Ezt a bejegyzést Greg McMillan, ipari tanácsadó, számos folyamatirányítási könyv szerzője, a 2010-es ISA Life Achievement Award díjazottja és a Solutia Inc. nyugalmazott vezető munkatársa írta. (ma Eastman Chemical) munkatársa.

Az arányos, integrál, derivált (PID) szabályozó az összes szabályozási kör közös kulcseleme. Az alapvető szabályozási rendszerek a PID-től függenek, hogy a mérési jeleket a másodlagos hurokszabályozók, a digitális szelepvezérlők és a változó frekvenciájú meghajtók sebességszabályozóinak beállítási pontjaira fordítsák. A fejlett szabályozások, például a modell-előrejelző szabályozás sikere az alapvető szabályozási rendszer alapjaitól és így a PID-től függ.

Elmer Sperry 1911-ben fejlesztette ki a PID első példáját, Nicolas Minorsky pedig 1922-ben publikálta az első elméleti elemzést. Ziegler és Nichols 1942-ben és 1943-ban publikálták a végső oszcillációs módszerről és a szabályozóhangolás reakciógörbe-módszeréről szóló tanulmányokat. Bár a hangolási beállítások tényezőiként választott paraméterek túlságosan agresszív szabályozást biztosítottak, a végső erősítés és a végső periódus alapfeltevése alapvető fontosságú a stabilitás határainak alapvető megértéséhez.

A reakciógörbe módszerben a meredekség azonosítása a kulcs a közel-integrátor koncepció használatához, amelyet itt kritikusnak találunk a legtöbb összetétel-, hőmérséklet- és pH-hurok esetében a hangolási beállítások javítása és a vizsgálati idők drámai lerövidítése érdekében. Bohl és McAvoy közzétett egy tanulmányt, amely kimutatta, hogy a PID közel optimális szabályozást biztosíthat a nem mért terhelési zavarok esetén. Shinskey számos könyvet írt, részletezve a folyamatdinamikai ismereteket és összefüggéseket, amelyek elengedhetetlenek a PID-szabályozás legjobb alkalmazásához.

Shinskey kidolgozta a zavarokból származó integrált hiba eredeti egyenletét a hangolási beállítások függvényében, amint azt a PID hangolási szabályok című cikk részletezi. Shinskey egy PID-szabályozóknak szentelt könyvet is kiadott, amely megmutatta, hogy egy holtidőblokk egyszerű hozzáadásával a külső visszacsatolási visszacsatolási útvonalban a holtidő-kompenzációval tovább javítható a PID teljesítménye. A belső modellszabályozás (IMC) és a lambda hangolási szabályokat a pólus és a nullpont eltörlésén alapulóan fejlesztették ki, hogy jó választ adjanak a folyamat kimeneténél lévő beállítási pontokra és zavarokra. A beállítási pontra adott válasz javulásának nagy részét azonban a beállítási ponthoz tartozó lead-lag vagy PID-struktúrával lehetett volna elérni. Emellett ezek a hangolási szabályok nem teljesítenek jól a folyamat bemenetén fellépő zavarok gyakoribb esetére (terhelési zavarok), különösen a lag domináns folyamatok esetében.

Skogestadt jelentős fejlesztéseket dolgozott ki az IMC hangolási szabályokhoz. Bialkowski kimutatta, hogy a lambda faktorok helyett mindig lambdát használva, a lambdát a holtidőhöz kapcsolva, és a lag domináns folyamatokat közel-integrátorként kezelve lehetővé teszi, hogy a PID jó nem-oszcillációs szabályozást biztosítson a terhelési zavarok esetén, amellett, hogy kezeli azt a sok különböző nehézséget és célt, amelyre a lambda hangolást eredetileg tervezték. Nem vették észre, hogy a legtöbb módszer ugyanahhoz az alapkifejezéshez konvergál a PID-erősítésre és a visszaállítási időre, amikor a cél a terhelési zavarok elutasítása, és hogy egy hangolási paramétert, amely a zárt hurok időállandója vagy a leállítási idő, a holtidőhöz képest állítják be.

