مقدمة: التحكم الدقيق وحتمية ذلك

يستكشف المقال العالم المعقد لجهاز تحكم درجة الحرارة الخاص بشاشة العرض الرقمية المزدوجة، مع التركيز بشكل خاص على الجوانب اليدوية. تشرح هذه المقالة ما تقوم به وحدات التحكم، وكيفية عملها، والفوائد والميزات الرئيسية، والوضع اليدوي#أهمية، والتطبيقات الشائعة والاعتبارات العملية عند اختيارها واستخدامها. وسيحتاج أي شخص يشارك في التصنيع الصناعي أو التحكم في العمليات أو أتمتة المختبرات إلى فهم هذه التكنولوجيا.

ص. المكونات الأساسية لجهاز تحكم العرض المزدوج

جهاز التحكم الرقمي في تعريف المعلمات: المحرك الذكي في جوهره هو معالج دقيق (MCU). يقوم الدماغ الرقمي بوظائف أساسية.

التحويل من تناظري إلى رقمي (A/D). يحول إشارات مستشعر درجة الحرارة إلى قيم رقمية.

تنفيذ خوارزمية تعريف الهوية الشخصي: المنطق الأساسي للتحكم.

إدارة واجهة المستخدم: تدير المعلمات والتكوينات والمدخلات المخزنة. يعرض المعلومات المعروضة على الشاشات وأزرار الترجمة أو إدخالات لوحة المفاتيح

إخراج الوحدة: تخرج الوحدة إشارات التحكم المحسوبة في إجراءات مادية. وتشمل وحدات الخرج مرحلات الحالة الصلبة لتشغيل عناصر التسخين. تستخدم مخرجات الترانزستور ثنائية القطب لإشارات التحكم التناظرية، مثل 0-10 فولت و 4-20 ميللي أمبير.

(بالإنجليزية) Dual Disview: A Clear Communication (باللغة الإنجليزية)

هذا هو الفرق الرئيسي. يحتوي جهاز التحكم على شاشتين رقميتين بدلاً من شاشة واحدة. يوفر التصميم ثنائي الشاشتين العديد من الفوائد:

عرض المعلومات المتزامن: قد يظهر العرض الأول درجة حرارة العملية الفعلية بينما يعرض العرض الثاني الإعدادات و/أو المعلمات المفصلة. (مثل P أو I أو D قيم). يمكن للمشغل مراقبة أداء النظام دون الحاجة إلى تبديل وجهات النظر باستمرار.

المعلومات الخاصة بكل وضع: قد تظهر كل شاشة بيانات ذات صلة بمهمة معينة، اعتمادًا على نموذج وحدة التحكم ووضع التشغيل المحدد (تلقائي أو يدوي).

مؤسسة الرقابة

وتستخدم أجهزة الاستشعار لتوفير معلومات دقيقة عن درجة الحرارة. تتوفر المستشعرات في مجموعة متنوعة من الأنواع.

المزدوجات الحرارية: قوية، وغير مكلفة، ومناسبة لنطاقات درجات الحرارة الواسعة. ويجب إجراء تعويض التوصيل البارد بواسطة جهاز التحكم.

كاشفات الحرارة المقاومة مثل PT100/PT1000 من المعروف أنها أكثر دقة واستقرارا من المزوجات الحرارية. غالبا ما تستخدم في المختبرات والتطبيقات التي تتطلب دقة عالية. تكييف الإشارة مطلوب (على سبيل المثال باستخدام دائرة متكاملة أو وحدات إدخال Pt100).

الثالث. هذه هي عملية التحكم.

إنها خوارزمية التحكم التي تعطي وحدة تحكم تعريف المنتج قوتها الحقيقية. يقوم جهاز التحكم بقياس درجة حرارة العملية بشكل مستمر، ويقارنها بالنقطة المحددة ثم يضبط مخرجاتها من أجل تقليل الخطأ. تحدث العملية تلقائيا وعدة مرات في الدقيقة.

