Lập trình PID Temperature Contr Oller

Kiểm soát nhiệt độ chính xác rất cần thiết trong nhiều ngành công nghiệp. Từ sản xuất đến nghiên cứu phòng thí nghiệm, hệ thống HVAC và thậm chí chế biến thực phẩm. Độ chính xác này thường đạt được bằng các cơ chế phản hồi phức tạp được gọi là bộ điều khiển. Trong số những bộ điều khiển hiệu quả nhất là bộ điều khiển tỷ lệ-tích phân (PID), nhưng không phải tất cả được tạo ra bằng nhau. Điều khiển nhiệt độ PID được lập trình có thể cung cấp một lợi thế quan trọng. Nó cho phép bạn tuỳ chỉnh hành vi của nó cho phù hợp với ứng dụng của bạn thông qua việc điều chỉnh và cấu hình. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ khám phá điều gì làm cho bộ điều khiển nhiệt độ PID có thể lập trình được. Vâng.#39; LL cũng thảo luận làm thế nào bạn có thể cấu hình thiết bị một cách hiệu quả và tại sao tính linh hoạt là quan trọng cho việc điều chỉnh nhiệt độ chính xác và đáng tin cậy. Các kỹ sư và kỹ thuật viên có thể đạt được hiệu suất tối đa bằng cách hiểu các đơn vị này.

Bộ điều khiển nhiệt độ PID điều khiển được lập trình là gì?

(Phần: định nghĩa và lợi ích cốt lõi)

Điều khiển nhiệt độ PID, còn được gọi là điều khiển nhiệt độ lập trình được, là một thiết bị điện tử tự động duy trì một tham số quá trình (thường là nhiệt độ) trong một điểm đặt bằng cách thay đổi tín hiệu đầu ra của nó theo sai số giữa biến quá trình đo được (biến quá trình PV) và điểm đặt. Một bộ điều khiển PID khác với các điều khiển bật/tắt đơn giản mà tắt hệ thống. Nó sử dụng ba thành phần để điều khiển thuật toán của nó.

Tỷ lệ: phản ứng lại với sai số hiện tại. Đầu ra của bộ điều khiển thay đổi theo tỉ lệ lỗi độ lớn. Tuy nhiên, lợi nhuận tỷ lệ cao hơn (Kp) dẫn đến sự sửa chữa mạnh hơn. Tuy nhiên, quá nhiều người có thể dẫn đến sự bất ổn.

Tích phân: phản ứng với lỗi tích lũy. Mục đích của chức năng này là loại bỏ bất kỳ lỗi còn lại trong trạng thái ổn định (" Offset") bằng cách tích hợp các tín hiệu lỗi. Thời gian tích phân (Ti), một tham số, xác định tốc độ mà lỗi tích lũy và ảnh hưởng đến đầu ra. Giá trị Ti nhỏ hơn có nghĩa là sửa lỗi liên tục nhanh hơn.

Dẫn xuất (D) : Phản ứng với tỷ lệ thay đổi sai số. Tham số này dự đoán tương lai và giảm dao động để cải thiện sự ổn định. Tham số thời gian phái sinh (Td), kiểm soát số lượng ' Future Action& (bằng tiếng Anh)#39; được mong đợi dựa trên tỷ lệ lỗi.

Khả năng cấu hình là sự khác biệt chính giữa các bộ điều khiển có thể lập trình và giao diện người dùng của chúng (UI). Người dùng thường có thể:

Xác định nhiệt độ mục tiêu.

Bạn có thể điều chỉnh các thông số P, I và D.

Hãy chọn chế độ điều khiển (P, PID, hoặc PI) mà bạn muốn dùng.

Giới hạn SP: thiết lập giới hạn trên hoặc dưới cho quá trình biến.

Cài đặt và kết quả báo động.

Điều chỉnh thiết bị hiển thị (ví dụ như Celsius/Fahrenheit).

