جهاز التحكم الرقمي في درجة الحرارة

1. المقدمة

الإجراء النسبي: المكون الذي يعدل الناتج وفقا لخطأ الحجم الفعلي. يتم تعديل الناتج على أساس حجم الخطأ. خطأ صغير سوف يؤدي إلى تعديل أصغر بكثير. التحكم النسبي يقلل من الخطأ بسرعة، ولكن يترك وراءه خطأ متبقي (التعويض).

الإجراء المتكامل (I): الإجراء يأخذ في الاعتبار الخطأ التراكمي مع مرور الوقت. يتم دفع المخرجات باستمرار لإزالة الخطأ المتبقي من الإجراء النسبي. ويتذكر هذا المكون الأخطاء السابقة، ويقوم بالتعديلات على المخرجات من أجل الوصول إلى النقطة المحددة، ولكن ببطء.

الإجراء المشتق (D): الجزء الذي يتفاعل مع معدل التغير في الخطأ. يطبق الفعل المشتق قوة مناسبة على النظام إذا تغيرت درجة الحرارة بسرعة. وهو يساعد على استقرار النظام والحد من تجاوز الحد، (عندما تتجاوز درجة الحرارة النقطة المحددة) فضلا عن تحسين أوقات الاستجابة.

هذا المزيج من ثلاثة معلمات ضبط (Kp و Kd و Ki -هذه هي الإجراءات) سيحدد مدى جودة أداء وحدة التحكم في تطبيق معين. الحديثجهاز التحكم في الهوية) واجهة متطورة لرصد البارامترات ووضعها. يجب فهم هذا المبدأ لضمان نجاح الاتصال والموالفة. وسوف تساعدك الموارد مثل مقدمة هندسة التحكم في التحكم في تعريف الهوية الشخصية على فهم هذا المبدأ بشكل أكبر.

2. تأسيس مؤسسة التواصل

التخطيط هو مفتاح التواصل الناجح لا ينبغي الإسراع في هذه المرحلة لأنها يمكن أن تؤدي إلى أسلاك غير صحيحة والتكوين، أو تلف المعدات، أو مخاوف السلامة.

تحديد نظامك توضيح العملية أو النظام الذي تتطلب درجة حرارته تحكمًا دقيقًا. ما هو مدى الحرارة الطبيعية؟ ما هي الدقة المطلوبة؟ ما هي الكتلة الحرارية المطلوبة وكم من الوقت يستغرق النظام للاستجابة؟ يتم تحديد مواصفات وحدة التحكم والمشغل من خلال هذه المعلومات.

اختر وحدة التحكم الصحيحة: وحدات التحكم في تعريف المنتج ليست جميعها لها نفس الميزات. تأخذ في الاعتبار عوامل من قبيل:

خوارزمية التحكم: هل لدى وحدة التحكم هذه معرِّف معلمات قياسي أو خوارزميات متقدمة؟ (على سبيل المثال مؤشر سميث وخيارات المرشح) أو هل يوفر حماية ضد إعادة الضبط.

أنواع المدخلات: التأكد من أن جهاز التحكم قادر على قبول إشارات الاستشعار التي تنوي استخدامها.

ما نوع الإخراج الذي ستختاره؟ وهناك العديد من الخيارات، بما في ذلك المرحلات الجامدة للمراوح أو السخانات، ومخرجات المرحلات التي تتحكم في الملفات اللولبية أو الموصلات، وتعديل عرض النبض (PWM)، والمخرجات المستخدمة للتحكم المباشر في سرعات المروحة، والجهد/التيار التناظري لربط وحدات التحكم الأخرى.

