PID kontrollera izmantošana automatizācijas sistēmās, piemēram, TRM148 OWEN

Automātiska regulēšana, regulēšanas sistēma

Automātiskā vadība ir automātiskās vadības veids. Noteiktas tehnoloģisko procesu raksturojošas vērtības vai tās maiņas noturības saglabāšana atbilstoši noteiktam likumam, ko veic, mērot kontrolējamā objekta stāvokli vai traucējumus, ietekmējot objekta regulējošo institūciju.

Lai veiktu automātisko regulēšanu, regulējamai iekārtai tiek pievienots ierīču komplekts, kuru kombināciju sauc par regulatoru.

Pamatojoties uz viena vai vairāku procesu raksturojošo mainīgo mērījumiem, kontrolieris ietekmē procesu, mainot vienu vai vairākas vadības darbības, saglabājot vadāmā mainīgā iestatīto vērtību.

Kontroles sistēma - sistēmu, kas paredzēta, lai uzturētu noteiktu fiziska lieluma izmaiņu likumu, sauc par kontrolētu lielumu.Kontrolējamā mainīgā uzdotā vērtība var būt nemainīga, vai arī tā var būt laika vai kāda cita mainīgā funkcija.

Regulēšanas procesā kontrolējamā vērtība tiek salīdzināta ar iestatīto vērtību, un, klātesot kontrolējamās vērtības novirzei no iestatītās vērtības, regulējošā darbība nonāk vadības objektā, atjaunojot kontrolēto vērtību.

Normatīvo darbību persona var ievadīt manuāli. Ja vadāmā mainīgā mērīšana un vadības darbības ieviešana tiek veikta ar instrumentiem, bez cilvēka iejaukšanās, tad vadības sistēmu sauc par autonomu sistēmu.

Papildus vadības darbībai vadības sistēmas ietekmē traucējumi, kas izraisa vadāmā mainīgā novirzi no iestatītās vērtības un vadības kļūdu rašanos.

Pēc vadības darbības izmaiņu rakstura vadības sistēmas tiek iedalītas automātiskās stabilizācijas sistēmās (vadības darbība ir nemainīga vērtība vai ir noteikta ieprogrammētās vadības sistēmas laika funkcija) un servo sistēmās (vadības izmaiņas darbību nosaka iepriekš nezināma vadības darbība) ).

PID regulatori

PID kontrolieris ir gatava ierīce, kas ļaus lietotājam ieviest programmatūras algoritmu, lai kontrolētu vienu vai otru automatizētas sistēmas iekārtu. Regulēšanas (vadības) sistēmu izveide un konfigurēšana kļūst daudz vienkāršāka, ja tiek izmantotas gatavas ierīces, piemēram, universālais PID regulators TRM148 8 kanāliem no uzņēmuma OWEN.

Pieņemsim, ka jums ir jāautomatizē pareizo klimatisko apstākļu uzturēšana siltumnīcā: jāņem vērā augsnes temperatūra pie augu saknēm, gaisa spiediens, gaisa un augsnes mitrums un jāsaglabā noteiktie parametri. caur kontroli Sildelements un fani. Tas nevarētu būt vieglāk, vienkārši noregulējiet PID kontrolieri.

Vispirms atcerēsimies, kas ir PID kontrolieris? PID regulators ir īpaša ierīce, kas nepārtraukti precizē izejas parametrus trīs veidos: proporcionāli, integrāli un diferenciāli, un sākotnējie parametri ir ievades parametri, kas iegūti no sensoriem (spiediens, mitrums, temperatūra, apgaismojums utt.).

Ievades parametrs tiek padots uz PID regulatora ieeju no sensora, piemēram, mitruma sensora. Regulators saņem sprieguma vai strāvas vērtību, to mēra, pēc tam veic aprēķinus pēc sava algoritma un visbeidzot nosūta signālu uz atbilstošo izeju, kā rezultātā automatizētā sistēma saņem vadības darbību.Samazinājies augsnes mitrums - laistīšana bija ieslēgts uz dažām sekundēm.

Mērķis ir sasniegt lietotāja noteiktu mitruma vērtību. Vai piemēram: apgaismojums ir samazinājies - ieslēdziet fitolampas augiem utt.

