Điều khiển nhiệt độ?

1. Bộ điều khiển nhiệt độ PID 240V là gì?

Điều khiển nhiệt độ PID, tại tim của nó, là một thiết bị liên tục điều chỉnh một tín hiệu đầu ra trên cơ sở phản hồi. Tên của thiết bị cho thấy hai khía cạnh chính của nó.

AC 240V: Loại công suất cần thiết của bộ điều khiển để hoạt động. Phần lớn các bộ điều khiển công nghiệp và bộ điều khiển công suất cao sử dụng dòng điện xoay chiều tiêu chuẩn (AC) của 240V được tìm thấy ở hầu hết các quốc gia trên thế giới. Điều khiển PID liên tục theo dõi nhiệt độ bằng cách sử dụng một cảm biến kèm theo. Họ so sánh nó với điểm đặt (SP) và tính toán các hành động điều khiển thích hợp dựa trên sự khác biệt đó.

Những bộ điều khiển này có một cổng đầu vào có thể được sử dụng để kết nối một cảm biến, chẳng hạn như một cặp nhiệt điện (hoặc máy dò nhiệt độ kháng - RTD), và một cổng đầu ra có khả năng lái rông hoặc rông trạng thái rắn. Các thiết bị đầu ra là trung gian điều chỉnh một cách an toàn hoặc chuyển đổi yếu tố làm nóng công suất cao (ví dụ như một yếu tố, nồi hơi hoặc dây sưởi ấm) theo tín hiệu tính toán từ bộ điều khiển. Hệ thống phản hồi vòng kín cho phép các bộ điều khiển sửa bất kỳ độ lệch nào từ nhiệt độ đặt, duy trì chúng với mức độ ổn định đáng kể.

Tỷ lệ: thành phần đáp ứng với sai số hiện đang xảy ra. Hiệu chỉnh càng mạnh thì sai số càng lớn (sự khác biệt giữa PV và SP). Đầu ra tỷ lệ thuận với sai số. Điều khiển tỷ lệ tinh khiết có thể để lại một lỗi còn lại, còn được gọi là lỗi trạng thái ổn định. Điều này là bởi vì phương pháp này không tính đến các sai số trước đó hoặc xu hướng tương lai.

Tích phân: Thành phần tính đến lỗi tích lũy theo thời gian. Đầu ra được điều chỉnh để loại bỏ sai số còn lại khỏi tác dụng tỷ lệ. Theo thời gian, điều này đảm bảo nhiệt độ tiếp cận điểm đặt gần hơn. Tích phân quá nhiều có thể làm cho hệ thống quá nhạy, và thậm chí dao động.

Dẫn xuất (D) : Thành phần là một yếu tố dự báo các lỗi trong tương lai, dựa trên tỷ lệ thay đổi trong lỗi. Nhiệt độ tăng hoặc giảm để đáp ứng với tốc độ thay đổi. Hành động phái sinh có thể dự đoán lỗi và áp dụng lực phanh (hoặc tăng), để ngăn nhiệt độ vượt quá hoặc thấp hơn đáng kể so với điểm đặt của nó. Hệ thống này trở nên đáp ứng tốt hơn và ổn định.

Điều chỉnh cao độ là quá trình tìm kiếm một thiết lập tối ưu cho ba thông số này. (P, I, D cài đặt) theo hệ thống hoặc ứng dụng. Một số dư là cần thiết để đảm bảo thời gian đáp ứng nhanh, lỗi tối thiểu và điều khiển ổn định, mà không dao động. Nhiều bộ điều khiển ngày nay có chức năng AutoTune tự động điều chỉnh hệ thống bằng cách tạo ra một xáo trộn được kiểm soát và giám sát phản ứng của nó. Điều này đơn giản hóa cài đặt cho những người không phải là kỹ sư điều khiển.

