A Guide to the Schematic Diagram of PID Temperature Control (باللغة الإنجليزية)

ويتطلب إتقان ملامح درجات الحرارة المعقدة التنفيذ الدقيق. ستتعلمون كيف تفسرون المخططات التخطيطيةمفاتيح التحكم في درجة حرارة معرِّف المعلماتالتي تفصل الاتصالات بين أجهزة الاستشعار وأجهزة التحكم والمشغلات. ومن الضروري فهم الرموز ومخاوف السلامة، بالإضافة إلى خطوات التثبيت واستكشاف الأخطاء وإصلاحها استنادًا إلى رسم تخطيطي. وهذا الدليل موجه للفنيين والمهندسين الذين يستخدمون أداة تحديد الهوية الشخصية لإنشاء ملامحٍ حرارية دقيقة.

1. نظم التحكم الحراري:

يعد تنظيم الحرارة أمرًا ضروريًا في العديد من التطبيقات الصناعية والتجارية والعلمية. الحفاظ على درجات حرارة معينة أمر ضروري للسلامة وتحقيق النتائج المرجوة. ويشمل ذلك الإعدادات الدقيقة في معدات المختبرات والبيئات المضبوطة المناخ المستخدمة أثناء معالجة الأغذية وتنظيم درجة حرارة مراكز البيانات. قد تكون التقنيات الأساسية للتحكم في درجة الحرارة، مثل مفاتيح التشغيل/إيقاف التشغيل البسيطة، كافية لسيناريوهات معينة. ومع ذلك، تتطلب عمليات أخرى درجة أكبر من التحكم والدقة. هذا هو المكان حيث تأتي خوارزمية التحكم التناسبي التكاملي الاشتقاقي (PID) في اللعب. ويُعد جهاز التحكم في تعريف درجة الحرارة تقدمًا كبيرًا في مجال التحكم في درجة الحرارة. وهو يوفر ضوابط تغذية راجعة متطورة لتنظيم المتغيرات مثل درجة الحرارة بدقة لا تصدق. إن فعالية نظام تعريف الهوية الشخصية في التحكم في درجة الحرارة لا تعتمد فقط على ذكائها، بل وأيضاً على تنفيذها المادي. مخطط الأسلاك التخطيطي هو أداة أساسية في هذه الحالة. مخطط الأسلاك التخطيطي هو مخطط يوضح الاتصالات بين المكونات والأنظمة الكهربائية. يترجم مخطط الأسلاك التخطيطي الوصف التجريدي لوحدة التحكم#وظيفة جهاز الاستشعار والمحرك ومصدر الطاقة في التمثيل البصري. وستكون المساعدة البصرية حاسمة في تركيب أي نظام من أنظمة تعريف المعلمات وتشغيله واستكشاف أخطائه وإصلاحها. ومن المهم ضمان توصيل المكونات بشكل صحيح وفقًا للمخطط البياني للأداء السليم والسلامة التشغيلية والموثوقية.

2. المكونات الرئيسية في نظام تحديد الهوية المسبق للتحكم في درجة الحرارة

من أجل فهم وتفسير مخطط الأسلاك بشكل صحيح، من المهم أن تكون على دراية بجميع مكونات نظام تعريف المعلمات. تدفع خوارزمية تعريف المنتج هذه المكونات للعمل معًا من أجل الحفاظ على درجة حرارة العملية عند النقطة المحددة المطلوبة. المكونات الرئيسية هي مستشعر درجة الحرارة والتحكم في درجة الحرارة، وكذلك المشغل، ومصدر الطاقة، وإشارة التحكم، والإشارات المختلفة.

يشكل المستشعر أساس نظام التغذية الراجعة. الوظيفة الوحيدة لهذا المستشعر هي تحديد درجة الحرارة التي تعمل عندها عملية التحكم حاليا. هذا القياس#تؤثر دقة وموثوقية 39 بشكل مباشر على المتحكم#القدرة على إجراء تعديلات دقيقة. المزدوجة الحرارية، التي تنتج الجهد الذي يتناسب مع درجة الحرارة، وكذلك كاشفات درجة حرارة المقاومة، هي أنواع شائعة من أجهزة استشعار درجة الحرارة. ويبين الرسم التخطيطي المتطلبات المحددة لكل نوع من أنواع أجهزة الاستشعار. ثم يتم إرسال إشارات خرج المستشعر -الفولتية والتيارات والإشارات الرقمية -إلى وحدة التحكم في درجة الحرارة.

