วงจร PID จะปรับตั้งใช้งานได้ง่ายขึ้นมากเมื่อมองเห็นพฤติกรรมของมัน แทนที่จะลดทอนเหลือเพียงกล่องค่าขยายสามกล่อง กราฟแนวโน้มแบบเรียลไทม์ช่วยแสดงได้ว่ากระบวนการตอบสนองล่าช้าหรือไม่ เอาต์พุตของตัวควบคุมอิ่มตัวอยู่แล้วหรือไม่ และการแก้ไขมาจากการควบคุมแบบสัดส่วน อินทิกรัล หรืออนุพันธ์ หลักฐานดังกล่าวมีความสำคัญ เพราะค่าขยายที่เหมือนกันไม่ได้หมายความว่าจะมีพฤติกรรมเหมือนกันในตระกูลตัวควบคุม รูปแบบวงจร คาบการทำงาน หน่วยทางวิศวกรรม หรือโหลดทางกลที่แตกต่างกัน

เป้าหมายในทางปฏิบัติไม่ใช่การทำให้เส้นกราฟทุกเส้นดูสมบูรณ์แบบ แต่คือการสร้างการตอบสนองที่เร็วพอสำหรับกระบวนการ มีเสถียรภาพตลอดช่วงการทำงานที่คาดไว้ และทนต่อสัญญาณรบกวน ขีดจำกัดของแอคชูเอเตอร์ สิ่งรบกวน และการเปลี่ยนโหมด ดังนั้น การปรับตั้งควรเริ่มจากเครื่องมือวัดและการทดสอบแบบควบคุมได้ ไม่ใช่การเปลี่ยนค่าขยายอย่างรุนแรง

กราฟแนวโน้ม PID ที่มีประโยชน์จะแสดงคำสั่ง การตอบสนองที่วัดได้ และเอาต์พุตของตัวควบคุมบนฐานเวลาเดียวกัน

สร้างกราฟแนวโน้มที่อธิบายพฤติกรรมของวงจร

อย่างน้อยควรบันทึกค่าตั้งต้น ตัวแปรกระบวนการ เอาต์พุตของตัวควบคุม โหมดการทำงาน และขีดจำกัดเอาต์พุตหรืออินเตอร์ล็อกใด ๆ ที่อาจจำกัดอุปกรณ์ควบคุมขั้นสุดท้าย หากแพลตฟอร์มแสดงค่าความคลาดเคลื่อนที่คำนวณได้ ก็ควรบันทึกค่านี้ด้วย สำหรับระบบการเคลื่อนที่ ให้เก็บค่าความเร็วหรือความคลาดเคลื่อนในการติดตามเมื่อมีข้อมูลดังกล่าว ส่วนวงจรกระบวนการควรรวมตัวแปรสิ่งรบกวนที่มีแนวโน้มทำให้โหลดเปลี่ยนแปลงมากที่สุด เช่น ความต้องการอัตราการไหลหรือความดันต้นทาง

อัตราการสุ่มตัวอย่างต้องเร็วพอที่จะแสดงพลวัตของระบบได้โดยไม่สร้างภาพที่ผิดพลาด ตัวควบคุมที่ทำงานเป็นคาบควรได้รับข้อมูลตัวแปรกระบวนการในช่วงเวลาที่สอดคล้องกัน และเวลาการอัปเดตวงจรที่กำหนดไว้ต้องตรงกับการทำงานจริง หากการคำนวณ PID ทำงานไม่สม่ำเสมอ ขณะที่พจน์อินทิกรัลและอนุพันธ์ตั้งสมมติฐานว่าคาบเวลาคงที่ การเปลี่ยนค่าขยายอาจกลบปัญหาด้านเวลาแทนที่จะเป็นการปรับจูนระบบจริง

ใช้หน่วยทางวิศวกรรมและระบุขีดจำกัดเอาต์พุต กราฟที่ปรับสเกลเป็น 0 ถึง 100 เปอร์เซ็นต์ทำให้เห็นการอิ่มตัวได้ชัดเจน ขณะที่จำนวนเต็มดิบอาจซ่อนปัญหานี้ไว้ ควรบันทึกรูปแบบอัลกอริทึมของตัวควบคุมด้วย โดยทั่วไปค่าขยายแบบอิสระจะแยกค่าขยายสัดส่วน อัตราอินทิกรัล และเวลาอนุพันธ์ออกจากกัน ส่วนรูปแบบแบบสัมพันธ์จะปรับสัดส่วนของอินทิกรัลและอนุพันธ์ผ่านการตั้งค่าสัดส่วน การนำตัวเลขระหว่างสองรูปแบบนี้ไปใช้โดยตรงไม่ใช่วิธีโยกย้ายค่าที่ถูกต้อง