2. Những yếu tố quan trọng cần xem xét và những yếu tố cần tìm kiếm

Khi lựa chọn hoặc sử dụng bộ điều khiển nhiệt độ PID, một số tính năng và thành phần quan trọng đối với hiệu suất và chức năng của nó.

Cảm biến đầu vào: Điều quan trọng là các cảm biến phải tương thích với các cảm biến tiêu chuẩn khác. Đầu vào loại J, đầu vào loại K (cặp nhiệt điện), và đầu vào Pt100 / Pt1000 (RTDs) đều phổ biến. Tín hiệu cảm biến phải được bộ điều khiển đọc chính xác.

Giao diện người dùng và màn hình: Một màn hình (màn hình LED hoặc LCD) hiển thị rõ ràng điểm đặt (SP) và các biến quá trình (PV), cũng như các thông số khác như hệ số PID, là cần thiết. Giao diện (knobs và mặt số), phải được điều chỉnh trực quan và dễ dàng.

Khả năng lập trình: Tìm kiếm các bộ điều khiển cung cấp lập trình có thể truy cập của các thông số Setpoint, P I D. Đối với các quá trình nhiệt phức tạp, các tính năng như giữ điểm đặt (giữ nhiệt độ ở mức giá trị đặt trước), độ dốc/nhúng và các chương trình đặt trước là hữu ích.

Báo thức có chức năng thấp hơn và báo thức giới hạn trên rất quan trọng cho sự an toàn của quá trình. Chúng có thể kích hoạt báo động đầu ra (tiếp xúc chuyển tiếp) hoặc cảnh báo âm thanh/hình ảnh khi nhiệt độ vượt quá mức hoạt động an toàn.

3. Giai đoạn đầu ra: nó rất quan trọng. Các đầu ra công suất cao bao gồm:

Trạng thái rắn Relay Output (SSR). Cho phép điều khiển công suất trơn tru và liên tục bằng cách sử dụng điều chế độ rộng xung (PWM), hoặc nung góc pha với độ chính xác (thường được sử dụng để làm nóng các yếu tố). Điều này cho phép điều chỉnh nhiệt độ rất tốt. Nó thường được trang bị các chức năng chống bão hòa để tránh thiệt hại relay.

Đầu ra Relay: Đầu ra này cung cấp một công tắc bật/tắt đơn giản để kiểm soát một thiết bị khác nhau điều khiển công suất cao (như Relay hoặc Contactor). Nó thích hợp cho các động cơ lớn và các mạch công suất cao, nhưng nó thiếu điều khiển điều chỉnh tinh vi mà XÔ viết cung cấp.

Nguồn điện đầu vào: Nguồn đầu vào phải tương thích với điện áp cục bộ (thường là giữa 220-240V).

Chất lượng xây dựng: bộ điều khiển cấp công nghiệp thường được xây dựng mạnh mẽ, với xếp hạng cách nhiệt và bảo vệ thích hợp (như xếp hạng IP), phù hợp với môi trường khắc nghiệt.

Bộ điều khiển PID 240V được dùng để làm gì?

Hãy tưởng tượng rằng bạn đang nung nóng lò sưởi lên chính xác 1000degC.

Bộ điều khiển được kết nối với một bộ cảm biến nhiệt độ, chẳng hạn như một cặp nhiệt điện loại K.

Các biến quá trình (PV), được sử dụng để đo nhiệt độ của lò.

Bằng cách so sánh PV và SP, bộ điều khiển có thể tính toán lỗi.

Bộ điều khiển sử dụng thuật toán PID bên trong của nó để tính toán tín hiệu để điều khiển dựa trên sai số.

Tín hiệu được tính toán sẽ được gửi đến giai đoạn đầu ra (SSR, Relay).

Giai đoạn đầu ra này kiểm soát lượng công suất được cung cấp cho các yếu tố làm nóng trong lò:

Tín hiệu đầu ra sẽ tăng nếu nhiệt độ kiln thấp (lỗi dương). Điều này cho phép nhiều năng lượng hơn cho các yếu tố.

