The Temperature PID Control Tutorial -Setup, Tuning and Applications.

1. وفيما يلي مقدمة موجزة للموضوع:

يعتبر مفهوم التحكم في درجة الحرارة الخاص بـ PID أساسيًا في هندسة التشغيل الآلي والتحكم.

ويهدف هذا البرنامج التعليمي إلى إزالة الغموض الذي يكتنف أجهزة قياس الهوية الشخصية الشخصية وتطبيقها على تنظيم درجات الحرارة. ستساعدك هذه المقالة ان تفهم اجزاءها، طريقة الإعداد، طرائق الضبط، والتطبيقات العملية.

2. ما المقصود بـ التحكم في تعريف المنتج (التحكم في الأجهزة المتكاملة القابلة للبرمجة

PID Control يرمز إلى التحكم التناسبي التكاملي الاشتقاقي. هذا هو نظام التغذية الراجعة الذي يراقب ويعدل باستمرار النواتج للحفاظ على النقاط المحددة المطلوبة.

ضوابط تعريف المنتج تعتمد على حلقة التغذية المرتدة. يحدد جهاز التحكم الخطأ عن طريق مقارنة درجة الحرارة الفعلية بدرجة الحرارة المستهدفة. ثم يستخدم ثلاثة إجراءات تحكم -نسبي، متكامل، ومشتق -لتوليد الناتج الذي يقلل من هذا الخطأ.

بالمقارنة مع أساليب التحكم الأخرى الأكثر بساطة، مثل تشغيل/إيقاف التشغيل، فإن دقة وثبات طريقة تعريف المنتج هي الأفضل. يمكن أن يؤدي التحكم في التشغيل/إيقاف التشغيل إلى تجاوز سرعة الدوران، في حين أن التحكم في تعريف المنتج يوفر تعديلات أكثر سلاسة ودقة.

3. مكونات نظام التحكم في درجة حرارة أجهزة تعريف المنتج

ويتطلب إنشاء نظام تحديد الهوية المعلوماتية ثلاثة مكونات رئيسية هي:

أجهزة الاستشعار: يوفر جهاز الاستشعار هذا البيانات في الوقت الحقيقي لجهاز التحكم. المزدوجات الحرارية، كاشفات المقاومة الحرارية (RTDs)، الثرمستورات والثرمستورات كلها أجهزة استشعار شائعة يمكن استخدامها للتحكم في درجات الحرارة.

وحدة التحكم: هذا هو وحدة التحكم. وتقوم وحدة التحكم بمعالجة البيانات من جهاز الاستشعار وحساب أي أخطاء. ثم يحدد الإجراء الذي يجب اتخاذه من أجل الوصول إلى درجة الحرارة المستهدفة. العديد من وحدات التحكم الحديثة لديها خوارزميات مدمجة ل PID وواجهات سهلة الاستخدام.

المشغلات تنفذ هذه الأجهزة الإجراءات التصحيحية التي تحددها وحدة التحكم. السخانات أو المراوح أو المبردات هي أمثلة على الأجهزة التي تضيف الحرارة أو تزيلها للحفاظ على نقطة ضبط.

وتعمل هذه المكونات معًا لإنشاء نظام حلقة مغلقة قادر على التكيف مع التغيرات في الظروف.

4. كيفية إعداد نظام تعريف الهوية المسبق للتحكم في درجة الحرارة

فالأجهزة والبرمجيات مطلوبة لإنشاء نظام تحديد الهوية الشخصية. هذا دليل يرشدك إلى الخطوات التالية:

تركيب الأجهزة

أوصل مجسات درجة الحرارة بجهاز التحكم

توصيل أطراف المشغل (مثل السخان والمبرد) مع أطراف إخراج جهاز التحكم.

تأكد من أن جميع المكونات قد تم توصيلها وتشغيلها بشكل صحيح.

تكوين البرمجيات

أدخل درجة الحرارة المطلوبة في جهاز التحكم.

تحديد قيم PID (القيم النسبية المتكاملة والمشتقة). يمكنك تغيير الإعدادات الافتراضية لمعظم وحدات التحكم لتحسين الأداء

الاختبار:

شغّل النظام وراقب سلوكه التأكد من استقرار درجة الحرارة عند نقطة الضبط المسبق، دون تذبذبات أو تأخيرات.