الاتصالات: هل التطبيق الذي يتطلب الاتصال من أجل الرصد أو التسجيل أو التكامل مع نظام أكبر (مثل Modbus RTU/TCP/Profibus و Ethernet/IP وما إلى ذلك)؟

الواجهة والعرض: ما مستوى الواجهة الذي تحتاجه؟ وما الأفضل من ذلك، شاشة LCD بسيطة أم جهاز متطور للتصوير بالأشعة السينية؟

المعايرة هي الاعتبار: قد تكون المعايرة الأولية مطلوبة اعتمادا على متطلبات التطبيق والحالة التي تم فيها تركيب جهاز الاستشعار/جهاز التحكم في البداية. وهذا من شأنه أن يضمن أن القراءات دقيقة وأن نظام التحكم يعمل بشكل صحيح.

سد فجوة القياس: توصيل جهاز استشعار درجة الحرارة

مستشعرات درجة الحرارة هي لجهاز التحكم -يقيسون درجة الحرارة. المزدوجات الحرارية مثل النوع K أو E أو J ومستشعرات درجة حرارة المقاومة (RTDs و Pt100 و Pt1000) هي مستشعرات صناعية شائعة.

تحديد أطراف إدخال المستشعر: حدد موقع أطراف الإدخال المعينة في لوحة وحدة التحكم في معرِّف المعلمات، والتي غالبًا ما تحمل علامات

تحديد نوع جهاز الاستشعار: تأكد من تحديد نوع جهاز الاستشعار الذي تريده#39;re use. هذا النوع من المستشعرات يجب أن يضاهيه جهاز التحكم.

فيما يلي مخطط الأسلاك: راجع دليل جهاز التحكم في تعريف المعلمات لمعرفة مخطط الأسلاك الخاص به. وسيخبرك الرسم التخطيطي بكيفية توصيل الموصلات الحرارية المزدوجة والمزدوجات الحرارية (على سبيل المثال، ثلاثة أو أربعة أسلاك لأجهزة التسخين الحرارية المزدوجة والمزدوجة الحرارية القياسية) وما هي القطبية المطلوبة.

ثنائي حراري سابق: يرتبط عادة بموصلات محددة، مثل BNC أو DB9 أو أطراف لولبية. يوضح هذا الرسم البياني أي الأسلاك تتصل بكل طرف، وما إذا كان تعويض التوصيل البارد مدمجًا في جهاز التحكم أو إذا كان مطلوبًا وجود مستشعر خارجي.

مثال على RTD: يمكن أن يتطلب ما يصل إلى أربعة أسلاك، اعتمادا على ما إذا كان عنصر المستشعر يستخدم وكيفية ذلك#39 متحمس. مخططات الأسلاك سوف تفصّل التوصيلات المناسبة لقياسات المقاومة الدقيقة.

إذا كانت الكتل الطرفية متاحة، فاستخدمهم. تجنب وصلات المسمار المباشر لزيادة الموثوقية.

اختبار المعايرة (اختياري، ولكن موصى به): إجراء اختبار أساسي بعد الأسلاك إذا كنت قادرا على الوصول إلى مصدر درجة الحرارة المعروف و معايرة ميزان الحرارة. تحقق من درجة الحرارة التي يعرضها جهاز التحكم في مقابل المعايرة مع قدرات المعايرة الخاصة بوحدة التحكم لديك، قد تتمكن من إجراء تعديلات طفيفة

تنفيذ أمر التحكم: الاتصال بعنصر التحكم النهائي (المشغل).

إنه العضلات للنظام بأكمله. يقوم جهاز استقبال تعريف الهوية الشخصي بضبط درجة حرارة العملية بناءً على الإشارات الواردة من تعريف الهوية الشخصي.

تحديد المشغل تحديد أي جهاز سيقوم بضبط درجة الحرارة.

حدد مواقع أطراف الإخراج ابحث عن أطراف الإخراج الخاصة بالتحكم في معرِّف المعلمات، والتي غالبًا ما تكون مميزة (Digital Relay-Output) (باللغة الإنجليزية).

تحديد نوع الإخراج لمطابقته مع المشغل: تأكد من أن إخراج وحدة التحكم يطابق متطلبات الإدخال للمشغل.