Azt sem ismerik fel, hogy a PID jellemzői, mint például a struktúra, a külső visszaállításos visszacsatolás, a továbbfejlesztett PID az analizátorhoz és a vezeték nélküli kapcsolathoz, a jövőbeli érték egyszerű kiszámítása, a szelephelyzet-szabályozó és a “teljes gázzal” történő beállítási pontválasz, hogyan növelhetik a folyamat hatékonyságát és kapacitását, amint azt az ISA 101 tipp a sikeres automatizálási karrierhez című könyvében megjegyzik.

Túlterhelés

A felhasználó szembesül a hangolási szabályok jelentős eltéréseivel, amint az O’Dwyer 2006-os könyvének 400 oldalas hangolási szabályaiból kiderül, és nem veszi észre, hogy a legtöbbjüket faktorokkal vagy egy közel-integrátor koncepcióval lehet beállítani a jó szabályozás elérése érdekében. A modern PID sokkal több lehetőséggel, paraméterrel és struktúrával rendelkezik, amelyek jelentősen növelik a PID teljesítményét és rugalmasságát, de a legtöbbjüket nem használják ki a nem megfelelő útmutatás miatt. Ráadásul a legtöbb modern vezérlőrendszerben használt ISA standard forma nem a legtöbb tankönyvben bemutatott párhuzamos forma vagy a folyamatiparban az 1990-es évekig általánosan használt PID soros forma.

Mindez eléggé megterhelő lehet a felhasználó számára, különösen azért, mert a hangolást gyakran egy általános szakember végzi, aki a technológia gyors változásával és sok más feladattal szembesül. A legújabb cikkeimben, könyveimben és rovataimban (beleértve a blogokat is), amelyek terjedelmesebbek és kevésbé beszállító-specifikusak, mint a fehér könyvek, az a célom, hogy egységes megközelítést és irányítottabb útmutatást nyújtsak a legújabb PID funkciók alapján, amelyek hiányoznak a szakirodalomból.

Jó hangolás: A Pocket Guide, Fourth Edition arra törekszik, hogy tömören bemutassa a szükséges ismereteket, és egyszerűsítse a hangolást azáltal, hogy mindössze két hangolási szabálykészlet között váltogat, nagyrészt attól függően, hogy a PID elsődleges vagy másodlagos szabályozó. Az elsődleges PID az edény vagy oszlop összetételének, a gáznyomásnak, a szintnek, a pH-nak és a hőmérsékletnek a szabályozásához integráló folyamatbeállítási szabályokat használ, ahol a lambda leállítási idő van beállítva. A folyadéknyomás, az áramlás, az inline pH és a hőcserélő hőmérsékletének szabályozására szolgáló másodlagos PID önszabályozó folyamatbeállítási szabályokat használ, ahol a zárt hurok időállandója van beállítva. Mindkét esetben lambda-tényező helyett lambda-tényezőt használnak, és azt a holtidőhöz viszonyítva választják ki, hogy a szükséges szabályozási szigor és robusztusság mértékét biztosítsák. A legjobb, amit a felhasználó tehet, hogy jó hangolószoftvert használ, részt vesz a beszállítói iskolákban, és a helyszíni megoldások és a gyakorlat érdekében konzultánst hív az üzembe. Az is fontos, hogy felelősséget vállaljon a gyakori hangolási hibák elkerüléséért. Itt lépjünk hátra, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy nem vagyunk fogékonyak a tévedésekre és félreértésekre. Az alábbi összeállításban a leggyakoribb, zavaró és potenciálisan veszélyes hibák szerepelnek először, de mindegyik szóba jöhet és fontos lehet.

