استخدام وحدة تحكم PID في أنظمة الأتمتة على سبيل المثال TRM148 OWEN

الضبط التلقائي ونظام التعديل

التحكم الآلي هو نوع من التحكم الآلي. الحفاظ على ثبات قيمة معينة تميز العملية التكنولوجية ، أو تغييرها وفقًا لقانون معين ، يتم إجراؤها عن طريق قياس حالة الكائن الخاضع للرقابة أو الاضطرابات من خلال التأثير على الهيئة التنظيمية للكائن.

لإجراء التنظيم التلقائي ، يتم توصيل مجموعة من الأجهزة بالتثبيت الخاضع للتنظيم ، ويسمى الجمع بينها بالمنظم.

بناءً على قياسات واحد أو أكثر من المتغيرات التي تميز العملية ، تؤثر وحدة التحكم على العملية عن طريق تغيير إجراء تحكم واحد أو أكثر ، مع الحفاظ على القيمة المحددة للمتغير المتحكم فيه.

نظام التحكم - يسمى النظام المصمم للحفاظ على قانون معين لتغيير كمية مادية معينة بالكمية الخاضعة للرقابة.قد تكون نقطة ضبط المتغير المتحكم به ثابتة ، أو قد تكون دالة للوقت أو بعض المتغيرات الأخرى.

في عملية التنظيم ، تتم مقارنة القيمة المضبوطة بالقيمة المحددة ، وفي حالة وجود انحراف للقيمة الخاضعة للرقابة عن القيمة المحددة ، يدخل الإجراء التنظيمي كائن التحكم ، واستعادة القيمة الخاضعة للرقابة.

يمكن إدخال الإجراء التنظيمي يدويًا بواسطة شخص. إذا تم قياس المتغير الخاضع للرقابة وإدخال إجراء التحكم بواسطة أدوات ، دون تدخل بشري ، فإن نظام التحكم يسمى نظام مستقل.

بالإضافة إلى إجراء التحكم ، تتأثر أنظمة التحكم بالاضطرابات التي تؤدي إلى انحراف المتغير المتحكم فيه عن القيمة المحددة وحدوث أخطاء التحكم.

حسب طبيعة التغيير في إجراء التحكم ، يتم تقسيم أنظمة التحكم إلى أنظمة تثبيت أوتوماتيكي (إجراء التحكم هو قيمة ثابتة أو وظيفة معينة لوقت نظام التحكم المبرمج) وأنظمة مؤازرة (التغيير في التحكم يتم تحديد الإجراء من خلال إجراء تحكم غير معروف سابقًا)).

وحدات تحكم PID

وحدة التحكم PID هي جهاز جاهز يسمح للمستخدم بتنفيذ خوارزمية برمجية للتحكم في جهاز أو آخر من معدات النظام الآلي. يصبح بناء وتكوين أنظمة التنظيم (التحكم) أسهل بكثير إذا كنت تستخدم أجهزة جاهزة مثل وحدة التحكم PID العالمية TRM148 لـ 8 قنوات من شركة OWEN.

لنفترض أنك بحاجة إلى أتمتة صيانة الظروف المناخية الصحيحة في الدفيئة: ضع في الاعتبار درجة حرارة التربة بالقرب من جذور النباتات ، وضغط الهواء ، ورطوبة الهواء والتربة ، والحفاظ على المعلمات المحددة من خلال السيطرة عنصر التسخين والمشجعين. لا يمكن أن يكون الأمر أسهل ، فقط قم بضبط وحدة تحكم PID.

دعنا نتذكر أولاً ما هي وحدة تحكم PID؟ وحدة التحكم PID عبارة عن جهاز خاص يعمل باستمرار على تحسين معلمات الإخراج بثلاث طرق: متناسبة ، ومتكاملة وتفاضلية ، والمعلمات الأولية هي معلمات الإدخال التي تم الحصول عليها من أجهزة الاستشعار (الضغط ، والرطوبة ، ودرجة الحرارة ، والإضاءة ، وما إلى ذلك).

يتم تغذية معلمة الإدخال إلى مدخلات وحدة التحكم PID من جهاز استشعار ، على سبيل المثال مستشعر الرطوبة. يتلقى المنظم قيمة الجهد أو التيار ، ويقيسها ، ثم يقوم بإجراء الحسابات وفقًا للخوارزمية الخاصة به ، ويرسل أخيرًا إشارة إلى الخرج المقابل ، ونتيجة لذلك يتلقى النظام الآلي إجراء تحكم. انخفضت رطوبة التربة - تم الري قيد التشغيل لبضع ثوان.

الهدف هو تحقيق قيمة رطوبة يحددها المستخدم. أو على سبيل المثال: انخفضت الإضاءة - قم بتشغيل المصابيح النباتية على النباتات ، إلخ.