Tín hiệu đầu ra sẽ giảm nếu nhiệt độ kiln quá mức (lỗi âm), dẫn đến giảm công suất cho các yếu tố.

Bộ điều khiển có thể chủ động điều chỉnh các cài đặt của chúng bằng cách tính toán tốc độ mà nhiệt độ của kiln thay đổi (hành động vi phân).

Bộ điều khiển có thể tinh chỉnh sức mạnh theo thời gian để đạt được điểm thiết lập bằng cách tích lũy lịch sử của lỗi (hành động tích hợp).

Quá trình này được lặp đi lặp lại hàng ngàn lần mỗi giây. Điều này cho phép nhiệt độ được duy trì càng chặt chẽ càng tốt ở 1000degC.

Ứng dụng của các bộ điều khiển PID 240V là gì?

Bộ điều khiển nhiệt độ PID rất linh hoạt và có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Quá trình công nghiệp: lò nung và lò luyện gốm, thủy tinh hoặc gốm, lò xử lý nhiệt để xử lý nhựa, trạm hàn, lò sấy.

Nghiên cứu khoa học & Phòng thí nghiệm: Buồng sinh trưởng (lồng ấp), lò ly tâm và lò phản ứng hóa học.

Đồ uống & Thức ăn: Canning, Espresso, dầu gội sâu, máy sưởi hồ bơi (thường yêu cầu giao diện thông qua một đầu dò nhiệt kế 3 dây).

HVAC: Kiểm soát khí hậu chính xác cho các môi trường nhạy cảm. Các bộ điều khiển đơn giản hơn thường đủ cho các hệ thống nhà và văn phòng.

Dự án cho những người có sở thích: máy cắt Laser và lò nung tiên tiến. Máy sưởi cá cảnh tùy chỉnh cũng có sẵn (thiết kế chúng đòi hỏi phải chăm sóc).

Hãy chọn bộ điều khiển PID 240V bên phải cho nhu cầu của bạn

Công suất đầu ra cần thiết: So sánh đầu ra của bộ điều khiển (power Rating SSR, relay switching capability) với tải điện (AMPS hoặc vôn) mà bạn muốn kiểm soát.

Các tính năng điều chỉnh PID: Có thể điều chỉnh bằng tay được không? Bộ điều khiển có tính năng Auto-Tune không? Việc sử dụng chương trình dễ dàng như thế nào?

Hiển thị rõ ràng: Các bạn có thể đọc màn hình trong môi trường của mình không? Trình đơn lập trình có hợp lý không?

Theo sơ đồ dây cung cấp bởi nhà sản xuất, kết nối đầu vào chính của bộ điều khiển (L1, N, L2, Trái Đất) đến một nguồn năng lượng hợp nhất thích hợp.

Bộ cảm biến nhiệt độ nên được kết nối với các đầu vào. Phải đảm bảo rằng tính phân cực là chính xác (đặc biệt với các cặp nhiệt điện).

Kết nối các đầu ra với các đầu ra trạng thái rắn Relay hoặc Relay. Hãy chú ý đến biểu đồ đi kèm với xô viết/bộ điều khiển. Chú ý đặc biệt các thiết bị đầu cuối được đánh dấu là Common (COM), Normal Open (NO), hoặc Normal Closed (NC).

Cấu hình ban đầu bật bộ điều khiển lên. Hãy bắt đầu lại. Bạn có thể phải nhập một chế độ lập trình để chọn thang nhiệt độ (Celsius/Fahrenheit), hiệu chỉnh cảm biến (nếu cần) và thiết lập điểm đặt ban đầu.

4. Điều chỉnh phương tiện để đạt được hiệu suất tối ưu

Tham số PID (P I D) sẽ cần được điều chỉnh cho tải trọng và môi trường mà các bạn đang làm việc. Nhiều bộ điều khiển hiện đại làm cho quá trình này đơn giản hơn.

