Làm thế nào để chế tạo một bộ điều khiển PID cho quá trình pha chế

Học cách xây dựng điểm ABộ điều khiển PIDĐể sắp xếp với hướng dẫn toàn diện của chúng ta. Hiểu được các thành phần, các hướng dẫn lắp ráp từng bước một, và những thách thức phổ biến để đạt được sự kiểm soát nhiệt độ chính xác trong quá trình pha của bạn.

  1. Giới thiệu

Bộ điều khiển PID - hoặc bộ điều khiển tỉ lệ-tích hợp - là những công cụ không thể thiếu trong nhiều môi trường công nghiệp, bao gồm cả việc sản xuất bia. Điều chỉnh nhiệt độ chính xác rất quan trọng để đảm bảo chất lượng và hương vị ổn định của sản phẩm cuối cùng; Vì vậy, bài viết này cung cấp một hướng dẫn chuyên sâu về xây dựng các bộ điều khiển PID đặc biệt cho việc sử dụng này, bao gồm các thành phần cần thiết, các bước lắp ráp, các trở ngại tiềm tàng gặp phải cũng như các vấn đề phổ biến cần được khắc phục khi xây dựng một cho ngành công nghiệp này.

  2. Hiểu được bộ điều khiển PID

PID là viết tắt của bộ điều khiển tỷ lệ, tích phân và dẫn xuất. Cơ chế này sử dụng vòng điều khiển phản hồi để duy trì một điểm đặt mong muốn bằng tỷ lệ (P), tích phân (I) và điều khiển phái sinh (D).

* Tỷ lệ (P) : Thành phần này tạo ra một giá trị đầu ra tỷ lệ thuận với giá trị lỗi hiện hành; Độ lợi tỷ lệ quyết định phản ứng của chúng ta với bất kỳ sai số hiện tại nào.

* Tích phân (I) : Thành phần này giải quyết các lỗi trong quá khứ bằng cách dần tích tụ và chỉnh sửa chúng theo thời gian. Đối với các trường hợp trong đó lỗi đã kéo dài, tích phân sẽ giúp sửa nó theo thời gian bằng cách thêm và tích lũy lỗi theo thời gian.

* Đạo hàm (D) : Thành phần phái sinh dự đoán các lỗi trong tương lai dựa trên tốc độ thay đổi của chúng, giúp làm giảm phản ứng của hệ thống trong khi giảm sự vượt quá và cải thiện sự ổn định.

Các bộ điều khiển PID cung cấp nhiều điều chỉnh nhiệt độ chính xác và ổn định hơn — rất cần thiết khi phải nấu! Pid cung cấp chức năng này thông qua khả năng điều chỉnh nhiệt độ nhiều vùng.

  3. Các thành phần cần thiết để xây dựng một bộ điều khiển PID

Để chế tạo bộ điều khiển PID cho quá trình pha, những thứ sau đây sẽ rất cần thiết.

* Đơn vị điều khiển PID: Vì thành phần này hoạt động như bộ não của hệ thống của bạn, hãy chọn một thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng pha với các tính năng như tự động điều chỉnh và màn hình kỹ thuật số.

* Cảm biến nhiệt độ: Các loại phổ biến bao gồm các cặp nhiệt điện và máy dò nhiệt độ kháng (RTDs). Chọn một với độ chính xác cao mà hoạt động tốt với bộ điều khiển PID của bạn.

* Trạng thái rắn Relay (SSR) : SSR phục vụ như các công tắc điều khiển các yếu tố làm nóng, làm cho chúng thích hợp hơn các rơ-le cơ học do độ tin cậy và tốc độ chuyển mạch nhanh.

* Yếu tố làm nóng: Khi lựa chọn yếu tố nung của bạn để sử dụng trong thiết lập ủ, hãy chắc chắn lựa chọn phù hợp với nhu cầu năng lượng. Những lựa chọn phổ biến cho lò sưởi dưới nước bằng điện.

* Các thành phần bổ sung: các thành phần này bao gồm một vòng để chứa các thành phần, dây dẫn, kết nối và các thiết bị an toàn như cầu chì hoặc thiết bị ngắt mạch.

Bước 1 - Lập kế hoạch và thiết kế * trước khi xây dựng bộ điều khiển PID, trước tiên xác định tất cả các yêu cầu và thông số kỹ thuật cần thiết cho sự thiết lập pha của bạn, chẳng hạn như thể tích chất lỏng được làm nóng cũng như phạm vi nhiệt độ mong muốn.

* Vẽ ra sơ đồ dây sẽ giúp bạn hình dung cách các thành phần liên kết với nhau, có thể hỗ trợ quá trình lắp ráp và giúp bảo đảm thành công.

  4. Bước 2: lắp ráp các thành phần

* Lắp ráp tất cả các thành phần của bạn, gắn cả bộ điều khiển PID và BỘ ĐIỀU khiển XÔ viết của bạn một cách an toàn bên trong vỏ bọc tương ứng để cho phép truy cập dây dễ dàng.

* Để theo dõi chính xác nhiệt độ ở thể lỏng, bạn hãy cài đặt bộ cảm biến nhiệt độ gần một yếu tố làm nóng. Điều này có thể cung cấp thông tin chính xác.