Hibák

1. Rossz irányítási művelet használata: Az analóg vezérlőkben és sok korai elosztott vezérlőrendszerben (DCS) és programozható logikai vezérlőben (PLC) a szelepműködés csak a kimenet kijelzését befolyásolta az állomáson vagy az előlapon. A “növelés-zárás” szelephatás megadása egy hibásan nyitott szelep esetében a kijelzőt megfordította, de a tényleges kimenetet nem. Következésképpen a vezérlési műveletnek a folyamatművelet mellett a szelepműveletet is figyelembe kellett vennie. Ha a szelep “nyitásra növelő” (fail close) volt, a vezérlési művelet egyszerűen a folyamat műveletének fordítottja volt (közvetlen vezérlési művelet a fordított hatású folyamathoz és fordítva). Ha a szelep “növelés-zárás” volt, a vezérlési művelet megegyezett a folyamat műveletével (közvetlen vezérlési művelet közvetlen hatású folyamat esetén és fordítva), ha az áram-pneumatikus (I/P) jelátalakító vagy a pozicionáló nem fordította meg. A mai rendszerekben a felhasználó a digitális szelepvezérlőn kívül a PID blokkban vagy az analóg kimeneti blokkban is megadhatja az “increase-to-close” értéket, így a vezérlési művelet a folyamat műveletével ellentétesre állítható be. A kihívást ennek megvalósítása jelenti, és annak biztosítása, hogy a “increase-to-close” szelephatás csak egy helyen legyen beállítva. Ha a vezérlési művelet nem megfelelő, semmi más nem számít (a PID a kimeneti határértékig fog elsétálni).

2. A PID blokk alapértelmezett beállításainak használata: Nem szabad használni azokat a beállításokat, amelyek a PID-blokkhoz tartoznak, amikor azt behúzzuk a konfigurációba. Amikor először alkalmazza a PID-et új üzemek dinamikus szimulációihoz, kiindulási pontként a folyamat típusán és méretezési tartományán alapuló tipikus beállítások használhatók. A kezelői betanítás és a hurok üzembe helyezése előtt azonban hangolási teszteket kell végezni és a beállításokat módosítani.

3. Párhuzamos formájú és soros hangolási beállítások használata az ISA szabványos formában: Egy olyan párhuzamos forma, amely az ISA szabványos formába reset time és rate time beállításokként beállított integrátorerősítés és deriválterősítés beállításait használja, nagyságrendekkel eltérhet. A soros forma jó szabályozást biztosíthat, ha a sebességidő egyenlő vagy nagyobb, mint a visszaállítási idő. Ez azért van így, mert a kölcsönhatási tényezők eredendően csökkentik a PID-erősítést és a sebességidőt, és növelik a PID-visszaállítási időt, hogy megakadályozzák, hogy a derivált mód hozzájárulásából származó oszcillációk nagyobbak legyenek, mint a többi mód hozzájárulásából származó hozzájárulás. Az ISA szabványos formában a visszaállítási idővel megegyező vagy annál nagyobb sebességidő használata súlyos gyors oszcillációkat okozhat.

4. A hangolási beállításokhoz rossz mértékegységek használata: Itt csak a soros formát és az ISA szabványos formát vesszük figyelembe. A vezérlők rendelkezhetnek erősítés vagy arányos sáv beállítással az arányos üzemmódhoz. Az erősítés beállítása dimenziótlan, és 100 százalék osztva az arányos sávval. A vezérlési tanulmányokban és a tényleges ipari rendszerekben szereplő néhány PID-algoritmusban az erősítés beállítása műszaki egységekben van megadva, ami nagyon bizarr beállításhoz vezet. Az integrál üzemmód beállítása lehet másodpercenkénti ismétlés, percenkénti ismétlés, percenkénti ismétlés vagy másodpercenkénti ismétlés. Ez utóbbi két beállítás egységét általában csak percben vagy másodpercben adják meg. A “percenként” elhagyása zavart okozhat a beállítások átváltásánál. A sebességidő átváltása egyszerűbb, mivel az egységek egyszerűen percek vagy másodpercek.