الإخراج التناظري (AO/DA). الإخراج الرقمي/المرحل: يستخدم لتبديل الطاقة إلى أجهزة مثل الموصلات والمرحلات، التي تتحكم بعد ذلك في الأحمال الكبيرة. يجب إيلاء الاهتمام إلى تصنيفات الجهد (مثل منطق 5 فولت أو ملف مرحل 24 فولت)، وتشكيل الأسلاك (عادة مفتوحة (NO) أو مغلقة عادة (NC). من المهم ضبط خرج وحدة التحكم بشكل صحيح (على سبيل المثال طول النبض ودورة العمل).

ربط المشغّل وصل المشغّل وفقا لورقة بياناته. إذا كنت تستخدم مخرجات الترحيل لتبديل الأجهزة فتأكد من توصيل الجهاز بشكل صحيح بين أطراف رقم/رقم (أو NC/COM حسب التطبيق) للمخرج والطاقة المصدر قم بتوصيل سلك الإدخال الخاص بالمشغل التناظري بجهاز التحكم#إشارة 39.

ضبط نطاق/مقياس الإخراج: افتح قائمة التهيئة الخاصة بجهاز التحكم (عادة عن طريق الأزرار أو شاشة LCD أو برنامج واجهة الكمبيوتر الشخصي). انتقل إلى المخرجات واضبط المعلمات لتناسب المحرك الخاص بك. تحديد نطاق الخرج (على سبيل المثال، من 0-100 في المائة إلى 0-10 فولط).

توصيل الطاقة إلى جهاز التحكم: تنشيط النظام

3. وهناك حاجة إلى إمداد ثابت بالطاقة لكي يعمل جهاز تعريف الهوية الشخصي. يمكن أن يؤدي التوصيل غير الصحيح إلى خطر جسيم.

حدد مكان أطراف دخل الطاقة ابحث عن الأطراف الموجودة على ظهر أو جانب وحدة التحكم

اقطع التيار الرئيسي عند مصدر الفتيل/القاطع

قم بتوصيل أطراف جهاز التحكم بمصدر الطاقة (مباشر، محايد وأرضي). الرسم البياني للتوصيلات موجود في دليل المستخدم

صل مصدر الطاقة، الذي عادة ما يكون الكابل المنصهر من التيار المتردد الرئيسي.

السلامة والإضاءة ؛ القطبية: تحقق من جميع التوصيلات. قبل لمس أي أسلاك، تأكد من انقطاع الكهرباء. افحص مرحلة طاقة التيار المتردد (L1/L2/N/G). يمكن أن تتلف وحدة التحكم بسبب القطبية غير الصحيحة عند استخدام طاقة التيار المستمر.

خوارزميات الضبط لمتحكم تعريف الهوية الشخصي

4. المراقب#ذكي 39 يأتي حيا أثناء التكوين. الاهتمام مطلوب في هذه الخطوة.

الوصول إلى وضع التهيئة: أدخل وضع البرمجة باستخدام لوحة المفاتيح أو الأزرار الموجودة على وحدة التحكم أو باستخدام برنامج واجهة الكمبيوتر الشخصي ويمكن الإشارة إلى ذلك بأنماط LED محددة، أو بتغيير في وضع العرض.

(بالإنجليزية) Set Setpoint (SP). استخدم لوحة المفاتيح على جهاز التحكم للدخول إلى درجة الحرارة المستهدفة.

ضبط نوع الإدخال (نوع المستشعر): اختر نوع الإدخال المناسب من إعدادات وحدة التحكم (على سبيل المثال TC النوع Pt100, RTD النوع K). ثم يقوم جهاز التحكم بتفسير الإشارة من جهاز الاستشعار بشكل صحيح. تقدم بعض وحدات التحكم تعويض التوصيل البارد عند استخدام مستشعر خارجي.

اختيار نطاق/نوع الخرج: اختيار نطاق/نوع الخرج من وحدة التحكم الخاصة بك (على سبيل المثال الفولتية، المرحل، PWM). اضبط نطاق الخرج ليتوافق تماما مع متطلبات المشغل (على سبيل المثال 0-100 ٪، 0-10 فولت، 4-20 ملي أمبير). تطبيق إشارة التحكم الصحيح يعتمد على القياس.

