PID-regulaatori kasutamine automaatikasüsteemides TRM148 OWEN näitel

Automaatne reguleerimine, reguleerimissüsteem

Automaatjuhtimine on automaatjuhtimise tüüp. Teatud tehnoloogilist protsessi iseloomustava väärtuse püsivuse säilitamine või selle muutmine vastavalt etteantud seadusele, mis teostatakse kontrollitava objekti seisukorra mõõtmise või objekti reguleerivat organit mõjutava häirete mõõtmise teel.

Automaatse reguleerimise teostamiseks ühendatakse reguleeritava paigaldisega seadmete komplekt, mille kombinatsiooni nimetatakse regulaatoriks.

Ühe või mitme protsessi iseloomustava muutuja mõõtmiste põhjal mõjutab kontroller protsessi, muutes üht või mitut juhtimistoimingut, säilitades juhitava muutuja seatud väärtuse.

Juhtimissüsteem - süsteemi, mis on loodud teatud füüsikalise suuruse antud muutuse seaduse säilitamiseks, nimetatakse kontrollitavaks suuruseks.Kontrollitava muutuja seadeväärtus võib olla konstantne või olla aja või mõne muu muutuja funktsioon.

Reguleerimisprotsessis võrreldakse juhitavat väärtust seatud väärtusega ning juhitava väärtuse kõrvalekalde olemasolul seatud väärtusest siseneb reguleeriv toiming juhtobjekti, taastades kontrollitud väärtuse.

Regulatiivtoimingu saab sisestada käsitsi. Kui juhitava muutuja mõõtmine ja juhttoimingu sisseviimine toimub instrumentide abil, ilma inimese sekkumiseta, siis nimetatakse juhtimissüsteemi autonoomseks süsteemiks.

Lisaks juhtimistoimingule mõjutavad juhtimissüsteeme häired, mis põhjustavad juhitava muutuja kõrvalekaldumist seatud väärtusest ja juhtimisvigade esinemist.

Juhtimistoimingu muutmise olemuse järgi jagunevad juhtimissüsteemid automaatseteks stabiliseerimissüsteemideks (juhtimine on konstantne väärtus või on programmeeritud juhtimissüsteemi aja etteantud funktsioon) ja servosüsteemideks (juhtimise muutus toimingu määrab varem tundmatu juhttoiming) ).

PID kontrollerid

PID-kontroller on valmisseade, mis võimaldab kasutajal rakendada tarkvaraalgoritmi automatiseeritud süsteemi ühe või teise seadme juhtimiseks. Reguleerimis- (juhtimis-) süsteemide ehitamine ja seadistamine muutub palju lihtsamaks, kui kasutada valmisseadmeid nagu universaalne 8 kanaliga PID-kontroller TRM148 firmalt OWEN.

Oletame, et peate automatiseerima õigete kliimatingimuste säilitamise kasvuhoones: arvestama mulla temperatuuri taimede juurte läheduses, õhurõhku, õhu ja pinnase niiskust ning säilitama määratud parameetrid. kontrolli kaudu Kütteelement ja fännid. See ei saa olla lihtsam, lihtsalt häälestage PID-kontroller.

Tuletagem esmalt meelde, mis on PID-kontroller? PID-kontroller on spetsiaalne seade, mis viimistleb pidevalt väljundparameetreid kolmel viisil: proportsionaalne, integraalne ja diferentsiaalne ning algparameetriteks on anduritelt saadavad sisendparameetrid (rõhk, niiskus, temperatuur, valgustus jne).

Sisendparameeter juhitakse PID-regulaatori sisendisse andurilt, näiteks niiskusandurilt. Regulaator saab pinge või voolu väärtuse, mõõdab selle, seejärel teeb oma algoritmi järgi arvutused ja lõpuks saadab signaali vastavasse väljundisse, mille tulemusena saab automatiseeritud süsteem juhttoimingu Mulla niiskus vähenes - kastmine oli mõneks sekundiks sisse lülitatud.

Eesmärk on saavutada kasutaja määratud niiskuse väärtus. Või näiteks: valgustus on vähenenud - lülitage taimedele fütolambid jne.