5. A kimeneti határértékek és a visszaállításgátló határértékek rossz mértékegységének használata: Az analóg vezérlőkben és sok korai DCS- és PLC-rendszerben a kimenet és következésképpen a kimeneti határértékek és a visszaállítás elleni felhúzási határértékek százalékban voltak megadva. A modern vezérlőrendszerekben a kimenet műszaki egységekben van, és a határértékeket is műszaki egységekben kell beállítani. A szelepek esetében az egységek általában a szelephossz százalékában vannak megadva. Egy elsődleges (felső) PID esetében, amely egy beállítási pontot küld egy másodlagos (alsó) PID-nek, az elsődleges PID-kimenet a másodlagos PID-folyamatváltozó műszaki mértékegységeiben van megadva.

6. Szintvezérlők hangolása: Ha kiszámítja a szelep, az erősítés, a folyamaterősítés és a mérési erősítés szorzatát, ahol a folyamaterősítés egyszerűen a folyadék sűrűsége és az edény keresztmetszeti területe szorzatának inverze, rájön, hogy a nyílt hurok integráló folyamaterősítés nagyon kicsi (pl. 0,000001 1/sec), ami a stabilitás érdekében 100-nál nagyobb maximális PID-erősítéshez vezet. A túlfeszültségi tartály szintjének szabályozásához az egységhez közelebbi PID-erősítésre van szükség, hogy a bemeneti áramlások ingadozásait elnyelje anélkül, hogy azokat a manipulált kimeneti áramlás változásaként továbbadná, ami felzaklatná a későbbi felhasználókat. A felhasználók nem szeretik a magas PID-erősítést, még akkor sem, ha szoros szintszabályozásra van szükség. A szintszabályozó erősítésének csökkentése a visszaállítási idő arányos növelése nélkül szinte tartós lassú gördülő oszcillációkat okoz. A PID-erősítés további csökkentése csak tovább rontja a rezgéseket. A termelőüzemek legtöbb oszcillációja és a desztilláló oszlopok gyenge teljesítménye a rosszul beállított szintszabályozókra vezethető vissza. A megoldás a leállítási idő (lambda az integráló folyamatok esetében) megválasztása, hogy vagy maximalizáljuk a változékonyság elnyelését (pl. a túlfolyótartályok szintjének szabályozása vagy a desztillátumfogadó szintjének szabályozása, ahol a desztillátum áramlását manipulálják), vagy maximalizáljuk a változékonyság átvitelét (pl. a reaktor szintje a tartózkodási idő szabályozásához vagy a desztillátumfogadó szintjének szabályozása, ahol a reflux áramlását manipulálják a belső reflux szabályozásához). Az integráló folyamatbeállítási szabályok megakadályozzák a megengedett PID-erősítések ablakának megsértését azáltal, hogy először a leállítási időt határozzák meg, és ezt az időt használják fel a visszaállítási idő és végül a PID-erősítés kiszámításához.

7. A szabályozó megengedett erősítések ablakának megsértése: Mindannyian azonosulni tudunk azzal a ténnyel, hogy a túl magas PID-erősítés oszcillációkat okoz. A gyakorlatban gyakrabban találkozunk a túl alacsony PID-erősítésből eredő oszcillációkkal az elsődleges hurkokban. A jól kevert edények legtöbb koncentráció- és hőmérséklet-szabályozó rendszere érzékeny az alacsony PID-határértéket sértő PID-erősítésre, ami lassan gördülő, szinte csillapítatlan oszcillációkat okoz. Ezek a rendszerek erősen késleltetett domináns (közel integráló), integráló vagy elszabaduló folyamatválaszokkal rendelkeznek. Mindezen folyamatok esetében előnyös az integráló folyamathangolási szabályok alkalmazása, amelyek megakadályozzák, hogy a PID-erősítés kisebb legyen, mint a nyílt hurok integráló folyamaterősítés és a visszaállítási idő szorzatának kétszerese, megakadályozva ezzel az ábrákon látható oszcillációkat. Az ábrákon látható oszcillációkat a visszaállítási idő növelésével meg lehetett volna állítani. Ipari alkalmazásokban az edényszabályozó körökben a visszaállítási időt gyakran két vagy több nagyságrenddel kell növelni. Vegyük észre, hogy az oszcillációk egyre rosszabbak, ahogy a folyamat elveszíti belső önszabályozását, a közel integráló (alacsony belső negatív visszacsatolás), integráló (nincs belső visszacsatolás) és az elszabaduló (pozitív visszacsatolás) nyílt hurok válaszreakció felé haladva. Az elszabadult folyamatok esetében létezik egy minimális, a visszaállítási időtől független erősítés beállítása is, amely a nyílt hurok elszabadult folyamat erősítésének fordítottja. A nyílt hurok integráló folyamaterősítés azonosítása általában körülbelül négy holtidő alatt elvégezhető, ami jelentősen csökkenti a vizsgálati időt és csökkenti a terheléses zavarokkal szembeni sebezhetőséget.

