Understanding PID in Temperature Controlers: Proportional, Integral, Derivative (باللغة الإنجليزية)

تعرف على ما يرمز إليه تعريف الهوية الشخصيأجهزة التحكم في درجة الحرارة) وكيف تعمل المكونات النسبية والمتكاملة والمشتقة معا للحفاظ على التحكم الدقيق في درجة الحرارة في مختلف الصناعات.

  1. المقدمة

وقد أصبحت أجهزة التحكم في درجات الحرارة من الأصول التي لا غنى عنها في جميع الصناعات لإدارة درجات الحرارة الدقيقة والإشراف على العمليات التي تعتمد على الاستقرار -مثل التصنيع وتجهيز الأغذية وإنتاج المواد الكيميائية. وسرعان ما أصبح جهاز التحكّم في درجة الحرارة المُعرِّف للحرارة أحد أجهزة الانتقال عند التحكّم في درجات الحرارة الدقيقة ؛ ولكن ما هي وظائفه بالضبط ولماذا يعتمد الكثير من الناس على هذا الجهاز عند إدارة أوقات محددة؟

  2. ما هو تعريف الهوية الشخصي؟

ماذا تعني وحدات التحكم النسبية المتكاملة والمشتقة وحدات التحكم التي تعمل على الحفاظ على درجات الحرارة ضمن الإعدادات المطلوبة في الإعدادات المستهدفة -كل مصطلح يلعب دوره لهذه النتيجة. ومن خلال فهمهم بشكل أكثر شمولاً، سوف يقدم لنا المزيد من التبصر حول وظيفة أجهزة التحكم في تعريف المعلمات هذه.

  3. مكونات نظام التحكم في PID

التحكم النسبي (P)

التحكم النسبي هو العنصر الأول في تعريف الهوية المسبق. وهو يعمل بتعديل الناتج بما يتناسب مع الخطأ ؛ أي فرق بين النقطة المحددة المرغوبة ودرجة الحرارة الفعلية التي تؤدي إلى انخفاض شديد في درجة حرارة البيئة. إذا دخل القليل من الحرارة إلى البيئة، فإن التحكم النسبي يزيد الخرج لإعادة درجة الحرارة إلى الارتفاع. ومع تزايد حجم الخطأ، يتزايد تعديل الناتج ــ ولو أن هذه الطريقة لا تساعد في نهاية المطاف إلا في الحد من الأخطاء ــ بدلاً من إزالتها بالكامل.

التحكم المتكامل

يعالج التحكم المتكامل قيود التحكم النسبي من خلال حساب الأخطاء السابقة حيث تتراكم مع مرور الوقت وتصحيح حتى الأخطاء الصغيرة والمستمرة. فطبيعتها التكاملية تضمن إمكانية تصحيح حتى الأخطاء الصغيرة بمرور الوقت ــ وهي سمة لا تقدر بثمن عند محاولة تحقيق درجات حرارة ثابتة حيث قد تنحرف درجات الحرارة عادة بهامش صغير.

التحكم الاشتقاقي (D)

التحكم الاشتقاقي يتنبأ الأخطاء المستقبلية على أساس معدل التغيير، وتطبيق التدابير التصحيحية الوقائية قبل أن ينشأ الخطأ وتخميد التذبذبات في حين تعزيز استقرار النظام.

  4. كيفية عمل أجهزة التحكم في تحديد الهوية

تستخدم وحدات التحكم في تعريف المعلمات آلية حلقة التغذية الراجعة. ومن خلال قياس درجة الحرارة الفعلية مقابل النقطة المحددة المرغوبة وحساب أي اختلافات، تقوم أجهزة التحكم في تعريف المنتج بضبط المخرجات باستخدام المكونات النسبية والمتكاملة والمشتقة في الوقت الحقيقي للحفاظ على درجات الحرارة قريبة من النقطة المحددة قدر الإمكان. هذا التعديل في الوقت الحقيقي يضمن بقاء درجات الحرارة المثالية قريبة.

