Hiểu PID trong điều khiển nhiệt độ: tỷ lệ, tích phân, đạo hàm

Biết ĐƯỢC PID có nghĩa gìBộ điều khiển nhiệt độVà các thành phần tỷ lệ, tích phân và phái sinh làm việc cùng nhau để duy trì kiểm soát nhiệt độ chính xác trong các ngành công nghiệp khác nhau.

  1. Giới thiệu

Bộ điều khiển nhiệt độ đã trở thành một tài sản không thể thiếu trong các ngành để quản lý nhiệt độ chính xác và giám sát các quá trình dựa trên sự ổn định - chẳng hạn như sản xuất, chế biến thực phẩm và sản xuất hóa chất. Bộ điều khiển nhiệt độ PID đã nhanh chóng trở thành một trong những thiết bị Go-to khi điều khiển temps chính xác; Nhưng chính xác chức năng của nó là gì và tại sao có quá nhiều người dựa vào thiết bị này khi quản lý temps cụ thể?

  2. PID là gì?

Điều khiển PID (tỉ lệ, tích phân và phái sinh) có nghĩa là PID đại diện cho các bộ điều khiển tỷ lệ, tích phân và phái sinh làm việc để giữ nhiệt độ trong cài đặt mong muốn của họ tại các thiết lập mục tiêu - mỗi khâu chơi các phần của nó cho kết quả này. Bằng cách hiểu chúng kỹ lưỡng hơn sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn chức năng của các bộ điều khiển PID này.

  3. Các thành phần của hệ thống điều khiển PID

Kiểm soát tỷ lệ (P)

Điều khiển tỷ lệ là thành phần đầu tiên của PID. Nó hoạt động bằng cách điều chỉnh đầu ra theo tỷ lệ lỗi; Có nghĩa là bất kỳ sự khác biệt nào giữa điểm đặt mong muốn và nhiệt độ thực tế dẫn đến nhiệt độ quá thấp của môi trường. Nếu nhiệt quá ít đi vào môi trường, điều khiển tỷ lệ sẽ làm tăng đầu ra để tăng nhiệt độ lên. Khi lỗi phát triển lớn hơn nên điều chỉnh đầu ra - mặc dù cuối cùng phương pháp này chỉ giúp giảm thiểu lỗi - hơn là loại bỏ hoàn toàn chúng.

Sự điều khiển tích cực (I)

Điều khiển tích phân giải quyết các giới hạn của điều khiển tỷ lệ bằng cách tính đến các lỗi quá khứ khi chúng tích lũy theo thời gian và chỉnh sửa ngay cả những lỗi nhỏ, dai dẳng. Tính chất tích hợp của nó đảm bảo thậm chí không chính xác nhỏ có thể được sửa chữa theo thời gian - một đặc điểm vô giá khi cố gắng đạt được nhiệt độ ổn định nơi nhiệt độ thường bị trôi dạt bởi biên độ nhỏ.

Kiểm soát phái sinh (D)

Điều khiển phái sinh dự đoán các lỗi trong tương lai dựa trên tốc độ thay đổi của chúng, áp dụng các biện pháp khắc phục ưu tiên trước khi một lỗi phát sinh và làm giảm dao động trong khi tăng cường ổn định hệ thống.

  4. Các bộ điều khiển PID điều khiển như thế nào

Các bộ điều khiển PID sử dụng một cơ chế vòng phản hồi. Bằng cách đo nhiệt độ thực tế so với điểm đặt mong muốn và tính toán bất kỳ sự khác biệt nào, bộ điều khiển PID điều chỉnh đầu ra bằng cách sử dụng các thành phần tỷ lệ, tích phân và dẫn xuất trong thời gian thực để giữ nhiệt độ càng gần điểm đặt càng tốt. Điều chỉnh thời gian thực này đảm bảo nhiệt độ tối ưu duy trì gần.