دورة القياس: باستخدام دائرة المدخلات، يتلقى جهاز التحكم الإشارة المرسلة من جهاز الاستشعار. والدائرة مسؤولة عن تكييف الإشارة، والتضخيم والتصفية (مثل تعويض التوصيل البارد في المزوجات الحرارية، أو خط RTDs).

حساب درجة الحرارة: يقوم المعالج الرقمي بتحويل الإشارات المشروطة إلى قيم درجة الحرارة.

حساب الخطأ: يتم حساب درجة الحرارة ومقارنتها مع النقطة المحددة التي يحددها المستخدم. ويسمى هذا الاختلاف بإشارة الخطأ ".

خوارزمية PID: يستخدم المتحكم إشارة الخطأ لحساب المكونات الثلاثة.

الإجراء (P) نسبي: يستجيب المكون للخطأ الحالي. الناتج _P يتناسب مع حجم الخطأ. فكلما زاد المكسب النسبي، (Kp)، كلما كان الإجراء التصحيحي أقوى. ومع ذلك، إذا كان#ارتفاع 39 درجة، وهذا يمكن أن يسبب عدم الاستقرار.

الإجراء المتكامل (أولا): يستجيب العنصر للخطأ المتراكم على مر الزمن. والهدف من ذلك هو إزالة الخطأ المتبقي في الحالة الثابتة، والذي يمكن العثور عليه في كثير من الأحيان مع P-action فقط. الناتج _I يساوي مجموع الأخطاء السابقة مضروبا في عامل معين. (الناتج _I هو Ki*Errordt حيث Ki هو مكسب متكامل. الإجراء المتكامل مهم للدقة على المدى الطويل، ولكن يمكن أن يؤدي إلى كمية مفرطة من الخطأ إذا كان#39 لم يتم ضبطها بشكل صحيح

الاشتقاق الإجرائي د: يتنبأ المكون بالخطأ المستقبلي باستخدام معدل التغير للخطأ الحالي. يتم استخدام المكابح لتقليل تجاوز الحد وتحسين الاستقرار عندما تتغير درجة الحرارة فجأة. يعتمد الناتج على التغير في معدل الخطأ (الناتج _D=Kd*de/dt حيث تمثل Kd كسب المشتقة). الفعل المشتق حساس للضوضاء.

وتسمى هذه العملية ضبط PID.

الوضع اليدوي: تجاوز التحكم المباشر

يعد الوضع اليدوي، الذي غالبًا ما يوجد في وحدات التحكم المتقدمة مثل وحدات التحكم ثنائية العرض PID ميزة مهمة. يسمح هذا الوضع بالتحكم المباشر في المخرجات من قبل المستخدم، دون الحاجة إلى استخدام حسابات تعريف المنتج بناءً على اختلافات درجة حرارة العملية.

ما هو الوضع اليدوي؟

الوضع اليدوي هو عندما يدخل المستخدم مباشرة إلى وحدة التحكم قيمة يحددها (يشار إليها في كثير من الأحيان باسم ' التحيز، و#39 ؛ أ.#(بالإنجليزية) Manual Setpoint,' ؛ أو#39; تجاوز#(39). تحدد القيمة مستوى الإخراج، بغض النظر عن درجة الحرارة الفعلية. لا يزال يعرض درجة الحرارة الفعلية، ولكنه لا يحسب الناتج على أساس ذلك.

النمط اليدوي: لماذا تستخدمه؟

النمط اليدوي أساسي في العديد من السيناريوهات:

المعايرة: ضبط إشارة الخرج مباشرة أثناء معايرة المستشعر وتحديد خصائص النظام.

ضبط بدء التشغيل: إجراء تعديلات دقيقة قبل تشغيل التحكم التلقائي.

