وحدة التحكم التفاضلية التفاضلية هي جهاز يتم تثبيته في أنظمة مؤتمتة للحفاظ على معلمة معينة قادرة على التغيير.
للوهلة الأولى ، كل شيء مربك ، ولكن يمكن أيضًا تفسير التحكم في PID للدمى ، أي الأشخاص الذين ليسوا على دراية بالأنظمة والأجهزة الإلكترونية.
محتوى
ما هي وحدة تحكم PID؟
جهاز التحكم PID هو جهاز مدمج في حلقة التحكم مع ملاحظات إلزامية. إنه مصمم للحفاظ على المستويات المحددة لنقاط الضبط ، مثل درجة حرارة الهواء.
يوفر الجهاز إشارة تحكم أو خرج إلى جهاز التحكم ، بناءً على البيانات الواردة من أجهزة الاستشعار أو أجهزة الاستشعار. تتمتع أجهزة التحكم بمعدلات عالية من الدقة في العمليات العابرة وجودة المهمة.
ثلاثة معاملات لوحدة التحكم PID ومبدأ التشغيل
تتمثل مهمة وحدة التحكم PID في توفير إشارة خرج لمقدار الطاقة المطلوبة للحفاظ على المتغير المتحكم فيه عند مستوى معين. لحساب المؤشر ، يتم استخدام صيغة رياضية معقدة تتضمن 3 معاملات - متناسبة ، متكاملة ، تفاضلية.
دعونا نأخذ ككائن تنظيم حاوية بالماء ، حيث من الضروري الحفاظ على درجة الحرارة عند مستوى معين عن طريق ضبط درجة فتح الصمام بالبخار.
يظهر المكون النسبي في لحظة الاختلاف مع بيانات الإدخال. بكلمات بسيطة ، يبدو الأمر هكذا - يتم أخذ الفرق بين درجة الحرارة الفعلية ودرجة الحرارة المرغوبة ، مضروبًا في معامل قابل للتعديل ويتم الحصول على إشارة خرج ، والتي يجب تطبيقها على الصمام. أولئك. بمجرد أن تنخفض الدرجات ، تبدأ عملية التسخين ، ترتفع فوق العلامة المطلوبة - تنطفئ أو حتى تبرد.
ثم يأتي المكون المتكامل ، المصمم للتعويض عن تأثير البيئة أو التأثيرات المزعجة الأخرى على الحفاظ على درجة حرارتنا عند مستوى معين. نظرًا لوجود عوامل إضافية دائمًا تؤثر على الأجهزة التي يتم التحكم فيها ، فإن الرقم يتغير بالفعل حسب وقت تلقي البيانات لحساب المكون النسبي. وكلما زاد التأثير الخارجي ، زادت تقلبات المؤشر. تحدث ارتفاعات في الطاقة.
يحاول المكون المتكامل ، بناءً على قيم درجة الحرارة السابقة ، إرجاع قيمته إذا تغيرت. تم وصف العملية بمزيد من التفصيل في الفيديو أدناه.
ثم يتم تطبيق إشارة خرج المنظم ، وفقًا للمعامل ، لزيادة درجة الحرارة أو تقليلها. بمرور الوقت ، يتم تحديد القيمة التي تعوض العوامل الخارجية ، وتختفي القفزات.
يستخدم التكامل لإزالة الأخطاء عن طريق حساب الخطأ الثابت. الشيء الرئيسي في هذه العملية هو اختيار المعامل الصحيح ، وإلا فإن الخطأ (عدم التطابق) سيؤثر أيضًا على المكون المتكامل.
المكون الثالث من PID هو أداة التفاضل. إنه مصمم للتعويض عن تأثير التأخيرات التي تحدث بين التأثير على النظام وردود الفعل. توفر وحدة التحكم التناسبية الطاقة حتى تصل درجة الحرارة إلى المستوى المطلوب ، ولكن عندما تنتقل المعلومات إلى الجهاز ، خاصةً عند القيم الكبيرة ، تحدث الأخطاء دائمًا. قد يؤدي هذا إلى ارتفاع درجة الحرارة. يتنبأ التفاضل بالانحرافات الناتجة عن التأخير أو التأثيرات البيئية ويقلل من الطاقة المزودة مسبقًا.