مثال على استخدام جهاز التحكم في معرّف المنتج في التسخين: عندما تنخفض درجة الحرارة عن النقطة المحددة، يزيد معرّف المنتج من الطاقة. ولكن عندما تقترب درجة الحرارة من النقطة المحددة، يحدث انخفاض في الطاقة لتجنب تجاوز الحد ؛ وبالتالي ضمان درجات حرارة مستقرة في جميع الأوقات. وهذا التكيف الديناميكي يضمن ظروفاً مستقرة.

  5. فوائد أجهزة التحكم في تعريف المنتج

تتباهى وحدات التحكم في تعريف المعلمات بالعديد من المزايا التي تجعلها اختيارات شائعة عبر العديد من التطبيقات

الدقة والاستقرار:

توفر أجهزة التحكم في تعريف درجة الحرارة PID تنظيمًا دقيقًا لدرجة الحرارة يحافظ على ثبات درجات الحرارة بالقرب من نقاط الضبط الخاصة بها.

الكفاءة:

تعمل أجهزة التحكم في تعريف المنتج على تحسين استخدام الطاقة لتقليل النفايات مع تحسين الكفاءة العامة. وهي تقوم باستمرار بضبط إعدادات المخرجات للحفاظ على الحد الأقصى من كفاءة المخرجات وبالتالي تعزيز الإنتاجية وخفض التكاليف.

الاستخدامات المتعددة:

لقد أصبحت أجهزة التحكم في تحديد الهوية الشخصية في كل مكان عبر الصناعات التي تتراوح من التصنيع وتجهيز الأغذية، حيث يشكل التنظيم الدقيق لدرجة الحرارة أهمية بالغة.

أنواع المتحكمات PID

تم إنشاء أجهزة التحكم في درجة الحرارة المستقلة هذه خصيصًا لتطبيقات تنظيم درجة الحرارة حيث يكون الحل سهل ولكن يمكن الاعتماد عليه ضروريًا. يتم التثبيت والاستخدام بشكل مباشر.

دمج أجهزة التحكم في تعريف المنتج (PID Controllers) وأجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs). في الأنظمة الأكثر تعقيدًا، يمكن دمج وحدات التحكم في تعريف المنتج مع وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) لاستراتيجيات التحكم المتقدمة وتحسين التنسيق بين العمليات. وهذا التكامل يجعل وحدات التحكم في تعريف المنتج مثالية للتطبيقات الصناعية التي تحتاج إلى التحكم في معاملات متعددة في وقت واحد.

  6. أجهزة متكاملة لتحديد الهوية الشخصية مع أجهزة PLCs.

تحديد موقع مراقب مناسب لهوية المعلومات الشخصية في إطار اعتبارات متعددة، تقدم جين لاكنر بعض النصائح لاختيار مراقب مثالي لهوية المعلومات الشخصية:

اختيار جهاز التحكم في الهوية الشخصية الصحيح

يعتمد اختيار وحدة التحكم في معرِّف المعلمات الصحيح على عدة عوامل:

متطلبات التطبيق:

فكروا بعناية في احتياجاتكم الخاصة فيما يتعلق بمدى درجات الحرارة والدقة عند اتخاذ القرارات المتعلقة بالتطبيقات، على سبيل المثال.

تعقيد النظام:

لتطبيقات أبسط، قد يكفي وجود وحدة تحكم مستقلة في تعريف المنتج. غير أن النظم الأكثر تعقيداً قد تتطلب بدلاً من ذلك حلولاً متكاملة تستخدم الحواسيب الشخصية المحدودة.

الميزانية:

عند اختيار وحدة التحكم، تأكد من أنها تتناسب مع ميزانيتك مع الوفاء بجميع مواصفات الأداء.

  7. خاتمة

وتعد أجهزة التحكم في تعريف درجة الحرارة الشخصية أدوات أساسية في الحفاظ على التنظيم الدقيق لدرجة الحرارة في جميع الصناعات. وبمعرفة مكوناتها ومبادئ عملها، يمكن للمرء أن يقدر أهميتها وفوائدها بشكل أفضل. ومع تطور التكنولوجيا، تتطور أجهزة التحكم في تعريف الهوية الشخصية أيضًا -وتصبح أكثر دقة وفعالية مع مرور الوقت.