Một số đơn vị có khả năng tùy chỉnh các điểm đặt hoặc thay đổi lịch biểu.

Bộ điều khiển có thể điều chỉnh chiến lược điều khiển để phù hợp với động lực của quá trình mà nó quản lý. Điều này dẫn đến độ chính xác, độ ổn định và độ thích ứng tốt hơn so với các bộ điều khiển tham số cố định.

Các tính năng chính và các thành phần của một bộ điều khiển PID được lập trình

(Các thiết bị giải phẫu phần)

Cả phần cứng và phần mềm đều được yêu cầu để vận hành một bộ điều khiển nhiệt độ có thể lập trình.

Microcontroller/Processor: The ' Brain' Điều này thực thi thuật toán PID, xử lý thông tin cảm biến, và xử lý các đầu vào của người dùng.

Hiển thị giao diện: một màn hình LCD hoặc MÀN hình LED hiển thị điểm đặt, biến quá trình và các thông số khác. Điều hướng và đầu vào được thực hiện với các nút hoặc núm quay.

Đầu vào là: các đầu nối:

Đầu vào của cảm biến: nhận tín hiệu nhiệt độ như cặp nhiệt điện, máy dò nhiệt độ kháng, Pt100, hoặc thermistor. Một số đầu vào có thể được sử dụng với bất kỳ loại cảm biến nào, trong khi những người khác là cụ thể cho một số loại nhất định. Bạn có thể kết nối điện áp đầu vào (0-5V hoặc 0-10V) và dòng điện đầu vào (4-20mA).

Nguồn đầu vào: Đầu vào này kết nối với nguồn điện (ví dụ: 12V, 24V, hoặc nguồn AC tùy thuộc vào mô hình).

Các đầu ra là: được bao gồm trong danh sách là:

Kiểm soát đầu ra: Đây thường là một trạng thái rắn relay (SSR), hoặc đầu ra relay cơ học. Tín hiệu đầu ra, thường được chuyển mạch bằng một rếp, điều khiển thiết bị truyền động ở cuối (lò sưởi hoặc bộ làm mát).

Đầu ra tương tự: Các mô hình ít phổ biến hơn có tín hiệu điện áp hoặc dòng điện xoay chiều đại diện cho phần trăm đầu ra.

Báo động đầu ra: Liên lạc tiếp âm riêng biệt được sử dụng để cảnh báo nhiệt độ cao/thấp.

Bộ nhớ nội bộ: Lưu trữ các thông số được lập trình và các cài đặt người dùng cũng như chuẩn dữ liệu.

Thông số cấu hình: Sau đây là một số tùy chọn mà người dùng có thể điều chỉnh:

Điểm đặt (SP)

Tỉ lệ hay độ lợi

Time Integral (bằng tiếng Anh).

Thời gian phát sinh (Td)

Giới hạn điểm đặt hạ/trên

Giới hạn báo động dưới/trên

Chế độ đầu ra (ví dụ: điều khiển nhiệt, điều khiển làm mát)

Người dùng có sẵn

Làm thế nào để lập trình và cấu hình một bộ điều khiển PID có thể lập trình được

Để truy cập chế độ cấu hình, bạn cần nhấn các nút cụ thể liên tục (ví dụ nhấn & nhấn#39; Menu" Nhiều lần và sau đó ' Enter") hoặc giữ một chìa khóa trong quá trình khởi nghiệp. Màn hình thường thay đổi và cho thấy " Config" Hoặc các tin nhắn khác.

Cấu hình cơ bản

Điểm đặt: vào nhiệt độ mong muốn.

Các thông số PID có thể được điều chỉnh:

Điều chỉnh tự động người dùng có thể tự thay đổi các giá trị P, I và D theo cách thủ công.

Dải tỷ lệ là dải này có thể được cấu hình dễ dàng hơn độ lợi (Kp). Một PB thấp hơn chỉ ra phản ứng tỷ lệ mạnh hơn. Điểm bắt đầu chung cho PB là 100 / (độ nhạy yêu cầu).