Ví dụ về điều khiển PID được sử dụng để sưởi ấm: Khi nhiệt độ giảm xuống dưới điểm đặt, PID tăng công suất. Tuy nhiên, khi nhiệt độ đến gần điểm đặt, việc giảm điện xảy ra để tránh bị quá tải; Do đó đảm bảo nhiệt độ ổn định ở mọi thời điểm. Sự điều chỉnh động này đảm bảo các điều kiện ổn định.

  5. Lợi ích của bộ điều khiển PID

Các bộ điều khiển PID tự hào có nhiều lợi thế khiến chúng trở nên phổ biến qua nhiều ứng dụng:

độ chính xác và ổn định:

Các bộ điều khiển PID cung cấp điều hòa nhiệt độ chính xác để giữ nhiệt độ ổn định gần các điểm đặt của chúng.

Hiệu quả:

Bộ điều khiển PID tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng để giảm thiểu chất thải trong khi cải thiện hiệu quả tổng thể. Họ liên tục điều chỉnh thiết lập đầu ra để duy trì hiệu quả đầu ra tối đa và do đó nâng cao năng suất và giảm chi phí.

Tính đa dụng:

Các bộ điều khiển PID đã trở nên phổ biến trong các ngành công nghiệp khác nhau, từ sản xuất và chế biến thực phẩm, nơi điều chỉnh nhiệt độ chính xác có tầm quan trọng sống còn.

Các bộ điều khiển PID

Các bộ điều khiển PID độc lập, các bộ điều khiển nhiệt độ độc lập này được tạo ra đặc biệt cho các ứng dụng điều chỉnh nhiệt độ trong đó một dung dịch dễ dàng nhưng đáng tin cậy là cần thiết. Cài đặt và sử dụng được thực hiện đơn giản.

Tích hợp các bộ điều khiển PID và bộ điều khiển Logic lập trình (PLCs). Trong các hệ thống phức tạp hơn, các bộ điều khiển PID có thể được kết hợp với các bộ điều khiển Logic có thể lập trình (PLC) cho các chiến lược điều khiển tiên tiến và cải thiện sự phối hợp giữa các quy trình. Tích hợp như vậy làm cho các bộ điều khiển PID này lý tưởng cho các ứng dụng công nghiệp nơi nhiều thông số cần phải được điều khiển đồng thời.

  6. Tích hợp các bộ điều khiển PID với PLC

Định vị một bộ điều khiển PID thích hợp trên nhiều cân nhắc của Jayne Lakner cung cấp một số lời khuyên để chọn một bộ điều khiển PID lý tưởng:

Chọn bộ điều khiển PID bên phải

Lựa chọn bộ điều khiển PID phải phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

Yêu cầu ứng dụng:

Chẳng hạn, hãy xem xét cẩn thận những nhu cầu cụ thể của bạn về khoảng nhiệt độ và độ chính xác khi đưa ra quyết định liên quan đến các ứng dụng.

Hệ thống phức tạp:

Đối với các ứng dụng đơn giản hơn, một bộ điều khiển PID độc lập có thể đủ. Tuy nhiên, các hệ thống phức tạp hơn có thể đòi hỏi các giải pháp tích hợp sử dụng PLC thay thế.

Ngân sách:

Khi chọn bộ điều khiển, hãy đảm bảo nó phù hợp với ngân sách của bạn trong khi thực hiện tất cả các thông số kỹ thuật hiệu suất.

  7. Kết luận

Các bộ điều khiển PID là các công cụ thiết yếu trong việc duy trì điều chỉnh nhiệt độ chính xác giữa các ngành. Bằng cách học các thành phần và nguyên tắc làm việc, một người có thể hiểu rõ hơn ý nghĩa và lợi ích của chúng. Khi công nghệ phát triển hơn nữa, các bộ điều khiển PID cũng trở nên chính xác hơn và hiệu quả hơn theo thời gian.