Алгоритм поддержания уровня количеством включённых насосов

Доброго дня

Передо мной стоит задача управления несколькими насосами для поддержания уровня в резервуаре.
Уровень измеряется аналоговым датчиком.
Расход из резервуара может меняться в широких пределах.
Приток в резервуар регулируется количеством одновременно работающих насосов.
Насосы включаются контакторами (не ПЧВ и не мягкими пускателями).

Для регулирования уровня хочу выбрать аналоговый ПИД с разделением всего диапазона на участки, соответствующие количеству включённых насосов.
Например, 4 насоса, 4 участка (0-25, 25-50, 50-75, 75-100) - выход 1% и включить 1 насос, выход 76% включить 4 насоса. Но тут, мне кажется, прячется неравномерность на краях всего диапазона - для включения одного насоса достаточно немного увеличить выход (чуть больше 0%), а чтобы выключить 4-й насос и оставить в работе 3 насоса нужно снижать от 100% до 75%.
Или же лучше использовать позиционно-независимый, хотя и отдалённо похожий интегральный критерий (как в котловом каскаде КТР-121)?

Поэтому у меня два вопроса?
1. какой алгоритм управления количеством лучше выбрать? Если ПИД, то как лучше разбить участки для адекватной работы на краях диапазона? Или интегральный критерий?
2. каким алгоритмом предотвратить одновременное включение и выключение нескольких насосов - как организовать приоритет?

Достаточно описать алгоритмы, реализовать смогу самостоятельно. И хотелось бы получить советы на основе опыта реализаций.

Методом наименьших квадратов вычислять какой уровень будет через н-ый промежуток времени и исходить из этого, если достигнет уровня для подключения/выключения ещё одного насоса то готовится к включению/выключению, если нет то оставаться при своих, через тот же н-й промежуток времени проверять ещё раз и так по циклу

Зачем мудрить. Сделай двухпозиционый регулятор с широким гестирезисом. Врубай сразу все насосы. Износ у всех будет одинаковый.

Цитата:

---

Сообщение от FPavel

Если ПИД, то как лучше разбить участки для адекватной работы на краях диапазона? Или интегральный критерий?
2. каким алгоритмом предотвратить одновременное включение и выключение нескольких насосов - как организовать приоритет?
.

---

Код:

---

var input
    нельзя1,
    нельзя2,
    нельзя3,
    нельзя4: bool; //например авария
    ПИД_выход: real;  //0.0..1.0, снаружи определяется пид. И он не знает для чего. Да и не нужно ему
  end_var

  var output
    пашет1,
    пашет2,
    пашет3,
    пашет4: bool;
  end_var

  var
    нельзя,
    пашет,
    пахал: array[1..4] of bool;
    скока: array[1..4] of udint;
    i: udint;
    сейчас_пашет: udint;
    нужно_пахателей: udint;
    гонишь: tof;
    дольше_всех: udint;
    нашелся: udint;
-----------
нельзя[1] := нельзя1;
нельзя[2] := нельзя2;
нельзя[3] := нельзя3;
нельзя[4] := нельзя4;

for i := 1 to 4 do
  пашет[i] := not нельзя[i] and пашет[i];
  скока[i] := скока[i] + 1;
  if пашет[i] <> пахал[i] then
    пахал[i] := пашет[i];
    скока[i] := 0;
  end_if
end_for

сейчас_пашет :=
  bool_to_udint(пашет[1]) +
  bool_to_udint(пашет[2]) +
  bool_to_udint(пашет[3]) +
  bool_to_udint(пашет[4]);

case real_to_udint(ПИД_выход * 100.0) of
//например
  0..5:          нужно_пахателей := 0;
  10..20:  нужно_пахателей := 1;
  30..45:  нужно_пахателей := 2;
  55..70:  нужно_пахателей := 3;
  80..100: нужно_пахателей := 4;
end_case
//А есля пид на стартя войдет с 73? - да пофиг. "И" есть

нашелся := 0;
if not гонишь.Q and сейчас_пашет <> нужно_пахателей then
  дольше_всех := 0;
  for i := 1 to 4 do
    if сейчас_пашет > нужно_пахателей and пашет[i] and скока[i] >= дольше_всех then
      нашелся := i;
      дольше_всех := скока[i]; 
    elsif сейчас_пашет < нужно_пахателей and not пашет[i] and not нельзя[i] and скока[i] >= дольше_всех then
      нашелся := i;
      дольше_всех := скока[i]; 
    end_if
  end_for
  if нашелся <> 0 then
    пашет[нашелся] := сейчас_пашет < нужно_пахателей;
  end_if
end_if
гонишь(in := нашелся <> 0, pt := ...);

пашет1 := пашет[1];
пашет2 := пашет[2];
пашет3 := пашет[3];
пашет4 := пашет[4];

---

Для простого масштабирования
В битовые маски можно, но смысла не вижу. Да и логические для целочисленных не завезли
При массивах из фб - изящнее. Не завезли.

