وحدة التحكم في درجة الحرارة القابلة للبرمجة: تحسين التحكم الدقيق

(مقدمة)

التحكم الدقيق في درجة الحرارة أمر أساسي في مجموعة واسعة من الصناعات. من التصنيع إلى البحوث المختبرية، وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء وحتى معالجة الأغذية. وغالبا ما يتم تحقيق هذه الدقة من خلال آليات التغذية الراجعة المعقدة التي تسمى المتحكمات. من بين الأكثر فعالية هي المتحكم التناسبي التكاملي المشتق (PID)، ولكن ليس كل خلقت متساوية. ويوفر التحكم في درجة حرارة تعريف المنتج القابل للبرمجة ميزة مهمة. تسمح لك بتخصيص سلوكها ليتناسب مع تطبيقك من خلال الضبط والتهيئة. في هذه المقالة، سنستكشف ما الذي يجعل جهاز التحكم في درجة حرارة تعريف المنتج قابلاً للبرمجة. We' سأناقش أيضًا كيفية تكوين الجهاز بفعالية ولماذا المرونة مهمة لتنظيم درجة الحرارة بدقة وموثوقية. يمكن للمهندسين والفنيين تحقيق أقصى أداء من خلال فهم هذه الوحدات.

ما هو المبرمججهاز التحكم في درجة الحرارة؟

(الفرع: التعريف والفوائد الأساسية)

(مايو _2013) التحكم في درجة حرارة PID (بالإنجليزية: PID temperature controller)، والمعروف أيضًا باسم التحكم القابل للبرمجة في درجة الحرارة، هو جهاز إلكتروني يحافظ تلقائيًا على معلمة العملية (عادة درجة الحرارة) داخل نقطة محددة عن طريق تغيير إشارة الخرج الخاصة بها وفقًا للخطأ بين متغير العملية المقاس (PV متغير العملية) والنقطة المحددة. تختلف وحدة التحكم في تعريف الهوية الشخصية عن وحدات التحكم البسيطة في التشغيل/إيقاف التشغيل التي تقوم بتشغيل النظام أو إيقاف تشغيله. تستخدم ثلاثة مكونات للتحكم في خوارزميتها.

نسبي: الاستجابة للخطأ الحالي. التغييرات الناتجة بالتناسب مع حجم الخطأ. ومع ذلك، يؤدي ارتفاع المكاسب النسبية (Kp) إلى تصحيحات أقوى. غير أن كثرة العدد يمكن أن تؤدي إلى عدم الاستقرار.

العدد الصحيح (I): يستجيب لتراكم الخطأ مع مرور الوقت. الغرض من هذه الوظيفة هو إزالة أي خطأ متبقي في الحالة الثابتة ("offset") عن طريق دمج إشارات الخطأ. الوقت المتكامل (Ti) هو عامل يحدد السرعة التي يتراكم بها هذا الخطأ ويؤثر على الإخراج. أصغر Ti القيم تعني تصحيح أسرع من الأخطاء المستمرة.

المشتق (D): الاستجابة لتغير معدل الخطأ. هذا المؤشر يتنبأ بالمستقبل ويخمد التذبذبات لتحسين الاستقرار. معامل الوقت المشتق (Td)، يتحكم في كمية ' العمل المستقبلي#39 ؛ المتوقع بناءاً على معدل الخطأ.

واجهة المستخدم (UI)، وقدرات التكوين هي الميزات الرئيسية التي تميز وحدات التحكم القابلة للبرمجة. يمكن للمستخدمين عادة:

اضبط درجة حرارتك المستهدفة

يمكنك ضبط البارامترات P و I و D

اختر وضع التحكم (أو أو) الذي ترغب في استخدامه

الحد SP: تعيين الحد الأعلى أو الأدنى للعملية المتغيرة.

لضبط مخرجات المنبه والإعدادات

ضبط وحدات العرض (على سبيل المثال، الدرجة المئوية/الفهرنهايت).

بعض الوحدات قادرة على تخصيص نقاط محددة أو تغيير الجدول الزمني.

يمكن لوحدة التحكم تكييف استراتيجية التحكم لتتناسب مع ديناميكية العملية التي يديرها. وهذا يؤدي إلى دقة واستقرار واستجابة أفضل من وحدات تحكم المعلمات الثابتة.

الخصائص والمكونات الرئيسية لجهاز تحكم تعريف المنتج القابل للبرمجة

واجهة العرض: شاشة LCD أو شاشة LED التي تعرض نقطة التحول، العملية المتغيرة وغيرها من المعلمات. يتم التنقل والدخول باستخدام الأزرار أو مقبض الدوران.