وحدة التحكم في درجة الحرارة هي دماغ النظام. وتتلقى وحدة التحكم في درجة الحرارة المدخلات من المستشعر وتقارن ذلك بدرجة حرارة النقطة المحددة. ويتم ذلك باستخدام خوارزمية PID. الحساب يأخذ في الاعتبار الخطأ الحالي (الفرق الحالي بين درجة الحرارة المحددة ودرجة الحرارة المقيسة)، والأخطاء الماضية (إجراءات تكاملية)، ومعدل التغيير في الخطأ. ثم يقوم وحدة التحكم بتوليد مخرجات توجه المشغل للعمل على أساس نتائج هذه العملية الحسابية المعقدة. يحتوي جهاز التحكم في معرّف المنتج على أطراف إدخال لاستقبال إشارات المستشعر، والدوائر التي تعالج الخوارزمية وطرفية الإخراج التي ترسل الإشارة المحسوبة.

يتحكم المشغل في درجة حرارة العملية عن طريق ضبط مدخلات الحرارة وإزالة الحرارة. تشمل المشغلات السخانات التي تضيف الحرارة، مراوح التبريد والمبردات التي تزيل الحرارة، صمامات الملف اللولبي (التي تنظم تدفق وسائل التدفئة أو التبريد مثل السائل أو البخار)، أو المحركات الكهربائية التي تتحكم في المتغير. المشغلات تستقبل الإشارة وتتفاعل وفقا لذلك. وهذا يؤثر على درجة حرارة العملية. يجب أن تتوافق قدرة المتحكم في الخرج مع نوع المشغل والمتطلبات المحددة للتحكم (مثل الجهد أو التيار أو أنواع الإشارة).

مصدر الطاقة يوفر الطاقة الكهربائية اللازمة لتشغيل وحدة التحكم، وفي كثير من الحالات، المشغل. يقوم مورد الطاقة بتحويل الجهد الرئيسي أو المصادر الأخرى للكهرباء إلى جهد ثابت وتيارات ومكونات إلكترونية مطلوبة لوحدة التحكم. وسوف تظهر وصلات الطاقة إلى وحدة التحكم، مثل الأطراف الموجبة والسالبة (غالبا ما تسمى GND و V-)، وحيثما ينطبق، أي اتصال الطاقة المطلوبة للمشغل. لن يعمل النظام بشكل صحيح إذا كانت الأسلاك غير صحيحة.

(ديسمبر 2018) إشارات التحكم هو مصطلح يستخدم لوصف المسارات المعلوماتية والوصلات الكهربائية التي تستخدمها المكونات. إشارات التحكم الأساسية هي خرج المستشعر، وتوصيل الطاقة، وإشارة التحكم في المتحكم. وسوف يظهر هذا المخطط نوع الإشارة (على سبيل المثال الجهد التناظري/التيار أو الاتصال الرقمي مثل مودبوس، RS485، إيثرنت)، ونقاط اتصال محددة لكل إشارة.

3. استخدام مخططات الأسلاك التخطيطية: ما هي الفوائد؟

يتم استخدام مخططات الأسلاك التخطيطية في مجال التحكم في درجة الحرارة وأنظمة تعريف الهوية الشخصية والأنظمة الكهربائية الأخرى. وهي تستخدم في المقام الأول لإنشاء تمثيل بصري بسيط وواضح وموحد للدائرة الكهربائية. التمثيل المرئي للمواصفات التقنية &#تتم ترجمة العلاقات الوظيفية لـ 39;s إلى تخطيط يجعل الأنظمة المعقدة مفهومة بشكل أكبر. هذه الرسوم البيانية لها العديد من الفوائد.

التثبيت هو أحد الفوائد المباشرة. الرسوم التخطيطية هي دليل رائع يوضح بالضبط كيف تتصل الأسلاك بالأطراف. وهو يقلل من إمكانية الأخطاء باهظة الثمن وتعطل النظام بسبب أخطاء الأسلاك. يساعد المخطط الفنيين على تجميع نظام التحكم بشكل صحيح من خلال توفير تمثيل مرئي للاتصالات المقصودة.

