ControlMaster – Mistrzowska regulacja procesu

ABB jako jeden ze światowych liderów branży AKPiA wie, że w procesie równie ważna jak dokładny pomiar jest precyzyjna regulacja, dlatego w swoim portfolio ma rodzinę nowoczesnych regulatorów ControlMaster.
Typowa pętla regulacji składa się z czterech elementów: obiektu regulacji, elementu wykonawczego, elementu pomiarowego oraz regulatora. Sam pomiar w sprzężeniu zwrotnym nie jest nic wart, jeżeli nie zostanie prawidłowo przetworzony przez regulator, który steruje elementem wykonawczym. ABB świadome tego, że równie ważnym elementem jak dokładny pomiar jest precyzyjna regulacja, w swoim portfolio od lat ma szeroką gamę regulatorów. Najnowszą rodziną regulatorów są uniwersalne regulatory serii ControlMaster.
Rodzina ControlMaster składa się z trzech regulatorów oraz jednego wskaźnika, który wbrew pozorom ma dużą liczbę elementów logiki. Wszystkie te urządzenia są przystosowane do montażu w panelu lub w szafie. Jedną z ich zalet jest wyraźny, kolorowy wyświetlacz LCD, dzięki czemu użytkownik doskonale widzi takie parametry, jak np. wartość zadana, wartość aktualna oraz przesterowanie.
W połączeniu z intuicyjną klawiaturą obsługa oraz programowanie jest proste niczym zabawa ze współczesnym telefonem. Dzięki kolorowemu wyświetlaczowi użytkownik uzyskuje wiele dodatkowych możliwości. Można podejrzeć historię przebiegu wartości zadanej oraz wartości aktualnej, zobaczyć historię alarmów, które również można dowolnie ustawić, i wiele, wiele więcej. Podobnie jak urządzenia pomiarowe, regulatory ewoluowały, dając użytkownikom wiele dodatkowych funkcji. W tej chwili już nie są tylko prostymi PID. Są czymś znacznie więcej.
W zależności od wybranego modelu i wersji mają one różne rodzaje regulacji. Najprostszą jest regulacja dwustanowa, używana często w prostych procesach regulacji, takich jak np. utrzymywanie temperatury, aby nie przekroczyła danego poziomu. Trochę bardziej zaawansowanym i bardzo dobrze znanym jest tradycyjny regulator PID. Wybierając ten tryb, użytkownik może samemu wpisać poszczególne składowe lub jeżeli istnieje taka możliwość, pozwolić regulatorowi „zbadać” obiekt i na podstawie kilku pomiarów samemu wyznaczyć poszczególne składowe. Drugą z możliwych opcji jest regulacja adaptacyjna PID dla procesów, które ulegają ciągłym zmianom i parametry regulatora dostrajają się wraz ze zmianą samego procesu. Regulator nieustannie śledzi zachowanie obiektu regulacji i porównuje je z obiektem, który ma stworzony w wirtualnej pamięci. Jeżeli obiekt się zmieni, zmienią się również parametry PID, tak aby regulacja była jak najdokładniejsza. Kolejną dostępną regulacją jest regulacja predykcyjna, stosowana w układach dynamicznych w celu optymalnego wysterowania obiektu.
Regulatory serii ControlMaster idealnie potrafią wysterować proces nie tylko w systemach regulacji opartych na pętli sprzężenia zwrotnego, ale również w oparciu o sprzężenie do przodu. Jeżeli znamy zakłócenia, jakie wpływają na nasz obiekt regulacji i potrafimy je przewidzieć, to dzięki regulacji „feedforward” potrafimy zniwelować ich działanie. Tworząc nową rodzinę regulatorów, inżynierowie ABB nie ograniczali się jedynie do „prostych” układów regulacji, jakimi są układy liniowe. Doskonale wiedzieli, że w rzeczywistości bardzo często spotyka się układy nieliniowe i dlatego specjalnie dla nich została zaimplementowana metoda harmonogramowania wzmocnienia w celu podzielenia nieliniowego obszaru regulacji na obszary, w których można przyjąć, że występuje liniowość i zastosować w nich regulację adaptacyjną. Oprócz tego regulatory mają jeszcze kilka innych dodatkowych funkcji regulacji, takich jak np. rozdwojone wyjście z regulatora PID, gdzie jeden regulator może sterować jednocześnie zarówno grzaniem, jak i chłodzeniem procesu.