استكشاف مشاكل عزل المشكلات وإصلاحها من خلال التحكم في المخرجات مباشرة ومشاهدة استجابة العملية.

تجاوز الاستقرار: تجاوز التذبذبات التلقائية والسلوك غير المستقر مؤقتا.

التحكم في المنحدر: تعديلات بطيئة للغاية ومحكومة أثناء مراحل بدء التشغيل أو الإغلاق، حيث قد لا يكون من المرغوب فيه الحصول على استجابة تناسبية.

الوضع اليدوي:

من الممكن عرض درجة حرارة العملية (عادة على شاشة واحدة) بينما يستمر قياسها.

تستخدم لوحة مفاتيح وحدة التحكم لتغيير قيمة ' التحيز أو النقطة اليدوية#39 ؛ (غالبا عن طريق مفاتيح الوظائف، التنقل في القائمة أو وظائف محددة).

عندما يتلقى جهاز التحكم خطأ في درجة الحرارة، فإنه يرسل إشارة مطابقة فقط لقيمة الانحياز التي يتم إدخالها يدويا.

ومن المهم فهم التحيز في سياق نطاقات المخرجات (على سبيل المثال 0-100 في المائة على مرحل أو 0-10 فولت على مورد طاقة).

مزايا وميزات مفاتيح التحكم في تعريف المعلمات الخاصة بالشاشة المزدوجة

تقدم وحدات التحكم الرقمية ثنائية العرض العديد من المزايا عن أنظمة التحكم البسيطة. وهي مصممة للتطبيقات التي تتطلب ميزات أكثر تعقيدا.

واجهة صديقة للمستخدم: توفر شاشتان منفصلتان عرض معلومات أوضح، مما يقلل من ارتباك المشغل. تسمح لوحة المفاتيح بسهولة تعديل المعلمات وتعديلها.

قدرات التحكم المتقدمة هذه المتحكمات غالبا ما تكون أكثر من مجرد منظمات حرارة أساسية.

الضبط التلقائي تحتوي العديد من النماذج على خوارزميات مدمجة تحسب تلقائيا المعلمات الأمثل لـ PID (Kp Ti Td) من خلال تحليل استجابة العملية. فهو يقلل من مهارات الضبط اليدوي إلى أدنى حد ممكن.

البرمجة والنقاط المتعددة: القدرة على برمجة ملامح درجة الحرارة، مثل المنحدرات، الانتظار، أو الهضاب. وهذا ضروري عند التعامل مع العمليات المعقدة، مثل التدوير الحراري، وجداول الخبز، وما إلى ذلك.

الإنذارات القوية: أنواع متعددة من الإنذارات (الحدود الدنيا، الحدود العليا، الانحرافات) وإجراءات قابلة للتكوين لتحذير المشغلين من الانحرافات المحتملة أو الفعلية للعمليات (مثل مؤشر الضوء، مخرجات الترحيل، الإنذار الصوتي).

بروتوكولات الاتصال: تحتوي بعض النماذج على واجهات اتصال مثل Modbus RTU/TCP أو RS-485.

لا غنى عن وحدات التحكم الرقمية في تعريف المنتج التي تتميز بشاشات عرض مزدوجة للعديد من التطبيقات نظرًا لدقتها العالية وثباتها وميزاتها المتقدمة.

البحث المختبري: تتطلب آلة تفاعل البوليميراز المتسلسل دورة حرارية دقيقة. الحاضنات يجب أن تكون مستقرة لزراعة الخلايا. تتطلب مطيافات الرنين المغناطيسي النووي بيئات محكومة. وتقوم مقاييس السعرات بقياس التغيرات في درجة الحرارة بدقة.