كما يمكن استخدام المخططات التخطيطية لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها. يمكن استخدام الرسم البياني لتشخيص المشكلة عندما لا يعمل النظام وفقًا للتوقعات. ويمكن للفني اتباع مسار الإشارة من جهاز استشعار الدخل، عبر جهاز التحكم إلى المشغل والتأكد من أن الاتصالات تتماشى مع المخطط، وكذلك من أن المكونات تعمل ضمن المعلمات المتوقعة. يكون تصحيح الأخطاء أكثر فعالية مع هذا النهج المنهجي.

ومن الفوائد الهامة الأخرى ضمان السلامة. وتميز المخططات بين دوائر الجهد العالي للطاقة ودوائر الجهد المنخفض للتحكم في الإشارات. ومن المهم وضع هذا التمييز من أجل سلامة التعامل والتركيب. كما تسلط المخططات الضوء على أهمية التوصيلات الأرضية لدقة الحساس، وخاصة بالنسبة للأزواج الحرارية التي تتطلب تعويض التوصيل البارد، ولسلامة النظام بشكل عام. يساعد المخطط على تنفيذ تدابير السلامة مثل اختيار الصمامات، والتأريض، ودوائر الجهد العالي من خلال إظهار مسارات الدوائر بوضوح.

وأخيرا، تشجع المخططات التخطيطية على التوحيد. توفر المخططات التخطيطية للفنيين من جميع المستويات بصريًا سهل الفهم ولغة يمكنهم فهمها. ويكفل توحيد إجراءات التركيب والصيانة في جميع النظم والمواقع التوحيد. وهذه الوثيقة هي أيضا مرجع قيّم لأي تحديثات أو تعديلات مستقبلية.

4. الرسم التخطيطي: قراءة وفهمها

وسيحتاج أي شخص يشارك في تركيب أو صيانة أو استكشاف أخطاء الأنظمة الكهربائية أو التحكم في درجة حرارة تعريفات البيانات إلى أن يكون قادرًا على فهم وقراءة الرسوم التخطيطية. على الرغم من أن الرسوم البيانية يمكن أن تختلف في تعقيدها، إلا أن هناك بعض الأعراف والمبادئ التي تسمح بالفهم الفعال.

هو جزء أساسي من فهم المخطط. كل عنصر أو نقطة اتصال لها رمز قياسي. قد تمثل الدائرة اتصالاً أو نقطة طرفية. يمكن أن يمثل المثلث وحدة استشعار. الخطوة الأولى لترجمة المعلومات البصرية هي فهم هذه الرموز. وعادة ما يكون الرسم البياني مصحوبًا بأسطورة تشرح الرموز. وهذا يجعل من السهل على القارئ فهم المعلومات.

فهم التدفق هو عامل مهم آخر. عادة ما تتبع الأسلاك مسارًا معينًا، يبدأ من مصدر الطاقة، مرورًا بالمكونات المختلفة وتنتهي عند المصدر. هذا المسار يمكن أن يساعدك على تصور كيفية عمل النظام. وهذا يسمح لك بتصور كيفية انتقال الإشارة من المستشعر إلى وعبر جهاز التحكم. يمكنك أيضا أن ترى كيف تقوم وحدة التحكم هذه بتوليد المخرجات ومعالجة المعلومات. من المهم أن يكون لديك منظور شامل للتركيب بالإضافة إلى استكشاف الأخطاء وإصلاحها.

) أن يقرأوا أيضا أي أساطير وملاحظات مرتبطة برسم تخطيطي. تحتوي المخططات على ملاحظات توفر معلومات مهمة لا يمكن نقلها فقط بواسطة الرموز. قد تتضمن هذه الملاحظات معلومات حول أجهزة طرفية محددة أو معدلات الطاقة. كما يمكن أن تحتوي على الحد الأقصى للجهد أو حدود التيار أو تعليمات لوصلات خاصة. إهمال هذه الملاحظات يمكن أن يؤدي إلى الأسلاك الخاطئة أو فشل النظام.

