Các thành phần của bộ điều khiển nhiệt độ PID: Các nguyên lý và ứng dụng

Học cách các bộ điều khiển PID hoạt động và các nguyên lý, thành phần, ứng dụng và lợi ích của chúng. Bộ điều khiển PID có thể được dùng để kiểm soát nhiệt độ chính xác quá trình công nghiệp."

1. Giới thiệu

Trong các ứng dụng công nghiệp hiện đại, trong đó độ chính xác điều chỉnh nhiệt độ là rất quan trọng, bộ điều khiển PID là một thành phần thiết yếu. PID là viết tắt của tỷ lệ, tích phân, và đạo hàm, ba phần tử điều khiển cơ bản trong các hệ thống này. Bộ điều khiển nhiệt độ PID duy trì một nhiệt độ chính xác và ổn định bằng cách điều chỉnh ba yếu tố. Bài viết khám phá ra PID Controller' S thành phần, sử dụng và lợi ích.

Điều khiển nhiệt độ PID?

Bộ điều khiển PID sử dụng một vòng phản hồi để tính sai số như là hiệu số của một điểm đặt mong muốn và một biến quá trình thực tế. Cái tên xuất phát từ thực tế là nó áp dụng chỉnh sửa dựa trên khâu tích phân, đạo hàm, và các khâu tỷ lệ. Điều khiển PID có từ đầu thế kỷ 20, khi các bộ điều khiển tự động cho các quy trình công nghiệp được phát triển đầu tiên.

2. Các thành phần trong một bộ điều khiển PID

Ba thành phần chính tạo nên một bộ điều khiển PID:

Thành phần (P) tỷ lệ: Thành phần này tỷ lệ trong đầu ra với sai số. Đầu ra được điều chỉnh liên quan đến độ lớn của lỗi. Điều này giúp giảm tổng lỗi. Sai số bị ảnh hưởng mạnh hơn bởi một tỷ lệ tăng cao hơn.

Tích phân thành phần (I) : Thành phần này tích hợp các lỗi quá khứ theo thời gian bằng cách tích hợp tổng lỗi tích lũy của chúng. Lỗi còn lại ở trạng thái ổn định được loại bỏ bằng cách tích hợp các lỗi. Nó đảm bảo biến quy trình tại điểm thiết lập bằng cách tích hợp bất kỳ lỗi nào.

Đạo hàm thành phần (D) : Thành phần này là một đạo hàm dự đoán các lỗi tương lai bằng cách phân tích tốc độ thay đổi của nó. Hành động giảm tốc này làm giảm sự phóng đại của hệ thống và cải thiện sự ổn định. Hành động phái sinh này cho phép bộ điều khiển phản ứng nhanh và chính xác khi lỗi thay đổi.

Các nguyên tắc hoạt độngBộ điều khiển nhiệt độ PID

Bộ điều khiển PID dựa trên điều khiển phản hồi. Điều này có nghĩa là nhiệt độ của biến quá trình, hoặc điểm đặt mong muốn của người dùng, sẽ được theo dõi liên tục và so sánh. Bộ điều khiển sẽ điều chỉnh đầu ra của nó để giảm lỗi. Đây là một lời giải thích chi tiết:

Tính toán lỗi: Tính toán lỗi được thực hiện bằng cách tính sự chênh lệch giữa nhiệt độ mong muốn (nhiệt độ điểm đặt) và nhiệt độ đo được (biến quá trình).

Kiểm soát theo tỷ lệ: Điều khiển tỷ lệ này tạo ra một đầu ra tỷ lệ thuận với sai số hiện tại. Hiệu chỉnh đầu ra sẽ lớn nếu sai số cao.

Điều khiển tích phân: thuật ngữ này tích hợp các lỗi quá khứ theo thời gian. Điều này đảm bảo ngay cả các lỗi nhỏ, tồn tại được sửa và biến được đưa đến điểm đặt của nó.

Đạo hàm điều khiển: bằng cách phân tích sự thay đổi trong tỷ lệ lỗi, thuật ngữ phái sinh có thể dự đoán các lỗi trong tương lai. Điều này có tác động ổn định, làm giảm cơ hội dao động và phóng đại.

Điều chỉnh đầu ra: bằng cách kết hợp các hiệu ứng của các khâu tỷ lệ, tích phân và phái sinh, đầu ra được điều chỉnh bởi bộ điều khiển, ảnh hưởng đến biến trong quá trình, làm cho nó gần hơn với điểm đặt.

3. Áp dụng điều khiển nhiệt độ PID

Sản xuất hóa chất: Các phản ứng hóa học đòi hỏi kiểm soát nhiệt độ chính xác để sản xuất sản phẩm và đạt được chất lượng mong muốn. Các bộ điều khiển PID duy trì các điều kiện tối ưu cho phản ứng.

Hệ thống HVAC: hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí sử dụng các bộ điều khiển PID để đảm bảo sự thoải mái và hiệu quả năng lượng.

Thiết bị phòng thí nghiệm: Đối với các thí nghiệm khoa học, độ chính xác của nhiệt độ là rất quan trọng. Lồng ấp, lò nướng và các thiết bị phòng thí nghiệm khác sử dụng bộ điều khiển PID.

Lợi ích của việc sử dụng bộ điều khiển nhiệt độ PID

Các bộ điều khiển PID là sự lựa chọn tốt nhất khi kiểm soát nhiệt độ bởi vì chúng mang lại nhiều lợi ích.

Độ chính xác và độ chính xác: Các bộ điều khiển PID có độ chính xác cao trong điều khiển nhiệt độ. Chúng giảm thiểu những sai lệch và đảm bảo điều kiện nhất quán.

4. Sơ đồ dây điện:

Để biết các chỉ thị cụ thể, hãy tham khảo hướng dẫn sử dụng bộ điều khiển của bạn.

Kết nối năng lượng với bộ điều khiển.

Kết nối đầu vào của bộ cảm biến.

Kết nối các đầu ra của thiết bị điều khiển với bộ sưởi hoặc bộ làm mát.