PID kontrole

Patiesībā, lai gan viss izskatās vienkārši, matemātika regulatora iekšienē ir sarežģītāka, ne viss notiek vienā solī. Pēc apūdeņošanas ieslēgšanas PID regulators veic mērījumus vēlreiz, mērot, cik daudz ieejas vērtība tagad ir mainījusies — tā ir vadības kļūda.Nākamā darbība ar piedziņu tagad tiks labota, ņemot vērā izmērīto regulēšanas kļūdu un tā tālāk katrā vadības posmā, līdz tiek sasniegts mērķis — lietotāja definēts parametrs.

Regulēšanā ir iesaistītas trīs sastāvdaļas: proporcionālais, integrālais un diferenciālais. Katrai komponentei katrā konkrētajā sistēmā ir sava nozīmes pakāpe, un jo lielāks ir šīs vai citas komponentes pienesums, jo būtiskāk tas ir jāmaina regulēšanas procesā.

Proporcionālā sastāvdaļa ir visvienkāršākā, jo lielākas izmaiņas, jo lielāks koeficients (proporcionalitātes formulā), un, lai samazinātu ietekmi, pietiek ar koeficientu (reizinātāju) vienkārši samazināt.

Teiksim, siltumnīcā augsnes mitrums ir daudz zemāks par iestatīto – tad laistīšanas laikam jābūt tik ilgi, kamēr pašreizējais mitrums ir zemāks par iestatīto. Šis ir neapstrādāts piemērs, bet princips ir aptuveni vienāds.

Neatņemama sastāvdaļa — ir jāuzlabo kontroles precizitāte, pamatojoties uz iepriekšējiem kontroles notikumiem: tiek integrētas iepriekšējās kļūdas un tiek veiktas tās korekcijas, lai galu galā iegūtu nulles novirzi turpmākajā kontrolē.

Un visbeidzot diferenciālā sastāvdaļa. Šeit tiek ņemts vērā kontrolētā mainīgā lieluma izmaiņu ātrums. Neatkarīgi no tā, vai uzdotā vērtība tiek mainīta vienmērīgi vai pēkšņi, vadības darbība nedrīkst izraisīt pārmērīgas vērtības novirzes kontroles laikā.

Atliek izvēlēties ierīci PID kontrolei. Mūsdienās tirgū ir daudz no tiem, ir daudzkanālu, kas ļauj vienlaikus mainīt vairākus parametrus, kā iepriekš minētajā piemērā ar siltumnīcu.

Apskatīsim regulatora ierīci, izmantojot uzņēmuma OWEN universālā PID regulatora TRM148 piemēru.

Astoņi ieejas sensori padod signālus attiecīgajām ieejām. Signāli tiek mērogoti, filtrēti, koriģēti, to vērtības var redzēt displejā, pārslēdzoties ar pogām.

Ierīces izejas tiek ražotas dažādās modifikācijās nepieciešamajās kombinācijās:

• relejs 4 A 220 V;

• tranzistoru opto savienotāji n-p-n-tipa 400 mA 60 V;

• triac optroni 50 mA 300 V;

• DAC «parametrs — strāva 4 … 20 mA»;

• DAC "parametrs-spriegums 0 … 10 V";

• 4 … 6 V 100 mA cietvielu releja vadības izeja.

Tātad vadības darbība var būt analogā vai digitālā. Digitālais signāls — tie ir mainīga platuma impulsi un analogie impulsi nepārtraukta mainīga sprieguma vai strāvas veidā vienmērīgā diapazonā: no 0 līdz 10 V spriegumam un no 4 līdz 20 mA — strāvas signālam.

Šos izejas signālus izmanto tikai, lai vadītu izpildmehānismus, piemēram, laistīšanas sistēmas sūkni vai releju, kas ieslēdz un izslēdz sildelementu, vai motoru, lai vadītu izpildmehānisma vārstu. Uz vadības paneļa ir signālu indikatori.

Mijiedarbībai ar datoru TPM148 regulators ir aprīkots ar RS-485 interfeisu, kas ļauj:

• konfigurēt ierīci datorā (konfigurācijas programmatūra tiek nodrošināta bez maksas);

• pārsūtīt uz tīklu izmērīto vērtību pašreizējās vērtības, regulatora izejas jaudu, kā arī visus programmējamos parametrus;

• saņemt darbības datus no tīkla, lai ģenerētu vadības signālus.