TRM148 OWEN örneği üzerinde otomasyon sistemlerinde PID kontrolör kullanımı

Otomatik ayar, ayar sistemi

Otomatik kontrol, bir otomatik kontrol türüdür. Kontrol edilen bir nesnenin durumunu veya nesnenin düzenleyici organını etkileyerek rahatsızlıkları ölçerek gerçekleştirilen, teknolojik süreci karakterize eden belirli bir değerin sabitliğini veya belirli bir yasaya göre değişimini sürdürmek.

Otomatik düzenlemeyi gerçekleştirmek için, düzenlenecek tesise bir dizi cihaz bağlanır ve bunların kombinasyonu regülatör olarak adlandırılır.

Prosesi karakterize eden bir veya daha fazla değişkenin ölçümlerine dayalı olarak kontrolör, kontrol edilen değişkenin ayarlanan değerini koruyarak bir veya daha fazla kontrol eylemini değiştirerek süreci etkiler.

Bir kontrol sistemi — belirli bir fiziksel miktarın belirli bir değişim yasasını sürdürmek için tasarlanmış bir sisteme kontrollü miktar denir.Kontrol edilen değişkenin ayar noktası sabit olabilir veya zamanın bir fonksiyonu veya başka bir değişken olabilir.

Düzenleme sürecinde, kontrol edilen değer ayarlanan değerle karşılaştırılır ve kontrol edilen değerin ayarlanan değerden sapması durumunda, düzenleme eylemi kontrol edilen değeri geri yükleyerek kontrol nesnesine girer.

Düzenleyici işlem bir kişi tarafından manuel olarak girilebilir. Kontrol edilen değişkenin ölçümü ve kontrol eyleminin tanıtılması, insan müdahalesi olmadan aletlerle yapılıyorsa, kontrol sistemine otonom sistem denir.

Kontrol eylemine ek olarak, kontrol sistemleri, kontrol edilen değişkenin ayarlanan değerden sapmasına ve kontrol hatalarının oluşmasına neden olan bozulmalardan etkilenir.

Kontrol eylemindeki değişikliğin doğası gereği, kontrol sistemleri otomatik stabilizasyon sistemleri (kontrol eylemi sabit bir değerdir veya programlanmış kontrol sisteminin zamanının belirli bir fonksiyonudur) ve servo sistemler (kontroldeki değişiklik) olarak alt bölümlere ayrılır. eylem önceden bilinmeyen bir kontrol eylemi tarafından belirlenir) ).

PID denetleyicileri

PID denetleyici, kullanıcının otomatik bir sistemin bir veya başka bir ekipmanını kontrol etmek için bir yazılım algoritması uygulamasına izin verecek hazır bir cihazdır. Düzenleme (kontrol) sistemlerini oluşturmak ve yapılandırmak, OWEN şirketinden 8 kanal için evrensel PID denetleyicisi TRM148 gibi hazır cihazları kullanırsanız çok daha kolay hale gelir.

Diyelim ki serada doğru iklim koşullarının bakımını otomatikleştirmeniz gerekiyor: bitkilerin köklerinin yakınındaki toprağın sıcaklığını, hava basıncını, havanın ve toprağın nemini hesaba katın ve belirtilen parametreleri koruyun kontrol yoluyla Isıtma elemanı ve hayranlar. Daha kolay olamazdı, sadece PID denetleyicisini ayarlayın.

Öncelikle PID denetleyicinin ne olduğunu hatırlayalım. PID denetleyicisi, çıkış parametrelerini sürekli olarak üç şekilde iyileştiren özel bir cihazdır: orantılı, integral ve diferansiyel ve ilk parametreler, sensörlerden elde edilen giriş parametreleridir (basınç, nem, sıcaklık, aydınlatma vb.).

Giriş parametresi, örneğin bir nem sensörü gibi bir sensörden PID denetleyicisinin girişine beslenir. Regülatör, voltaj veya akımın değerini alır, ölçer, ardından algoritmasına göre hesaplamalar yapar ve son olarak ilgili çıkışa bir sinyal gönderir, bunun sonucunda otomatik sistem bir kontrol eylemi alır.Toprak nemi azaldı - sulama yapıldı birkaç saniye için açıldı.

Amaç, kullanıcı tanımlı bir nem değerine ulaşmaktır. Veya örneğin: aydınlatma azaldı - bitkiler vb. üzerindeki fito lambaları açın.

