هذا العرض التفصيلي لأربعة قنوات جهاز التحكم في درجة حرارة PID سيعطيك فهم أفضل

1. وفيما يلي مقدمة موجزة للموضوع:

تنظيم درجة الحرارة هو شرط أساسي لعدد لا يحصى من التطبيقات الصناعية والمحلية والتجارية. ويمكن أن يكون الدقة في مراقبة الظروف الحرارية أمراً حاسماً لتحسين الأداء وضمان جودة المنتج والحفاظ على السلامة التشغيلية وزيادة الكفاءة إلى أقصى حد. وهذا ينطبق على كل شيء من عمليات التصنيع المعقدة والبحوث، من خلال الأجهزة المنزلية اليومية وأنظمة السيارات. ومن بين المنهجيات الأكثر فعالية لتحقيق هذا المستوى من التحكم نظام التحكم في درجة الحرارة التناسبي -الاشتقاقي المتكامل. جهاز التحكم في درجة حرارة PID الخاص بالقناة الرابعة هو جهاز متعدد الاستخدامات ومتطور. تستكشف هذه المقالة ذلك بالتفصيل. سوف تستكشف هذه المقالة أساسيات تعريف الشخصية التوليفية ومكوناتها وآلية تشغيلها. We' سيفحص أيضاً مختلف التطبيقات ويقدم إرشادات لتركيبها وصيانتها. هذا النظام معقد، وفهم أنه لن يساعد المستخدمين على تطبيق حلول إدارة درجة الحرارة بكفاءة فحسب، بل سيسلط الضوء على أهميته في التقدم الحديث للتكنولوجيا. تركز هذه المقالة على إصدار القناة الرابعة، والتي هي مناسبة بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب التحكم في وقت واحد من مناطق درجة الحرارة المتعددة.

2. PID Contron: A Review of the Basics.

من المهم فهم خوارزمية تعريف المعلمات من أجل الحصول على أقصى استفادة من جهاز التحكم في درجة حرارة تعريف المعلمات الخاص بالقناة الرابعة. إستراتيجية تعريف المنتج هي تقنية رياضية تنظم المتغير في العملية من خلال تقليل الفرق بين النقطة المحددة المطلوبة ومتغير العملية. ترمز PID إلى ثلاثة حدود: تناسبي، متكامل، ومشتق. وسيساعدك فهم هذه المكونات على فهم دقة وقوة أجهزة التحكم في تعريف المعلمات عندما يتعلق الأمر بتنظيم درجة الحرارة.

التحكم (P) عن طريق النسبة: ينتج هذا المصطلح مخرجًا يتناسب طرديًا مع الخطأ الفوري، والذي يتم تعريفه على أنه الفرق بين النقطة المحددة المرغوبة ودرجات الحرارة الفعلية المقاسة. خطأ أكبر سوف يؤدي إلى إشارة تحكم أقوى. يقدم التحكم ب استجابة فورية أولية ولكن غالبًا ما يؤدي إلى خطأ حالة الاستقرار المتبقية. قد لا تصل درجة الحرارة إلى النقطة المحددة بالضبط وقد تظهر انحرافا. يتم قياس هذه الاستجابة بواسطة ' ؛ الكسب النسبي#39 ؛ (Kp). يمكن أن يؤدي ارتفاع Kp إلى رد فعل أسرع، لكنه قد يسبب أيضا تذبذبات.

التحكم المتكامل (I): يزيل مصطلح التحكم المتكامل الخطأ في الحالة الثابتة التي لا يمكن إزالتها بواسطة المصطلح النسبي. ويحسب المصطلح المتكامل الأخطاء السابقة تراكميًا بمرور الوقت، ثم ينتج مخرجًا يعاد ضبطه باستمرار من أجل القضاء على هذا التناقض. إذا استمر الخطأ، فإنه سيزيد الحد التكاملي، والذي بدوره، يغير إخراج وحدة التحكم حتى يتم تصحيح المشكلة. يمكن أن يتسبب التصفية المتكاملة في تأخير طفيف في إخراج التحكم، ولكن هذا الإجراء سيضمن الدقة على المدى الطويل.