ومن المهم فهم المنطق الذي تمثله هذه الارتباطات. يجب أن تظهر كيفية تفاعل خوارزميات تعريف المنتج والمتسلسلات مع المكونات باستخدام الاتصالات المحددة. وينبغي أن تظهر، على سبيل المثال، مستشعر الدخل، والإخراج المحسوب على أساس إشارات الخطأ، والإخراج الذي يقود المشغل في الاتجاه المطلوب.

5. مخطط توصيلات تخطيطي لجهاز التحكم الأساسي في درجة حرارة تعريف المعلمات

توفر مخططات الأسلاك التخطيطية لأنظمة تعريف الهوية الشخصية ملخصًا مرئيًا لجميع التوصيلات اللازمة للتشغيل. يمكن أن يوضح مخطط الأسلاك الأساسي تدفق الطاقة والإشارات، على الرغم من أن مخططات العالم الحقيقي أكثر تعقيدًا. We' سوف يكسر بعض الروابط التي تظهر على الرسم البياني النموذجي.

يمكن أن تظهر نظرة عامة على الرسم التخطيطي بشكل عام، والذي يظهر الكتل الرئيسية التي تمثل المستشعر ووحدة التحكم والمشغل ومصدر الطاقة. خطوط الربط تشير إلى مسار الإشارة. فهو ليس مفصَّلا بل يعطيك لمحة عامة جيدة عنه.

الرسوم البيانية هي أكثر إفادة عندما تظهر التحليل. أولاً، تم توصيل المستشعر. يوضح هذا الرسم التخطيطي كيفية توصيل مستشعر درجة الحرارة بقسم الإدخال في جهاز التحكم. وقد يشمل المخطط توصيلات محددة أو طرفية معنونة بنوع المستشعرات (على سبيل المثال T بالنسبة إلى المزدوجة الحرارية و RTD التي تحدد النطاق والنوع). وقد يشمل هذا أيضًا أي توصيلات مطلوبة لتكييف الإشارة أو دوائر التأريض.

وسيتم عرض وصلات إمدادات الطاقة بعد ذلك. هذا الرسم البياني يوضح كيفية تشغيل الدوائر الداخلية لجهاز التحكم. الرسم البياني سيوضح التوصيلات التي تمت لمصدر كهربائي المراقب#غالبا ما يتم عرض نطاقات جهد ونطاقات التيار في 39;s على الرسم البياني. يوضح الرسم البياني وصلة الطاقة الخاصة بالمحرك إذا كانت تتطلب مصدر طاقة خاص بها (كما هو شائع مع عناصر التسخين). وهذا يدل على أن خرج وحدة التحكم هو وليس.

تلعب اتصالات مخرجات المراقب دورًا حاسمًا. يوضح هذا المخطط كيفية قيام وحدة التحكم بحساب معرِّف المعلمات وتوليد إشارة تحكم يتم إرسالها إلى المشغل. وقد يشمل ذلك وصلة بين محطة الإدخال في المشغل وفولطية الخرج التناظري، مثل 0-10 فولت، 4-20 ميللي أمبير، إلخ. قد يكون لدى وحدات التحكم الرقمية اتصالات بالمخرجات الرقمية، مثل RS485، والإيثرنت، والتي تشير إلى نوع جديد من الاتصالات. يجب أن تظهر الرسوم البيانية كيفية انتقال الإشارات من إخراج وحدة التحكم إلى مدخلات المشغل.

إن التواصل الأرضي ضروري. يوضح هذا الرسم البياني الطريق إلى النقطة الأرضية المرجعية. يمكن أن يكون هناك محطة مخصصة للمستشعر (مهم، على سبيل المثال للأزواج الحرارية باستخدام تعويض التوصيل البارد)، وآخر لأرض وحدة التحكم أو المشغل. يجب أن يشير هذا المخطط بوضوح إلى كيفية توصيل الأسس.

قد تشمل تطبيقات العالم الحقيقي اختلافات أو عناصر إضافية. ويمكن أن تظهر هذه في مخطط شامل، أو يمكن فصلها إلى مخططات مختلفة لكل تكوين.

ويبين الرسم التخطيطي لأجهزة التحكم ذات المخرجات التناظرية الأسلاك من 0 إلى 10 فولت ومن 4 إلى 20 ميللي أمبير. سوف يوضح المخطط الأسلاك من مخرج وحدة التحكم إلى مدخل المشغل، وغالبا ما يظهر التوافق مع متطلبات التحكم في المشغل.

