PID-säätimen käyttö automaatiojärjestelmissä esimerkkinä TRM148 OWEN

Automaattinen säätö, säätöjärjestelmä

Automaattinen ohjaus on eräänlainen automaattinen ohjaus. Tietyn teknistä prosessia kuvaavan arvon tai sen tietyn lain mukaisen muutoksen pysyvyyden ylläpitäminen, joka suoritetaan mittaamalla ohjatun kohteen tilaa tai häiriöitä vaikuttamalla kohteen säätelyelimeen.

Automaattisen säädön suorittamiseksi säädettävään laitteistoon liitetään joukko laitteita, joiden yhdistelmää kutsutaan säätimeksi.

Yhden tai useamman prosessia kuvaavan muuttujan mittausten perusteella säädin vaikuttaa prosessiin muuttamalla yhtä tai useampaa ohjaustoimintoa säilyttäen säädettävän muuttujan asetusarvon.

Ohjausjärjestelmä - järjestelmää, joka on suunniteltu ylläpitämään tiettyä fyysisen suuren tiettyä muutoslakia, kutsutaan ohjatuksi suureksi.Säädettävän muuttujan asetuspiste voi olla vakio tai se voi olla ajan tai jonkin muun muuttujan funktio.

Säätöprosessissa ohjattua arvoa verrataan asetettuun arvoon, ja säädetyn arvon poikkeamaa asetetusta arvosta säätötoiminto tulee ohjausobjektiin palauttaen säädetyn arvon.

Sääntelytoimen voi syöttää manuaalisesti. Jos säädettävän muuttujan mittaus ja ohjaustoimenpiteen käyttöönotto tehdään instrumenteilla ilman ihmisen väliintuloa, niin ohjausjärjestelmää kutsutaan autonomiseksi järjestelmäksi.

Ohjaustoiminnan lisäksi ohjausjärjestelmiin vaikuttavat häiriöt, jotka aiheuttavat ohjatun suuren poikkeamisen asetetusta arvosta ja ohjausvirheiden esiintymistä.

Ohjaustoiminnon muutoksen luonteen mukaan ohjausjärjestelmät on jaettu automaattisiin stabilointijärjestelmiin (ohjaustoiminto on vakioarvo tai ohjelmoidun ohjausjärjestelmän ajan tietty funktio) ja servojärjestelmiin (ohjauksen muutos toiminnon määrittää aiemmin tuntematon ohjaustoiminto) ).

PID-säätimet

PID-säädin on valmis laite, jonka avulla käyttäjä voi toteuttaa ohjelmistoalgoritmin ohjaamaan yhtä tai toista automatisoidun järjestelmän laitetta. Säätöjärjestelmien (ohjaus) rakentaminen ja konfigurointi helpottuu huomattavasti, jos käytät valmiita laitteita, kuten OWEN-yhtiön 8-kanavaista PID-säädintä TRM148.

Oletetaan, että sinun täytyy automatisoida oikeiden ilmasto-olojen ylläpito kasvihuoneessa: ottaa huomioon maaperän lämpötila lähellä kasvien juuria, ilmanpaine, ilman ja maaperän kosteus ja säilyttää määritetyt parametrit ohjauksen kautta Lämmityselementti ja faneja. Se ei voisi olla helpompaa, vain viritä PID-säädin.

Muistutetaan ensin, mikä on PID-säädin? PID-säädin on erikoislaite, joka jalostaa jatkuvasti lähtöparametreja kolmella tavalla: suhteellinen, integraalinen ja differentiaalinen, ja alkuparametrit ovat antureista saatuja syöttöparametreja (paine, kosteus, lämpötila, valaistus jne.).

Tuloparametri syötetään PID-säätimen tuloon anturista, esimerkiksi kosteusanturista. Säädin vastaanottaa jännitteen tai virran arvon, mittaa sen, sitten tekee laskelmia algoritminsa mukaisesti ja lähettää lopuksi signaalin vastaavaan lähtöön, jonka seurauksena automatisoitu järjestelmä saa ohjaustoimenpiteen Maaperän kosteus väheni - kastelu oli kytketty päälle muutamaksi sekunniksi.

Tavoitteena on saavuttaa käyttäjän määrittelemä kosteusarvo. Tai esimerkiksi: valaistus on heikentynyt - laita kasvilamput päälle kasveille jne.

