • Systemy RFID są ekonomiczne, uniwersalne i zapewniają niezawodność procesów, np. w intralogistyce. Zadania związane z identyfikacją stały się teraz łatwiejsze, szczególnie gdy potrzebna jest duża liczba punktów identyfikacji, dzięki  głowic...
  • Wyświetlacz słupkowy ITP15 jest kompaktowym wskaźnikiem procesowym, który wizualizuje analogowy sygnał wejściowy w zakresie od 0 do 100% z 10 słupkami po 10%. Sygnałem wejściowym może być liniowy sygnał napięciowy 0 (2) -10 V lub sygnał prą...
  • EPSITRON®ECO & COMPACT Power OSZCZĘDNOŚĆ KOSZTÓW Zasilacze EPSITRON® ECO i COMPACT Power to nie tylko oszczędność przy zakupie, ale również niższe koszty dzięki łatwej obsłudze oraz braku konieczności serwisowania. Są one doskonałym roz...
  • Bezpieczny, prosty w obsłudze i energooszczędny Seria serwowzmacniaczy Mitsubishi Electric MELSERVO MR-J4 wraz z kompatybilnymi modułami pozycjonującymi oraz zaawansowanymi kontrolerami motion, umożliwia konstruktorom maszyn i urządzeń oraz...
  • Poniższy poradnik jest zbiorem schematów połączeń elektrycznych. W poradniku zapoznamy się z podstawami wprowadzenia do systemów przekaźnikowych, sekwencji przełączeń przekaźników, porównania systemów przekaźnikowych z systemami tradycyjnym...
  • Urządzenia XV300 wyposażone są w przemysłowe wyświetlacze wysokiej rozdzielczości z technologią wielodotyku. To, w połączeniu z precyzyjnym i intuicyjnym interfejsem użytkownika, umożliwia operatorom pracę od zaraz. Dodatkowo te wysoko wyda...



KATEGORIE ARTYKUŁÓW
POLECANE ARTYKUŁY
Wydarzenia