Thời gian phân tích (Ti). Ghi thời gian của bạn trong vài phút hoặc vài giây. Giá trị Ti lớn hơn 1 cho thấy tích phân hành động chậm hơn. Các giá trị điển hình có thể nằm trong khoảng từ giây đến hàng trăm phút tùy thuộc vào tốc độ của quá trình.

Tính thời gian dẫn xuất (Td). Ghi thời gian của bạn vào từng giây. Nó làm giảm dao động. Bắt đầu với một giá trị nhỏ (ví dụ 0), và sau đó tăng nó nếu cần thiết.

Các tài nguyên như Control Engineering Articles on manual Tuning có thể rất hữu ích.

Auto-Tune: Hầu hết các bộ điều khiển hiện đại có chức năng Auto-Tune hoặc Autotune. Quá trình này thường bao gồm:

Bắt đầu tự động điều chỉnh.

Bộ điều khiển thực hiện một sự thay đổi nhỏ trong quá trình, thường bằng cách tăng sản lượng trong thời gian ngắn.

The Manufacturing Turer& (bằng tiếng Anh)#Tài liệu của S thường sẽ cung cấp các hướng dẫn chi tiết về cách sử dụng chức năng Auto-Tune.

Đặt giới hạn và báo động

Đặt nhiệt độ tối đa hoặc tối thiểu mà một biến quá trình không thể vượt quá. Bộ điều khiển sau đó có thể tắt nguồn, ví dụ như tắt lò sưởi hoặc kích hoạt đầu ra báo động.

Cài đặt hệ thống báo động đầu ra.

Cấu hình đầu vào:

Hãy xác định phạm vi đầu ra của bạn, ví dụ như 0-100%.

Sử dụng . ^ "Bumpless Tuning&"#39; Tính năng, nếu có. Chúng cho phép bạn thay đổi các thông số hoặc điểm đặt mà không làm thay đổi tín hiệu đầu ra đột ngột (ngăn chặn sự bất ổn hoặc overshoot).

Advanced User Preset: Lưu trữ các thông số PID khác nhau cho các công thức và chế độ vận hành khác nhau để cho phép chuyển mạch nhanh.

(H2 Hướng)

Các ứng dụng phổ biến của bộ điều khiển nhiệt độ PID

Sưởi ấm công nghiệp: lò nướng (gốm, nung sơn, chế biến thực phẩm), lò nung, lò nung, thiết bị xử lý nhiệt.

Bồn tắm nước dùng cho phòng thí nghiệm, lồng ấp, máy PCR và máy sấy.

HVAC Systems Advanced Climate Control Systems, thermostats Yêu cầu các điểm đặt chính xác.

Thực phẩm & Đồ uống: Fermenters, chillers và tủ chống ẩm.

Các quá trình sản xuất hóa học: kiểm soát nhiệt độ trong các lò phản ứng, cột chưng cất và các quy trình hàng loạt.

(Kết luận)

Bộ điều khiển nhiệt độ PID điều khiển được lập trình thể hiện một tiến bộ đáng kể so với các thiết bị điều khiển đơn giản hơn. Khả năng của các bộ điều khiển được điều chỉnh và cấu hình cung cấp sự linh hoạt không phù hợp để điều khiển nhiệt độ ổn định trong nhiều ứng dụng. Hiểu được các thành phần PID, quá trình cấu hình và thực hành tốt nhất sẽ cho phép người dùng khai thác sức mạnh của nó và nâng cao hiệu quả, chất lượng và độ tin cậy của các quy trình. Để khám phá tiềm năng của những công cụ này, bạn phải siêng năng trong quá trình lựa chọn và chọn kỹ lưỡng. Hãy tham khảo ý kiến đặc biệt của anh#39; S User Manual for More information.