Можно и ПИД с интегрированием - опробовано уже.
Только не приоритет, а раздельный старт с интервалом. Т.к. выходная может прыгать 75% <-> 76% (пересекать границу несколько раз).
Два циклических счётчика до числа насосов.
- кандидат на запуск (после запуска +1), если надо больше, чем работает
- кандидат на останов (после останова +1), если надо меньше, чем работает
т.е. FIFO-стек из насосов
если будет нужна ротация, через интервал, то следующий на запуск - пуск, следующий на останов - стоп и работаем дальше

Цитата:

---

Сообщение от Валенок

Для простого масштабирования
В битовые маски можно, но смысла не вижу. Да и логические для целочисленных не завезли
При массивах из фб - изящнее. Не завезли.

---

:)

Я наверное, разделю функционал на несколько ФБ:
- каскад (количество)
- приоритет включения - выключения насоса по критерию (общей наработке или продолжительности простоя или придумает заказчик)
- предотвращение одновременной коммутации нескольких насосов

Но основную идею из кода увидел - спасибо. Соответствие диапазона требуемой мощности количеству требуемых насосов. Да и по паузам и по критерию - тоже (однопроходный алгоритм выбора по заданному критерию - без сортировки)

Не нужен тут ПИД, ротация 4 насосов и включение по уровню давно выложены тут, последний вариант.
https://owen.ru/forum/showthread.php?t=38920&page=2#13

Цитата:

---

Сообщение от EFrol

Можно и ПИД с интегрированием - опробовано уже.
Только не приоритет, а раздельный старт с интервалом. Т.к. выходная может прыгать 75% <-> 76% (пересекать границу несколько раз).
Два циклических счётчика до числа насосов.
- кандидат на запуск (после запуска +1), если надо больше, чем работает
- кандидат на останов (после останова +1), если надо меньше, чем работает
т.е. FIFO-стек из насосов
если будет нужна ротация, через интервал, то следующий на запуск - пуск, следующий на останов - стоп и работаем дальше

---

Заказчик уточнил по ротации - ни в коем случае, т.к. это чем-то плохо для системы или насосов - я не понял, но принял к исполнению.
Но, заказчик согласился, что можно выполнять ротацию в ходе работы - добавлять наименее работавший, отключать наиболее проработавший (пока критерий такой - может быть позже поменяет, и буду исправлять).

Спасибо - о колебаниях не подумал.
Тогда, раз возможны колебания выхода ПИД на границе переключения, то склоняюсь к отказу от ПИД и выбору интегрального критерия - он воздействует на изменение количества всего на 1 насос.
А там в составе критерия для КТР есть и время стабилизации, и разные значения критерия для +1 и для -1 и всякие другие параметры.

Цитата:

---

раз возможны колебания выхода ПИД на границе переключения,

---

Учтено. Если внимательно смотрели

Цитата:

---

Сообщение от kondor3000

Не нужен тут ПИД,..

---

Извините, но и ПИД'ом можно сделать. И чем угодно.
Вопрос был

Цитата:

---

Сообщение от FPavel

... хочу выбрать аналоговый ПИД ...Если ПИД, ..

---

Цитата:

---

Сообщение от kondor3000

Не нужен тут ПИД, ротация 4 насосов и включение по уровню давно выложены тут, последний вариант.
https://owen.ru/forum/showthread.php?t=38920&page=2#13

---

Спасибо

Не очень люблю ответы в виде кода в файлах, лучше бы добавлять пояснения в сообщении. Особенно принятые алгоритмические решения.
Потому, что идею беру с благодарностью, а реализацию буду дополнять защитами (например, останов работы по причине неправильной последовательности электродов)

Если не сложно, дополните примеры очень краткими пояснениями на пару тройку строк.
Как понимаю, количество насосов определяется по 4 дискретным уровням (аналоговым уставкам) и на каком-то из них и уравняется баланс между притоком и оттоком воды в резервуар (+/-1 насос).

Тоже решение. Предполагаю, будет работать, только уровни подобрать с учётом максимальной скорости заполнения.

Реализуется просто. Могу сделать два варианта - Ваш и по интегральному критерию - и предоставить заказчику выбирать. Интегральный критерий сложен для восприятия, а тут достаточно сказать, что баланс наступит около одной из 4 уставок.

