Wednesday 14 August 2013

EXERCISE 1

.         Questions:

          1) Proportional Controller is used for controlling temperature in melting process. Temperature set point is 750°C and temperature measuring tool range is 0 - 1000°C .Proportional space is set  at 15%.  Pressure output range from controller is 20 –100 kN/m2 and pressure output rises when temperature increases.If pressure output is set at 60 kN/m2 for temperature set point, find
           
            i.    Temperature for pressure output at 20 kN/m2
           ii.    Temperature for pressure output at  100kN/m2    



2 ) In a process, a Proportional Controller is used to control the liquid level in the boiler. The level is set at 8 meters and the level range is 1 to 14 meters. Proportional band is at 20%.The output current has a range of  5 – 20mA. Determine:-

                      i.     The output level when current is 5 mA.
           ii.    The output current at a level of 10 meters.
          
3) An air to open valve on the inflow controls level in a tank. When the process is at the set point the valve opening is 50%. An increase in outflow results in the valve  opening increasing to a new steady state value of 80%. What is the resulting offset if the controller PB is:

                     i. 80%
                     ii. 40% 
      
                                                                                                                      

4) A temperature controller has the following characteristic curve below:


 The controller has a range of 100 0C to 400 0C. The set‐point is 250 0C. Calculate:

                                                                                                                    
                                i.    The controller Proportional Band
          ii.    The controller Proportional Gain



Answers:

1) i.  P= 20 kN/m2  , P= 0%
         
        P(t) = KpEp+P(0) , Kp = 100 , = 100
                                                PB        15

         P(t)= 100 Ep + 50
                  15    
        
           0= 100 Ep + 50
                 15     
       
        100 Ep = 0 - 50   
         15

              Ep = -50  x 15
                      100  

              Ep = -7.5 %

              Ep = SP - MV  x 100%
                         range
             
               -7.5 = 750 - MV  x 100%
                         1000 - 0

               -7.5(1000) = 750 - MV
                    100

                 -75 = 750 - MV

                 -75 - 750 = - MV

                      MV = 825°C 


ii.  P = 100 kN/m2 , P = 100%

       P(t) = KpEp + P(0) , Kp = 100  = 100
                                                 PB      15

       P(t) = 100 Ep + 50
                  15

      100 = 100 Ep + 50
                 15
      
       100 Ep = 100 - 50
        15

         Ep =  50  x 15
                  100

      Ep = 7.5%

       E = SP - MV  x 100%
               range

     7.5 = 750 - MV  x 100%
                 1000

     7.5(1000) = 750 - MV 
        100

           75 = 750 - MV 

           MV = 750 -75 
                
           MV = 675°C 


2) i.         SP - MV  x 100%
                range
       
             Ep = 8 - 10   x 100%
                     14 - 1

             Ep = -15.38 

            P(t) = KpEp + P(0)

            P = 5(-15.38) + 50 

            P = -26.9%

            -26.9 = Current - Min  x 100%
                         Max - Min 

             -26.9 = MV - 1  x 100%
                          14 - 1

                MV = -2.5

   
    ii.   Controller output = Current - Min x 100%
                                         Max - Min

                                     = 10 - 5  x 100%
                                        20 - 5

                                     =  5  x  20%
                                        15

                    Co            =  7m


3) i.  80%

        Pb = 100 
                  Kp

        80% = 100 
                    Kp  

         Kp = 100   
                   80

          Kp = 1.25

  
  ii.   40%

          Pb = 100 
                    Kp

          40 = 100 
                   Kp

          Kp = 100
                   40

          Kp = 2.5


4)  i.                Positive error band

                =        3°C            x 100%
                    (400 - 100)°C

                = 1.7%

                = 1.7 - (-1.7)
  
                = 3.4

                     Negative error band

                =        -5°C             x 100%
                   (400 - 100)°C

                = - 1.7%

   
    ii.       Pb = 100
                       Kp

             3.4 = 100 
                       Kp

               Kp = 100
                        3.4

               Kp = 29.42