PID-säätö

Itse asiassa, vaikka kaikki näyttää yksinkertaiselta, säätimen sisällä oleva matematiikka on monimutkaisempaa, kaikki ei tapahdu yhdessä vaiheessa. Kun kastelu on kytketty päälle, PID-säädin mittaa uudelleen ja mittaa, kuinka paljon tuloarvo on nyt muuttunut – tämä on ohjausvirhe.Seuraava taajuusmuuttajan toimenpide korjataan nyt ottaen huomioon mitatun säätövirheen ja niin edelleen jokaisessa ohjausvaiheessa, kunnes tavoite – käyttäjän määrittämä parametri – saavutetaan.

Sääntelyyn osallistuu kolme komponenttia: suhteellinen, integraalinen ja differentiaalinen. Jokaisella komponentilla on oma tärkeysastensa kussakin järjestelmässä, ja mitä suurempi tämän tai toisen komponentin panos on, sitä olennaisempaa sitä on muuttaa säätelyprosessissa.

Suhteellinen komponentti on yksinkertaisin, mitä suurempi muutos, sitä suurempi kerroin (suhteellisuus kaavassa), ja vaikutuksen vähentämiseksi riittää yksinkertaisesti pienentää kerrointa (kerroin).

Oletetaan, että kasvihuoneen maaperän kosteus on paljon pienempi kuin asetusarvo - silloin kasteluajan tulisi olla niin pitkä, kun nykyinen kosteus on alle asetusarvon. Tämä on karkea esimerkki, mutta periaate on suunnilleen sama.

Integroitu komponentti — on tarpeen parantaa aikaisempien ohjaustapahtumien perusteella tapahtuvan ohjauksen tarkkuutta: aiemmat virheet integroidaan ja niihin tehdään korjaus, jotta tulevassa ohjauksessa saadaan lopulta nollapoikkeama.

Ja lopuksi erotuskomponentti. Tässä tarkastellaan ohjatun muuttujan muutosnopeutta. Riippumatta siitä, muuttuuko asetusarvo tasaisesti vai äkillisesti, ohjaustoiminto ei saa johtaa liiallisiin poikkeamiin arvossa säädön aikana.

On vielä valittava laite PID-säätöön. Nykyään niitä on monia markkinoilla, on monikanavaisia, joiden avulla voit muuttaa useita parametreja kerralla, kuten yllä olevassa esimerkissä kasvihuoneen kanssa.

Katsotaanpa säätimen laitetta OWEN-yhtiön yleisen PID-säätimen TRM148 esimerkillä.

Kahdeksan tuloanturia syöttävät signaalit vastaaviin tuloihin. Signaalit skaalataan, suodatetaan, korjataan, niiden arvot näkyvät näytöllä painikkeilla vaihtamalla.

Laitteen lähdöt valmistetaan erilaisina muunnelmina seuraavien tarvittavilla yhdistelmillä:

• rele 4 A 220 V;

• transistori optoerottimet n-p-n-tyyppi 400 mA 60 V;

• triac optoerottimet 50 mA 300 V;

• DAC «parametri — virta 4 … 20 mA»;

• DAC «parametri-jännite 0 … 10 V»;

• 4 … 6 V 100 mA puolijohderele ohjauslähtö.

Ohjaustoiminto voi siis olla analoginen tai digitaalinen. Digitaalinen signaali — nämä ovat vaihtelevan levyisiä pulsseja ja analogisia — jatkuvan vaihtojännitteen tai virran muodossa tasaisella alueella: 0-10 V jännitteelle ja 4-20 mA — virtasignaalille.

Näitä lähtösignaaleja käytetään vain ohjaamaan toimilaitteita, esimerkiksi kastelujärjestelmän pumppua tai relettä, joka kytkee lämmityselementin päälle ja pois, tai moottorin ohjaamaan toimilaitteen venttiiliä. Ohjauspaneelissa on merkkivalot.

Tietokoneen kanssa vuorovaikutusta varten TPM148-säädin on varustettu RS-485-liitännällä, joka mahdollistaa:

• konfiguroi laite tietokoneella (konfigurointiohjelmisto toimitetaan ilmaiseksi);

• lähettää verkkoon mitattujen arvojen nykyiset arvot, säätimen lähtöteho sekä kaikki ohjelmoitavat parametrit;

• vastaanottaa toimintatietoja verkosta ohjaussignaalien luomiseksi.