ضبط تحكم PID
يتم ضبط وحدة التحكم PID بطريقتين:
- يتضمن التوليف حساب المعلمات بناءً على نموذج النظام. هذا الإعداد دقيق ولكنه يتطلب معرفة عميقة بنظرية التحكم الآلي. إنه يخضع فقط للمهندسين والعلماء. لأنه من الضروري إزالة خصائص الاستهلاك وإجراء مجموعة من العمليات الحسابية.
- تعتمد الطريقة اليدوية على التجربة والخطأ. للقيام بذلك ، يتم أخذ بيانات النظام المنتهي بالفعل كأساس ، ويتم إجراء بعض التعديلات على واحد أو أكثر من معاملات المنظم. بعد التشغيل ومراقبة النتيجة النهائية ، يتم تغيير المعلمات في الاتجاه الصحيح. وهكذا حتى الوصول إلى مستوى الأداء المطلوب.
نادرًا ما يتم استخدام الطريقة النظرية للتحليل والضبط في الممارسة العملية ، ويرجع ذلك إلى الجهل بخصائص عنصر التحكم ومجموعة من التأثيرات المزعجة المحتملة. الأساليب التجريبية القائمة على مراقبة النظام أكثر شيوعًا.
يتم تنفيذ العمليات المؤتمتة الحديثة كوحدات نمطية متخصصة تحت سيطرة البرامج لضبط معاملات المنظم.
الغرض من وحدة تحكم PID
تم تصميم وحدة التحكم PID للحفاظ على قيمة معينة عند المستوى المطلوب - درجة الحرارة ، والضغط ، والمستوى في الخزان ، والتدفق في خط الأنابيب ، وتركيز شيء ما ، وما إلى ذلك ، عن طريق تغيير إجراء التحكم في المشغلات ، مثل صمامات التحكم الآلي ، باستخدام كميات متناسبة ومتكاملة ومتمايزة لإعدادها.
الغرض من الاستخدام هو الحصول على إشارة تحكم دقيقة قادرة على التحكم في الصناعات الكبيرة وحتى مفاعلات محطات الطاقة.
مثال على التحكم في درجة الحرارة
غالبًا ما تُستخدم أجهزة التحكم PID للتحكم في درجة الحرارة ، فلنأخذ مثالًا بسيطًا لتسخين المياه في الخزان ونفكر في هذه العملية التلقائية.
يُسكب السائل في الحاوية ، والتي يجب تسخينها إلى درجة الحرارة المطلوبة والمحافظة عليها عند مستوى معين. يتم تركيب مستشعر درجة الحرارة داخل الخزان - الحرارية أو ميزان الحرارة المقاومة ومتصل مباشرة بوحدة تحكم PID.
لتسخين السائل ، سنزود البخار ، كما هو موضح في الشكل أدناه ، بصمام تحكم أوتوماتيكي. يستقبل الصمام نفسه إشارة من المنظم.يقوم المشغل بإدخال قيمة درجة الحرارة المضبوطة في وحدة التحكم PID ، والتي يجب الحفاظ عليها في الخزان.
إذا لم يتم ضبط معاملات وحدة التحكم بشكل صحيح ، فستحدث قفزات في درجة حرارة الماء ، حيث يكون الصمام إما مفتوحًا بالكامل أو مغلقًا تمامًا. في هذه الحالة ، من الضروري حساب معاملات وحدة التحكم PID وإعادة إدخالها. إذا تم كل شيء بشكل صحيح ، فبعد فترة قصيرة من الزمن ، سوف يقوم النظام بالتساوي مع العملية وسيتم الحفاظ على درجة الحرارة في الخزان عند مستوى معين ، بينما ستكون درجة فتح صمام التحكم في الموضع الأوسط.
مقالات مماثلة:
