PID Temperature Controller Guide: Setup, Tuning & Troubleshooting (bằng tiếng Anh)

I. giới thiệu

Các thiết bị tinh vi này sử dụng một thuật toán toán học -- tỷ lệ, tích phân, đạo hàm -- để điều chỉnh động các kết quả làm nóng hoặc làm lạnh trong khi vẫn duy trì các điểm đặt trong vòng + / 0.1degC. Các thiết bị phức tạp này sử dụng một thuật toán toán học -- tỷ lệ, tích phân, đạo hàm -- để điều chỉnh động kết quả làm nóng hoặc làm lạnh, duy trì các điểm đặt trong + -0.1degC. Các bộ điều khiển PID hiệu quả hơn năng lượng và cung cấp tính nhất quán trong quá trình so với các điều khiển bật/tắt đơn giản có thể gây ra dao động. Hướng dẫn làm sáng tỏ hoạt động của các bộ điều khiển PID, cho các kỹ sư, kỹ thuật viên và những người có sở thích khả năng tối đa hóa tiềm năng của họ.

II. Các thành phần cốt lõi trong một hệ thống điều khiển PID

Ba yếu tố cộng hưởng góp phần vào hiệu quả của PID.

Tỷ lệ (P) : phản ứng ngay lập tức với sai số. Tăng tốc độ P-tăng phản ứng, nhưng cũng có thể gây ra sự bất ổn định.

Tích phân: Loại bỏ offset liên tục bằng cách cộng các lỗi quá khứ. Những hành động quá hung hăng có thể dẫn tới sự phóng đại.

Dẫn xuất (D) : Dự đoán xu hướng lỗi trong tương lai bằng cách sử dụng tốc độ thay đổi. Tác động D làm giảm dao động, nhưng làm tăng tiếng ồn của cảm biến. Tham khảo: Nền tảng PID từ Control Guru cung cấp cái nhìn sâu sắc về toán học nghiêm ngặt.

III. Hướng dẫn cài đặt: Từng bước một

1. Lắp đặt phần cứng:

Kết nối các cảm biến (ví dụ như cặp nhiệt điện loại K), quan sát sự phân cực, tới các yếu tố đầu vào.

Kết nối đầu ra của các rơ-le trạng thái rắn (SSRs), đảm bảo rằng xếp hạng hiện tại là chính xác.

Việc lắp đặt các cầu chì là cần thiết để ngăn ngừa các mối nguy hiểm điện.

2. Hình thái ban đầu

Chọn bộ điều khiển mong muốn từ menu.

Nhiệt độ ở các độ C và độ F

Loại cảm biến đầu vào (ví dụ: PT100 RTD).

Chế độ điều khiển (ví dụ PID, hướng dẫn, bật/tắt)

Để bảo vệ lỗi, hãy đặt ngưỡng báo động ví dụ như giới hạn nhiệt độ cao.

3. Chế độ hoạt động:

Chế độ thủ công: tỷ lệ phần trăm công suất cố định.

Auto Tune: cho phép tự điều chỉnh.

Ramp/Soak: Các chương trình cấu hình nhiệt với nhiều phân đoạn (ví dụ 5degC/min đến 150degC và giữ trong 30 phút).

Đề cập đến: Hướng dẫn kết nối thực tế của Omega Engineering để cấu hình.

IV. Các phương pháp điều chỉnh PID

1. Điều chỉnh thủ công (thử và sai)

Tăng P cho đến khi dao động được duy trì (đạt được cuối cùng, Ku). Thăng P đến một dao động liên tục (đạt được cuối cùng, Ku).

Giảm P 50%. Dần dần tôi phải loại bỏ những sai sót ở trạng thái ổn định.

Bắt đầu ở mức tăng 10% P để thêm D và ngăn chặn quá mức.

2. Phương pháp Ziegler-Nichols:

Tính toán thời gian dao động ở mức tăng cuối cùng.

Sử dụng công thức:

P = 0, 6 x Ku

I = Tu x 2 (lặp lại trong 2 phút)

D = 8 / Tu

Phương pháp này không được khuyến cáo cho các quy trình là chậm (> 30 phút).

3. Điều chỉnh hơi:

Bắt đầu tích hợp autotune. Bộ điều khiển sẽ gây ra dao động có kiểm soát để tính độ lợi.

Hạn chế: Không đáng tin cậy với tải biến đổi, ví dụ lò hàng loạt có khe hở cửa.

Ví dụ như điều khiển kỹ thuật điều chỉnh Lặn sâu để xác nhận các phương pháp

Sous Vide Cooking: Giữ nhiệt độ tắm nước ở 60degC cộng hoặc trừ 0, 2degc để đạt được kết cấu hoàn hảo.

In 3D làm ổn định nhiệt độ vòi phun ở khoảng 210degC, mặc dù làm mát bằng sợi.

Lò sưởi công nghiệp: Các cascades PID đa vùng ngăn chặn PCB khi uốn cong dòng tái hàn được thực hiện.

Mẹo tối ưu hóa công cụ tìm kiếm: cho SEO, sử dụng các từ khóa quy trình cụ thể như " PID" (process identification device) hoặc " kiln temperatures controller".

VI. Những vấn đề chung

Triệu chứng

Rất có thể là nguyên nhân

Giải pháp

Dao động liên tục

Lợi quá mức

Tăng D; Giảm P

Điểm đặt chậm đạt tới

Thấp hoặc cao P

Giảm thiểu thời gian tích hợp; Đẩy P

Sự trôi dạt nhiệt độ

Cảm biến biến dạng

Điều chỉnh lại mỗi lần#39; S Guide

Tiếng ồn điện

Dây cáp không che chắn

Thêm lõi ferrit vào che chắn bằng braided

VII. Các kỹ thuật tối ưu hóa tiên tiến

Điều khiển Cascade: sử dụng hai PIDs - các điểm đặt chính (chủ) cho thứ cấp (nô lệ). Lý tưởng cho các bộ trao đổi nhiệt có các biến đổi dòng chảy chất lưu.

Control Feedforward: Đền bù cho các nhiễu đo.

MATLAB' S PID Tuner được sử dụng để mô phỏng phản hồi trước khi triển khai phần cứng.

VIII. VIII.

Bộ điều khiển PID cho phép độ chính xác chưa từng thấy trong điều khiển nhiệt. Bắt đầu với những lợi ích khiêm tốn và xác nhận chúng bằng cách kiểm tra sự lặp đi lặp lại. An toàn điện nên được ưu tiên. Chuyên môn PID trở nên có giá trị hơn khi các ngành công nghiệp tự động hóa.