وسيعرض على أجهزة التحكم الرقمية التي تستخدم بروتوكولات الاتصال Modbus أو Profibus وكذلك بروتوكول الإيثرنت وغيره من بروتوكولات الاتصال أسلاك هذه الخطوط الرقمية. وسوف تظهر الرسوم البيانية وصلات حافلات الاتصالات (مثل RS485 الطرفية، ميناء إيثرنت). تكامل شانغ وي جي واستراتيجيات تحكم أكثر تطورا ممكن.

وكثيرا ما تدرج المخرجات الخاصة بنواتج الإنذار. سيعرض الرسم البياني اتصالات اتصالات الإنذار. يمكن مراقبة النظام وتحريك الإجراءات اعتمادًا على الحالة.

يمكن عرض المدخلات/المخرجات الإضافية. يمكن أن تظهر الرسوم البيانية الاتصالات بميزات مثل المدخلات أو مؤشرات الحالة أو التجاوزات اليدوية. وقد تم ربط هذه الميزات للسماح بالمرونة وتحسين التحكم.

قد تظهر الميزات المتقدمة في مخططات وملاحظات منفصلة. ويمكن أن يكون ذلك لسمات محددة مثل اهتزاز درجة الحرارة أو التخلف، أو لمشغلات مثل مرحلات الحالة الصلبة والموصلات التي لها احتياجات توصيلات مختلفة.

6. سلامة الأسلاك

إن توصيلات نظام تعريف الهوية الشخصية الشخصي للتحكم في درجة الحرارة ليست مجرد وظيفة كهربائية. كما أنها عملية حاسمة تتطلب الامتثال الصارم لبروتوكولات السلامة. الرسوم البيانية التخطيطية هي أداة رئيسية لضمان معالجة قضايا السلامة بشكل صحيح.

يعتبر التفريق بين الدوائر ذات الجهد العالي والدوائر ذات الجهد المنخفض قضية أساسية للسلامة. يساعد هذا المخطط في التفريق بصريًا بين دوائر الطاقة عالية الجهد، مثل وصلات المحرك ومصادر الطاقة المتحكم، ودوائر التحكم في الجهد المنخفض، مثل خطوط إشارة المستشعر والاتصالات التناظرية/الرقمية. من المهم التفريق بين نوعي الدوائر للتركيب الآمن والعزل المناسب والإنهاء.

ولا يمكن المبالغة في أهمية وضع أسس سليمة. ومن المهم أن يوضح الرسم التخطيطي بوضوح مكان إجراء الاتصالات الأرضية. وتأريض مجس المزدوجة الحرارية مهم للدقة، وكذلك لتعويض التقاطع البارد. وينبغي أن تبين الرسوم البيانية الطريق إلى نقاط التأريض.

حماية الدوائر الكهربائية والصمامات ضرورية للسلامة. ومن المهم الإشارة إلى مكان وجود الصمامات وقواطع الدوائر، وخاصة بالنسبة لدوائر الطاقة. قاطع الدائرة أو المنصهر سوف يحمي من حالة التيار الزائد، والتي يمكن أن تتلف المشغل، وحدة التحكم، ومصدر الطاقة.

قد تظهر الرسوم البيانية العزلة، خاصة بالنسبة للأنظمة أو وحدات التحكم الرقمية ذات مجالات الطاقة المتعددة. قد تظهر الرسوم البيانية عزل البصريات التي تحمي جهاز التحكم والمستشعر من الفولتية العالية القادمة من المشغلات أو إمدادات الطاقة. ويجب أن تبين الرسوم التوضيحية بوضوح مكونات العزل ووصلاتها.

7. كيفية تركيب الأسلاك بشكل صحيح

الخطوة التالية، باستخدام المخطط كدليل، هي تنفيذ الأسلاك وفقا للخطة. يتم استخدام تفاصيل الرسم البياني لتوجيه الخطوات العملية.

قد يكون من الضروري توصيل الأسلاك الأولية. وهو ينطوي على اختيار الكابلات والموصلات والطرفيات الصحيحة (على سبيل المثال DIN طرفيات السكك الحديدية أو الطرفيات اللولبية) على أساس الفولتية المتوقعة والتيارات المحددة في الرسوم البيانية وأوراق البيانات.

