PID valdiklio naudojimas automatikos sistemose, pavyzdžiui, TRM148 OWEN

Automatinis reguliavimas, reguliavimo sistema

Automatinis valdymas yra automatinio valdymo tipas. Tam tikros vertės, charakterizuojančios technologinį procesą, pastovumo palaikymas arba jo kitimas pagal duotą dėsnį, atliekamas matuojant valdomo objekto būklę arba trikdžius, paveikiant objekto reguliavimo instituciją.

Norint atlikti automatinį reguliavimą, prie reguliuojamo įrenginio prijungiamas prietaisų rinkinys, kurio derinys vadinamas reguliatoriumi.

Remdamasis vieno ar kelių procesą apibūdinančių kintamųjų matavimais, valdiklis paveikia procesą keisdamas vieną ar kelis valdymo veiksmus, išlaikydamas nustatytą valdomo kintamojo reikšmę.

Valdymo sistema - sistema, skirta išlaikyti tam tikrą tam tikro fizikinio dydžio kitimo dėsnį, vadinama kontroliuojamu dydžiu.Kontroliuojamo kintamojo kontrolinė vertė gali būti pastovi arba tai gali būti laiko ar kito kintamojo funkcija.

Reguliavimo procese valdoma reikšmė lyginama su nustatyta reikšme, o esant valdomos vertės nukrypimui nuo nustatytos reikšmės, reguliavimo veiksmas patenka į valdymo objektą, atstatant valdomą reikšmę.

Reguliavimo veiksmą asmuo gali įvesti rankiniu būdu. Jei valdomo kintamojo matavimas ir valdymo veiksmo įvedimas atliekamas instrumentais, be žmogaus įsikišimo, tai valdymo sistema vadinama autonomine sistema.

Be valdymo veiksmo, valdymo sistemas veikia trikdžiai, dėl kurių valdomas kintamasis nukrypsta nuo nustatytos vertės ir atsiranda valdymo klaidų.

Pagal valdymo veiksmo pakeitimo pobūdį valdymo sistemos skirstomos į automatines stabilizavimo sistemas (valdymo veiksmas yra pastovi reikšmė arba yra tam tikra užprogramuotos valdymo sistemos laiko funkcija) ir servo sistemas (valdymo pakeitimas veiksmą lemia anksčiau nežinomas valdymo veiksmas) ).

PID valdikliai

PID valdiklis yra jau paruoštas įrenginys, kuris leis vartotojui įdiegti programinį algoritmą, valdantį vieną ar kitą automatizuotos sistemos įrangą. Reguliavimo (valdymo) sistemų kūrimas ir konfigūravimas tampa daug lengvesnis, jei naudojate jau paruoštus įrenginius, tokius kaip universalus 8 kanalų PID valdiklis TRM148 iš OWEN kompanijos.

Tarkime, reikia automatizuoti tinkamų klimato sąlygų palaikymą šiltnamyje: atsižvelgti į dirvos temperatūrą prie augalų šaknų, oro slėgį, oro ir dirvožemio drėgmę bei palaikyti nurodytus parametrus. per kontrolę Kaitinantis elementas ir gerbėjai. Tai negali būti lengviau, tiesiog sureguliuokite PID valdiklį.

Pirmiausia prisiminkime, kas yra PID valdiklis? PID valdiklis yra specialus įrenginys, kuris nuolat tikslina išėjimo parametrus trimis būdais: proporciniu, integraliniu ir diferencialiniu, o pradiniai parametrai yra įvesties parametrai, gaunami iš jutiklių (slėgis, drėgmė, temperatūra, apšvietimas ir kt.).

Įvesties parametras į PID reguliatoriaus įvestį tiekiamas iš jutiklio, pavyzdžiui, drėgmės jutiklio. Reguliatorius gauna įtampos ar srovės reikšmę, ją išmatuoja, tada pagal savo algoritmą atlieka skaičiavimus ir galiausiai siunčia signalą į atitinkamą išėjimą, ko pasekoje automatizuota sistema gauna valdymo veiksmą Sumažėjo dirvožemio drėgmė - laistymas buvo įjungtas kelioms sekundėms.

Tikslas yra pasiekti vartotojo nustatytą drėgmės vertę. Arba pvz.: sumažėjo apšvietimas – įjunkite fitolampas ant augalų ir pan.

