Primjena PID regulatora u sustavima automatizacije na primjeru TRM148 OWEN

Automatsko podešavanje, sustav podešavanja

Automatsko upravljanje je vrsta automatskog upravljanja. Održavanje konstantnosti određene vrijednosti koja karakterizira tehnološki proces ili njezina promjena prema zadanom zakonu, koja se provodi mjerenjem stanja kontroliranog objekta ili poremećaja djelovanjem na regulatorno tijelo objekta.

Za izvođenje automatske regulacije na instalaciju koja se regulira povezuje se skup uređaja čija se kombinacija naziva regulator.

Na temelju mjerenja jedne ili više varijabli koje karakteriziraju proces, regulator utječe na proces promjenom jedne ili više regulacijskih radnji, održavajući zadanu vrijednost regulirane varijable.

Kontrolni sustav — sustav dizajniran za održavanje zadanog zakona promjene određene fizičke veličine naziva se kontrolirana veličina.Zadana vrijednost kontrolirane varijable može biti konstantna ili može biti funkcija vremena ili neke druge varijable.

U procesu regulacije, kontrolirana vrijednost se uspoređuje sa zadanom vrijednošću, au slučaju odstupanja kontrolirane vrijednosti od zadane vrijednosti, regulacijsko djelovanje ulazi u objekt upravljanja, vraćajući kontroliranu vrijednost.

Regulatornu radnju osoba može unijeti ručno. Ako se mjerenje regulirane veličine i uvođenje upravljačkog djelovanja obavljaju instrumentima, bez ljudske intervencije, tada se upravljački sustav naziva autonomnim sustavom.

Osim regulacijskog djelovanja, na regulacijske sustave utječu smetnje koje uzrokuju odstupanje regulirane veličine od zadane vrijednosti i pojavu regulacijskih pogrešaka.

Po prirodi promjene regulacijskog djelovanja regulacijski sustavi se dijele na sustave automatske stabilizacije (regulacijsko djelovanje je konstantna vrijednost ili je zadana funkcija vremena programiranog regulacijskog sustava) i servo sustave (promjena regulacije radnja je određena prethodno nepoznatom radnjom upravljanja) ).

PID regulatori

PID regulator je gotov uređaj koji će korisniku omogućiti implementaciju softverskog algoritma za upravljanje jednim ili drugim dijelom opreme automatiziranog sustava. Izgradnja i konfiguracija sustava regulacije (upravljanja) postaje puno lakša ako se koriste gotovi uređaji kao što je univerzalni PID regulator TRM148 za 8 kanala tvrtke OWEN.

Recimo da trebate automatizirati održavanje odgovarajućih klimatskih uvjeta u stakleniku: uzeti u obzir temperaturu tla u blizini korijena biljaka, tlak zraka, vlažnost zraka i tla te održavati navedene parametre kroz kontrolu Grijaće tijelo i obožavatelja. Ne može biti lakše, samo namjestite PID regulator.

Prvo se prisjetimo što je PID regulator? PID regulator je poseban uređaj koji kontinuirano dorađuje izlazne parametre na tri načina: proporcionalni, integralni i diferencijalni, a početni parametri su ulazni parametri dobiveni od senzora (tlak, vlaga, temperatura, osvijetljenost itd.).

Ulazni parametar dovodi se na ulaz PID regulatora iz senzora, na primjer senzora vlažnosti. Regulator prima vrijednost napona ili struje, mjeri je, zatim vrši izračune prema svom algoritmu i na kraju šalje signal na odgovarajući izlaz, uslijed čega automatizirani sustav prima kontrolnu radnju.Vlažnost tla se smanjila - zalijevanje je bilo uključio na nekoliko sekundi.

Cilj je postići vrijednost vlažnosti koju definira korisnik. Ili na primjer: osvjetljenje se smanjilo - uključite fitolampe na biljkama itd.

