LED PID Dijital Sıcaklık Kontrol Cihazı

1. Giriş

Oransal Eylem: Çıktıyı gerçek büyüklük hatasına göre ayarlayan bileşen. Çıktı, bir hatanın büyüklüğüne göre ayarlanır. Küçük bir hata, çok daha küçük bir ayarlamaya neden olacaktır. Oransal kontrol, hatayı hızlı bir şekilde azaltır, ancak geride artık (ofset) bir hata bırakır.

İntegral eylem (I): Eylem, zaman içindeki kümülatif hatayı hesaba katar. Çıktı, oransal eylemden kalan hatayı ortadan kaldırmak için sürekli olarak sürülür. Bu bileşen geçmiş hataları hatırlar ve ayar noktasına yavaş da olsa ulaşmak için çıkışta ayarlamalar yapar.

Türetilmiş Aksiyon (D), : Hatadaki değişim hızına tepki veren kısım. Türev Eylemi, sıcaklığın hızla değişmesi durumunda sisteme uygun bir kuvvet uygular. Sistemi stabilize etmeye ve aşmayı azaltmaya (sıcaklık ayar noktasını aştığında) ve tepki sürelerini iyileştirmeye yardımcı olur.

Üç ayar parametresinin (Kp, Kd ve Ki - bunlar eylemlerdir) bu kombinasyonu, kontrolörün belirli bir uygulamada ne kadar iyi performans gösterdiğini belirleyecektir. ModernPID Kontrol CihazlarıParametreleri izlemek ve ayarlamak için gelişmiş bir arayüz sunar. Bağlantının ve ayarlamanın başarılı olmasını sağlamak için bu ilke anlaşılmalıdır. Control Engineering'in PID Kontrolüne Giriş gibi kaynaklar, bu prensibi daha iyi anlamanıza yardımcı olacaktır.

2. Bağlantınızın Temelini Atmak

Planlama, başarılı bir bağlantının anahtarıdır. Yanlış kablolama ve konfigürasyona, ekipmanın hasar görmesine veya güvenlik endişelerine neden olabileceğinden bu aşama aceleye getirilmemelidir.

Sisteminizi Tanımlayın: Sıcaklığı hassas kontrol gerektiren prosesi veya sistemi netleştirin. Normal sıcaklık aralığı nedir? Hangi doğruluk gereklidir? Ne kadar termal kütle gereklidir ve sistemin yanıt vermesi ne kadar sürer? Kontrolör ve aktüatör özellikleri bu bilgilerle belirlenir.

Doğru denetleyiciyi seçin: PID Denetleyicilerinin tümü aynı özelliklere sahip değildir. Aşağıdakiler gibi faktörleri göz önünde bulundurun:

Kontrol algoritması: Bu denetleyicinin standart bir PID'si veya gelişmiş algoritmaları var mı? (ör. Smith tahmincisi ve filtre seçenekleri) Yoksa sargılara karşı sıfırlamaya karşı koruma sağlıyor mu?

Giriş türleri: Denetleyicinin, kullanmayı düşündüğünüz sensör sinyallerini kabul edebildiğinden emin olun.

Hangi çıktı türünü seçeceksiniz? Fanlar veya ısıtıcılar için Katı Hal Röleleri, solenoidleri veya kontaktörleri kontrol eden Röle çıkışları, Darbe Genişlik modülasyonu (PWM), fan hızlarını yönlendirmek için kullanılan çıkışlar ve diğer kontrolörler arasında arayüz oluşturmak için Analog Voltaj/Akım dahil olmak üzere birçok seçenek vardır.

İletişim: Uygulama, izleme, günlüğe kaydetme veya daha büyük bir sistemle (ör. Modbus RTU/TCP/Profibus, Ethernet/IP, vb.) entegrasyon için iletişim gerektiriyor mu?

Arayüz ve Ekran: Hangi seviyede arayüze ihtiyacınız var? Hangisi daha iyi, basit bir LCD mi yoksa gelişmiş bir HMI mı?

Kalibrasyon dikkate alınması gereken bir husustur: Uygulamanın gereksinimlerine ve sensörün/kontrolörün ilk kurulduğu duruma bağlı olarak ilk kalibrasyon gerekebilir. Bu, okumaların doğru olmasını ve kontrol sisteminin doğru çalışmasını sağlayacaktır.

Ölçüm boşluğunun kapatılması: Sıcaklık sensörünün bağlanması

Sıcaklık sensörleri, kontrolörün "burnu" dur - sıcaklığı ölçerler. K, E veya J Tipi gibi termokupllar ve Direnç Sıcaklık Sensörleri (RTD'ler, Pt100, Pt1000) yaygın endüstriyel sensörlerdir.