PID valdymas

Tiesą sakant, nors viskas atrodo paprasta, matematika reguliatoriaus viduje yra sudėtingesnė, ne viskas vyksta vienu žingsniu. Įjungus drėkinimą, PID valdiklis vėl matuoja, matuoja, kiek pasikeitė įvesties vertė – tai yra valdymo klaida.Kitas veiksmas su pavara dabar bus pataisytas, atsižvelgiant į išmatuotą reguliavimo paklaidą ir taip toliau kiekviename valdymo etape, kol bus pasiektas tikslas – vartotojo nustatytas parametras.

Reguliuojant dalyvauja trys komponentai: proporcinis, integralus ir diferencinis. Kiekvienas komponentas turi savo svarbos laipsnį kiekvienoje konkrečioje sistemoje ir kuo didesnis to ar kito komponento indėlis, tuo svarbesnis jis turi būti keičiamas reguliavimo procese.

Proporcinė dedamoji yra pati paprasčiausia, kuo didesnis pokytis, tuo didesnis koeficientas (proporcingumo formulėje), o norint sumažinti poveikį, pakanka tiesiog sumažinti koeficientą (daugiklį).

Tarkime, šiltnamyje dirvožemio drėgmė yra daug mažesnė nei nustatyta – tuomet laistymo laikas turėtų būti tiek, kiek esama drėgmė yra mažesnė už nustatytą. Tai yra grubus pavyzdys, tačiau principas yra beveik tas pats.

Integruotas komponentas – būtina pagerinti valdymo tikslumą, remiantis ankstesniais valdymo įvykiais: ankstesnės klaidos yra integruojamos ir jos ištaisomos, kad galiausiai būtų pasiektas nulinis būsimos kontrolės nuokrypis.

Ir galiausiai diferencialinis komponentas. Čia atsižvelgiama į kontroliuojamo kintamojo kitimo greitį. Nepriklausomai nuo to, ar kontrolinė vertė keičiama sklandžiai, ar staiga, valdymo veiksmas neturi sukelti didelių vertės nuokrypių valdymo metu.

Belieka pasirinkti įrenginį PID valdymui. Šiandien rinkoje jų yra daug, yra kelių kanalų, leidžiančių vienu metu keisti kelis parametrus, kaip minėtame pavyzdyje su šiltnamiu.

Pažvelkime į reguliatoriaus įrenginį naudodami universalų PID reguliatorių TRM148 iš OWEN kompanijos.

Aštuoni įvesties jutikliai tiekia signalus į atitinkamas įvestis. Signalai keičiami, filtruojami, koreguojami, jų reikšmes galima matyti ekrane perjungus mygtukais.

Įrenginio išėjimai gaminami įvairiomis modifikacijomis, reikiamais deriniais iš šių:

• relė 4 A 220 V;

• tranzistoriniai optronai n-p-n-tipo 400 mA 60 V;

• triaciniai optronai 50 mA 300 V;

• DAC «parametras — srovė 4 … 20 mA»;

• DAC «parametras-įtampa 0…10 V»;

• 4 … 6 V 100 mA kietojo kūno relės valdymo išėjimas.

Taigi valdymo veiksmas gali būti analoginis arba skaitmeninis. Skaitmeninis signalas — tai kintamo pločio impulsai, o analoginiai — nuolatinės kintamosios įtampos arba srovės pavidalu vienodame diapazone: nuo 0 iki 10 V įtampai ir nuo 4 iki 20 mA — srovės signalui.

Šie išvesties signalai naudojami tik valdant pavaras, tarkime, drėkinimo sistemos siurblį arba relę, kuri įjungia ir išjungia šildymo elementą arba variklį, skirtą pavaros vožtuvui valdyti. Valdymo skydelyje yra signalų indikatoriai.

Norint sąveikauti su kompiuteriu, TPM148 reguliatorius turi RS-485 sąsają, kuri leidžia:

• sukonfigūruoti įrenginį kompiuteryje (konfigūravimo programinė įranga suteikiama nemokamai);

• perduoti į tinklą dabartines išmatuotų verčių reikšmes, reguliatoriaus išėjimo galią, taip pat visus programuojamus parametrus;

• gauti operatyvinius duomenis iš tinklo, kad generuotų valdymo signalus.