Utilizarea unui controler PID în sistemele de automatizare pe exemplul TRM148 OWEN

Reglare automată, sistem de reglare

Controlul automat este un tip de control automat. Menținerea constantei unei anumite valori care caracterizează procesul tehnologic, sau modificarea acestuia conform unei legi date, realizată prin măsurarea stării unui obiect controlat sau a perturbărilor prin afectarea organismului de reglementare al obiectului.

Pentru a efectua reglarea automată, la instalația care urmează să fie reglată este conectat un set de dispozitive, a căror combinație se numește regulator.

Pe baza măsurătorilor uneia sau mai multor variabile care caracterizează procesul, controlerul afectează procesul prin modificarea uneia sau mai multor acțiuni de control, menținând valoarea setată a variabilei controlate.

Un sistem de control - un sistem conceput pentru a menține o anumită lege de modificare a unei anumite mărimi fizice se numește mărime controlată.Valoarea de referință a variabilei controlate poate fi constantă sau poate fi o funcție a timpului sau a unei alte variabile.

În procesul de reglare, valoarea controlată este comparată cu valoarea setată, iar în prezența unei abateri a valorii controlate de la valoarea setată, acțiunea de reglare intră în obiectul de control, restabilind valoarea controlată.

Acțiunea de reglementare poate fi introdusă manual de către o persoană. Daca masurarea variabilei controlate si introducerea actiunii de control se fac prin instrumente, fara interventia omului, atunci sistemul de control se numeste sistem autonom.

Pe lângă acțiunea de control, sistemele de control sunt afectate de perturbații care determină abaterea variabilei controlate de la valoarea setată și apariția erorilor de control.

Prin natura modificării acțiunii de control, sistemele de control sunt subdivizate în sisteme de stabilizare automată (acțiunea de control este o valoare constantă sau este o funcție dată a timpului sistemului de control programat) și sisteme servo (modificarea controlului). acțiunea este determinată de o acțiune de control necunoscută anterior) ).

Controlere PID

Controlerul PID este un dispozitiv gata făcut, care va permite utilizatorului să implementeze un algoritm software pentru a controla unul sau altul echipament al unui sistem automat. Construirea și configurarea sistemelor de reglare (control) devine mult mai ușoară dacă utilizați dispozitive gata făcute, cum ar fi regulatorul PID universal TRM148 pentru 8 canale de la compania OWEN.

Să presupunem că trebuie să automatizați menținerea condițiilor climatice potrivite în seră: luați în considerare temperatura solului de lângă rădăcinile plantelor, presiunea aerului, umiditatea aerului și a solului și mențineți parametrii specificați. prin control Element de incalzire și fani. Nu ar putea fi mai ușor, doar reglați controlerul PID.

Să ne amintim mai întâi ce este un controler PID? Controlerul PID este un dispozitiv special care rafinează continuu parametrii de ieșire în trei moduri: proporțional, integral și diferențial, iar parametrii inițiali sunt parametrii de intrare obținuți de la senzori (presiune, umiditate, temperatură, iluminare etc.).

Parametrul de intrare este introdus la intrarea controlerului PID de la un senzor, de exemplu un senzor de umiditate. Regulatorul primește valoarea tensiunii sau curentului, o măsoară, apoi face calcule conform algoritmului său și în cele din urmă trimite un semnal către ieșirea corespunzătoare, în urma căreia sistemul automat primește o acțiune de control.Umiditatea solului a scăzut - udarea a fost aprins pentru câteva secunde.

Scopul este de a atinge o valoare a umidității definită de utilizator. Sau de exemplu: iluminarea a scăzut - aprindeți fitolampile pe plante etc.

Controlul PID

De fapt, deși totul pare simplu, matematica din interiorul regulatorului este mai complicată, nu totul se întâmplă într-un singur pas. După ce irigarea este pornită, controlerul PID măsoară din nou, măsurând cât de mult s-a schimbat acum valoarea de intrare - aceasta este eroarea de control.Următoarea acțiune asupra unității va fi acum corectată, ținând cont de eroarea de reglare măsurată și așa mai departe la fiecare pas de control până când ținta - un parametru definit de utilizator - este atinsă.

În reglementare sunt implicate trei componente: proporțională, integrală și diferențială. Fiecare componentă are propriul grad de importanță în fiecare sistem particular și cu cât contribuția acestei sau acelea componente este mai mare, cu atât este mai esențială schimbarea în procesul de reglementare.

Componenta proporțională este cea mai simplă, cu cât modificarea este mai mare, cu atât coeficientul (de proporționalitate în formulă) este mai mare, iar pentru a reduce impactul, este suficient să reduceți pur și simplu coeficientul (multiplicatorul).

Să presupunem că umiditatea solului din seră este mult mai mică decât punctul de referință - atunci timpul de udare ar trebui să fie atât de lung cât umiditatea curentă este mai mică decât punctul de referință. Acesta este un exemplu grosolan, dar principiul este aproximativ același.

Componentă integrală — este necesar să se îmbunătățească acuratețea controlului pe baza evenimentelor de control anterioare: erorile anterioare sunt integrate și se face o corecție asupra acestora pentru a obține în cele din urmă abaterea zero în controlul viitor.

Și în sfârșit, componenta diferențială. Aici se ia în considerare rata de modificare a variabilei controlate. Indiferent dacă valoarea de referință este schimbată fără probleme sau brusc, acțiunea de control nu trebuie să conducă la abateri excesive ale valorii în timpul controlului.

Rămâne să alegeți un dispozitiv pentru controlul PID. Astăzi există multe dintre ele pe piață, există multi-canal care vă permit să schimbați mai mulți parametri simultan, ca în exemplul de mai sus cu o seră.

Să ne uităm la dispozitivul regulatorului folosind exemplul regulatorului PID universal TRM148 de la compania OWEN.

Cei opt senzori de intrare transmit semnale către intrările respective. Semnalele sunt scalate, filtrate, corectate, valorile lor pot fi văzute pe afișaj prin comutarea cu butoane.

Ieșirile dispozitivului sunt produse în diferite modificări în combinațiile necesare dintre următoarele:

• releu 4 A 220 V;

• optocuple cu tranzistori de tip n-p-n 400 mA 60 V;

• optocuple triac 50 mA 300 V;

• DAC „parametru — curent 4 … 20 mA”;

• DAC „parametru-tensiune 0 … 10 V”;

• 4 … 6 V 100 mA ieșire de control pentru releu cu stare solidă.

Deci, acțiunea de control poate fi analogică sau digitală. Semnal digital — acestea sunt impulsuri de lățime variabilă și analogice — sub formă de tensiune alternativă continuă sau curent într-un domeniu uniform: de la 0 la 10 V pentru tensiune și de la 4 la 20 mA — pentru semnalul de curent.

Aceste semnale de ieșire sunt folosite doar pentru a controla actuatoarele, de exemplu o pompă a sistemului de irigare sau un releu care pornește și oprește un element de încălzire sau un motor pentru a controla o supapă de acţionare. Există indicatoare de semnal pe panoul de control.

Pentru interacțiunea cu un computer, regulatorul TPM148 este echipat cu o interfață RS-485 care permite:

• configurați dispozitivul pe un computer (software de configurare este oferit gratuit);

• transmiteți în rețea valorile curente ale valorilor măsurate, puterea de ieșire a regulatorului, precum și toți parametrii programabili;

• primiți date operaționale din rețea pentru a genera semnale de control.