إعداد معلمات تعريف المعلمات الأولية (ضبط). هذا الجزء عادة ما يكون أكثر تعقيدا. وغالبًا ما يتم تعديل المعلمات الأولية ("tuned"). Autotune أو "Auto Tune"، وهي سمة من سمات العديد من وحدات التحكم، تقوم بإجراء اختبار تلقائي، والذي يتضمن تغييرًا في النقطة المحددة (غالبًا بخطوة صغيرة) لمراقبة كيفية استجابتها. ثم يحسب قيم P و I و D. راجع الموارد اليدوية لموالفة معرفات المعلمات (مثل طريقة زيغلر نيكولز) إذا كنت تفضل ذلك أو تحتاج إليه. قم بالتعديل تدريجيا، بدءا من القيم المحافظة. رصد استجابة العملية (الحد الأدنى من تجاوز الهدف والتسوية السريعة) مع التكيف. من المهم ضبط نظام التحكم من أجل تحقيق عملية مستقرة ومستجيبة وخالية من التذبذبات. ملاحظات تطبيق هانيويل توفر العديد من استراتيجيات الضبط العملي.

مرشح الخرج والترطيب: لدى بعض أجهزة التحكم إعداد مرشح الخرج الذي يلين إشارات الضوضاء القادمة من أجهزة الاستشعار، مما يمنع الإجراءات غير المنتظمة. بعض وحدات التحكم لديها وظائف تثبيط التي يمكن أن تقلل من الصيد أو تجاوز الهدف (تذبذبات صغيرة بالقرب من النقطة المحددة).

الإرسال بدون نتوء: تكوين الإرسال بدون نتوء إذا كان جهاز التحكم قادرا على ذلك. هذا يسمح لك بتغيير المعلمات أو نقطة الضبط دون وجود إشارة القفز فجأة. يمكن أن يسبب تجاوز الهدف أو حتى تلف نظامك

حفظ والخروج: بمجرد تكوين الإعدادات، تأكد من أنها مخزنة في ذاكرة وحدة التحكم (راجع الدليل لمعرفة أمر الحفظ الدقيق). اخرج من وضع التشكيل

التحقق والاختبار: التحقق من الأداء

5. من المهم اختبار دقيق بعد التكوين المادي والاتصال من أجل ضمان الأداء الصحيح والتحقق من العملية.

الفحص البصري: فحص جميع الأسلاك من أجل العزل، والصلاحية والأمان.

تزويد الطاقة: استبدل المنصهر أو القاطع الموجود في مصدر الطاقة.

جهاز مراقبة الاستجابة الأولية: انظر إلى شاشة جهاز التحكم. هل تظهر درجة الحرارة المناسبة؟ هل تستجيب المحركات؟ (على سبيل المثال، هل مفتاح المدفأة يعمل أو المروحة تبدأ في العمل) افحص شاشة العرض بحثًا عن رسائل خطأ.

فحص قراءة المستشعر: استخدام مقياس درجة الحرارة المستقل، معاير، أو مسجلات البيانات المحمولة (مثل الأجهزة التي صنعها بيكو التكنولوجيا، أو الأدوات الوطنية)، للتحقق من أن درجة الحرارة المعروضة هي نفسها. تحقق من معايرة المستشعر إذا لزم الأمر

Close-loop control: Modify the Setpoint (SP) (باللغة الإنجليزية). راقب ردة فعل النظام هل النظام قادر على الوصول إلى النقطة المحددة بدقة؟ هل هو دقيق؟ هل هناك أي تذبذبات زائدة أو زيادة حول النقاط المحددة؟ راقب معدل الإقتراب والثبات

الضبط النهائي: إذا لزم الأمر، إعادة النظر في معلمات تعريف المعلمات في ضوء الأداء الأولي. للحصول على الأداء الأمثل، قد تكون هناك حاجة إلى تعديلات طفيفة. وهذا ينطبق بشكل خاص على العمل المتكامل للحد من أخطاء الحالة الثابتة والعمل الاشتقاقي لزيادة الاستقرار.