من المهم التأكد من توصيل المستشعر بشكل صحيح. يوضح هذا المخطط كيفية توصيل مدخلات المستشعر بجهاز التحكم. الخطوة التالية هي ضمان التوصيل الصحيح للكابل (على سبيل المثال الكابلات المعزولة التي هي عازلة للضوضاء) وتوصيل الأطراف. يوضح هذا المخطط نقاط الاتصال لخط الإشارة.

توصيل الطاقة هو الاتصال الآمن لمصدر الطاقة التشغيلية لوحدة التحكم (كما هو موضح لكل من وحدة التحكم والمشغل). الرسم البياني يظهر المحطات الطرفية والوصلة.

في الرسم البياني، يمكنك رؤية كيفية ربط التحكم في الإشارة مع. يتم توصيل خرج وحدة التحكم بالمشغل#39;s الإدخال. رسم بياني يبين الأطراف والأسلاك المطلوبة، اعتمادا على نوع المشغل (الجهد التناظري/التيار أو الرقمي) وإشارة الخرج.

يتم استخدام الاتصال لإنشاء مرجع أرضي يمكن الاعتماد عليه (كما هو موضح بالنسبة للمشغل والمستشعر وجهاز التحكم). الرسوم البيانية تظهر الاتصالات الدقيقة المطلوبة.

على الرغم من المخطط الذي هو واضح، يمكن أن تحدث مشاكل أثناء أو بعد التثبيت. تعد المخططات أداة مفيدة لاستكشاف هذه المشكلات وإصلاحها. يمكن أن تساعد المخططات في تحديد أخطاء الأسلاك المحتملة. وينبغي استخدام الرسوم البيانية لإرشادكم خلال عملية التحقق.

فعدم وجود استجابة مشكلة شائعة. ويمكن استخدام هذا المخطط للتحقق من اتصالات المستشعر وتوصيل الطاقة وحالة المتحكم.

عندما تكون أجهزة الاستشعار لا تقرأ بشكل صحيح، فمن المهم التحقق من معايرة جهاز الاستشعار وتوصيل (كما هو الحال في الشكل).

وقد يشير الخرج غير المستقر إلى ضوضاء أو تكوين غير صحيح أو انحراف حساس. يمكن أن يساعد هذا المخطط في تحديد المسار الذي يؤدي إلى مدخلات ومخرجات وحدة التحكم.

يحدث فشل المشغل بسبب خلل في إشارات التحكم (الموضحة في توصيلات المشغل) وكذلك مصدر الطاقة إلى المشغل (إذا كان#39;s منفصلة).

ومن المهم تحديد الارتباطات التي لا تعمل.

يمكن استخدام الرسم البياني لتحديد الارتباطات غير الصحيحة.

يمكن تحديد الاتصالات المفقودة.

 الاستنتاج: الرسوم التخطيطية ضرورية.

وفي الختام، يعد مخطط الأسلاك التخطيطي أكثر من مجرد توضيح فني بسيط. وهو أداة أساسية لتنفيذ أنظمة التحكم في درجة حرارة تعريف المنتج بنجاح. يوفر مخطط الأسلاك التخطيطي جميع المعلومات اللازمة للتركيب والصيانة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها. يترجم العرض المرئي الواضح وصفًا تجريديًا للوظيفة إلى دليل عملي. يسمح المخطط بالتنفيذ الدقيق من خلال إظهار الارتباطات بين المستشعر والمتحكم والمشغل بدقة. ومن المهم تحقيق مواصفات درجة الحرارة الصحيحة وضمان السلامة التشغيلية. الخطوة الأولى لبناء نظام موثوق وقوي للتحكم في درجة الحرارة هي اختيار وحدة تحكم لديها مخطط تخطيطي بدقة ووضوح. من المهم اتباع المخطط بشكل صحيح من أجل تحقيق درجات حرارة دقيقة، وضمان السلامة وتحسين كفاءة العملية. وكل من يعمل مع أنظمة التحكم في درجة الحرارة والتي تستخدم تعريفات المعلمات الشخصية سوف يجد في مخطط الأسلاك التخطيطي مورداً قيماً.

'