التحكم (D) الاشتقاق: من خلال تحليل التغير في معدل الخطأ، يمكن للمصطلح المشتق التنبؤ بالأخطاء المستقبلية. يتفاعل المصطلح المشتق مع منحنيات الخطأ، مما يسبب تأثير تخميد. وهذا يقابل التذبذبات المحتملة والتجاوز الناتج غالبًا عن شروط P و I. يقوم التحكم D بتثبيت النظام عن طريق تقليل المعدل الذي يتغير فيه الخرج. كما أنه يحسن الاستجابة العابرة. وهو عرضة للضوضاء، ويمكن أن تزعزع استقرار النظام عندما لا يتم ضبطه بعناية، وخاصة في درجات الحرارة المنخفضة، حيث تكون التغيرات السريعة أكثر شيوعا.

هذا التفاعل التآزري للمصطلحات الثلاثة يسمح لمتحكم تعريف المعلمات بالتفاعل بسرعة مع التغييرات (P)، ويزيل الأخطاء المستمرة مع الوقت (I) ويمنع تجاوز أو تذبذب. تعتبر أجهزة التحكم في تعريف المنتج أفضل خيار للعديد من حالات التحكم في درجة الحرارة. الإصدار 4 قنوات هو مثالي للأنظمة التي تتطلب إدارة منطقة مستقلة.

3. يصف هذا المقال بنية القناة الرباعيةجهاز التحكم في درجة الحرارة.

إن مكونات نظام التحكم في درجة حرارة الـ PID الوظيفي المكون من 4 قنوات متميزة ولكنها متصلة. ولكل عنصر دور حاسم خلال مراحل القياس والتجهيز والتنفيذ. فهم هذه المكونات ضروري للتصميم وكذلك للتطبيق العملي.

وحدة التحكم الأساسية (بالإنجليزية: Core Controller Unit): هي دماغ النظام وتقوم بإجراء حساب تعريف الهوية الشخصي. إيتد#39;s عادة ما تعتمد على وحدة التحكم المصغر، وهو دائرة متكاملة مرنة يمكن تشغيل خوارزميات البرمجيات. أو يمكن أن تكون دائرة تعريف المنتج المتكامل مصممة لتنفيذ خوارزمية تعريف المنتج يستقبل البيانات المدخلة ويطبق منطق التحكم لتوليد إشارات الخرج.

قنوات الإدخال (استشعار درجة الحرارة): كل مدخل متحكم، في هذه الحالة أربعة، قادر على استقبال إشارات من أجهزة استشعار درجة الحرارة منفصلة. يمكن للنظام مراقبة والتحكم في أربع مناطق درجة حرارة مختلفة. الأنواع الأكثر شيوعا من أجهزة استشعار درجة الحرارة هي المزدوجات الحرارية، والتي لديها نطاق واسع، ولكن تتطلب الخطية. وتوفر كاشفات درجة حرارة المقاومة أيضا الدقة والثبات على نطاقات درجات حرارة معينة. اختيار جهاز الاستشعار يعتمد على متطلبات التطبيق المحددة مثل مدى درجة الحرارة والدقة ووقت الاستجابة.

تحكم المشغّل: لدى وحدة التحكم أربع قنوات للإخراج تتوافق مع مدخلاتها الأربعة. ويمكن التحكم في ما يصل إلى أربعة عناصر التدفئة والتبريد المختلفة. القدرة على التحكم في كل منطقة بشكل مستقل هو ما يجعل العمليات متعددة المناطق ممكنة. ويمكن أن تكون المخرجات إشارات رقمية للتحكم في قدرة عنصر التسخين أو تعديل نطاق النبض (PWM). ومن المهم أن يضمن التصميم قدرة المخرجات على قيادة الأحمال المتصلة بأمان.

