مبادئ تصميم جهاز التحكم في درجة حرارة تعريف المنتج: التنفيذ والضبط

وصف ميتا (تعلم كيفية إنشاء وحدة التحكم في درجة الحرارة PID). وسيغطي هذا الدليل متطلبات النظام، واختيار المعدات (أجهزة الاستشعار وأجهزة التحكم)، وبرامجيات التنفيذ، وضبط وحدات تحديد الهوية الشخصية، بالإضافة إلى مواضيع أخرى).

أولا -مقدمة إلىالتحكم في درجة حرارة معرِّف المعلمات

ص. The PID Algorithm فهم ذلك

ويستند نظام التحكم في تعريف الهوية الشخصي إلى حلقة تغذية مرتدة. وقد استخدم هذا المفهوم في مجال هندسة أنظمة التحكم لسنوات عديدة. وتتضمن الحلقة قياس متغير العملية (في هذه الحالة درجة الحرارة)، ومقارنة القيمة بالنقطة المحددة المطلوبة وحساب الخطأ. ثم يستخدم هذا الخطأ لتغيير المدخلات إلى النظام (على سبيل المثال طاقة مكون التسخين) من أجل الحد من الخطأ. ويعزز تعريف الهوية المسبق الحلقة الأساسية، حيث يتضمن إجراءات تحكم مختلفة يعالج كل منها جوانب مختلفة من إشارات الخطأ. المصطلح النسبي (P) يولد إشارة تتناسب مباشرة مع حجم إشارة الخطأ اللحظية. ويعرف هذا بأنه الفرق في درجة الحرارة بين النقطة المحددة ودرجة الحرارة المقاسة. خطأ أكبر سيؤدي إلى زيادة إشارة الخرج. والغرض الأساسي منه هو تصحيح المتغير ونقله إلى نقطة ضبطه. ومع ذلك، فإن الاعتماد الوحيد على الضوابط النسبية يمكن أن يؤدي إلى خطأ الحالة الثابتة. قد لا تتوافق درجة الحرارة النهائية مع النقطة المحددة بسبب تأخر النظام والظروف غير المتغيرة.

المكسب المتكامل (Ki) هو المصطلح المتكامل الذي يصحح هذا الخطأ. المكسب المتكامل (Ki)، وهو مقياس للسرعة التي يمكن لوحدة التحكم تصحيح هذا الخطأ بها، يحدد ما إذا كان سيتم تصحيحه أم لا. يستخدم المصطلح المتكامل لحساب الخطأ التراكمي الكلي. المصطلح المتكامل سيزيد (أو يقلل) إشارة الخرج إذا استمر الخطأ. وهذا يزيد من تأثير المشغل، ودفع متغير العملية أقرب إلى النقطة المحددة. وسيصل النظام إلى درجة حرارة النقطة المحددة إذا كان المشغل قادرا على التعامل مع أي معارضة. المكسب التكاملي (Ki)، وهو مقدار الوقت الذي يتفاعل فيه جهاز التحكم مع الخطأ، يحدد القوة التي يستجيب بها. سيؤدي ارتفاع Ki إلى القضاء المبكر على أخطاء الحالة الثابتة في حين أن أصغر Ki سيؤدي إلى استجابة أبطأ.

المشتقة (D) هي مصطلح يقدم إجراءات تصحيحية على أساس مدى سرعة تغير الخطأ. مصطلح المشتقة يتوقع الانحرافات في المستقبل عن طريق النظر في مدى سرعة زيادة أو انخفاض الخطأ. سيولد حد الإخراج المشتق إشارة تصحيحية كبيرة إذا زاد الخطأ أو انخفض بسرعة. وهذا يساعد على تقليل التذبذبات وتحسين الاستقرار. وهو مفيد بشكل خاص للأنظمة التي تكون عرضة لتجاوز الحد أو غير مستقرة بسبب التغيرات السريعة والضوضاء.

هذه العملية ثلاثية الخطوات تسمح بضبط درجة الحرارة بدقة عالية. ويمكن لوحدة التحكم أن تتفاعل مع الأخطاء الحالية في الوقت المناسب، وأن تتوقع الأخطاء وتتعلم من الأخطاء السابقة. وهذا الأساس الخوارزمي ضروري لفهم قدرات نظم التحكم في درجة الحرارة في تعريف الهوية الشخصية وتطبيقها بشكل صحيح في مختلف التطبيقات.