อ่านแต่ละพจน์จากลักษณะการตอบสนอง

การควบคุมแบบสัดส่วนกำหนดแรงผลักในทันที

การควบคุมแบบสัดส่วนจะเปลี่ยนเอาต์พุตโดยตรงตามความคลาดเคลื่อนปัจจุบัน การเพิ่มค่าขยายสัดส่วนมักทำให้การตอบสนองช่วงแรกเร็วขึ้น และลดความคลาดเคลื่อนที่จำเป็นต่อการสั่งเอาต์พุตระดับหนึ่ง ค่าขยายที่ต่ำเกินไปทำให้การตอบสนองเฉื่อยชา และอาจเหลือค่าคลาดคงค้างที่มีนัยสำคัญเมื่อแรงเสียดทานหรือโหลดต้องการคำสั่งคงที่ ค่าขยายที่สูงเกินไปอาจทำให้เกิดการตอบสนองเกิน การแกว่งเป็นรอบ หรือความไวต่อความยืดหยุ่นและเวลาหน่วงของการส่งผ่าน

การทดสอบแบบใช้สัดส่วนอย่างเดียวมีประโยชน์ เพราะช่วยเปิดเผยความสัมพันธ์พื้นฐานระหว่างอำนาจควบคุมกับการตอบสนองของระบบ เริ่มจากสภาวะที่ทราบและปลอดภัย ปิดใช้งานหรือตั้งค่าพจน์อินทิกรัลและอนุพันธ์เป็นศูนย์ตามคู่มือของตัวควบคุม แล้วเปลี่ยนค่าตั้งต้นเล็กน้อยที่ทำซ้ำได้ เพิ่มค่าขยายเป็นขั้น ๆ อย่างมีการวัด พร้อมเฝ้าดูการตอบสนองและเอาต์พุต ขอบเขตบนที่ปลอดภัยขึ้นอยู่กับการใช้งานแต่ละกรณี ไม่ใช่ค่าตั้งแรกที่ดูเหมือนทำให้เครื่องที่ไม่มีโหลดตอบสนองเร็ว

การควบคุมแบบอินทิกรัลขจัดไบแอสที่คงอยู่

การควบคุมแบบอินทิกรัลจะสะสมความคลาดเคลื่อนตามเวลา ทำหน้าที่จ่ายการแก้ไขอย่างต่อเนื่องเมื่อเดดแบนด์ของวาล์ว แรงเสียดทานสถิต โหลดจากแรงโน้มถ่วง หรือความไม่สมดุลของกระบวนการ ทำให้การควบคุมแบบสัดส่วนไปถึงค่าตั้งต้นไม่ได้ ลักษณะเฉพาะของมันคือเอาต์พุตยังคงเปลี่ยนแปลงต่อไปขณะที่ความคลาดเคลื่อนยังอยู่ด้านใดด้านหนึ่งของศูนย์

หน่วยความจำแบบเดียวกันนี้ก็สร้างความเสี่ยง หากเอาต์พุตถูกจำกัดไว้ที่ขีดจำกัดขณะยังมีความคลาดเคลื่อน พจน์อินทิกรัลอาจยังคงเรียกร้องการตอบสนองที่เป็นไปไม่ได้ เมื่อกระบวนการเริ่มเคลื่อนที่ในที่สุดหรือขีดจำกัดถูกยกเลิก การแก้ไขที่สะสมไว้อาจผลักให้เกิดการตอบสนองเกินขนาดใหญ่ การใช้งานสมัยใหม่มักมีระบบป้องกันการสะสมเกินของอินทิกรัล แต่ผู้ปฏิบัติงานควรตรวจสอบให้ชัดเจนว่าการอินทิเกรตจะหยุดหรือคำนวณย้อนกลับเมื่อใด กราฟแนวโน้มต้องรวมสถานะการอิ่มตัวและโหมดการทำงาน เพื่อไม่ให้เข้าใจการสะสมเกินว่าเป็นค่าขยายสัดส่วนที่อ่อนเกินไป