أطراف الإدخال: موصلات

مدخلات جهاز الاستشعار: يستقبل إشارات درجة الحرارة مثل المزدوجات الحرارية، أو كاشفات درجة حرارة المقاومة، أو Pt100، أو ثرمستور. يمكن استخدام العديد من المدخلات مع أي نوع من أنواع أجهزة الاستشعار، في حين أن المدخلات الأخرى محددة لأنواع معينة.

محطات الخرج الطرفية: تشمل عادة ما يلي:

التحكم في الخرج: عادة ما يكون مرحل الحالة الصلبة (SSR)، أو مرحل الخرج الميكانيكي. وتتحكم إشارة الخرج، التي غالبًا ما يتم تحويلها بواسطة مرحل، في المشغل في النهاية (السخان أو المبرد).

الإخراج التناظري: النماذج الأقل شيوعا لها إشارة جهد أو تيار متردد يمثل النسبة المئوية للإخراج.

إنذار الخرج: تستخدم اتصالات الترحيل المنفصلة لتنبيه درجات الحرارة المرتفعة/المنخفضة.

الذاكرة الداخلية: يحتفظ بالمعلمات المبرمجة، وكذلك إعدادات المستخدم المسبقة وبيانات المعايرة.

معلمات التكوين: تتضمن المعلمات التي يمكن للمستخدمين تعديلها:

Setpoint (SP)،

أو ربح نسبي

Time Integral (باللغة الإنجليزية).

وقت الاشتقاق (Td)

الحدود الدنيا/العليا

الحدود الدنيا/العليا للإنذار

وضع الخرج (على سبيل المثال التحكم في التدفئة والتحكم في التبريد)

الضبط المسبق للمستخدم

(H2 العنوان)

كيفية برمجة وتكوين وحدة تحكم تعريفية معلمة قابلة للبرمجة

(قسم عملية التشكيل).

الدخول إلى وضع التكوين الخاص بوحدة تحكم معرِّف المعلمات ثم ضبط المعلمات مطلوب لبرمجته. راجع الدليل لمعرفة ما هي الخطوات التي يجب عليك اتخاذها. وتشمل الخطوات العامة ما يلي:

للوصول إلى وضع التهيئة يجب الضغط على أزرار محددة بشكل متكرر (على سبيل المثال، الضغط على زر القائمة عدة مرات ثم الضغط على#39;Enter"). يمكنك أيضاً أن تحمل مفتاحاً أثناء التمهيد في كثير من الأحيان، تتغير الشاشة إلى ' التهيئة أو أي نص آخر.

التكوين الأساسي

نقطة الوصول: أدخل درجة الحرارة المطلوبة.

مقياس درجة الحرارة: اختر درجة الحرارة أو درجة الحرارة.

نوع جهاز الاستشعار: اختر النوع المناسب من أجهزة الاستشعار (مثل المزدوجة الحرارية من النوع K أو Pt100 RTD)، لأنها تؤثر على دقة القياس ومداه. بعض أجهزة التحكم تكشف تلقائيا بعض أجهزة الاستشعار.

ضبط معلمات تعريف المعلمات

الضبط اليدوي: يقوم المستخدم بضبط قيم P و I و D يدويًا.

عادة ما يكون إعداد الفرقة النسبية أسهل من اكتساب (Kp). يشير انخفاض ضغط الدم إلى استجابة تناسبية أقوى. نقطة البداية الجيدة ل PB هي 100/(الحساسية المطلوبة).

الوقت المتكامل (Ti). أدخل وقتك بالدقائق أو الثواني قيم Ti أكبر من 1 تشير إلى عمل متكامل أبطأ. ويمكن أن تتراوح القيم النموذجية بين ثوانٍ ومئات الدقائق اعتمادًا على مدى سرعة العملية.

حساب زمن المشتقة (Td). ادخلوا وقتكم بالثواني هذا يخمد التذبذبات. ابدأ مع قيمة صغيرة (على سبيل المثال 0)، ثم زيادة إذا لزم الأمر.

مصادر مثل Control Engineering مقالات حول أساليب الضبط مفيدة لاستراتيجيات الضبط اليدوي.

الضبط التلقائي: تحتوي معظم وحدات التحكم الحديثة على ضبط تلقائي أو الوظيفة. ويشمل ذلك ما يلي:

ابدأ تشغيل وضع التوليف التلقائي

يقوم جهاز التحكم بإجراء تغيير طفيف في العملية، غالبًا عن طريق زيادة الإخراج لفترة وجيزة.

يتم استخدام هذه الاستجابة لحساب القيم المثلى ل P و I و D.

ارجع إلى الجهة المصنعة#توثيق 39 للتعليمات المفصلة حول كيفية استخدام التوليف التلقائي.

مقيد ومنذر بالخطر:

يجب عدم السماح لمتغير العملية بتجاوز درجة الحرارة القصوى أو الدنيا. يمكن لوحدة التحكم بعد ذلك إيقاف تشغيل المشغل، على سبيل المثال إيقاف تشغيل السخان أو تنشيط خرج الإنذار.