تحكم PID

في الواقع ، على الرغم من أن كل شيء يبدو بسيطًا ، إلا أن العمليات الحسابية داخل المنظم أكثر تعقيدًا ، ولا يحدث كل شيء في خطوة واحدة. بعد تشغيل الري ، يقيس جهاز التحكم PID مرة أخرى ، ويقيس مقدار تغير قيمة الإدخال الآن - وهذا هو خطأ التحكم.سيتم الآن تصحيح الإجراء التالي على محرك الأقراص ، مع الأخذ في الاعتبار خطأ الضبط المقاس ، وما إلى ذلك في كل خطوة تحكم حتى يتم الوصول إلى الهدف - معلمة يحددها المستخدم.

ثلاثة عناصر متضمنة في التنظيم: نسبي ، متكامل وتفاضلي. كل مكون له درجة الأهمية الخاصة به في كل نظام معين ، وكلما زادت مساهمة هذا المكون أو ذاك ، زادت أهمية تغييره في عملية التنظيم.

المكون النسبي هو الأبسط ، فكلما زاد التغيير ، زاد المعامل (التناسب في الصيغة) ، ولتقليل التأثير ، يكفي تقليل المعامل (المضاعف).

لنفترض أن رطوبة التربة في الدفيئة أقل بكثير من نقطة التحديد - إذًا يجب أن يكون وقت الري طالما أن الرطوبة الحالية أقل من نقطة التحديد. هذا مثال فظ ، لكن المبدأ هو نفسه تقريبًا.

مكون متكامل - من الضروري تحسين دقة التحكم بناءً على أحداث التحكم السابقة: يتم دمج الأخطاء السابقة وإجراء تصحيح عليها للحصول في النهاية على انحراف صفري في التحكم في المستقبل.

وأخيرًا المكون التفاضلي. هنا يتم النظر في معدل تغيير المتغير المتحكم فيه. بغض النظر عما إذا تم تغيير نقطة الضبط بسلاسة أو فجأة ، يجب ألا يؤدي إجراء التحكم إلى انحرافات مفرطة في القيمة أثناء التحكم.

يبقى اختيار جهاز للتحكم PID. يوجد اليوم العديد منهم في السوق ، وهناك عدة قنوات تسمح لك بتغيير العديد من المعلمات في وقت واحد ، كما في المثال أعلاه مع دفيئة.

لنلقِ نظرة على جهاز المنظم باستخدام مثال منظم PID العالمي TRM148 من شركة OWEN.

تقوم مستشعرات الإدخال الثمانية بتغذية الإشارات إلى المدخلات المعنية. يتم قياس الإشارات وتصفيتها وتصحيحها ، ويمكن رؤية قيمها على الشاشة عن طريق التبديل باستخدام الأزرار.

يتم إنتاج مخرجات الجهاز بتعديلات مختلفة بالتركيبات الضرورية التالية:

• مرحل 4 أ 220 فولت ؛

• ترانزستور optocouplers n-p-n-type 400 مللي أمبير 60 فولت ؛

• محولات بصرية التيرستورات 50 مللي أمبير 300 فولت ؛

• DAC «المعلمة - الحالية 4 ... 20 مللي أمبير» ؛

• DAC «معلمة الجهد 0 ... 10 فولت» ؛

• 4 ... 6 فولت 100 مللي أمبير خرج التحكم في مرحل الحالة الصلبة.

لذلك ، يمكن أن يكون إجراء التحكم تناظريًا أو رقميًا. الإشارات الرقمية - هذه نبضات متغيرة العرض ، وتناظرية - في شكل جهد متناوب مستمر أو تيار في نطاق موحد: من 0 إلى 10 فولت للجهد ومن 4 إلى 20 مللي أمبير - للإشارة الحالية.

تُستخدم إشارات الخرج هذه فقط للتحكم في المشغلات ، مثل مضخة نظام الري أو مرحل يعمل على تشغيل عنصر التسخين وإيقاف تشغيله أو محرك للتحكم في صمام المشغل. توجد مؤشرات إشارة على لوحة التحكم.

للتفاعل مع جهاز كمبيوتر ، تم تجهيز منظم TPM148 بواجهة RS-485 التي تسمح بما يلي:

• تكوين الجهاز على جهاز كمبيوتر (يتم توفير برنامج التكوين مجانًا) ؛

• ينقل إلى الشبكة القيم الحالية للقيم المقاسة ، وقدرة خرج المنظم ، وكذلك جميع المعلمات القابلة للبرمجة ؛

• استقبال البيانات التشغيلية من الشبكة لتوليد إشارات التحكم.