* Kết nối bộ phận sưởi ấm với bộ phận SSR trong khi đảm bảo các thứ hạng của nó đáp ứng được những thứ hạng của cả nguồn năng lượng và thiết lập bia của bạn.

Bước 3: Nối và nối các thành phần theo sơ đồ dây điện sử dụng dây chuẩn thích hợp và kiểm tra tất cả các kết nối an toàn.

* Sử dụng các biện pháp cách nhiệt và an toàn thích hợp để loại bỏ các mối nguy hiểm về điện, bao gồm sử dụng dây điện chống nhiệt và bảo vệ tất cả các kết nối.

Bước 4: lập trình bộ điều khiển PID

* Nên đặt nhiệt độ ưa thích của bạn bằng bộ điều khiển PID — điều này sẽ là nhiệt độ lý tưởng cho bạn trong quá trình làm rượu.

* Bạn nên thiết lập các thông số PID (các giá trị P, I và D) dựa trên nhu cầu độc đáo của việc sắp xếp nhà máy bia của bạn. Nhiều bộ điều khiển PID được trang bị các tính năng điều chỉnh tự động làm cho nhiệm vụ này đơn giản hơn.

Bước 5: Thử nghiệm và hiệu chuẩn * tiến hành kiểm tra ban đầu để đảm bảo tất cả các thành phần của hệ thống của bạn hoạt động đúng như dự định, theo dõi các kết quả đo nhiệt độ cũng như làm nóng thời gian phản ứng của yếu tố.

* Để đạt được hiệu suất tối ưu với các thiết lập PID, tốt điều chỉnh chúng để đạt được kết quả tối ưu bằng cách thay đổi các giá trị cần thiết thành P, I và D để giảm thiểu sự phóng đại trong khi duy trì kiểm soát nhiệt độ ổn định.

Những thách thức và sự cố thông thường với các bộ điều khiển PID để điều chỉnh nhiệt có thể gây ra một số khó khăn, vì vậy đây là một số vấn đề thường có kinh nghiệm và độ phân giải có thể có:

* Sự phóng đại và dao động của nhiệt độ: Nếu nhiệt độ vượt quá điểm đặt hoặc dao động một cách thất thường, hãy điều chỉnh cả độ lợi tỷ lệ và độ lợi tích phân phù hợp để ổn định hệ thống của bạn - có thể làm giảm độ lợi tỷ lệ.

* Kiểm tra nhiệt độ chính xác: Để đảm bảo đọc nhiệt độ chính xác, đảm bảo cảm biến nhiệt độ được hiệu chuẩn và cài đặt thích hợp; Các kết quả kiểm tra không chính xác có thể dẫn đến việc điều chỉnh và quản lý nhiệt độ kém.

* Các vấn đề về phần tử nóng hoặc XÔ viết: Nếu một phần tử nóng hoặc XÔ viết không hoạt động, hãy kiểm tra tất cả các kết nối dây cũng như thay thế bất kỳ bộ phận lỗi nào để đảm bảo hiệu suất đáng tin cậy.

Các nghiên cứu trường hợp của các trường hợp đang nghiên cứu có thể được nhìn thấy ở đây

Ví dụ 1: thiết lập một bộ điều khiển PID trong thiết lập Homebrew

Thiết lập homebrew đã sử dụng bộ điều khiển PID để điều chỉnh chính xác nhiệt độ trong tun mash. Để đạt được mục tiêu này, độ tăng tỷ lệ được thiết lập để đạt được các phản ứng nhiệt độ ổn định; Lợi nhuận tích phân được điều chỉnh để loại bỏ các sai số ổn định trạng thái; Trong khi độ lợi đạo hàm dao động. Do kết quả của các nỗ lực hiệu chuẩn cẩn thận như vậy, điều chỉnh nhiệt độ chính xác dẫn đến sự nhất quán và cải thiện chất lượng và độ ổn định của bia.

Ví dụ 2: Nâng cấp một hệ thống sản xuất bia hiện có với một bộ điều khiển PID

Một hệ thống sản xuất bia hiện có đã được nâng cấp bằng cách thêm bộ điều khiển PID để cải thiện điều hòa nhiệt độ, thay thế bộ điều chỉnh nhiệt truyền thống của nó bằng bộ điều chỉnh nhiệt chính xác hơn và ổn định hơn từ bộ điều khiển PID. Sau khi thử nghiệm và hiệu chuẩn, cải thiện hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm.

  5.Kết luận

Việc thiết lập một bộ điều khiển PID cho sản xuất brewing bao gồm việc hiểu các thành phần và chức năng của nó, lắp ráp hệ thống của nó và điều chỉnh các thiết lập của nó để đạt được hiệu suất tối ưu. Bằng cách thực hiện các bước này và giải quyết các trở ngại phổ biến trên đường, việc kiểm soát nhiệt độ chính xác trong quá trình ủ của bạn có thể đạt được. Việc bảo trì và điều chỉnh thường xuyên phải xảy ra để bộ PID này làm việc ở mức cao nhất cho kết quả cao nhất.