مستخدم الواجهة: يسمح هذا المكون بالتفاعل بين المشغل والمتحكم. تتكون واجهة المستخدم عادة من عناصر مثل شاشة العرض، مثل شاشة LED أو LCD التي تظهر درجات الحرارة الحالية والنقاط المحددة ورسائل الحالة. مقاييس الجهد أو الأزرار الرقمية هي آليات الإدخال التي تسمح للمستخدمين بضبط وضبط درجات الحرارة المطلوبة لكل قناة. قد تحتوي وحدات التحكم المتقدمة على شاشات تعمل باللمس أو خيارات اتصال (RS485 و Ethernet) للتكامل مع أنظمة تحكم أكبر. تم تصميم العديد من وحدات التحكم رباعية القنوات مع وضع التطبيقات المضمنة في الاعتبار، والتي تتطلب الحد الأدنى من التفاعل من المستخدم. ومع ذلك، يمكن للواجهة البديهية تحسين قابلية الاستخدام وتوفير تحكم أكبر.

مصدر الطاقة: هناك حاجة إلى مصدر طاقة مستقر ومناسب وموثوق به لنظام وحدة التحكم بأكمله. وهناك حاجة إلى إمدادات مشتركة من التيار المستمر بقدرة 12 فولت، وخاصة لاستخدام الأجهزة المحمولة أو المركبات. ومع ذلك، يجب أن يكون الجهد والتيار متطابقين مع تصميم وحدة التحكم وكذلك احتياجات المشغلات المتصلة. يستخدم مصدر الطاقة لتحويل الجهد الوارد من مصدر طاقة خارجي أو بطارية أو مصادر أخرى إلى 12 فولت من التيار المستمر المطلوب من قبل الدوائر الداخلية المتحكم بها.

وتشكل المكونات أنظمة تحكم حلقة مغلقة تعمل معًا لكل قناة. المجسات تقيس درجة حرارة كل منطقة ثم تقوم وحدة التحكم بمعالجة هذه المعلومات، وحساب الإجراء المطلوب باستخدام خوارزمية PID، وتنفيذها. الدورة المستمرة مستقلة عن القنوات الأربع وتسمح بالتحكم المتزامن والدقيق في العديد من مناطق درجة الحرارة.

4. ما هو جهاز التحكم في درجة حرارة معرِّف المعلمات ذو 4 قنوات؟

يعمل مراقب تعريف الهوية الشخصية للقناة المكونة من 4 قنوات في دورة ديناميكية ومستمرة تتضمن القياس والمقارنات والحسابات والإجراءات. وهذا يخلق حلقة تحكم مغلقة لكل قناة. وهذه الدورة ضرورية لفهم قدرة وحدة التحكم على إدارة مناطق متعددة في وقت واحد.

وتبدأ العملية مع جهاز الاستشعار الذي يقيس ويسجل باستمرار درجة حرارة المنطقة. ثم يتم تحويل هذه الكمية الفيزيائية إلى إشارة كهربائية. تتم معالجة الإشارة، على سبيل المثال مكبرة أو خطية، إذا لزم الأمر، ثم ترسل إلى الوحدة الأساسية لوحدة التحكم.

سيقوم جهاز التحكم بتحويل إشارة المستشعر المستقبلة إلى قيمة رقمية أو تناظرية تمثل درجة الحرارة الحالية في المنطقة (PV أو العملية المتغيرة). يقوم جهاز التحكم بمقارنة درجة الحرارة PV التي تم قياسها مع درجة حرارة النقطة المحددة SP التي تم تكوينها لهذه القناة. هذا الفرق هو قيمة (E) لهذه القناة. ويمكن حسابها بواسطة E = PV -SP. يتم استخدام قيمة الخطأ كمدخل رئيسي لخوارزمية تعريف المعلمات في وحدة تحكم المنطقة.

يستخدم جهاز التحكم هذا خوارزمية تعريف المعلمات وخطأ E لتحديد خرج التحكم u لكل مشغل. يأخذ الحساب في الاعتبار الخطأ الحالي، وتاريخ الأخطاء السابقة (التكاملية)، ومعدل الخطأ الذي يتغير (مصطلحات الاشتقاق). هذه هي الصيغة#39;s عادة ما تستخدم: إخراج (u), = Kp*E + Ki*E dt+dE/dt.

المكاسب Kp و Kd و Ki هي على التوالي النسبية والتكامل والمشتقة. ولهذه المكاسب تأثير كبير على سلوك كل قناة تحكم. يتم إجراء هذه الحسابات من قبل المتحكم#39;s برمجيات أو أجهزة على أساس المكاسب المبرمجة، وقيم الخطأ الحالية لكل قناة.