تسجيل البيانات (اختياري). إذا كانت وحدة التحكم لديك تتمتع بقدرات تسجيل البيانات يمكنك تمكين مسجل البيانات من تسجيل بيانات درجة الحرارة وبيانات التحكم في الإخراج ويمكن أن يثبت أنه لا يقدر بثمن في تحليل أداء النظام الخاص بك وفي استكشاف الأخطاء وإصلاحها.

المشاكل الشائعة وحل المشاكل: كيفية حلها

6. حتى مع التخطيط الدقيق، يمكن أن تنشأ المشاكل. وفيما يلي بعض الأعراض التي قد تحدث وأسبابها المحتملة.

درجة الحرارة لا تتغير/خرج جهاز التحكم غير نشط

التحقق من أن النقطة المحددة قد تم تعيينها بشكل صحيح وأنها ضمن نطاق العملية.

تحقق من أن تكوين الخرج متوافق مع متطلبات المشغل

اختبار الطاقة الكهربائية (تشغيل المصابيح وتشغيل المحرك).

تحقق من الأسلاك من أطراف الخرج الخاصة بوحدة التحكم إلى المشغل.

إذا لم تعرض شاشة وحدة التحكم القيمة المطلوبة افحص الخرج

صيد التذبذبات:

السبب: معامل تحديد الهوية المسبق شديد العدوانية (منخفض جدا في الوقت المتكامل Ti أو مرتفع جدا اشتقاقي ثابت الوقت Td).

الحل: تقليل Kp أو Ti. راجع قسم الضبط

البحث عن أي مشاكل خارجية (على سبيل المثال المسودات التي تؤثر على نظام أصغر).

إذا بدا أن النظام غير مستقر ميكانيكيًا، مثل المكونات السائبة (على سبيل المثال)، فيجب فحصه.

فيما يلي أمثلة على الاستجابة البطيئة/خطأ كبير في حالة الاستقرار (الإزاحة)

التسبب في عمل تكاملي غير كاف (Ki) و/أو مكاسب نسبية مفرطة التحفظ (Kp). إعدادات المُرشِّح يمكن أن تُضبَط بعنف شديد.

الحل تقليل الإجراء المتكامل (انخفاض Ti)، أو زيادة الربح النسبي (زيادة Kp). التأكد من أن الوقت المتكامل يتوافق مع وقت استجابة النظام.

قراءة المستشعر/انحراف شاشة جهاز التحكم:

السبب: أسلاك ضعيفة (التوصيلات مفكوكة أو مكسورة، التداخل)، إنحراف معايرة المستشعر، تعويض الوصلة الباردة غير صحيح، فشل المستشعر.

الدقة: تحقق من جهاز الاستشعار. تحقق من توصيلات المجس وأسلاك التوصيل. إعادة ضبط إما جهاز التحكم أو جهاز الاستشعار#يمكن النظر في تقاطع 39;s البارد. تشخيص المشكلة بميزان حرارة معاير.

المشغل لا يستجيب بشكل صحيح

السبب: أسلاك غير صحيحة للمشغل، عطل في المشغل، إشارات خرج غير متوافقة من جهاز التحكم، مرحل معيب أو SSR.

الحل: راجع ورقة البيانات الخاصة بالمشغل. تحقق من أن الأسلاك تتوافق مع مواصفاتها. تحقق من أن خرج وحدة التحكم يطابق متطلبات الإدخال للمشغل. وإذا امكن، اختبروا المحرك من تلقاء نفسه.

ارجع إلى دليل وحدة التحكم في معرِّف المعلمات قبل البدء في استكشاف الأخطاء وإصلاحها منتديات مثل Control.com و Instrumentation.com هي أيضا موارد كبيرة لتبادل الخبرات.