Bruken av en PID-kontroller i automasjonssystemer på eksemplet med TRM148 OWEN

Automatisk justering, justeringssystem

Automatisk kontroll er en type automatisk kontroll. Opprettholde konstansen til en viss verdi som karakteriserer den teknologiske prosessen, eller dens endring i henhold til en gitt lov, utført ved å måle tilstanden til et kontrollert objekt eller forstyrrelser ved å påvirke objektets reguleringsorgan.

For å utføre automatisk regulering er et sett med enheter koblet til installasjonen som skal reguleres, kombinasjonen av disse kalles en regulator.

Basert på målinger av en eller flere variabler som karakteriserer prosessen, påvirker kontrolleren prosessen ved å endre en eller flere kontrollhandlinger, og opprettholde den innstilte verdien til den kontrollerte variabelen.

Et kontrollsystem - et system designet for å opprettholde en gitt lov om endring av en viss fysisk mengde kalles en kontrollert mengde.Settpunktet til den kontrollerte variabelen kan være konstant, eller det kan være en funksjon av tid eller en annen variabel.

I reguleringsprosessen sammenlignes den kontrollerte verdien med den innstilte verdien, og i nærvær av et avvik fra den kontrollerte verdien fra den innstilte verdien, går reguleringshandlingen inn i kontrollobjektet, og gjenoppretter den kontrollerte verdien.

Reguleringshandlinger kan legges inn manuelt av en person. Hvis målingen av den kontrollerte variabelen og innføringen av kontrollhandlingen gjøres av instrumenter, uten menneskelig innblanding, kalles kontrollsystemet et autonomt system.

I tillegg til kontrollhandlingen, påvirkes kontrollsystemer av forstyrrelser som gjør at den styrte variabelen avviker fra innstilt verdi og at det oppstår kontrollfeil.

Etter arten av endringen i kontrollhandlingen er kontrollsystemer delt inn i automatiske stabiliseringssystemer (kontrollhandlingen er en konstant verdi eller er en gitt funksjon av tiden til det programmerte kontrollsystemet) og servosystemer (endringen i kontrollsystemet). handling bestemmes av en tidligere ukjent kontrollhandling) ).

PID-kontrollere

PID-kontrolleren er en ferdiglaget enhet som lar brukeren implementere en programvarealgoritme for å kontrollere ett eller annet utstyr i et automatisert system. Å bygge og konfigurere regulerings(kontroll)systemer blir mye enklere hvis du bruker ferdige enheter som den universelle PID-kontrolleren TRM148 for 8 kanaler fra OWEN-selskapet.

La oss si at du trenger å automatisere vedlikeholdet av de riktige klimatiske forholdene i drivhuset: ta hensyn til jordens temperatur nær plantenes røtter, lufttrykket, luftfuktigheten og jorda, og oppretthold de spesifiserte parametrene gjennom kontroll Varmeelement og fans. Det kunne ikke vært enklere, bare still inn PID-kontrolleren.

La oss først huske hva en PID-kontroller er? PID-kontrolleren er en spesiell enhet som kontinuerlig foredler utgangsparametrene på tre måter: proporsjonal, integrert og differensial, og de første parameterne er inngangsparametere hentet fra sensorer (trykk, fuktighet, temperatur, belysning, etc.).

Inngangsparameteren mates til inngangen til PID-regulatoren fra en sensor, for eksempel en fuktighetssensor. Regulatoren mottar verdien av spenningen eller strømmen, måler den, foretar deretter beregninger i henhold til algoritmen og sender til slutt et signal til den tilsvarende utgangen, som et resultat av at det automatiserte systemet mottar en kontrollhandling. Jordfuktigheten ble redusert - vanningen var slått på i noen sekunder.

Målet er å oppnå en brukerdefinert fuktighetsverdi. Eller for eksempel: belysningen er redusert - slå på fytolamper på planter, etc.

PID-kontroll

Faktisk, selv om alt ser enkelt ut, er matematikken inne i regulatoren mer komplisert, ikke alt skjer i ett trinn. Etter at vanning er slått på, måler PID-kontrolleren igjen, og måler hvor mye inngangsverdien nå har endret seg – dette er kontrollfeilen.Den neste handlingen på frekvensomformeren vil nå bli korrigert, tatt i betraktning den målte justeringsfeilen, og så videre ved hvert kontrolltrinn til målet – en brukerdefinert parameter – er nådd.

Tre komponenter er involvert i reguleringen: proporsjonal, integral og differensial. Hver komponent har sin egen grad av betydning i hvert enkelt system, og jo større bidrag denne eller den komponenten har, desto viktigere er det å endre i reguleringsprosessen.

Den proporsjonale komponenten er den enkleste, jo større endringen er, jo større er koeffisienten (av proporsjonalitet i formelen), og for å redusere virkningen er det nok å redusere koeffisienten (multiplikatoren).

La oss si at jordfuktigheten i drivhuset er mye lavere enn settpunktet - da bør vanningstiden være like lang som den aktuelle fuktigheten er lavere enn settpunktet. Dette er et grovt eksempel, men prinsippet er omtrent det samme.

Integrert komponent - det er nødvendig å forbedre nøyaktigheten av kontroll basert på tidligere kontrollhendelser: tidligere feil integreres og det gjøres en korreksjon på dem for til slutt å oppnå null avvik i fremtidig kontroll.

Og til slutt, differensialkomponenten. Her vurderes endringshastigheten til den kontrollerte variabelen. Uansett om settpunktet endres jevnt eller plutselig, må ikke reguleringshandlingen føre til for store avvik i verdien under reguleringen.

Det gjenstår å velge en enhet for PID-kontroll. I dag er det mange av dem på markedet, det er flerkanals som lar deg endre flere parametere samtidig, som i eksemplet ovenfor med et drivhus.

La oss se på enheten til regulatoren ved å bruke eksemplet på den universelle PID-regulatoren TRM148 fra OWEN-selskapet.

De åtte inngangssensorene mater signaler til de respektive inngangene. Signaler skaleres, filtreres, korrigeres, verdiene deres kan sees på skjermen ved å bytte med knapper.

Utgangene til enheten produseres i forskjellige modifikasjoner i de nødvendige kombinasjonene av følgende:

• relé 4 A 220 V;

• transistor optokoblere n-p-n-type 400 mA 60 V;

• triac optokoblere 50 mA 300 V;

• DAC «parameter — strøm 4 … 20 mA»;

• DAC «parameter-spenning 0 … 10 V»;

• 4 … 6 V 100 mA solid state relékontrollutgang.

Så kontrollhandlingen kan være analog eller digital. Digitalt signal — dette er pulser med variabel bredde, og analoge — i form av kontinuerlig vekselspenning eller strøm i et jevnt område: fra 0 til 10 V for spenning og fra 4 til 20 mA — for strømsignal.

Disse utgangssignalene brukes bare til å kontrollere aktuatorer, for eksempel en vanningspumpe eller et relé som slår et varmeelement av og på eller en motor for å kontrollere en aktuatorventil. Det er signalindikatorer på kontrollpanelet.

For interaksjon med en datamaskin er TPM148-regulatoren utstyrt med et RS-485-grensesnitt som tillater:

• konfigurere enheten på en datamaskin (konfigurasjonsprogramvare leveres gratis);

• overføre til nettverket gjeldende verdier av de målte verdiene, utgangseffekten til regulatoren, samt alle programmerbare parametere;

• motta driftsdata fra nettverket for å generere kontrollsignaler.