How to Program a PID Temperature Controller: A Comprehensive Guide (باللغة الإنجليزية)

تعلم كيف تبرمج أ جهاز التحكم في درجة الحرارةبهذا الدليل الشامل. فهم مبادئ التحكم في تعريف المعلمات والأسلاك والبرمجة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها من أجل التحكم الدقيق في درجة الحرارة.

  1. المقدمة

المتحكم التناسبي المتكامل المشتق (بالإنجليزية: PID) هو آلية تغذية راجعة حلقية تحكم مستخدمة على نطاق واسع في أنظمة التحكم الصناعية، وتستخدم لتنظيم دقيق لدرجة الحرارة عبر العديد من التطبيقات التي تتراوح بين الأجهزة المنزلية والعمليات الصناعية المعقدة. في هذه المقالة#39 ؛ سأوضح كيف يمكنك برمجة المرء بنفسك، مغطيًا المفاهيم الأساسية بالإضافة إلى التنفيذ العملي.

  2. فهم التحكم في معرِّف المعلمات

يتضمن التحكم في تعريف المنتج ثلاثة إجراءات متميزة، نسبي، متكامل ومشتق. في حين تركز الضوابط النسبية على الأخطاء الحالية في حين تراكم تكامل الأخطاء السابقة. المشتق يتنبأ في المستقبل على أساس ميلها إلى تراكم الأخطاء مع مرور الوقت. وبالجمع بين هذه المكونات معًا تساعد في تحقيق تنظيم درجة الحرارة عن طريق ضبط مخرجات التحكم بطريقة تقلل من الاختلافات بين أخطاء النقطة المحددة وأخطاء درجة الحرارة الفعلية.

  3. المكونات المطلوبة

 من أجل برمجة جهاز التحكم في درجة حرارة تعريف المعلمات، ستكون العناصر التالية ضرورية. * وحدة تحكم معرّف المنتج: الجهاز الرئيسي المسؤول عن أداء خوارزميتها من أجل التحكم.

مستشعر درجة الحرارة: 

تسجيل وتتبع قراءات درجة الحرارة بدقة. وعادة ما يتم استخدام مزدوجة حرارية أو أشعة قابلة للتفريق.

عنصر التسخين أو جهاز التبريد

تستخدم لضبط درجة الحرارة.

مصدر الطاقة:

يستخدم لتشغيل وحدة التحكم والمكونات الأخرى.

وحدة التحكم الدقيق (اختيارية) 

بالنسبة للإعدادات المخصصة، يمكن أن يكون متحكم أردوينو أو متحكم دقيق مماثل مفيدًا كجزء من الحل.

  4. قم بتوصيل جهاز التحكم في الهوية الشخصية

توصيل وحدة التحكم في معرِّف المعلمات بشكل صحيح هو مفتاح نجاح عملها ويمكن إنجازه باتباع الخطوات التالية

قم بتوصيل مستشعر درجة الحرارة

 قم بتوصيله بطرف الإدخال المناسب على وحدة التحكم في تعريف المعلمات.

توصيل عنصر التسخين/التبريد 

إنضموا إلى مخرجاتها الطرفية من جهاز التحكم

وفي النهاية، وصلات الطاقة: 

تأكد من أن كل المكونات موصولة بمصدر طاقة مناسب

اعتبارات السلامة:

ولحمايتكم والحد من الأعطال الكهربائية المحتملة، اشملوا الصمامات الكهربائية أو قواطع الدارات كحماية.

  5. برمجة جهاز التحكم في الهوية الشخصية

برمجة وحدة تعريف المنتج يستلزم ضبط درجة الحرارة المطلوبة (نقطة محددة)، وتشكيل معلمات تعريف المنتج، واختبار سيناريوهات مختلفة حتى الوصول إلى الأداء الأمثل. هنا#39 ؛ كيف يجب أن تسير الأمور:

حدد درجة الحرارة المطلوبة

لإدخال درجة الحرارة المستهدفة إلى جهاز التحكم.