الثالث. مواصفات ومتطلبات المشروع

من المهم التحديد الواضح لهدف المشروع ومتطلبات أدائه قبل تصميم وحدة تحكم في تعريف المنتج. الخطوة الأولى هي تحديد هدف وحدة التحكم. الغرض الأساسي من وحدة التحكم هو أن يتم تحديده. على سبيل المثال، يمكن أن يكون الحفاظ على ثابت درجة الحرارة داخل نطاق أو التحكم في التغيرات في درجة الحرارة وفقا لنقطة محددة أو ملف تعريف. وسوف يؤثر هذا الهدف بشكل مباشر على متطلبات جهاز التحكم. كما أن وضع مقاييس الأداء، التي تترجم أهداف التحكم إلى أهداف قابلة للقياس الكمي، أمر بالغ الأهمية. تستخدم المقاييس لتحديد خصائص النظام المرغوبة. دقة النظام هي الشاغل الرئيسي. وهذا يشير إلى التحمل المرجو لدرجة الحرارة أو الحد الأقصى للانحرافات عن النقاط المحددة. وقد يتطلب النظام التحمل +-0.5C. يحدد وقت الاستجابة مدى سرعة وصول النظام إلى النقطة المحددة بعد التغيير. ويمكن أن يكون الوقت المستغرق لتحقيق النقطة المحددة في حدود هامش التحمل المحدد بعد التغيير. مقياس رئيسي آخر هو الاستقرار، والذي يشير إلى قدرة جهاز التحكم على الحفاظ على النقطة المحددة مع عدم عرض أي تذبذبات مفرطة. التخميد هو استجابة النظام. وتسمى قدرة النظام على الحفاظ على النقطة المحددة على الرغم من الاضطرابات الخارجية مثل التقلبات في الحمل أو التغيرات في درجة الحرارة رفض الاضطراب. وهو مهم بشكل خاص للبيئات الصناعية حيث الظروف غالبا ما لا يمكن التنبؤ بها. يجب أن تكون وحدات التحكم في تعريف الهوية الشخصية قادرة على تلبية مظروف الأداء المطلوب، والذي يتم تحديده من خلال الدقة وأوقات الاستجابة والثبات ورفض الاضطرابات.

متطلبات الأجهزة لبناء النظام ملموسة. فعلى سبيل المثال، يتطلب جهاز التحكم النموذجي في معرفات المعلمات لقياس درجة الحرارة ما يلي: جهاز استشعار يقيس متغير العملية ؛ جهاز تحكم لحساب معادلات تحديد الهوية المسبق ؛ مشغل يقوم بتغيير درجة الحرارة وإمدادات الطاقة لتزويد الطاقة الكهربائية. وينبغي اختيار هذه العناصر وفقا لمقاييس الأداء المحددة والسياق العام للمشروع. وهناك حاجة إلى جهاز استشعار عالي الدقة في بعض التطبيقات. من المهم أن يكون لدى وحدة التحكم طاقة معالجة كافية للاتصال مع كل من المستشعر والمشغل. قدرة المحرك على التعامل مع الطاقة يجب أن تتطابق مع طاقة الخرج والتطبيق. والقيود المفروضة على الميزانية هي أيضا عامل حاسم ينبغي النظر فيه خلال مرحلة الاحتياجات. يجب موازنة تكلفة المكونات والوقت اللازم للتطوير والصيانة المستقبلية مقابل متطلبات الأداء واحتياجات التطبيق.

يتم تحديد وحدة التحكم، وكذلك بيئة التطوير من خلال متطلبات البرمجيات وهذا يوفر مرونة وميزات أكبر. يتم تحديد بيئات التنمية بواسطة وحدة التحكم. في حالة المتحكمات الدقيقة، غالبا ما تستخدم بيئات التنمية المتكاملة مثل Arduino IDE و PlatformIO. حزم البرمجيات مطلوبة ل PLC. يجب أن يتضمن البرنامج خوارزمية تعريف المنتج (PID) وقراءات المستشعر الخاصة بالتطبيق، وأدوات التحكم في المشغل، بالإضافة إلى واجهة المستخدم الممكنة. هناك مكتبات وأدوات تطوير متاحة لمنصات مختلفة. توفر هذه المتطلبات أساسًا قويًا للتصميم، وتضمن أن يكون النظام ممكنًا ضمن قيود معينة.

المشغل هو الجزء الذي يتلقى أمر إخراج ويحوله إلى فعل فيزيائي 5. تغير درجة حرارة العملية. مشغل جهاز التحكم في درجة الحرارة الأكثر شيوعًا هو عنصر التسخين. ويمكن أن يكون هذا سلك تسخين مقاوم أو غشاء تسخين أو سخان خرطوشة. إنها تولد الحرارة عن طريق تمرير تيار كهربائي من خلالها. يتم اختيار عنصر التسخين بناءً على عوامل مختلفة، مثل الطاقة المطلوبة، ومدى الحرارة ونوع انتقال الحرارة. يمكن اختيار وحدات الحجرة التي يمكن استخدامها لتسخين أو تبريد اعتمادا على اتجاه تدفق التيار، أو المراوح التي تزيد من تبديد الحرارة إذا لزم التبريد. من المهم مطابقة المشغل#قدرة 39;s على التعامل مع الطاقة مع خرج المتحكم، ومصدر الطاقة، فضلا عن الطاقة المطلوبة. المراجع. (وصلات إلى أوراق البيانات المكونة وملاحظات التطبيقات، على سبيل المثال: وصلة إلى الموقع مع أمثلة على عناصر التسخين).

هناك حاجة إلى إمدادات الطاقة بأمان وكفاءة جهاز استشعار الطاقة، المتحكم والمشغل. الإمداد بالطاقة يجب أن يوفر الجهد الصحيح (5 فولت أو 12 فولت أو 24 فولت)، والتيار الكافي، لتلبية متطلبات الطاقة لجميع المكونات. اطلع عليه بتاريخ 03 مايو 2013. References Link to site about selected power supplies in electronic. يجب أن يوفر مصدر الطاقة ما يكفي من التيار والجهد المناسب (5 فولت أو 12 فولت أو 24 فولت)، لتلبية متطلبات الطاقة للمكونات المتصلة. الإشارة إلى: