How Does a PID Temperature Controller work: A Detailed Guide (باللغة الإنجليزية)

كيف يمكن لجهاز التحكم في درجة الحرارةالعمل: دليل تفصيلي

تعرف على مكونات أجهزة التحكم في تعريف المعلمات وإعدادها وتشغيلها وتطبيقاتها للتحكم الدقيق في درجة الحرارة.

  1. المقدمة

وحدة التحكم في درجة الحرارة (PID) هي أداة متقدمة تستخدم للحفاظ على درجات الحرارة المطلوبة بدقة في العديد من الصناعات -التصنيع وتجهيز الأغذية و HVAC بينها -بما في ذلك التصنيع. وفهم عملها سيزيد من كفاءتك وموثوقيتك في العمليات.

  2. ما هو جهاز التحكم في تعريف الهوية الشخصية؟

وحدة التحكم في تعريف المنتج (PID) هي آلية تغذية راتجعة مستخدمة على نطاق واسع توجد في أنظمة التحكم الصناعية والتي تقوم باستمرار بحساب قيمة الخطأ باعتبارها الفرق بين النقطة المحددة المطلوبة ومتغير العملية المقاسة، ثم تحاول تقليل هذه القيمة من خلال التعديلات التي تتم لمدخلات التحكم في المعالجة.

التحكم النسبي (P)

ينتج التحكم التناسبي قيم مخرجات تتناسب مع قيم الخطأ الحالية. يمكن إجراء التعديلات على هذه الاستجابة النسبية بضرب الخطأ في ثابت قابل للتعديل يعرف باسم الكسب النسبي -حيث تؤدي الزيادة النسبية الأعلى إلى تغييرات أكبر في المخرجات لأي قيمة خطأ معينة.

التحكم المتكامل

تعالج الضوابط المتكاملة الأخطاء السابقة بإضافة أثرها التراكمي الإجمالي على مر الزمن ؛ عندما يكون الخطأ قد استمر على مدى فترة كبيرة، فإن قيمته تتراكم أكثر، مما يساعد على القضاء على أخطاء الحالة الثابتة المتبقية التي قد تبقى بخلاف ذلك من استخدام وحدات التحكم النسبية فقط وحدها.

التحكم الاشتقاقي (D)

يتنبأ المكون المشتق بالأخطاء المستقبلية على أساس معدل تغييرها ويوفر تأثيرًا مثبتًا، مما يقلل من تجاوز الحد مع زيادة استقرار الأنظمة.

  3. How PID Controllers (باللغة الإنجليزية) التشغيل

يعمل جهاز التحكم في تعريف المنتج من خلال ضبط ناتج التحكم الخاص به باستمرار من أجل تقليل الاختلافات بين النقطة المحددة ومتغير العملية والخطأ بين هذه المتغيرات، بما في ذلك أي متغيرات يتم إدخالها من خلال عمليات مثل المفاعلات الكيميائية أو المصافي. وفيما يلي تحليل مفصل لكل مكون#دور المنظمة في هذه العملية:

التحكم النسبي (P)

ويعمل التحكم التناسبي بتعديل الناتج بالتناسب مع أي خطأ حالي ؛ عندما يحدث ذلك#خطأ كبير، الناتج يزيد بشكل كبير، ولكن مع الأخطاء الأصغر يبقى الحد الأدنى، مما يجعل أسرع عملية التعديلات المتغيرة نحو القيم المحددة لها. وهذا يوفر عملية سلسة وسريعة الحركات المتغيرة في نطاق التحكم.

التحكم المتكامل

 ومن ثم يقوم التحكم المتكامل في هذا النظام بتراكم الأخطاء بشكل منهجي مع مرور الوقت، ثم يعدل الناتج وفقا لذلك من أجل القضاء على أي خطأ ثابت متبقي. وبالتالي، حتى الانحرافات الصغيرة التي تستمر سيتم تصحيحها في نهاية المطاف لضمان وصول متغير العملية وبقائه في نقطة ضبطها.