Podobnie jak wiele sposobów regulacji zostało zaimplementowanych do regulatorów ControlMaster, tak samo wiele jest systemówregulacji, których elementami mogą być regulatory serii CM. Począwszy od najprostszych układów, gdzie mamy do czynienia z jedną pętlą regulacji, po bardziej złożone. Sam regulator może obsługiwać w rozszerzonej wersji do dwóch pętli. Pętle te mogą być zarówno niezależne, jak i występować w układach kaskadowych lub kaskadowych z pętlą sprzężenia w przód. Mogą służyć jako elementy układów sterowania bazujących na stosunku dwóch wartości oraz jako same wskaźniki. Liczba opcji oraz aplikacji dostępnych w najnowszych regulatorach jest tak wielka, że nie sposób ich określić w kilku słowach, a wyżej wymienione są tylko krótkim opisem tych najważniejszych.
Regulatory serii ControlMaster mogą same sterować procesem, ale mogą też być częścią większego systemu. Niewykorzystane wyjścia służą do retransmisji dowolnego sygnału lub zgłoszenia sytuacji alarmowej. Wartość zadana może pochodzić również z systemu, ale może być też zadana bezpośrednio z regulatora.Oprócz tego regulator można podpiąć do systemu za pomocą komunikacji ethernetowej lub protokołu MODBUS RS485.
Oprócz procesów związanych z samym sterowaniem regulatory mogą mieć zaawansowane funkcje matematyczne oraz logiczne, przez co mogą dowolnie przetwarzać otrzymywane sygnały. W samym regulatorze można zaimplementować do 8 bloków matematycznych, które służą do wyznaczenia np. zmiennych progów alarmowych w zależności od sygnałów, które docierają do regulatora. Mogą też służyć do przetwarzania sygnału wejściowego, zanim ten trafi do regulatora. Wszystko to, aby jak najlepiej dostosować regulator do aplikacji, w której ma zostać użyty. Dzięki tak zaawansowanym możliwościom sam regulator staje się swoistym miniaturowym systemem sterowania.
Kolejną funkcją, jaką oferują regulatory, jest możliwość rejestracji. Oczywiście nie zastąpią one rejestratorów, ale jeżeli wejściem na regulator jest przepływ, regulator może mieć licznik oraz zapis przebiegu przepływu. Jeżeli natomiast regulator steruje temperaturą w pomieszczeniu poprzez zwiększenie przepływu pary i będzie miał doprowadzone wszystkie potrzebne sygnały, będzie mógł liczyć przepływ masowy. Możliwości są naprawdę ogromne jak na tak małe urządzenie.
Skoro są to tak bardzo zaawansowane urządzenia, mogłoby się wydawać, że ich obsługa jest równie skomplikowana. Nic bardziej mylnego. Obsługa jest bardzo prosta dzięki dużemu, kolorowemu wyświetlaczowi TFT, przyciskom oraz intuicyjnemu menu. Jeżeli chcemy zastosować go do prostej regulacji, wystarczy wejść jedynie w proste ustawienia i tam wszystko co niezbędne jest do ustawienia. Dla bardziej zaawansowanych operatorów i do bardziej skomplikowanych procesów regulacji są pozostałe menu, gdzie można ustawić niemal wszystko. Programowanie z poziomu przycisków to tylko jedna z dwóch możliwych opcji. Drugą jest wgrywanie ustawień wcześniej stworzonych na komputerze w darmowym środowisku Asset Vision Basic z odpowiednim DTM-em, które można ściągnąć ze stron producenta. W celu wgrania ustawień nie trzeba podłączać się do regulatora. Wgrywa się je po przez port IR. Takie rozwiązanie ma kilka zalet. Jedną z nich jest fakt, że w przypadku awarii urządzenia nie trzeba od początku ustawiać wszystkiego i przypominać sobie, jak był skonfigurowany regulator, czy to był tryb adaptacyjny, czy predykcyjny. Po kilku latach użytkowania może być z tym problem. Jeżeli natomiast mamy zapisane ustawienia na komputerze, wystarczy wgrać je na nowe urządzenie, podpiąć kable i mamy układ sprzed awarii.
To jest tylko skrócony opis możliwości rodziny regulatorów i wskaźników ControlMaster. W celu uzyskania większej ilości informacji zachęcam do odwiedzenia naszej strony internetowej, kontakt z działem wsparcia technicznego lub inżynierami sprzedaży.

Łukasz Nowak
specjalista ds. technicznego wsparcia sprzedaży
tel. 22 223 90 18
kom. 728 401 253
e-mail: lukasz.nowak@pl.abb.com