وتستخدم إشارة الخرج هذه في تشغيل المحرك. وتمثل إشارة الخرج مستوى جهد التبريد أو التسخين المطلوب للمنطقة. ويمكن لإشارة الخرج الأعلى، على سبيل المثال، أن تتوافق مع المزيد من الطاقة المرسلة إلى عنصر التسخين المتصل بهذه القناة أو إلى مروحة تبريد أسرع.

يتم استقبال إشارة الخرج هذه من قبل المشغل، الذي يقوم بعد ذلك بتنفيذ أي إجراءات فيزيائية مطلوبة. يزيد المشغل من التسخين أو يقلل من التبريد إذا كانت درجة الحرارة المقاسة في المنطقة أقل من النقطة المحددة. يقلل المشغل من التسخين أو يزيد من التبريد إذا كانت درجة الحرارة المقاسة في المنطقة أعلى من النقطة المحددة. قد لا يعمل المحرك على الإطلاق إذا كانت درجة الحرارة قريبة من النقطة المحددة. ويسمح مستشعر درجة الحرارة لهذه القناة لجهاز التحكم بمراقبة الإخراج المستمر من المشغل، وتأثير ذلك على النظام. تسمح حلقة التغذية الراجعة للنظام بالاستجابة الديناميكية للتغيرات أو الاضطرابات في كل منطقة. وهذا يضمن أن تكون درجة الحرارة قريبة من نقطة الضبط. يتم تنفيذ القياسات والحسابات والمقارنات المستمرة، والإجراءات بشكل مستقل على كل قناة، مما يسمح للسيطرة متعددة المناطق في وقت واحد.

5. فوائد وميزات استخدام وحدة تحكم PID مع 4 قنوات

يوفر جهاز التحكم في درجة حرارة PID ذو الأربع قنوات العديد من المزايا.

التحكم متعدد المناطق في وقت واحد: الفائدة الرئيسية هي ذلك. يسمح جهاز التحكم هذا للمستخدم بالتحكم في درجة الحرارة بشكل مستقل لما يصل إلى أربع مناطق باستخدام نقاط ضبط فردية. من المهم أن يكون لديك هذه القدرة عند إدارة العمليات والبيئات التي تتطلب مستويات متعددة من درجات الحرارة. الكلمة الرئيسية: التحكم متعدد القنوات في درجة الحرارة

زيادة التعقيد والمرونة: القدرة على التحكم بشكل مستقل في أربع مناطق مختلفة يسمح بإنشاء ملامح درجة الحرارة المعقدة في جهاز واحد. وهو مفيد للغاية في الحالات التي توجد فيها عمليات ومواد متعددة لها متطلبات درجة حرارة مختلفة. الكلمة الرئيسية: التحكم المرن

زيادة الكفاءة: يمكن أن يؤدي مراقب تعريف الهوية الشخصي ذو الأربع قنوات إلى استخدام أكثر كفاءة للطاقة من الأنظمة التي تستخدم نقطة تحكم واحدة أو طرق أخرى أقل دقة. يمكن تحسين المناطق بشكل مستقل، مما يقلل من هدر الطاقة للمناطق التي لا يوجد بها تدفئة وتبريد نشطين. الكلمة الرئيسية: التحكم الفعال في درجة الحرارة

قابلية التوسع يمكن لمتحكم 4 قنوات التعامل مع مناطق متعددة وهو أيضا حل عملي. ويمكن استخدام هذا كأساس، مما يسمح للمشغلين للترقية من أنظمة قناة واحدة إلى أنظمة متعددة المناطق مع نموها. الكلمة الرئيسية: تحكم قابل للتطوير

مزايا تطبيقات محددة: إن أجهزة التحكم في تعريف الهوية الشخصي المكونة من 4 قنوات مناسبة تمامًا للتطبيقات المطلوبة نظرًا لتحكمها الدقيق والمستقل والدقيق. على سبيل المثال، إدارة مراحل متعددة في فرن صناعي أو التحكم في غرف بيئية مختلفة للبحث، والتعامل مع متطلبات درجات الحرارة المختلفة في مراكز البيانات، وضمان الظروف المثلى في المختبرات كلها أمثلة. ومن الممكن إنشاء مناطق تمنع تقاطع تلوث لمقاطع درجات الحرارة. وهذا ما يتيح لك تحسين العمليات وجعلها تناسب حاجاتك الخاصة.