8. Hiányzik az érzékelő késleltetésének, az adó csillapításának vagy a szűrőbeállítás hatásának felismerése: A lassú mérési válasz a jobb szabályozás illúzióját keltheti. Ha a mérési időállandó lesz a legnagyobb időállandó a hurokban, a PID-erősítés növelhető, és a rezgések simábbak lesznek, mivel a mérés lassabban történik. Ez állandóan előfordul az áramlásszabályozás, a nyomásszabályozás, az inline pH-szabályozás és a gázmennyiségek hőmérséklet-szabályozása során, mivel a folyamat időállandója kevesebb, mint egy másodperc. A valós folyamatváltozékonyság megnőtt, és egy egyszerű egyenlet segítségével megbecsülhető. Erről a széles körben elterjedt problémáról bővebben a Control Talk blog Mérési csillapítás és megtévesztési tippek című cikkében olvashat. A hőmérséklet-szabályozó rendszerekben történő megelőzéséről részletesen lásd az ISA Interchange hőmérséklet-érzékelő telepítése a legjobb válasz és pontosság érdekében című bejegyzését.

9. A hangolási tesztek elmulasztása különböző időpontokban, beállítási pontokon és termelési sebességgel: A legtöbb szabályozószelep és a legtöbb koncentrációs, pH- és hőmérsékleti folyamat telepített jellemzői nem lineárisak. A folyamatnyereség az üzemi ponttól és a folyamat körülményeitől függően változik, beleértve a katalizátoraktivitás, a szennyeződések és a betáplálási összetétel viszonylag ismeretlen változásait. A szelepnyereség a rendszer ellenállásainak és a szükséges áramlásnak a függvényében változik. Az üzemi pontok nemlinearitása esetén az azonosított nyílt hurkú folyamatnyereség a lépésmérettől és iránytól, valamint a fojtott tartományú szeleptől függ. A hőmérséklet-folyamat időállandói szintén hajlamosak a változás irányától függően változni. További részletekért lásd a Control Talk blogbejegyzését: Why Tuning Tests are Not Repeatable.

10. A PID-erősítés növelésének elmulasztása a holtjáték-határciklus amplitúdójának csökkentése érdekében: Az erősítés csökkentésével az oszcillációs amplitúdó csökkentésére tett kísérlet rontja az oszcillációt, ha az oszcilláció a holtjáték (deadband) határciklusa. A holtjátékból származó amplitúdó fordítottan arányos a PID-erősítéssel. A holtjátékból vagy súrlódásból eredő határciklus-periódus is megnő a PID-erősítés csökkentésével, ami csökkenti a folyamat térfogatának szűrőhatásából eredő csillapítást. Ugyanez a 8. pontban említett egyenlet használható a jól kevert térfogat kimeneténél a csillapított amplitúdó becslésére, ha a tartózkodási időt (térfogat osztva az átmenő áramlással) szűrési időállandóként használjuk. Miután elkerülte a hibákat, készen áll arra, hogy teljes mértékben kihasználja az alábbi, a PID-szabályozás legjobb lehetőségeiről szóló online kiegészítést.