Цитата:

---

Сообщение от FPavel

Реализуется просто. Могу сделать два варианта - Ваш и по интегральному критерию - и предоставить заказчику выбирать. Интегральный критерий сложен для восприятия, а тут достаточно сказать, что баланс наступит около одной из 4 уставок.

---

Каскад с интегралом выложен тут, переключение тем быстрее, чем больше разница температур ( у вас от уровня) https://owen.ru/forum/showthread.php?t=38453&page=10#93
Ротация с уровнем и переключением по времени, это упрощённая версия, но смысл тот же. В примерах всё подписано, разобраться не сложно.
Уровень можно сделать как по аналогу, так и по дискретным сигналам, там всё просто.

Цитата:

---

Сообщение от Валенок

Учтено. Если внимательно смотрели

---

Спасибо, да, внимательно прочитал и разобрался перед ответом - увидел диапазон 0-5 для отключённых состояний.

У меня до сих пор были задания на одновременную работу не более 2 насосов, а там выбор делал просто по двухпозиционному алгоритму с гистерезисом и задержками (правда, сравнивал не отклонения, а токи и частоту - чтобы работа была не на максимуме мощности).

Теперь же разрешено задействовать все имеющиеся насосы. Своего опыта и мнения нет, изучаю опыт других. Даже на алгоритме пока остановиться не могу.

Поэтому благодарен всем за советы и мнения о достоинствах и недостатках алгоритмов.

Вот здесь выкладывал проекты с ротацией насосов и каскад:
https://owen.ru/forum/showthread.php...l=1#post420896
https://owen.ru/forum/showthread.php...l=1#post420791
https://owen.ru/forum/showthread.php...l=1#post322722
Кстати, много раз это обсуждалось в разный темах!
Если у Вас значение регулируемого параметра резко не может меняться всё будет работать 100 лет, в смысле, лучше не мудрить, а то и перемудрить можно!

Цитата:

---

Сообщение от Сергей0308

Вот здесь выкладывал проекты с ротацией насосов и каскад:

---

Спасибо

Посмотрю.
Хочу сделать несколько вариантов и на практике проверить - какой подойдёт, тот и оставлю.
Сейчас пробую собрать каскад по КТР-121
https://docs.owen.ru/product/ktr121/...70#topic-82275
Чуть позже сделаю по предложению kondor3000 - поиск баланса притока и оттока по нескольким уровням, отстоящим от задания - дискретным уровням
https://owen.ru/forum/showthread.php...l=1#post479184
И Ваши посмотрю и реализую.

Получится модульная система:
- каскадный регулятор (вход уровень, выход количество насосов)
- блок приоритетного включения и выключения (на входе количество требуемых насосов, на выходе запросы включения конкретных насосов)
- передача запросов на пускатели с разнесением коммутации во времени (не одновременный пуск-останов)
Т.е. смогу экспериментировать с каскадным регулятором простой заменой ФБ.
Нужно только набрать в редакторе.

С ротацией вопросов в целом нет, вдобавок, заказчик настаивает на отказе от ротации в работе - только при останове или при переключениях мощности под управлением каскада.

За объект регулирования ничего не знаю - в ТЗ только схема автоматизации и электрическая функциональная, краткое описание функционала алгоритмов.

Цитата:

---

Сообщение от FPavel

Спасибо

Посмотрю.
Хочу сделать несколько вариантов и на практике проверить - какой подойдёт, тот и оставлю.
Сейчас пробую собрать каскад по КТР-121
https://docs.owen.ru/product/ktr121/...70#topic-82275
Чуть позже сделаю по предложению kondor3000 - поиск баланса притока и оттока по нескольким уровням, отстоящим от задания - дискретным уровням
https://owen.ru/forum/showthread.php...l=1#post479184
И Ваши посмотрю и реализую.

Получится модульная система:
- каскадный регулятор (вход уровень, выход количество насосов)
- блок приоритетного включения и выключения (на входе количество требуемых насосов, на выходе запросы включения конкретных насосов)
- передача запросов на пускатели с разнесением коммутации во времени (не одновременный пуск-останов)
Т.е. смогу экспериментировать с каскадным регулятором простой заменой ФБ.
Нужно только набрать в редакторе.

С ротацией вопросов в целом нет, вдобавок, заказчик настаивает на отказе от ротации в работе - только при останове или при переключениях мощности под управлением каскада.

За объект регулирования ничего не знаю - в ТЗ только схема автоматизации и электрическая функциональная, краткое описание функционала алгоритмов.

---

Вот здесь разруливание одновременного запуска делал:
https://owen.ru/forum/showthread.php...l=1#post432040