اضبط عمل منبه الخرج

تكوين المخرجات

حدد نطاق مخرجاتك، على سبيل المثال، من 0% إلى 100%.

إستعمل ' ؛ رنين عاري#39 ؛ الميزات، إذا كانت متوفرة. تسمح لك هذه بتغيير المعلمات أو النقطة المحددة دون تغيير إشارة الخرج بشكل مفاجئ (منع عدم الاستقرار أو تجاوز الحد).

إعدادات المستخدم المسبقة المتقدمة: تخزين مجموعات معلمات تعريف المعلمات المختلفة للوصفات المختلفة وأوضاع التشغيل للسماح بالتبديل السريع.

التدفئة الصناعية: الأفران (السيراميك، الطلاء، تجهيز الأغذية)، الأفران، الأفران، معدات المعالجة الحرارية.

مختبر المعدات: حاضنات وحمامات المياه. آلات الـ "بي سي آر" المجففات أوعية التفاعل.

نظم التدفئة والتهوية وتكييف الهواء نظم التحكم في المناخ المتقدمة، منظمات الحرارة التي تتطلب نقاط ضبط دقيقة.

الأغذية والمشروبات: أجهزة تخمير ومبردات وخزانات منع تسرب ومواقد وبستورات.

المعدات الطبية/العلمية: المعدات التي تتطلب درجة حرارة مستقرة (مثل أجهزة الطرد المركزي والحاضنات).

مشاريع DIY: أجهزة مراقبة دقيقة للهواة في الأفران الصغيرة، ومعالجة الراتنج، وما إلى ذلك.

جهاز التحكم في درجة الحرارة القابل للبرمجة

(القسم: معايير الانتقاء)

عند اختيار التحكم الصحيح في معرِّف المعلمات القابل للبرمجة، يجب التفكير في عدة أمور:

طابق مواصفاتك مع متطلبات طلبك.

التواؤم مع أجهزة الاستشعار: هل يمكن استخدامها لدعم المجس الذي تختاره (المزدوجة الحرارية أو جهاز التوقيت الحراري؟ ثرمستور أو جهاز إرسال خارجي؟) التحقق من أن أنواع المدخلات تتطابق (مثلا mV أو أوم للجهد و mA، على التوالي).

ديناميكية حلقة التحكم: تأخذ في الاعتبار سرعة العمليات. بشكل عام، تتطلب العمليات السريعة إجراءات تكاملية ومشتقة أقل. يجب أن يكون ضبط نطاق جهاز التحكم مناسبًا.

واجهة المستخدم: هل تبدو الشاشة واضحة وواضحة؟ الأزرار سهلة التشغيل ما الميزات المتاحة (مثل الإنذارات المتعددة؟ عرض إتجاهات؟ تسجيل البيانات؟)

السعر: يختلف سعر أدوات التحكم في تعريف المنتج القابلة للبرمجة اختلافاً كبيراً حسب خصائصها وجودتها. قرِّر ميزانيتك، ثم انظر الى قيمتها.

الدعم والعلامة التجارية: ابحث عن المصنعين المعروفين بتقديم منتجات ذات جودة وتوثيق واضح. التحقق من خيارات الضمان وخدمة العملاء.

الأدوات تقارن وتقابل أنواع وحدات التحكم المختلفة، وتناقش أيضا معايير الاختيار.

(H2 العنوان)

استخدم وحدات تحكم معرِّف المعلمات القابلة للبرمجة مع العناية

(الفرع: تعظيم الأداء والموثوقية)

المعايرة للحفاظ على الدقة، معايرة مستشعر درجة الحرارة وجهاز التحكم وفقا للجهة المصنعة#تعليمات أو معايير الصناعة.

اعتبارات الظروف البيئية: تأكد من أن وحدة التحكم تناسب البيئة التي سيتم استخدامها فيها (درجات الحرارة والرطوبة والغبار والضوضاء الكهربائية).

السلامة: اتبع احتياطات السلامة عند التعامل مع الأنظمة الكهربائية أو العمليات الساخنة. استخدم وظائف الإنذار بشكل مناسب

(الاستنتاج)

تمثل أجهزة التحكم في درجة حرارة PID القابلة للبرمجة تقدمًا كبيرًا مقارنة بأجهزة التحكم البسيطة. توفر قدرة أجهزة التحكم هذه على الضبط والتهيئة مرونة لا مثيل لها للتحكم الثابت في درجة الحرارة في مجموعة متنوعة من التطبيقات. وسيتيح فهم عناصر تعريف الهوية الشخصية وعملية التشكيل وأفضل الممارسات للمستعملين تسخير قوتها وتحسين كفاءة العمليات وجودتها وموثوقيتها.