5. ضبط أجهزة التحكم

إن ضبط أداة التحكم في البيانات الشخصية أمر بالغ الأهمية لتحقيق الأداء الأمثل. لضمان الدقة والاستقرار، فإن الهدف هو تحقيق التوازن المثالي بين شروط التكاملية النسبية والاشتقاقية.

نسبي (P): يتم تعديل المخرجات تناسبيا وفقا للخطأ. تؤدي زيادة المكاسب النسبية إلى تحسين وقت الاستجابة، ولكنها يمكن أن تؤدي إلى تجاوز الهدف.

عدد صحيح (I): يستخدم هذا المصطلح لوصف الأخطاء التراكمية. وهذا يساعد على القضاء على الأخطاء في حالة الاستقرار لكنه يمكن أن يسبب تذبذبات عند تعيين عالية جدا.

مشتق (D): هذا المشتق يتنبأ بالأخطاء في المستقبل من خلال تحليل معدل التغيرات. هذا يثبت النظام ويخمد التذبذبات.

يمكنك ضبط معرِّف المعلمات باستخدام عدة طرق مختلفة

الضبط اليدوي: ضبط كل معلمة في خطوات متزايدة أثناء مراقبة سلوك النظام.

طريقة زيغلر نيكولز: نهج منهجي ينطوي على تحديد المكاسب وتحليل التذبذبات التي تنتج.

الموالفة التلقائية: تحتوي معظم وحدات التحكم الحديثة على ميزات مضمنة للموالفة التلقائية التي تقوم تلقائيًا بحساب القيم المثلى.

6. PID درجة الحرارة التحكم: التطبيقات

وتكنولوجيا تعريف الهوية الشخصية متعددة الاستخدامات ولها تطبيقات في العديد من المجالات.

العمليات الصناعية: تنظم الأفران والمفاعلات والقمائن في محطات توليد الطاقة والتصنيع والمعالجة الكيميائية.

أتمتة المنزل: تستخدم منظمات الحرارة الذكية خوارزميات تحديد الهوية الشخصية من أجل الاستخدام الأمثل للطاقة مع الحفاظ على درجة حرارة مريحة في الداخل.

المعدات الطبية: تعتمد الأجهزة مثل الحاضنات وأجهزة التعقيم على التحكم في درجة حرارة التبيُّن المسبق لدرجات الحرارة من أجل الحفاظ على درجات حرارة دقيقة.

تضمن أجهزة التحكم في تعريف الهوية الشخصية لصناعة الأغذية والمشروبات جودة ثابتة في الخبز والتخمير والبسترة.

7. مشاكل وحلول نموذجية

يمكن أن يكون التحكم في تعريف المنتج أمرًا صعبًا، على الرغم من فوائده. وفيما يلي بعض القضايا الأكثر شيوعاً:

التجاوز: درجة الحرارة تتجاوز النقطة المحددة بسبب التوليف الشديد.

التذبذبات: الاختلافات في وضع البارامترات التي تسبب التذبذبات.

الاستجابة البطيئة: يستغرق النظام الكثير من الوقت ليستقر، عادة بسبب الكسب النسبي المنخفض.

استكشاف هذه المشكلات وإصلاحها

قم بتعديل معلمة تعريف المعلمات وإعادة النظر في إجراء التوليف.

تأكد من أن المستشعر والمشغل يعملان بشكل صحيح

اختبار إعدادات مختلفة باستخدام برامج المحاكاة أو الأدوات قبل تنفيذها على النظام الحقيقي.

8. وتخلص المادة إلى ما يلي:

وسوف يحتاج أي شخص يعمل في مشاريع التشغيل الآلي أو التصنيع أو المنازل إلى فهم ضوابط تحديد الهوية الشخصية لدرجة الحرارة. إن قدرة هذه التكنولوجيا على تنظيم درجة الحرارة بدقة واستقرار تجعلها جزءا أساسيا من العالم الحديث. يمكنك ان تحقق نتائج مذهلة بإتقان مبادئ هذه التكنولوجيا وتقنياتها المضبوطة.