PID juhtimine

Tegelikult, kuigi kõik tundub lihtne, on regulaatori sees olev matemaatika keerulisem, kõik ei juhtu ühe sammuga. Pärast niisutamise sisselülitamist mõõdab PID-kontroller uuesti, mõõtes, kui palju sisendväärtus on nüüd muutunud – see on juhtimisviga.Nüüd korrigeeritakse järgmist ajami tegevust, võttes arvesse mõõdetud reguleerimisviga ja nii edasi igal juhtimisetapil, kuni saavutatakse sihtmärk – kasutaja määratud parameeter.

Reguleerimisega on seotud kolm komponenti: proportsionaalne, integraalne ja diferentsiaal. Igal komponendil on igas konkreetses süsteemis oma tähtsuse aste ja mida suurem on selle või teise komponendi panus, seda olulisem on seda reguleerimisprotsessis muuta.

Proportsionaalne komponent on kõige lihtsam, mida suurem on muutus, seda suurem on koefitsient (valemis proportsionaalsuse koefitsient) ja mõju vähendamiseks piisab koefitsiendi (kordaja) vähendamisest.

Ütleme nii, et mulla niiskus on kasvuhoones seatud väärtusest tunduvalt madalam – siis peaks kastmisaeg olema nii pikk, kuni hetkeniiskus on seatud väärtusest madalam. See on toores näide, kuid põhimõte on ligikaudu sama.

Integraalne komponent – ​​on vaja parandada kontrolli täpsust eelnevate kontrollisündmuste põhjal: varasemad vead integreeritakse ja neid korrigeeritakse, et lõpptulemusena saada tulevases juhtimises nullhälve.

Ja lõpuks diferentsiaalkomponent. Siin võetakse arvesse kontrollitava muutuja muutumise kiirust. Sõltumata sellest, kas seadeväärtust muudetakse sujuvalt või järsult, ei tohi juhtimistoiminguga kaasneda ülemääraseid kõrvalekaldeid väärtuses juhtimise ajal.

Jääb üle valida PID-juhtimise seade. Tänapäeval on neid turul palju, on ka mitme kanaliga, mis võimaldavad muuta mitut parameetrit korraga, nagu ülaltoodud näites kasvuhoonega.

Vaatame regulaatori seadet firma OWEN universaalse PID regulaatori TRM148 näitel.

Kaheksa sisendandurit edastavad signaale vastavatesse sisenditesse. Signaale skaleeritakse, filtreeritakse, korrigeeritakse, nende väärtusi näeb ekraanil nuppudega ümberlülitades.

Seadme väljundid toodetakse mitmesuguste modifikatsioonidena järgmiste vajalike kombinatsioonidega:

• relee 4 A 220 V;

• transistori optronid n-p-n-tüüpi 400 mA 60 V;

• triac optronid 50 mA 300 V;

• DAC «parameeter — vool 4…20 mA»;

• DAC "parameeter-pinge 0 … 10 V";

• 4 … 6 V 100 mA pooljuhtrelee juhtväljund.

Seega võib juhtimistoiming olla analoog- või digitaalne. Digitaalne signaal - need on muutuva laiusega impulsid ja analoogimpulsid pideva vahelduvpinge või voolu kujul ühtlases vahemikus: pinge jaoks 0 kuni 10 V ja voolusignaali jaoks 4 kuni 20 mA.

Neid väljundsignaale kasutatakse ainult täiturmehhanismide, näiteks niisutussüsteemi pumba või relee juhtimiseks, mis lülitab kütteelemendi sisse ja välja või mootorit täiturmehhanismi ventiili juhtimiseks. Juhtpaneelil on signaali indikaatorid.

Arvutiga suhtlemiseks on TPM148 regulaator varustatud RS-485 liidesega, mis võimaldab:

• seadistage seade arvutis (konfiguratsioonitarkvara on tasuta);

• edastama võrku mõõdetud väärtuste praegused väärtused, regulaatori väljundvõimsus, samuti kõik programmeeritavad parameetrid;

• saada võrgust tööandmeid juhtsignaalide genereerimiseks.