التحكم الاشتقاقي (D)

التحكم الاشتقاقي يستخدم الماضي اتجاهات الخطأ كأساس في المستقبل التنبؤ الاتجاه، والمساعدة في الحد من تجاوز واستقرار الأوقات في حين جعل النظم أكثر استقرارا عن طريق تخميد الاستجابة إلى تذبذب نقطة setpoint. عن طريق تخفيف الاستجابة لتذبذب النقطة المحددة، عمل المشتقة يمنع متغيرات العملية من التذبذب حول قيم النقطة المحددة.

  4. مكونات جهاز التحكم في درجة حرارة استبانة المعلومات الأولية

يتكون جهاز التحكم في درجة حرارة تعريف المنتج النموذجي من ثلاثة أجزاء رئيسية. وتشمل هذه العناصر ما يلي:

المستشعر (المزدوجة الحرارية أو RTD)

يقيس جهاز استشعار درجة الحرارة درجة الحرارة ويرسل بياناته مباشرة إلى جهاز التحكم، مع المزدوجات الحرارية أو RTDs (كاشفات درجة حرارة المقاومة). تؤثر الخصائص المختلفة مثل الدقة والمدى ووقت الاستجابة على اختيارها كخيارات مثالية لقياسات درجة الحرارة.

وحدة المراقب المالي

وحدة التحكم تعالج بيانات الاستشعار وتقوم بالتعديلات اللازمة للحفاظ على درجة الحرارة المحددة، إما كجهاز مستقل أو كجزء من نظام تحكم أكبر. يتم استخدام خوارزميات تعريف المنتج من قبل هذه الوحدة لحساب المخرجات.

جهاز إخراج (مدفأة أو مبردة، إلخ)

جهاز الإخراج مثل السخان أو المبرد يتلقى إشارات من جهاز التحكم للمساعدة في تنظيم درجة حرارته وفقا لذلك، والاستجابة بسرعة ودقة من أجل تلبية الإعدادات المطلوبة. ويجب أن يستجيب بسرعة ولكن بدقة من أجل تلبية أوامر المتحكمين للحفاظ على النتائج المثلى.

  5. إعداد جهاز التحكم في درجة حرارة المعلمات

الإعداد الصحيح مهم لضمان التشغيل الأمثل لمتحكم درجة حرارة معرِّف المعلمات. يرجى اتباع الخطوات التالية:

توصيل أسلاك المراقب المالي:

* توصيل جهاز الاستشعار: قبل توصيل أي أجهزة استشعار بجهاز التحكم، تأكد من توصيلها وفقاً لمواصفات الصانع فيما يتعلق بالأسلاك الصحيحة من أجل الحد من الأخطاء في التوصيل.

توصيل جهاز الخرج: تأمين جميع الاتصالات التي تم تكوينها بشكل صحيح قبل توصيل جهاز الخرج إلى وحدة التحكم والتأكد من أن جميع آمنة وفي حالة عمل.

* التحقق من صحة الفولتية والتزويد بالطاقة: تأكد من أن وحدة التحكم متصلة بمصدر الطاقة المناسب لها ؛ الجهد الكهربائي غير المناسب يمكن أن يتلف ويضعف أداء الأجهزة.

* التكوين الأولي: تحديد درجة الحرارة (نقطة محددة). تسمح وحدات تحكم تعريف المنتج للمستخدمين بتخصيص معلمات التحكم (الإعدادات النسبية والمتكاملة والمشتقة) بناءً على احتياجات التطبيقات المحددة.

 6. التشغيل والرصد

بعد تثبيت وتفعيل جهاز التحكم في درجة حرارة تعريف المعلمات، يمكن الآن تشغيله ومراقبته حسب الرغبة. وإليكم الخطوات الأساسية.

قراءة درجة الحرارة الحالية

* مراقبة شاشة العرض: للاحتفاظ بسجل دقيق، راجع جهاز التحكم لديك بانتظام#شاشة 39;s لتقييم قراءات درجة الحرارة الحالية للتأكد من أنها تبقى ضمن حدود نقطة معينة.