تخصيص معلمات تعريف المعلمات 

ضبط النسبية (P)، التكامل (I)، والمشتق (D) القيم وفقا لذلك -العديد من وحدات التحكم تقدم ميزات الضبط التلقائي لجعل هذه الخطوة أبسط

عند الانتهاء، ستبدأ المعايرة 

الخطوة الأولى هي إدخال درجات الحرارة المستهدفة المرغوبة مرة أخرى ؛ ويمكن عندئذ زيادة تكييف معايير تعريف الهوية الشخصية بعد تعديلها بمجرد تحريك شرائط التمرير داخل ضوابط تعريف الهوية الشخصية الخاصة بها ؛ هذه الخطوة الزمنية يجب أن تحتاج إلى تعديل يدويا مرة واحدة فقط.

ويمكن بعد ذلك تكوين بارامترات تعريف المنتج ؛ هذه الخطوة عادة ما تحتاج إلى تعديل نسبي، تكامل (I)، ومشتق (D).

ثم يتم ضبط معلمات تعريف المعلمات من أجل الضبط الصحيح لمعرفات المعلمات عن طريق تحريك أشرطة التمرير بين القيم النسبية والتكاملية والمشتقة بسهولة بينما تقدم العديد من أجهزة التحكم ميزات الضبط التلقائي لتبسيط هذه الخطوة ؛ يتم ضبط ميزات الضبط التلقائي مرة واحدة لتسريع هذه الخطوة

AdjustP, Integral Integral Derivative values ينبغي أيضا أن تكون مضبوطة فيما يتعلق بالضبط التلقائي ميزات الضبط التلقائي للمساعدة فيما يتعلق بضبط هذه الخطوة كجزء. للخطوة النهائية سوف الضبط التلقائي الموالفة تلقائيا الميزات يمكن تبسيط المزيد من خطوات التوليف في حين أن البعض لديه ميزات الضبط التلقائي التي تجعل الضبط الدقيق الميزات إلى عملية تلقائية

الموالفة اليدوية:

بدلا من الضبط التلقائي، ضبط معلمات تعريف المعلمات يدويا عن طريق التجربة والخطأ حتى يمكن تحقيق تحكم مستقر.

بعد الانتهاء من البرمجة، من الضروري أن يتم اختبار النظام ومعايرته: قد تنطوي هذه الخطوة على كل من الاختبار اليدوي وأنظمة المعايرة المحوسبة.

الاختبار الأولي: 

تشغيل ومراقبة أداء التحكم في درجة الحرارة.

ضبط معلمات تعريف المعلمات 

تعديل إعدادات تعريف المعلمات لتقليل التجاوز والتذبذب.

بيانات المراقبة والسجل: 

إجراء التعديلات حسب الضرورة من خلال تسجيل البيانات عن طريق تتبع التغيرات في درجة الحرارة مع مرور الوقت، وتتبع التغيرات عن طريق مسجلات درجة الحرارة.

تتميز وحدات التحكم الحديثة في معرِّف المعلمات بميزات متقدمة مصممة لتحسين الأداء الوظيفي

التكامل مع نظم أخرى: 

عند توصيلها بأجهزة PLC أو أنظمة SCADA للتحكم المركزي.

الرصد والتعديل عن بعد: 

استخدام قدرات الشبكة لمراقبة والتحكم عن بعد في وحدة التحكم. 3. التكامل مع الأنظمة الأخرى

مزايا الأمان: 

استخدام أجهزة الإنذار وإيقاف التشغيل التلقائي للوقاية من ارتفاع درجة الحرارة أو المخاطر الأخرى.

القضايا والحلول المشتركة مع أجهزة التحكم في كشف البيانات الشخصية وحلولها

التذبذبات في تنظيم درجات الحرارة (بارامترات تحديد الهوية PID). (2) الاستجابة البطيئة أو زيادة الربح النسبي أو تقليل الوقت المتكامل و/أو الربح النسبي أو الوقت المتكامل عند الضرورة (تقليل الربح النسبي أفضل). 3. عدم استقرار النظام، فحص مشاكل الأسلاك أو أعطال المستشعر كمشاكل.

  6. خاتمة

تتضمن برمجة جهاز التحكم في درجة حرارة معرفة المعلمات فهم مبادئ التحكم في معرفة المعلمات واختيار المكونات الصحيحة والتسليك الصحيح وضبط معلمات معرفة المعلمات ضبطًا دقيقـًا. من خلال الإعداد والمعايرة الدقيقين يمكنك تحقيق تحكم دقيق في درجة الحرارة لمختلف التطبيقات قد تشمل التحسينات المستقبلية دمج ميزات أكثر تقدمًا وتعزيز موثوقية النظام.