الصناعة التحويلية: تتطلب المفاعلات الكيميائية ملامح دقيقة لدرجة الحرارة. تعتمد الأوتوكلاف على التعقيم بالبخار. تحتاج أنظمة CIP/SIP إلى التنظيف وملئها في درجات حرارة مضبوطة. الأغذية والمشروبات والكحول: يجب القيام بالبسترة في درجة حرارة محددة من أجل سلامة الأغذية. تتطلب عمليات التخمير تخمير متحكم في درجة الحرارة لتحقيق الاتساق في النكهة والحاصيلة. المعقّمات بحاجة إلى مراقبة موثوقة لدرجة الحرارة. تتطلب خطوط التعليب قياس درجة حرارة دقيقة لسلامة الختم.

السابع. كيفية اختيار وحدة التحكم في تعريف المعلمات ثنائية الشاشة اليمنى

ميزات التحكم اليدوي: التحقق من المؤشرات الواضحة التي تشير إلى الأوضاع اليدوية/التلقائية، ونطاق التحيز القابل للتعديل وربما قنوات التحكم اليدوي المستقلة.

الثامن. التثبيت، التكوين، والضبط

التخطيط والتنفيذ ضروريان لنجاح المشروع.

تثبيت الأجهزة: التثبيت الآمن والصحيح لأجهزة التحكم والمستشعرات. إتبعوا مخططات الأسلاك بدقة النظر في عوامل مثل مقياس الكابل، والواقي والضوضاء في البيئات الصاخبة عند اختيار المكونات.

الضبط: هذه الخطوة هي الأكثر أهمية عادة. وقد يجعل الضبط التلقائي هذا الأمر أكثر سهولة، ولكن يظل من المهم أن نفهم الأساسيات. ابدأ بالكسب النسبي المنخفض وأضف إجراءات متكاملة حتى تقلل من التعويض. ثم نضيف المشتقات لتثبيط التذبذبات. الموالفة اليدوية تتضمن تقنيات مثل زيغلر نيكولز#39 ؛ استجابة التردد أو طريقة منحنى التفاعل. وتتطلب هذه الأساليب إدخال تغيير في الخطوة وتحليل الاستجابة. ومن المهم إيجاد توازن بين الاستقرار والاستجابة.

التاسع. حل المشكلات الشائعة

التذبذب أو الاستجابة البطيئة: التحقق من أن عناصر التحكم تعمل بشكل صحيح، ويمكن أن تستجيب بسرعة.

مشكلات النمط اليدوي: التحقق من حد مدى الانحياز، والتحقق من وضع مفتاح الوضع، والتأكد من أن دائرة الخرج تعمل بشكل صحيح (SSR أو الترانزستور). ارجع إلى دليل وحدة تحكم العرض الرقمية المزدوجة للحصول على تعليمات محددة لإدخال وضبط قيم الانحياز

فشل الاتصال أو الشاشة: تحقق من اتصال الأسلاك، وتحقق من معدل البود وإعدادات البروتوكول وتأكد من أن الجهاز المتصل (على سبيل المثال PC و PLC) يعمل بشكل صحيح.

عاشرا -الاستنتاج: الدقة والتحكم مهمان.

جهاز التحكم في درجة حرارة العرض الرقمي المزدوج هو تقدم كبير في تكنولوجيا التحكم في درجة الحرارة. تجمع هذه الأنظمة بين دقة خوارزمية تعريف الهوية الشخصية الرقمي ووضوح ومرونة شاشتين مختلفتين، مما يوفر الاستقرار وسهولة الاستخدام التي لا يمكن تحقيقها ببدائل أبسط. يتم استخدامها في العديد من المختبرات ومراكز البحوث ومرافق التصنيع وأماكن أخرى بسبب ميزاتها المتقدمة وقدرتها على تجاوز إجراءات التحكم. إن الفوائد المترتبة على اختيار وضبط أجهزة التحكم في أجهزة تعريف الهوية الشخصية هائلة. ويمكنها تحسين جودة المنتجات واتساقها، وكذلك الكفاءة التشغيلية. توفر هذه المقالة أساسا ممتازا للاستفادة من هذه التكنولوجيا القوية.