Sensör giriş terminallerini bulun: PID Kontrol Panelinde, genellikle "IN", THERM", "TC" ve "RTD" olarak işaretlenmiş belirlenmiş giriş Terminallerini bulun.

Sensör Tipini Belirleyin: Sensör tipini belirlediğinizden emin olun.#39; yeniden kullanıyor. Bu tür bir sensör, kontrolör tarafından eşleştirilmelidir.

Bağlantı Şeması aşağıdadır: Bağlantı şeması için PID denetleyici kılavuzuna bakın. Diyagram size RTD'leri ve termokuplları (örneğin, RTD'ler ve standart termokupl için üç veya dört kablo) nasıl bağlayacağınızı ve hangi polaritenin gerekli olduğunu söyleyecektir.

Termokupl Ex: Genellikle BNC, DB9 veya vidalı terminaller gibi belirli konektörlerle bağlanır. Bu şema, her bir terminale hangi kabloların bağlandığını ve kontrolöre soğuk bağlantı telafisinin yerleşik olup olmadığını veya harici bir sensör gerekip gerekmediğini gösterir.

RTD örneği: Sensör elemanının kullanılıp kullanılmadığına ve nasıl kullanıldığına bağlı olarak dört adede kadar kablo gerektirebilir#39; heyecanlı. Bağlantı şemaları, doğru direnç ölçümleri için uygun bağlantıları detaylandıracaktır.

Terminal blokları varsa, bunları kullanın. Daha fazla güvenilirlik için doğrudan vidalı bağlantılardan kaçının.

Kalibrasyon Testi (İsteğe Bağlı, ancak Önerilir): Bilinen ve kalibre edilmiş bir termometreye sahip bir sıcaklık kaynağına erişebiliyorsanız, kablolamadan sonra temel bir test yapın. Kontrolör tarafından görüntülenen sıcaklığı kalibrasyona göre doğrulayın. Kontrol cihazınızın kalibrasyon özellikleri sayesinde küçük ayarlamalar yapabilirsiniz.

Kontrol Komutunun Yürütülmesi: Son kontrol elemanına (Aktüatör) bağlanma.

Tüm sistemin "kası" dır. PID alıcısı, PID'den alınan sinyallere göre proses sıcaklığını ayarlar.

Aktüatörü Tanımlayın Hangi cihazın sıcaklığı ayarlayacağını belirleyin.

Çıkış Terminallerini Bulun PID kontrolünün genellikle "OUT", "AO" veya "DA" (Dijital/Röle Çıkışı) olarak işaretlenmiş çıkış terminallerini arayın.

Bir aktüatörle eşleşecek çıkış tipini seçin: Kontrolörün çıkışının aktüatörün giriş gereksinimiyle eşleştiğinden emin olun.

Analog çıkış (AO/DA). Dijital/Röle çıkışı (DA): Daha sonra büyük yükleri kontrol eden kontaktörler ve röleler gibi cihazlara güç vermek için kullanılır. Voltaj değerlerine (örn. 5V mantık veya 24V röle bobini) ve kablolama konfigürasyonuna (normalde açık (NO) veya normalde kapalı (NC) ) dikkat edilmelidir. Kontrolör çıkışını doğru şekilde ayarlamak önemlidir (örn. darbe uzunluğu ve görev döngüsü).

Bir Aktüatörü Bağlayın Aktüatörünüzü veri sayfasına uygun olarak bağlayın. Cihazları değiştirmek için röle çıkışları kullanıyorsanız, cihazın çıkışın NO/COM (veya uygulamaya bağlı olarak NC/COM) terminalleri ile kaynak gücü arasına düzgün şekilde bağlandığından emin olun. Analog aktüatörün giriş kablosunu kontrolöre bağlayın' s sinyali.

Çıkış aralığını/ölçeğini ayarlayın: Kontrol cihazınızın yapılandırma menüsünü açın (normalde düğmeler, bir LCD ekran veya PC arabirim yazılımı aracılığıyla). Çıkışa gidin ve parametreleri aktüatörünüze uyacak şekilde ayarlayın. Çıkış aralığını ayarlayın (örneğin, %0-100 ila 0-10V).

Denetleyiciye güç bağlama: Enerji Verme Sistemi

3. PID'nin çalışması için sabit bir güç kaynağı gereklidir. Yanlış kablolama ciddi tehlikelere yol açabilir.

Güç girişi terminallerini bulun. Denetleyicinin arkasında veya yanında bulunan "AC IN", VAC" terminallerini veya diğer benzer terminalleri arayın.

Ana gücü kaynak sigortasından/kesiciden kapatın.

Kontrolörün terminallerini güç kaynağına bağlayın (Canlı, Nötr ve Toprak). Bağlantı şeması kullanım kılavuzunda yer almaktadır.

