PID szabályozó alkalmazása automatizálási rendszerekben a TRM148 OWEN példáján

Automatikus beállítás, beállító rendszer

Az automatikus vezérlés az automatikus vezérlés egyik fajtája. A technológiai folyamatot jellemző érték, vagy annak adott törvény szerinti változásának állandóságának megőrzése, amelyet egy ellenőrzött objektum állapotának mérésével, vagy az objektum szabályozó szervét érintő zavarok mérésével hajtanak végre.

Az automatikus szabályozás végrehajtásához a szabályozandó berendezéshez egy eszközkészletet csatlakoztatunk, amelyek kombinációját szabályozónak nevezzük.

A folyamatot jellemző egy vagy több változó mérése alapján a vezérlő egy vagy több szabályozási művelet megváltoztatásával befolyásolja a folyamatot, megtartva a szabályozott változó beállított értékét.

Ellenőrző rendszer - egy olyan rendszert, amely egy bizonyos fizikai mennyiség változásának adott törvényét fenntartja, szabályozott mennyiségnek nevezzük.A szabályozott változó alapértéke lehet állandó, vagy lehet az idő függvénye vagy más változó.

A szabályozási folyamat során a szabályozott érték összehasonlításra kerül a beállított értékkel, és a szabályozott értéknek a beállított értéktől való eltérése esetén a szabályozó művelet belép a vezérlő objektumba, visszaállítva a szabályozott értéket.

A szabályozási műveletet egy személy manuálisan is megadhatja. Ha a szabályozott változó mérése és a vezérlési művelet bevezetése műszerekkel, emberi beavatkozás nélkül történik, akkor a vezérlőrendszert autonóm rendszernek nevezzük.

A szabályozási műveleteken kívül a vezérlőrendszereket olyan zavarok is érintik, amelyek miatt a szabályozott változó eltér a beállított értéktől, és szabályozási hibák lépnek fel.

A vezérlőművelet változásának jellege szerint a vezérlőrendszereket automatikus stabilizáló rendszerekre (a vezérlőművelet állandó érték vagy a programozott vezérlőrendszer idejének adott függvénye) és szervorendszerekre (a vezérlés változása) osztják fel. a műveletet egy korábban ismeretlen vezérlőművelet határozza meg) ).

PID szabályozók

A PID vezérlő egy kész eszköz, amely lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy szoftveralgoritmust hajtson végre egy automatizált rendszer egyik vagy másik berendezésének vezérlésére. A szabályozási (vezérlési) rendszerek felépítése és konfigurálása sokkal könnyebbé válik, ha olyan kész eszközöket használ, mint az OWEN cég 8 csatornás univerzális TRM148 PID-szabályozója.

Tegyük fel, hogy automatizálni kell a megfelelő éghajlati viszonyok fenntartását az üvegházban: figyelembe kell venni a talaj hőmérsékletét a növények gyökerei közelében, a légnyomást, a levegő és a talaj páratartalmát, és be kell tartani a megadott paramétereket. ellenőrzésen keresztül Fűtőelem és a rajongók. Nem is lehetne egyszerűbb, csak be kell hangolni a PID szabályzót.

Először emlékezzünk vissza, mi az a PID-szabályozó? A PID szabályozó egy speciális eszköz, amely folyamatosan háromféleképpen finomítja a kimeneti paramétereket: arányos, integrál és differenciális, a kezdeti paraméterek pedig az érzékelőktől kapott bemeneti paraméterek (nyomás, páratartalom, hőmérséklet, megvilágítás stb.).

A bemeneti paraméter a PID-szabályozó bemenetére kerül egy érzékelőről, például egy páratartalom-érzékelőről. A szabályozó megkapja a feszültség vagy áram értékét, megméri, majd az algoritmusa szerint számításokat végez és végül jelet küld a megfelelő kimenetre, aminek eredményeként az automatizált rendszer vezérlési műveletet kap Csökkent a talajnedvesség - öntözés volt néhány másodpercre bekapcsolva.

A cél a felhasználó által meghatározott páratartalom elérése. Vagy például: a világítás csökkent - kapcsolja be a fitolámpákat a növényeken stb.