Háborús történetek

1) A foszforos kemence nyomásának trenddiagramjai a gyorsabban beszerelt nyomástovábbítókból rosszabbul néztek ki, annak ellenére, hogy a nagynyomású nyomáscsökkentők számát drasztikusan csökkentették. Szerencsére a régebbi, lassabb távadókat telepítve hagyták, ami azt mutatja, hogy a nyomáskiugrások amplitúdója valójában csökkent, miután a gyorsabb távadókat használták a kemence nyomásszabályozására. 2) Egy üzem több éven át úgy működött, hogy az alapértelmezett hangolási beállítások közül az erősítés és a reset (percenkénti ismétlés) mindkettő 1 volt az összes PID-szabályozó esetében. Szinte minden hurok oszcillált, de az üzem leleményesen úgy tudott működni, hogy a kimeneti határértékeket úgy állította be, hogy csökkentse az oszcillációs amplitúdókat. 3) Amikor egy üzem az analóg szabályozókról DCS-re tért át, az üzem meglepődött a desztillációs oszlop szabályozásának javulásán. Kiderült, hogy a konfigurációs mérnökök nem ismerték a PID-erősítés és az arányos sáv (PB) közötti különbséget. Az oszlop feletti vevőkészülék szintjét manipuláló reflux analóg szabályozójának PB-je 100 százalékos volt, amelyet aztán 100-as erősítésként állítottak be a DCS PID-ben. A szoros szintszabályozás és az ebből következő nagy belső refluxszabályozás megállította az alacsony erősítési határérték megsértéséből származó lassú gördülési oszcillációkat, és elutasította a “Blue Northerner” hideg eső viharokból származó zavarokat.