Genellikle AC ana gücünden gelen sigortalı kablo olan güç kaynağını bağlayın.

Güvenlik ve Polarite: Tüm bağlantıları kontrol edin. Herhangi bir kabloya dokunmadan önce elektriğin kapalı olduğundan emin olun. AC gücünün fazını kontrol edin (L1/L2/N/G). DC gücü kullanılırken yanlış polarite nedeniyle kontrolör zarar görebilir.

PID denetleyicisi için Algoritmaları Ayarlama

4. Denetleyici ve#39; S Intelligent, yapılandırma sırasında hayat bulur. Bu adımda dikkat edilmesi gereken bir husustur.

Yapılandırma Modu Erişimi: Kontrol cihazınızdaki tuş takımını veya düğmeleri kullanarak ya da bir PC arabirim yazılımı kullanarak programlama moduna girin. Bu, belirli LED desenleriyle veya ekran modundaki bir değişiklikle gösterilebilir.

Ayar Noktasını (SP) ayarlayın. Hedef sıcaklığı girmek için kontrol cihazındaki tuş takımını kullanın.

Giriş Tipini Ayarla (Sensör Tipi): Kontrolörün ayarlarından uygun giriş tipini seçin (örn. TC Tip Pt100, RTD Tip K). Kontrolör daha sonra sensörden gelen sinyali doğru bir şekilde yorumlayacaktır. Bazı kontrolörler, harici bir sensör kullanıldığında soğuk bağlantı kompanzasyonu sunar.

Çıkış Aralığını/Türünü Seçin: Kontrol cihazınızın çıkış aralığını/türünü seçin (örn. Voltaj, Röle, PWM). Çıkış aralığını aktüatör gereksinimlerinize tam olarak uyacak şekilde ayarlayın (örn. %0-100, 0-10V, 4-20mA). Doğru kontrol sinyali uygulaması, ölçeklendirmeye bağlıdır.

İlk PID parametrelerinin ayarlanması (Ayarlama). Bu kısım genellikle en karmaşık olanıdır. İlk parametreler genellikle ayarlanır ("ayarlanır"). Birçok denetleyicinin bir özelliği olan Otomatik Ayar veya "Otomatik Ayar", nasıl tepki verdiğini gözlemlemek için ayar noktasında (genellikle küçük bir adımla) bir değişiklik içeren otomatik bir test gerçekleştirir. Daha sonra P, I ve D değerlerini hesaplar. Tercih ederseniz veya ihtiyacınız varsa manuel PID ayarlama kaynaklarına (Ziegler Nichols yöntemi gibi) bakın. Muhafazakar değerlerden başlayarak artımlı olarak ayarlayın. Ayarlama sırasında işlemin yanıtını (minimum aşma ve hızlı yerleşme) izleyin. Kararlı, duyarlı ve salınımsız bir çalışma elde etmek için kontrol sistemini ayarlamak önemlidir. Honeywell uygulama notları, birçok pratik ayar stratejisi sağlar.

Çıkış filtresi ve nemlendirme: Bazı kontrolörler, sensörlerden gelen gürültü sinyallerini düzelten ve düzensiz eylemleri önleyen bir çıkış filtresi ayarına sahiptir. Bazı kontrolörler, avlanmayı veya aşmayı azaltabilen sönümleme işlevlerine sahiptir (ayar noktasına yakın küçük salınımlar).

Darbesiz İletim: Denetleyici yetenekliyse darbesiz iletimi yapılandırın. Bu, sinyalin aniden sıçramasına gerek kalmadan parametreleri veya ayar noktasını değiştirmenize olanak tanır. Aşmaya neden olabilir, hatta sisteminize zarar verebilir.

Kaydet ve çık: Ayarlar yapılandırıldıktan sonra, bunların denetleyicinin belleğinde saklandığından emin olun (tam kaydetme komutunu öğrenmek için kılavuzunuza bakın). Yapılandırma modundan çıkın.

Doğrulama ve Test: Performansın Doğrulanması

5. Doğru performansı sağlamak ve işlemi doğrulamak için fiziksel yapılandırma ve bağlantıdan sonra kapsamlı bir şekilde test etmek önemlidir.

Görsel inceleme: Tüm kabloları yalıtım, doğruluk ve güvenlik açısından kontrol edin.

Güç: Güç kaynağındaki sigortayı veya devre kesiciyi değiştirin.

İlk Yanıt İzleyicisi: Oyun kumandanızın ekranına bakın. Doğru sıcaklığı gösteriyor mu? Aktüatörler yanıt veriyor mu? (örn. ısıtıcı anahtarı devreye giriyor mu veya fan çalışmaya başlıyor mu) Ekranda hata mesajları olup olmadığını kontrol edin.