การถ่ายโอนจากแมนนวลเป็นอัตโนมัติควรมีการทดสอบเฉพาะของตัวเอง การถ่ายโอนแบบไร้กระชากขึ้นอยู่กับว่าตัวควบคุมติดตามเอาต์พุตแบบแมนนวลหรือปรับไบแอสภายในอย่างไร วงจรที่ทำงานอย่างสงบในโหมดอัตโนมัติอาจยังสร้างการเปลี่ยนแปลงแบบฉับพลันที่เป็นอันตรายได้ หากปิดการติดตาม ตั้งสเกลผิด หรือสถานีแมนนวลภายนอกไม่ซิงโครไนซ์

การควบคุมแบบอนุพันธ์คาดการณ์การเปลี่ยนแปลงแต่ขยายสัญญาณรบกวน

การควบคุมแบบอนุพันธ์ตอบสนองต่ออัตราการเปลี่ยนแปลง สามารถเพิ่มการหน่วงเมื่อการวัดที่สะอาดเริ่มเคลื่อนเข้าหาค่าตั้งต้นอย่างรวดเร็ว แต่ก็สามารถขยายสัญญาณรบกวนและความคลาดเคลื่อนจากการควอนไทซ์ได้เช่นกัน ตัวควบคุมบางรุ่นคำนวณอนุพันธ์จากความคลาดเคลื่อน ขณะที่บางรุ่นคำนวณจากตัวแปรกระบวนการเพื่อหลีกเลี่ยงการกระตุกของอนุพันธ์อย่างรุนแรงเมื่อค่าตั้งต้นเปลี่ยนแปลง ควรยืนยันความแตกต่างนี้ก่อนปรับจูน

ใช้อนุพันธ์เฉพาะเมื่อกระบวนการได้ประโยชน์จากการคาดการณ์ล่วงหน้าและคุณภาพสัญญาณรองรับ การกรองหรือการปรับให้อนุพันธ์นุ่มนวลที่มีมาในตัวสามารถลดความไวต่อสัญญาณรบกวนได้ แต่การกรองมากเกินไปจะเพิ่มเวลาหน่วงและอาจซ่อนสิ่งรบกวนจริง หากเส้นอนุพันธ์สั่นไหวขณะที่กระบวนการทางกายภาพสงบนิ่ง ควรตรวจสอบความละเอียดของเซนเซอร์ การต่อลงดิน การสุ่มตัวอย่าง และการกรองก่อน แทนที่จะเพิ่มค่าขยายอื่นเพื่อต่อสู้กับการสั่นไหว

ลำดับการทดสอบและปรับตั้งอย่างมีวินัย

กำหนดขอบเขตการทดสอบที่ปลอดภัย

จัดทำเอกสารเกี่ยวกับขีดจำกัดระยะเคลื่อนที่ ความเร็ว ความดัน อุณหภูมิ เอาต์พุต และอัตราการเปลี่ยนแปลง ยืนยันการตัดการทำงานและเงื่อนไขอนุญาตแยกจากตรรกะการปรับจูน สำหรับแกนการเคลื่อนที่ ให้กำหนดพื้นที่ทำงานอย่างปลอดภัยและทดสอบด้วยความเฉื่อยที่ใกล้เคียงการใช้งานจริง ส่วนวงจรอุณหภูมิหรือการไหล ให้คำนึงถึงเวลาหน่วงระหว่างคำสั่งกับการตอบสนองที่วัดได้ การปรับจูน PID ไม่สามารถทดแทนการป้องกันเครื่องจักรหรือการป้องกันกระบวนการได้

ตรวจสอบทิศทางและสเกล

การเพิ่มเอาต์พุตในทิศทางบวกต้องทำให้ตัวแปรกระบวนการเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่คาดไว้ ตรวจสอบสเกลของเซนเซอร์มากกว่าหนึ่งจุด และยืนยันว่าคำสั่งแอคชูเอเตอร์ไปถึงอุปกรณ์ที่ต้องการ การทำงานกลับทิศ ช่วงสัญญาณแอนะล็อกที่ไม่ถูกต้อง หรืออุปกรณ์ควบคุมขั้นสุดท้ายอิ่มตัว ล้วนดูคล้ายปัญหาการปรับจูนที่รุนแรงได้