Addendum

Top PID szabályozási lehetőségek

1. Használjon kaszkádszabályozást, tehát másodlagos arányos, integrál, derivált (PID) szabályozókat (Pl, áramlás- és köpenyhőmérséklet-szabályozók) elszigetelik az elsődleges PID-szabályozókat (pl. összetétel-, szint-, pH- és hőmérséklet-szabályozók) a telepített szabályozószelep áramlási karakterisztikájának nemlinearitásaitól, a nyomászavaroktól és a folyamat nemlinearitásaitól, és lehetővé teszik az előremenő és arányszabályozást. Ha az áramlásmérő nem rendelkezik a szükséges hatótávolsággal, helyettesítse a beépített szelep áramlási karakterisztikáját használó következtető áramlásméréssel, amikor az áramlás olyan szintre esik, ahol a mérő jel túl zajos vagy kiszámíthatatlan. (Lásd a Control Talk blogbejegyzéseit: A legjobb beépített szabályozószelep áramlási karakterisztika és a másodlagos áramlási hurok és szeleppozicionáló tippek.) A kivétel az, hogy a nyomásszabályozó kimeneteknek általában közvetlenül a végső vezérlőelemekhez (pl. vezérlőszelep vagy változó frekvenciájú meghajtó) kell menniük a gyorsabb válaszadás érdekében. Gyakran a beépített szelep áramlási karakterisztikája lineáris ezeknél a nyomáshurkoknál lineáris trimmeléssel lineáris, mivel a nyomásesés viszonylag állandó. Használjon külső visszacsatolást (pl. dinamikus visszaállítási határérték) annak biztosítására, hogy az elsődleges PID-kimenet ne változzon gyorsabban, mint ahogy a másodlagos PID-folyamatváltozó reagálni tud.
2. Használjon előrecsatolt szabályozást, amely szinte mindig arányszabályozásként végződik, ahol az osztók és számlálók leggyakrabban egy áramlási sebesség, de lehet sebesség vagy energiaarány is. Az arányt egy elsődleges PID szabályozó korrigálja. A kezelőnek be kell tudnia állítani a kívánt arányt, és látnia kell a ténylegesen korrigált arányt. Szükség szerint dinamikus kompenzációt kell alkalmazni, hogy a manipulált áramlás a folyamat ugyanazon pontjára és ugyanabban az időben érkezzen, mint az előremenő áramlás. Ez gyakran úgy történik, hogy az előremenő jelbe állítható holtidőt és elő-/hátrálási blokkokat illesztenek be. A reaktáns- vagy keverékáramlások időzítésének szinkronizálása érdekében, hogy a sztöchiometrikus arány a termelési sebességek változásai és az arány korrekciói esetén is fennmaradjon, egy vezető beállítási pontot szűrnek, és egy aránytényezőt alkalmaznak, amely a többi áramlásszabályozó beállítási pontjává válik. Az egyes áramlási PID-eket úgy hangolják be, hogy sima választ adjanak, amely elég gyors ahhoz, hogy kezelni tudja a nyomászavarokat és a szelepek nemlinearitását. A vezető beállítási pont szűrője elég nagyra van beállítva ahhoz, hogy az összes áramlási hurok egységesen reagáljon. (Lásd: A feedforward szabályozás rugalmas, fenntartható gyártást tesz lehetővé)
3. Használja a megfelelő PID-struktúrát. A PI a hibára és a D a hibára struktúra gyakran a megfelelő választás. Ha a folyamatváltozó csak egy irányban reagálhat, ami olyan szakaszos folyamatoknál fordulhat elő, ahol nincs reakció- vagy változási fázis, és nincs osztott tartományú ellenszelep (pl. hőmérsékletszabályozás fűtéssel, de hűtés nélkül, és pH-szabályozás bázisreagenssel, de savreagens nélkül), akkor integrálhatás nélküli szerkezetre van szükség (P on error és D on PV no I). Ezekben az esetekben az előfeszítés a PID-kimenetre van beállítva, amikor a PID-folyamatváltozó a beállított pont közelébe rendeződött. Ha a beállítási pont túllépése kritikus, és a beállítási pont eléréséhez szükséges idő és a terhelési zavarokra adott válasz nem fontos, akkor az I a hibán és a PD a PV-n alapuló struktúra használható. Egy rugalmasabb megközelítés két szabadságfokú PID-struktúrát használ, ahol a beállítási pont súlytényezőit béta és gamma értékkel kell beállítani az arányos és a derivált üzemmódhoz, hogy optimalizálni lehessen a kompromisszumot a beállítási pontra és a terhelésre adott válaszra vonatkozó célkitűzések között. Alternatív megoldásként a kívánt beállítási pontreakció eléréséhez a jó terhelési zavarreakcióra (minimális csúcs- és integrált abszolút hiba) hangolt PID is használható. Lásd a Jó hangolás C. függelékét: A Pocket Guide (Zsebkézikönyv) című fejezetben talál részleteket arról, hogy mi befolyásolja ezeket a hibákat. A beállítási pont késleltetése a PID visszaállítási idejével egyenlő, az előjel pedig úgy van beállítva, hogy gyorsabb beállítási pontreakciót biztosítson. A nulla előjel olyan PID-szabályozónak felel meg, amelynek nincs arányos vagy derivált hatása a hibára (pl. a béta és a gamma egyenlő nullával).
4. Az összes hurkot a megfelelő sorrendben hangolja be a jó szoftver segítségével. Válassza ki a hangolási szabályokat (pl. önszabályozó versus integráló folyamat), felismerve, hogy a 4-nél nagyobb időállandó/holtidő arányú önszabályozó folyamatok közel integráló válasznak tekinthetők, és integráló folyamat hangolási szabályokat kell használni. Használjon hangolási tényezőket (pl. a holtidőhöz viszonyított lambda) a különböző célkitűzések (pl. beállítási pont kontra terhelésválasz és a változékonyság átvitelének maximalizálása kontra a változékonyság elnyelésének maximalizálása) és nehéz helyzetek (pl. rezonancia, kölcsönhatás és inverz válasz) alapján. Lásd a Jó hangolás D. függelékének D-1. táblázatát: A Pocket Guide (Zsebkézikönyv) című táblázatban találhatók a részletek. Az iránynak általában az upstream PID-től a downstream PID felé kell haladnia. Először a gáz- és folyadéknyomás PID-szabályozókat kell hangolni, majd a másodlagos PID-áramlás- és közműrendszer-szabályozókat. Ezután a szint PID-szabályozókat kell a megfelelő célkitűzésre hangolni, amely attól függ, hogy a szint PID felelős-e az anyagegyensúly érvényesítéséért (pl. a reflux áramlást manipuláló oszlophőmérséklet-szabályozó), vagy csak a szintet kell korlátok között tartani, mert a manipulált áramlás felborítja a downstream egység műveleteit (pl. a desztillátumáramlást manipuláló oszlophőmérséklet-szabályozó). Végül, az elsődleges koncentráció-, pH- és hőmérsékletszabályozókat a kívánt beállítási pontra vagy terhelésre adott válaszra kell hangolni, és a manipulált áramlás megengedett hirtelen mozgását akkor kell megengedni, ha azok más felhasználókat zavarhatnak, vagy visszajönnek, hogy felborítsák az adott hurkot (pl. dugóáramú rendszerek hőintegrációval és visszaforgatási áramlásokkal). Ha az elsődleges PID nem rendelkezik közel integráló, valódi integráló vagy elszabaduló reakcióval, és a csúcshiba és az emelkedési idő nem jelent gondot, előnyös lehet az elsődleges PID-kimenetnek a végső nyugalmi értéken túli túllépésének minimalizálására irányuló célkitűzés. A másodlagos PID vagy analóg kimeneti beállítási pont sebességhatárai az elsődleges PID külső visszacsatolással történő visszaállításával megakadályozhatják a hirtelen változásokat.
5. Alkalmazzon adaptív szabályozást. A PID-szabályozó hangolási beállításai általában a megosztott tartományú manipulált változóval változnak a termelési sebességgel, a hőátadó felület szennyeződésével, a katalizátor aktivitásával és a beállított ponttal, valamint a ciklusidővel szakaszos folyamatok esetén (pl, tételszint, reakciósebesség és koncentráció).

