Endüstriyel sistemlerde ileri kontrol algoritmalarının uygulanması
Advanced control algorithm applications in industrial systems
Yazar: CENGİZ UÇAR
Danışman: DOÇ.DR. ŞENİZ ERTUĞRUL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Sistem Dinamiği ve Kontrol Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: PLC = Programmable logic controller ; Süreç kontrol = Process control

Özet:
Bu tez çalısmasında bir ısıl sistem tasarlanmıs, gelistirilmis, bir mikro PLC ile kontroledilmeye çalısılmıs ve hassas bir kontrol için ısıl sistemin ve denetleyicinin yeterliligiylegerekliligi irdelenmistir. Isıl sistemin birinci dereceden gecikmeli bir analitik modeli(FOPDT) çıkarılarak, modele etkiyen parametreler tespit edilmis, ısıl sistem buparametrelere göre gelistirilmistir. Mekanik, elektrik, elektronik donanımlardan vesüreci gözlemek için bir OPC sunucu yazılımından olusan ısıl sistem üzerinde aç-kapakontrol, bang-bang kontrol, hız geri beslemeli ikili kontrol ve kayan rejim iki kontrolalgoritmaları denenmis ve incelenmis, son olarak ileri kontrol algoritmalarındanuyarlamalı PID üzerinde durulmustur. Etkin bir PID kontrolü için sırasıyla sisteme üçadım uygulanmıstır. Birinci adımda ısıl sistem parametreleri deneysel yollarlakestirilmis olup, ikinci asamada, bulunan bu parametrelerle literatürdeki çesitli PIDalgoritmaları üzerinde durulmus ve PID katsayıları denenmistir. Üçüncü adımda isemikro PLC'nin her referans degisiminde sistem cevabını analiz etmesi istenmis, dahaönce atanan PID katsayıları güncellenerek kontrol iyilestirilmeye çalısılmıstır. Ulasılansonuçlara dayanarak bir ısıl süreç tasarımının ve kontrolünün nasıl olması gerektigiüzerine önermeler yapılmıs ve bu sayede endüstride kullanılan PID algoritmalarınındaha etkin kullanılması amaçlanmıstır.Anahtar Kelimeler: Proses Kontrol, Endüstriyel Kontrol, Uyarlamalı PID, PLC

Abstract:
The purpose of this study is to find solutions to problems which occur during the controlof a thermal process. In addition to this purpose, a robust temperature control has beentried and realized via mikro PLC. During the experiments the necessity and sufficiencyof the mechanical, electrical components and the design concept of the thermal systemhave been discussed. A First Order Plus Delay Time (FOPDT) model has been selectedand parameters of the thermal system have been taken into the consideration for theFOPDT model carefully.This thermal system includes hardware and software including OPC server to observeand log the data during the process. Two position controls (e.g. on-off control, bangbangcontrol, two position velocity feedback control and two position sliding modecontrol) and continuous controls (e.g. PID, self-tuning PID) have been experimentallystudied via mikro PLC.In order to find the appropriate algorithm and suitable PID tuning coefficients, threesteps have been applied to the system. First, a design level of operation and systemparameters have been calculated to form the FOPDT model. Then, initial PIDcoefficients have been tuned according to system parameters. To prevent the negativeeffects of distortion, integral windup and derivative kick, different PID algorithms havebeen applied to obtain better performance. Finally, for every setpoint change, the tuningalgorithm has been deployed to calculate the system response data such as rise time,overshoot and steady state error and then previous PID coefficients have beenautomatically adjusted if necessary.Keywords: Process Control, Industrial Control, Self-Tuning PID, PLC