Sensör Okumasını Kontrol Edin: Görüntülenen sıcaklığın aynı olduğunu doğrulamak için bağımsız, kalibre edilmiş bir sıcaklık ölçer veya taşınabilir veri kaydediciler (Pico Technology veya National Instruments tarafından üretilen cihazlar gibi) kullanın. Gerekirse sensör kalibrasyonunu kontrol edin.

Kapalı Döngü kontrolü: Ayar Noktasını (SP) değiştirin. Sistemin yanıtını izleyin. Sistem ayar noktasına doğru bir şekilde ulaşabiliyor mu? Doğru mu? Ayar noktalarının etrafında aşırı salınımlar veya aşmalar var mı? Yaklaşma hızını ve kararlılığını izleyin.

Son Ayar: Gerekirse, ilk performans ışığında PID parametrelerini tekrar gözden geçirin. Optimum performans için küçük ayarlamalar gerekebilir. Bu, özellikle kararlı durum hatalarını azaltmak için İntegral Eylem ve kararlılığı artırmak için Türev Eylem için geçerlidir.

Veri kaydı (isteğe bağlı). Kontrol cihazınızın veri kaydetme özellikleri varsa, veri kaydedicinin sıcaklık verilerini günlüğe kaydetmesini ve kontrol verilerini çıkarmasını sağlayabilirsiniz. Sisteminizin performansını analiz etmede ve sorun gidermede paha biçilmez olabilir.

Yaygın Sorunlar ve Sorun Giderme: Nasıl Çözülür?

6. Dikkatli bir planlama ile bile, sorunlar yine de ortaya çıkabilir. İşte ortaya çıkabilecek bazı belirtiler ve olası nedenleri.

Sıcaklık Değişmiyor / Kontrolör Çıkışı Aktif Değil:

Ayar noktasının doğru şekilde ayarlandığını ve işlem aralığında olduğunu doğrulayın.

Çıkış konfigürasyonunun aktüatör gereksinimleriyle uyumlu olup olmadığını kontrol edin.

Elektrik gücünü test edin (ışıklar açık, motor çalışıyor).

Kontrolörün çıkış terminallerinden aktüatöre giden kabloları doğrulayın.

Denetleyicideki ekran istenen değeri göstermiyorsa, çıkışı kontrol edin.

Av Salınımları:

Neden: Çok agresif PID parametresi (çok düşük İntegral Zaman Ti veya çok yüksek Türev Zaman sabiti Td).

Çözüm: Kp veya Ti'yi azaltın. Ayarlama bölümüne bakın.

Herhangi bir harici sorun olup olmadığına bakın (örneğin, daha küçük bir sistemi etkileyen taslaklar).

Sistem, gevşek bileşenler (örn.) gibi mekanik olarak kararsız görünüyorsa, kontrol edilmelidir.

Aşağıda yavaş yanıt / büyük kararlı durum hatası (ofset) örnekleri verilmiştir

Yetersiz İntegral Eyleme (Ki) ve/veya aşırı muhafazakar oransal kazanca (Kp) neden olur. Filtre ayarları çok agresif bir şekilde ayarlanmış olabilir.

Çözüm: İntegral Eylemi Azaltın (Ti'yi azaltın) veya Oransal Kazancı Artırın (Kp'yi artırın). İntegral süresinin sistemin yanıt süresine karşılık geldiğinden emin olun.

Yanlış sensör okuması / kontrolör ekranı kaymaları:

Neden: Kötü kablolama (gevşek veya kopuk bağlantılar, parazit), sensörün kalibrasyon sapması, soğuk bağlantı telafisi yanlış, sensör arızası.

Çözünürlük: Sensör yapılandırmasını kontrol edin. Sensör bağlantılarını ve kabloları doğrulayın. Kontrolörü veya sensörü yeniden kalibre etme' s soğuk kavşak düşünülebilir. Sorunu kalibre edilmiş bir termometre ile teşhis edin.

Aktüatör doğru yanıt vermiyor:

Neden: Yanlış aktüatör kablolaması, aktüatör arızası, kontrolörden gelen uyumsuz çıkış sinyalleri, arızalı röle veya SSR.

Çözüm: Aktüatörün veri sayfasına bakın. Kablolamanın spesifikasyonuna uygun olduğunu doğrulayın. Kontrolörün çıkışının aktüatör için giriş gereksinimiyle eşleşip eşleşmediğini kontrol edin. Mümkünse, aktüatörü kendi başına test edin.

Sorun gidermeye başlamadan önce PID denetleyicisinin kılavuzuna bakın. Control.com ve Instrumentation.com gibi forumlar da deneyimleri paylaşmak için harika kaynaklardır.