A továbbfejlesztett PID szabályozó és analizátor alkalmazások kihívásainak leküzdése című cikket is lásd a továbbfejlesztett PID alkalmazásának lehetőségeiről.

A szerzőről
Gregory K. McMillan, CAP, a Solutia/Monsanto nyugdíjas vezető munkatársa, ahol a mérnöki technológiában dolgozott a folyamatszabályozás fejlesztésén. Greg emellett a Saint Louis-i Washington Egyetem társult professzora volt. Greg ISA Fellow, 1991-ben megkapta az ISA Kermit Fischer környezetvédelmi díját a pH-szabályozásért, 1994-ben a Control magazin Év mérnöke díját a feldolgozóiparban, 2001-ben bekerült a Control magazin Process Automation Hall of Fame-jébe, 2003-ban az InTech magazin az automatizálás egyik legbefolyásosabb újítójaként tüntette ki, 2010-ben pedig megkapta az ISA Life Achievement Awardot. Greg számos, a folyamatirányításról szóló könyv szerzője, köztük az Advances in Reactor Measurement and Control és az Essentials of Modern Measurements and Final Elements in the Process Industry című könyvek szerzője. Greg 2002 óta a Control magazin havi “Control Talk” rovatvezetője. Jelenleg Greg részmunkaidőben modellezési és irányítási tanácsadóként dolgozik az Emerson Automation Solutions technológiai folyamatszimulációs részlegénél, ahol a virtuális üzemek használatára specializálódott az új lehetőségek feltárása érdekében. Ideje nagy részét írással, tanítással és az általa 2011-ben alapított ISA Mentorprogram vezetésével tölti.