DCS немесе PLC аналогтық жолын ашсаңыз, онда көбіне аса күрделі емес, жай ғана орташалау жасап тұрған функциялық блокты көресіз. Ол соңғы бес үлгіні сақтап, оларды қосып, беске бөледі де, нәтижені PID нақты қабылдайтын PV ретінде жазады. Бұл — жылжымалы орташа сүзгі, яғни аспап жасау инженерлері ең алдымен жүгінетін, арифметикасы түсінікті әрі кідірісі алдын ала болжанатын сырғымалы терезе арқылы тегістегіш.

Бұл таратқыштың демпфирлеу параметрі де емес, рекурсивті бірінші ретті (PT1) сүзгі де емес. Мақсаты бірдей — шуды азайтып, технологиялық айнымалыны пайдалануға жарамды күйде сақтау, бірақ алгоритмі де, кідіріс құны да басқа.

Series C шкафындағы Honeywell Experion PKS C300: аналогтық PV сигналдары PID-ке жетпес бұрын Control Execution Environment функциялық блоктарында әдетте тегістелетін DCS контроллері.

Рекурсивті жад емес, сырғымалы терезе

Ең жаңа N үлгіні сақтаңыз. Әр жаңа скан кезінде ең ескі мәнді алып тастап, ең жаңасын қосыңыз да, қалған мәндердің арифметикалық ортасын шығарыңыз:

Y(n) = [X(n) + X(n−1) + … + X(n−N+1)] / N

Егер аналогтық кіріс секундына бір рет сканерленіп, N = 10 болса, әрбір шығыс мәні соңғы он секундтағы мәндердің орташа шамасы болады. Терезе ені тұрақты қалады: бір үлгі кірсе, бір үлгі шығады. Бүкіл механизм осы.

Бірінші ретті сүзгі рекурсивті болады: осы сканның шығысы алдыңғы шығысқа және жаңа үлгінің белгілі бір бөлігіне тәуелді. Жылжымалы орташа сүзгіде олай емес. Ол тек терезедегі бастапқы деректер тарихына қарайды. Сондықтан оны операторға түсіндіру оңай және N аналогтық мәнді сақтай алатын DCS немесе PLC жүйесінде табиғи түрде қолданылады.

ABB AC500 (оның ішінде AC500-S қауіпсіздік енгізу-шығару модульдері): дәл осы сырғымалы терезе бойынша орташалау Automation Builder жүйесіндегі функциялық блок немесе ST кодының үзіндісі ретінде орындалады, таратқыштың жасырын мәзірі ретінде емес.

Екі параметр: терезе ұзындығы және үлгі алу уақыты

Сүзгінің әсері тек N мәніне байланысты емес. Жауап беру уақыты — N × үлгі алу периоды. 1 секундта N = 10 болса, терезе ұзындығы он секунд болады. Сол N мәні 100 мс кезінде бір секундтық терезе береді. Бұл екеуін жұп ретінде қарастырыңыз, әйтпесе бір контурдан «жақсы» параметрді екіншісіне көшіріп, клапанның неге енді баяу қозғалатынына таңғаласыз.

N неғұрлым үлкен болса, шу соғұрлым көбірек басылады, бірақ кідіріс те артады. Өлшенетін шамада нақты секіріс болғаннан кейін сүзгіленген PV жаңа мәнді толық қабылдауы үшін N үлгі қажет. Баяу температуралық өлшеуіште бұл көбіне қолайлы. Ал жүктемені басуы тиіс қысым немесе шығын контурында тым ұзын терезе PID-ті баяу етіп көрсетеді, себебі кідірісті сүзгінің өзі енгізіп тұр.

Периодтық шу — терезе өлшемін мақсатты түрде таңдауға болатын жағдай. Егер кедергі шамамен секунд сайын қайталанып, сканерлеу 100 мс сайын орындалса, N = 10 бір толық циклді қамтып, пульсацияны нөлге қарай орташалайды. Жылжымалы орташа сүзгі ең тиімді болатын жағдай осы: терезені трендте «тегіс көрінетін» дөңгелек санға емес, кедергі периодының ұзақтығына сәйкестендіріңіз.

Жылжымалы орташа және бірінші ретті (PT1) сүзгі

Екеуі де төменгі жиілікті сүзгі құралдары. Жылжымалы орташа сүзгі көрнекірек: соңғы N үлгіге нұсқап көрсете аласыз. Бірақ оған көбірек жад және әр скан кезінде көбірек қосу операциясы қажет. Бірінші ретті сүзгі бірнеше көбейту операциясымен шектеледі — терезені сақтай алмайтын таратқыш немесе шағын кіріктірілген енгізу-шығару модулі үшін жеткілікті арзан шешім.

Толыққанды DCS немесе PLC жүйесінде жад мәселесі әдетте шешуші болмайды. Series C C300 жабдықтарындағы Honeywell Experion PKS C300 процессорларында және ABB PLC сериясындағы ABB AC500 CPU модульдерінде қысқа аналогтық тарихты сақтауға жеткілікті орын бар. Тегістегішті көрінетін жерде бағдарламалаңыз, N мәні мен сканерлеу жиілігін PID жанында құжаттаңыз және таратқыштың демпфирлеуін белгілі, әдетте шағын мәнде қалдырыңыз. Осылайша екі сүзгіні қатарынан байқамай қолданып қоймайсыз.

Ол не істей алмайды

Кідіріс — кез келген тегістегіш үшін төленетін баға. Температура контурлары оны көбіне көтере алады. Ал қысым мен шығын контурлары әдетте көтере алмайды: бұл PV сигналдарын шамадан тыс сүзсеңіз, контроллер кідіртілген технологиялық процеспен арпалысады.

Шың тәрізді қысқа ауытқулар терезелік орташада әжептәуір жақсы жоғалады. Ал баяу дрейф жоғалмайды: төменгі жиілікті сүзгі рампаға кейінірек болса да ілеседі. Мәселе нөлдің жылжуында немесе бітелген импульстік құбырда болса, өлшеуді түзетіңіз; оны ұзынырақ терезенің ішіне жасырып қоймаңыз.

Қарапайым жылжымалы орташа сүзгіде терезе шетінде қосымша серпілу болмайды — буфердегі әр үлгінің салмағы бірдей. Салмақталған жылжымалы орташада жаңа үлгілердің үлесі көбірек болады, сондықтан ол секірісті сәл жылдамырақ қадағалайды, бірақ арифметикалық есептеуі күрделірек. Кідіріс жылдам контурда мәселе болып, сонымен бірге орташалау қажет болса, салмақталған түрін қолданыңыз; ал мінез-құлқы келесі ауысымға бірден түсінікті болғанын қаласаңыз, тең салмақтарды пайдалана беріңіз.