6. المتحكمات رباعية القنوات تتفوق في تطبيقات معينة

يعد جهاز التحكم في درجة حرارة معرف المنتج الخاص بالقناة الرابعة مكسبًا كبيرًا للعديد من التطبيقات المتخصصة والمشاريع المعقدة عبر العديد من القطاعات.

صناعة التصنيع: هذا التطبيق مهم. وغالبًا ما يستخدم هذا الجهاز في الأفران الصناعية، حيث يجب الحفاظ على درجة حرارة المنتجات والعمليات المختلفة. يتم استخدام وحدة التحكم لتجفيف الأنفاق وإجراءات المعالجة الحرارية، وكذلك في مراحل مختلفة من تسلسلات التصنيع المعقدة. الكلمة الأساسية أفران التحكم الصناعي عملية التصنيع

البحث المعملي: توجد 4 قنوات للتحكم في تعريف المنتج الشخصي في الغرف البيئية تستخدم لاختبار المواد أو المنتجات تحت ظروف درجة الحرارة والرطوبة الخاضعة للرقابة في بيئات البحث والتطوير. والحاضنات المستخدمة لزراعة العينات البيولوجية ضرورية للحفاظ على درجات حرارة دقيقة ومستقرة في مناطق أو عينات متعددة. كما أنها تستخدم في معدات المختبر التي تتطلب ضوابط درجة الحرارة متعددة المناطق للتجارب الدقيقة. الكلمة الرئيسية: معدات المختبرات

التحكم الزراعي: يمكن أن يستفيد هذا القطاع من الإدارة الدقيقة لدرجة الحرارة عن طريق أجهزة التحكم في تعريف المنتج ذات الأربع قنوات. هناك العديد من التطبيقات، بما في ذلك التحكم في المناطق في الدفيئات الكبيرة من أجل ظروف النمو الأمثل لأنواع مختلفة من النباتات وإدارة درجات الحرارة في مرافق تخزين الأغذية الكبيرة. الكلمة الرئيسية: التطبيقات الزراعية

اختبار السيارات: على الرغم من أن الأنظمة الأكبر هي الأكثر شيوعًا، إلا أنه يمكن استخدام أربع وحدات تحكم في تعريف المعلمات ذات القنوات لاختبار السيارات لأغراض محددة. على سبيل المثال، محاكاة ظروف تشغيل متعددة في وقت واحد لمكونات وأنظمة مختلفة في مركبة. الكلمات الرئيسية: اختبار السيارات

نظام HVAC: يمكن لأنظمة HVAC استخدام وحدة تحكم PID رباعية القنوات لتنظيم درجة الحرارة بشكل مستقل في أربع مناطق من المبنى. يمكن استخدام هذا المتحكم لتحديد مناطق تبريد أو تسخين محددة تتطلب إدارة حرارية مختلفة. الكلمة الرئيسية: أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء

توضح الأمثلة أدناه كيف يمكن أن تكون ضوابط تعريف المنتج متعدد القنوات، خاصة عندما يكون التحكم المستقل في درجة الحرارة في مناطق متعددة لجودة المنتج أو كفاءة العملية مطلوبًا.

7. التثبيت والإعداد والصيانة

التركيب والإعداد الأولي ضروريان للتشغيل الفعال والموثول لجهاز التحكم في درجة حرارة تعريف المعلمات الخاص بالقناة الرابعة. على الرغم من أنه من المهم اتباع تعليمات الشركة المصنعة، هناك بعض الإرشادات العامة التي يمكن أن تساعد. خلال هذه المرحلة، سوف يقلل الانتباه إلى التفاصيل من فرصة الخطأ وتعظيم الأداء.

العملية. قد تنطوي عملية الإعداد الأولية على اختيار أجهزة الاستشعار التي سيتم توصيلها، وضبط درجة الحرارة للقنوات ووضع أي معلمات. وستسترشد هذه العملية بالوصلة البينية للمستخدم. الكلمة الأساسية: إجراء الإعداد