PID kontrola

Zapravo, iako sve izgleda jednostavno, matematika unutar regulatora je kompliciranija, ne događa se sve u jednom koraku. Nakon uključivanja navodnjavanja, PID regulator ponovno mjeri, mjereći koliko se ulazna vrijednost sada promijenila—to je pogreška upravljanja.Sljedeća radnja na pogonu sada će biti ispravljena, uzimajući u obzir izmjerenu pogrešku podešavanja, i tako dalje na svakom koraku upravljanja dok se ne postigne cilj — korisnički definirani parametar.

U regulaciji sudjeluju tri komponente: proporcionalna, integralna i diferencijalna. Svaka komponenta ima svoj stupanj važnosti u svakom pojedinom sustavu, a što je veći doprinos ove ili one komponente, to ju je bitnije mijenjati u procesu regulacije.

Proporcionalna komponenta je najjednostavnija, što je veća promjena, veći je koeficijent (proporcionalnosti u formuli), a za smanjenje utjecaja dovoljno je samo smanjiti koeficijent (multiplikator).

Recimo da je vlažnost tla u stakleniku puno niža od zadane vrijednosti – tada bi vrijeme zalijevanja trebalo biti onoliko dugo koliko je trenutna vlaga niža od zadane vrijednosti. Ovo je grub primjer, ali princip je otprilike isti.

Integralna komponenta — potrebno je poboljšati točnost regulacije na temelju prethodnih regulacijskih događaja: prethodne pogreške se integriraju i na njima se vrši korekcija kako bi se u konačnici dobilo nulto odstupanje u budućoj regulaciji.

I na kraju, diferencijalna komponenta. Ovdje se razmatra brzina promjene kontrolirane varijable. Bez obzira mijenja li se zadana vrijednost glatko ili iznenada, regulacijsko djelovanje ne smije dovesti do prevelikih odstupanja u vrijednosti tijekom regulacije.

Ostalo je odabrati uređaj za PID regulaciju. Danas ih ima mnogo na tržištu, postoje višekanalni koji vam omogućuju promjenu nekoliko parametara odjednom, kao u gornjem primjeru sa staklenikom.

Pogledajmo uređaj regulatora na primjeru univerzalnog PID regulatora TRM148 tvrtke OWEN.

Osam ulaznih senzora dovodi signale do odgovarajućih ulaza. Signali se skaliraju, filtriraju, korigiraju, njihove vrijednosti se mogu vidjeti na displeju prebacivanjem tipkama.

Izlazi uređaja proizvode se u različitim modifikacijama u potrebnim kombinacijama sljedećeg:

• relej 4 A 220 V;

• tranzistorski optokapleri n-p-n-tipa 400 mA 60 V;

• triac optocouplers 50 mA 300 V;

• DAC «parametar — struja 4 … 20 mA»;

• DAC «parametarski napon 0 … 10 V»;

• 4 … 6 V 100 mA poluprovodnički relejni izlaz.

Dakle, upravljanje može biti analogno ili digitalno. Digitalni signal — to su impulsi promjenjive širine, a analogni — u obliku kontinuiranog izmjeničnog napona ili struje u ravnomjernom rasponu: od 0 do 10 V za napon i od 4 do 20 mA — za strujni signal.

Ovi se izlazni signali koriste samo za upravljanje pokretačima, recimo pumpom sustava za navodnjavanje ili relejem koji uključuje i isključuje grijaći element ili motorom za upravljanje ventilom pokretača. Na upravljačkoj ploči nalaze se indikatori signala.

Za interakciju s računalom regulator TPM148 opremljen je RS-485 sučeljem koje omogućuje:

• konfigurirati uređaj na računalu (softver za konfiguraciju dobiva se besplatno);

• prenijeti u mrežu trenutne vrijednosti izmjerenih vrijednosti, izlaznu snagu regulatora, kao i sve programabilne parametre;

• primati operativne podatke iz mreže za generiranje kontrolnih signala.