PID kontrolü

Aslında her şey basit görünse de regülatörün içindeki matematik daha karmaşık, her şey bir adımda olmuyor. Sulama açıldıktan sonra, PID denetleyicisi giriş değerinin ne kadar değiştiğini ölçerek yeniden ölçer; bu, kontrol hatasıdır.Hedefe - kullanıcı tanımlı bir parametreye - ulaşılana kadar her kontrol adımında ölçülen ayar hatası vb. hesaba katılarak sürücüdeki bir sonraki eylem şimdi düzeltilecektir.

Düzenlemede üç bileşen yer alır: orantılı, integral ve diferansiyel. Her bir bileşenin her bir sistemde kendi önem derecesi vardır ve şu veya bu bileşenin katkısı ne kadar büyükse, düzenleme sürecinde değiştirilmesi o kadar önemlidir.

Orantılı bileşen en basit olanıdır, değişim ne kadar büyükse katsayı (formüldeki orantılılık) o kadar büyük olur ve etkiyi azaltmak için katsayıyı (çarpan) azaltmak yeterlidir.

Seradaki toprak nemi ayar noktasından çok daha düşük diyelim - o zaman sulama süresi, mevcut nem ayar noktasından düşük olduğu sürece olmalıdır. Bu kaba bir örnek, ancak prensip kabaca aynı.

İntegral bileşen — önceki kontrol olaylarına dayalı olarak kontrolün doğruluğunu iyileştirmek gerekir: önceki hatalar entegre edilir ve nihai olarak gelecekteki kontrolde sıfır sapma elde etmek için bunlar üzerinde bir düzeltme yapılır.

Ve son olarak, diferansiyel bileşen. Burada kontrol edilen değişkenin değişim oranı dikkate alınır. Ayar noktasının sorunsuz veya aniden değiştirilip değiştirilmediğine bakılmaksızın, kontrol işlemi, kontrol sırasında değerde aşırı sapmalara yol açmamalıdır.

PID kontrolü için bir cihaz seçmeye devam ediyor. Bugün piyasada birçoğu var, yukarıdaki sera örneğinde olduğu gibi, birkaç parametreyi aynı anda değiştirmenize izin veren çok kanallı olanlar var.

OWEN şirketinden evrensel PID regülatörü TRM148 örneğini kullanarak regülatör cihazına bakalım.

Sekiz giriş sensörü, sinyalleri ilgili girişlere besler. Sinyaller ölçeklenir, filtrelenir, düzeltilir, butonlar ile geçiş yapılarak değerleri ekranda görülebilir.

Cihazın çıkışları, aşağıdakilerin gerekli kombinasyonlarında çeşitli modifikasyonlarda üretilir:

• röle 4 A 220 V;

• transistör optokuplörleri n-p-n tipi 400 mA 60 V;

• triyak optokuplörler 50 mA 300 V;

• DAC «parametre — akım 4 … 20 mA»;

• DAC «parametre gerilimi 0 … 10 V»;

• 4 … 6 V 100 mA katı hal röle kontrol çıkışı.

Dolayısıyla, kontrol eylemi analog veya dijital olabilir. Dijital sinyal — bunlar değişken genişlikte darbelerdir ve analog — sürekli alternatif gerilim veya tekdüze bir aralıkta akım şeklinde: gerilim için 0 ila 10 V ve akım sinyali için 4 ila 20 mA.

Bu çıkış sinyalleri yalnızca aktüatörleri kontrol etmek için kullanılır, örneğin bir sulama sistemi pompası veya bir ısıtma elemanını açıp kapatan bir röle veya bir aktüatör vanasını kontrol etmek için bir motor. Kontrol paneli üzerinde sinyal göstergeleri bulunmaktadır.

Bir bilgisayarla etkileşim için TPM148 regülatörü, aşağıdakilere izin veren bir RS-485 arayüzü ile donatılmıştır:

• cihazı bir bilgisayarda yapılandırın (yapılandırma yazılımı ücretsiz olarak sağlanır);

• ölçülen değerlerin mevcut değerlerini, regülatörün çıkış gücünü ve ayrıca tüm programlanabilir parametreleri ağa iletmek;

• kontrol sinyalleri oluşturmak için ağdan operasyonel verileri alır.