เปลี่ยนทีละกลไก

เริ่มจากการตอบสนองแบบสัดส่วน จากนั้นเพิ่มการควบคุมแบบอินทิกรัลเพื่อขจัดไบแอสที่เหลืออยู่ เพิ่มอนุพันธ์เฉพาะเมื่อกราฟแนวโน้มแสดงความจำเป็นที่ชัดเจนในการเพิ่มการหน่วงและสัญญาณการวัดสะอาด ทำการทดสอบสิ่งรบกวนหรือค่าตั้งต้นเดิมซ้ำหลังการเปลี่ยนแปลงแต่ละครั้ง ใส่หมายเหตุชุดค่าขยาย และเปรียบเทียบเวลาไต่ขึ้น การตอบสนองเกิน เวลานิ่ง ความคลาดเคลื่อนในสภาวะคงตัว และภาระเอาต์พุต

ตรวจสอบให้พ้นจากจุดใช้งานปกติ

วงจรที่ปรับจูนที่ความเร็ว สูตรการผลิต หรือโหลดหนึ่งจุด อาจทำงานล้มเหลวในจุดอื่น ทดสอบบริเวณการทำงานต่ำสุดและสูงสุดที่คาดไว้ สิ่งรบกวนทั่วไป การจำกัดเอาต์พุต การขาดหายของสัญญาณเซนเซอร์ การถ่ายโอนไปยังแมนนวล และพฤติกรรมขณะเริ่มระบบใหม่ เก็บชุดพารามิเตอร์ที่ทราบว่าใช้งานได้ดีไว้ และกำหนดว่าใครมีสิทธิ์เปลี่ยนค่าปรับจูนขณะระบบทำงาน

วงจรการเคลื่อนที่และวงจรกระบวนการต้องตีความต่างกัน

ระบบกำหนดตำแหน่งมักประกอบด้วยวงจรกระแส ความเร็ว และตำแหน่งแบบซ้อนกัน กราฟแนวโน้มจากวงจรภายนอกไม่ได้แสดงขีดจำกัดของวงจรภายในทั้งหมด และการชดเชยแรงเสียดทานหรือฟีดฟอร์เวิร์ดอาจทำให้ติดตามได้ดี แม้ว่าค่าขยายป้อนกลับจะอ่อนก็ตาม ในทางกลับกัน วงจรกระบวนการอาจถูกครอบงำด้วยเวลาหน่วงของการส่งผ่าน วาล์วที่ไม่เป็นเชิงเส้น หรือค่าขยายกระบวนการที่เปลี่ยนแปลง ดังนั้น อาการที่เห็นเหมือนกันอาจมีสาเหตุต่างกัน

วิศวกรที่กำลังเลือกตัวควบคุมสามารถดู ระบบ PLC และ PAC ของไซต์งาน ส่วนฮาร์ดแวร์ของแกนและข้อจำกัดฝั่งไดรฟ์มีเนื้อหาอยู่ใน ไดรฟ์และระบบควบคุมการเคลื่อนที่ ทั้งสองกรณี กราฟแนวโน้มที่มีคุณค่าคือกราฟที่เชื่อมโยงการควบคุมเข้ากับข้อจำกัดทางกายภาพ

เหตุใดการแสดงภาพจึงมีความสำคัญมากขึ้น

ระบบจัดเก็บประวัติความละเอียดสูงขึ้น บัฟเฟอร์บันทึกของตัวควบคุม และซอฟต์แวร์ทดสอบเดินเครื่องแบบรวม ทำให้การปรับจูนโดยอาศัยหลักฐานทำซ้ำได้ง่ายขึ้น แต่สิ่งเหล่านี้ไม่ได้ขจัดความจำเป็นในการใช้วิจารณญาณทางวิศวกรรม การปรับจูนอัตโนมัติอาจเสนอพารามิเตอร์ได้ แต่ยังคงขึ้นอยู่กับการทดสอบระบบจริงที่ถูกต้อง จังหวะเวลาที่ถูกต้อง ขีดจำกัดที่ปลอดภัย และจุดทำงานที่เป็นตัวแทนของการผลิต

มุมมองของเราคือเวิร์กโฟลว์ PID ที่ดีที่สุดควรมองกราฟแนวโน้มเป็นบันทึกการวินิจฉัย ไม่ใช่เพียงภาพประกอบสำหรับการนำเสนอ เมื่อบันทึกค่าตั้งต้น การตอบสนอง เอาต์พุต ขีดจำกัด และโหมดไว้ด้วยกัน วิศวกรจะสามารถอธิบายได้ว่าวงจรทำงานเช่นนั้นเพราะเหตุใด ให้เหตุผลรองรับการเปลี่ยนค่าขยายแต่ละครั้ง และตระหนักได้ว่าเมื่อใดความขัดข้องที่แท้จริงอยู่นอกตัวควบคุม