Điều chỉnh thủ công: Điều này liên quan đến việc tăng độ lợi P cho đến khi hệ thống dao động. Sau đó điều chỉnh D để ổn định hệ thống, trước khi dùng I để loại bỏ lỗi còn lại. Điều quan trọng là phải hiểu rõ quy trình và chú ý.

Autotune: một phương pháp mà nhiều người thích. Autotune là một tính năng mà hầu hết các bộ điều khiển cung cấp. Điều này thường liên quan đến việc thực hiện một bước ngắn trong điểm đặt khi quá trình (hoặc chuỗi) là ổn định. Bộ điều khiển theo dõi phản ứng của hệ thống, và tự động tính toán các giá trị P, I, và D tốt nhất để sử dụng trong thuật toán của nó. Việc điều chỉnh ban đầu được đơn giản hóa đáng kể.

Giải quyết những vấn đề thường gặp

Ngay cả sau khi cài đặt cẩn thận, các vấn đề có thể xảy ra. Có một vài vấn đề thường gặp với các bộ điều khiển PID, và các giải pháp khả thi.

Dao động hoặc quá mức nhiệt độ: Điều này thường là do các thông số PID quá hung hăng (quá lớn P hoặc I). Giảm P và I. Xác minh rằng cảm biến không ồn ào hoặc nếu có tải không ổn định. Kiểm tra xem cảm biến được hiệu chuẩn và loại cảm biến được bộ điều khiển sử dụng.

Phản ứng nhiệt độ chậm: Điều này có thể được gây ra bởi các tham số PID bảo thủ (low P), hư hỏng cảm biến hoặc vị trí không chính xác, một bộ điều khiển không hoạt động, hoặc một tải lớn đòi hỏi kiểm soát nhiều hơn. Tăng CẢ P. nữa, kiểm tra kết nối của cảm biến và tình trạng tải của bạn.

Đầu ra bị kẹt hoặc bộ điều khiển không đáp ứng: xác minh tất cả các kết nối. Xác minh rằng đầu vào của cảm biến hoạt động chính xác, và cung cấp một tín hiệu hợp lệ trong phạm vi của bộ điều khiển. Kiểm tra hệ thống dây điện đầu ra của SSR/Relay. Xác minh cho bất kỳ vấn đề nội bộ nào (thay thế khi cần thiết).

Kiểm tra nhiệt độ sai: việc điều chỉnh cảm biến có thể sai. Xác minh khả năng tương thích của cảm biến với bộ điều khiển (giá kết nối lạnh cho các cặp nhiệt điện) và cài đặt kiểm tra. Kiểm tra xem các dây cảm biến không bị hỏng hay hỏng.

Không làm báo động: Kiểm tra các giới hạn điểm đặt báo thức có được cấu hình chính xác không. Xác nhận các tín hiệu cảm biến kích hoạt báo động. Kiểm tra dây dẫn đầu ra của báo động và bất kỳ thiết bị kết nối nào (ví dụ như đèn báo thức, liên lạc chuyển tiếp, v.v.).

5. Công cụ kiểm soát độ chính xác

PĐiều khiển nhiệt độ ID không chỉ là một bộ điều chỉnh nhiệt đơn giản. Đây là một hệ thống phản hồi tiên tiến được thiết kế để cung cấp độ chính xác. Thuật toán PID cho phép người dùng điều khiển nhiệt độ trong nhiều ứng dụng đòi hỏi bằng cách sử dụng công suất 240V tiêu chuẩn. Hiểu được khả năng và nguyên tắc của điều khiển PID có thể giúp các nhà khai thác nâng cao hiệu quả của quy trình, chất lượng của sản phẩm và kết quả tổng thể. Để khai thác tiềm năng của công nghệ điều khiển này, lựa chọn cẩn thận, cài đặt đúng và điều chỉnh tỉ mỉ là chìa khóa.