ضبط الإعدادات

* ضبط معايير Setpoint و PID من أجل الحد الأقصى من الكفاءة: عند الضرورة، قم بتعديل كل من المعايير المحددة و PID حتى تقدم الأداء الأمثل في تطبيقاتك المحددة -قد ينطوي ذلك على التجربة والخطأ للعثور على أفضل الإعدادات من حيث النتائج والكفاءة.

فحوص السلامة

* إجراء تفتيشات منتظمة على السلامة

لضمان أن جميع الاتصالات آمنة: من المهم إجراء فحوصات سلامة منتظمة للكشف عن الأسلاك المفكوكة أو التوصيلات المعيبة للحفاظ على الموثوقية وضمان السلامة النظامية.

* الصيانة والمعايرة المنتظمة: من أجل التشغيل الدقيق لنظام التحكم وتفادي الأعطال غير المتوقعة، ينبغي إجراء المعايرة دورياً على كل من وحدات التحكم ووحدات الاستشعار. وتضمن الرعاية المناسبة عمل النظام الأمثل من خلال القضاء على الأخطاء غير المتوقعة التي قد تنشأ من عدم وجود الصيانة والمعايرة المنتظمة. أصبحت أجهزة التحكم في درجة حرارة معرِّف المعلمات مستخدمة على نطاق واسع بسبب دقتها وموثوقيتها في مختلف مجالات التطبيق، ومن الأمثلة الشائعة على ذلك:

العمليات الصناعية

وتستخدم أجهزة التحكم في أجهزة تعريف المنتج بشكل شائع في العمليات الصناعية للحفاظ على درجات حرارة دقيقة في المفاعلات والأفران والمعدات الأخرى من أجل ضمان جودة المنتج الثابتة وكذلك العمليات الفعالة.

أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء

تستخدم أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء أجهزة التحكم في تحديد الهوية الشخصية لتنظيم درجة الحرارة بكفاءة. فهي توفر مناخًا داخليًا لطيفًا في الوقت الذي تعمل فيه على تحسين استخدام الطاقة.

تجهيز الأغذية

في بيئات إنتاج ومعالجة الأغذية، يعد الحفاظ على درجات حرارة دقيقة أمرًا بالغ الأهمية لسلامة الأغذية وضمان جودتها. وتساعد أجهزة التحكم في تعريف المنتج في تحقيق ذلك من خلال التنظيم الدقيق لدرجة الحرارة.

تستخدم وحدات التحكم في تعريف الهوية الشخصي بشكل شائع في المختبرات للتحكم في المعدات المختلفة مثل الحاضنات والأفران والغرف البيئية للحفاظ على درجات حرارة مستقرة للتجارب والاختبارات.

  7. استكشاف الأخطاء وإصلاحها

حتى مع الإعداد والتشغيل الصحيحين، قد تنشأ مشاكل من وقت لآخر. وفيما يلي بعض القضايا النموذجية وحلولها المحتملة:

* قراءات درجة الحرارة غير الدقيقة: لتصحيح القراءات غير الدقيقة، يجب فحص جهاز الاستشعار وإعادة معايرته حسب الضرورة -في حالة تعرضه للتلف. وستساعد إعادة المعايرة على ضمان الحصول على قراءات دقيقة لدرجة الحرارة.

* عدم استجابة المراقب: تحقق من أن المراقب يتلقى الطاقة وأن جميع التوصيلات آمنة قبل البحث عن الأسلاك أو المكونات السائبة التي قد تحتاج إلى عناية.

* جهاز الخرج لا يعمل: تحقق من أن جهاز الخرج موصول على نحو سليم ويعمل وفقاً للمواصفات ؛ استبدل أي أجزاء معطلة إذا لزم الأمر.

  8. خاتمة

يمكن أن يؤدي فهم كيفية عمل جهاز التحكم في درجة حرارة معرِّف المعلمات وكيفية إعداده بشكل صحيح إلى تحسين كفاءة وموثوقية عمليات التحكم في درجة الحرارة بشكل كبير. فباتباع الخطوات المذكورة والمحافظة بانتظام على نظامكم، يمكنكم ضمان التحكم الدقيق في درجة الحرارة في مختلف التطبيقات.