PID szabályozás

Valójában bár minden egyszerűnek tűnik, a szabályozón belüli matematika bonyolultabb, nem minden történik egy lépésben. Az öntözés bekapcsolása után a PID-szabályozó ismét mér, és méri, hogy mennyit változott a bemeneti érték – ez a szabályozási hiba.A következő művelet a hajtáson most korrigálásra kerül, figyelembe véve a mért beállítási hibát, és így tovább minden egyes vezérlési lépésnél, amíg a célt – egy felhasználó által meghatározott paramétert – el nem érik.

A szabályozásban három összetevő vesz részt: arányos, integrál és differenciális. Minden egyes komponensnek megvan a maga fontossági foka az egyes rendszerekben, és minél nagyobb egy adott komponens hozzájárulása, annál lényegesebb a változtatása a szabályozási folyamatban.

Az arányos komponens a legegyszerűbb, minél nagyobb a változás, annál nagyobb az együttható (az arányosság a képletben), és a hatás csökkentéséhez elegendő egyszerűen csökkenteni az együtthatót (szorzót).

Tegyük fel, hogy az üvegházban a talajnedvesség jóval alacsonyabb, mint a beállított érték - ekkor az öntözési időnek addig kell lennie, amíg az aktuális nedvesség alacsonyabb a beállított értéknél. Ez egy durva példa, de az elv nagyjából ugyanaz.

Integrált komponens – javítani kell a vezérlés pontosságát a korábbi ellenőrzési események alapján: a korábbi hibákat integráljuk, és korrekciót hajtunk végre rajtuk, hogy végül nulla eltérést kapjunk a jövőbeli szabályozásban.

És végül a differenciál komponens. Itt a szabályozott változó változási sebességét vesszük figyelembe. Függetlenül attól, hogy az alapjel zökkenőmentesen vagy hirtelen változik, a szabályozási művelet nem vezethet túlzott értékeltéréshez a szabályozás során.

Marad a PID-szabályozás eszközének kiválasztása. Manapság sok van belőlük a piacon, vannak többcsatornásak, amelyek lehetővé teszik egyszerre több paraméter megváltoztatását, mint a fenti példában az üvegházzal.

Nézzük meg a szabályozó készülékét az OWEN cég TRM148 univerzális PID szabályozójának példáján.

A nyolc bemeneti érzékelő jeleket táplál a megfelelő bemenetekre. A jelek skálázhatók, szűrhetők, korrigáltak, értékeik gombokkal kapcsolva láthatók a kijelzőn.

A készülék kimenetei különféle módosításokban készülnek a következők szükséges kombinációiban:

• relé 4 A 220 V;

• tranzisztoros optocsatolók n-p-n-típusú 400 mA 60 V;

• triac optocsatolók 50 mA 300 V;

• DAC «paraméter – áramerősség 4 … 20 mA»;

• DAC «paraméter-feszültség 0…10 V»;

• 4 … 6 V 100 mA szilárdtestrelé vezérlő kimenet.

Tehát a vezérlés lehet analóg vagy digitális. Digitális jel - ezek változó szélességű impulzusok, és analógok - folyamatos váltakozó feszültség vagy áram formájában, egyenletes tartományban: 0-10 V feszültség és 4-20 mA - áramjel.

Ezeket a kimeneti jeleket csak a működtetők vezérlésére használják, mondjuk egy öntözőrendszer szivattyúját vagy egy fűtőelemet be- és kikapcsoló relét, vagy egy motort a működtető szelep vezérlésére. A vezérlőpanelen jelzőfények találhatók.

A számítógéppel való interakcióhoz a TPM148 szabályozó RS-485 interfésszel van felszerelve, amely lehetővé teszi:

• konfigurálja a készüléket számítógépen (a konfigurációs szoftvert ingyenesen biztosítjuk);

• továbbítja a hálózatnak a mért értékek aktuális értékeit, a szabályozó kimeneti teljesítményét, valamint az összes programozható paramétert;

• működési adatokat fogad a hálózatról vezérlőjelek generálásához.