L'ús d'un controlador PID en sistemes d'automatització en l'exemple del TRM148 OWEN

Ajust automàtic, sistema d'ajust

El control automàtic és un tipus de control automàtic. Mantenir la constància d'un valor determinat que caracteritza el procés tecnològic, o el seu canvi segons una llei determinada, realitzat mesurant l'estat d'un objecte controlat o pertorbacions afectant l'òrgan regulador de l'objecte.

Per dur a terme la regulació automàtica, es connecta un conjunt de dispositius a la instal·lació a regular, la combinació dels quals s'anomena regulador.

A partir de mesuraments d'una o més variables que caracteritzen el procés, el controlador afecta el procés canviant una o més accions de control, mantenint el valor establert de la variable controlada.

Un sistema de control: un sistema dissenyat per mantenir una llei determinada de canvi d'una determinada magnitud física s'anomena quantitat controlada.El punt de consigna de la variable controlada pot ser constant, o pot ser una funció del temps o alguna altra variable.

En el procés de regulació, el valor controlat es compara amb el valor establert i, en presència d'una desviació del valor controlat del valor establert, l'acció de regulació entra a l'objecte de control, restaurant el valor controlat.

Una persona pot introduir l'acció reguladora manualment. Si el mesurament de la variable controlada i la introducció de l'acció de control es fan mitjançant instruments, sense intervenció humana, llavors el sistema de control s'anomena sistema autònom.

A més de l'acció de control, els sistemes de control es veuen afectats per pertorbacions que fan que la variable controlada es desviï del valor establert i l'aparició d'errors de control.

Per la naturalesa del canvi en l'acció de control, els sistemes de control es subdivideixen en sistemes d'estabilització automàtica (l'acció de control és un valor constant o és una funció determinada del temps del sistema de control programat) i servosistemes (el canvi en el control). l'acció està determinada per una acció de control prèviament desconeguda) ).

Controladors PID

El controlador PID és un dispositiu ja fet que permetrà a l'usuari implementar un algorisme de programari per controlar un o un altre equip d'un sistema automatitzat. Construir i configurar sistemes de regulació (control) és molt més fàcil si utilitzeu dispositius ja fets com el controlador PID universal TRM148 per a 8 canals de l'empresa OWEN.

Suposem que necessiteu automatitzar el manteniment de les condicions climàtiques adequades a l'hivernacle: tingueu en compte la temperatura del sòl prop de les arrels de les plantes, la pressió de l'aire, la humitat de l'aire i el sòl i mantingueu els paràmetres especificats. mitjançant el control Element de calefacció i aficionats. No podria ser més fàcil, només cal ajustar el controlador PID.

Recordem primer què és un controlador PID? El controlador PID és un dispositiu especial que perfecciona contínuament els paràmetres de sortida de tres maneres: proporcional, integral i diferencial, i els paràmetres inicials són paràmetres d'entrada obtinguts dels sensors (pressió, humitat, temperatura, il·luminació, etc.).

El paràmetre d'entrada s'alimenta a l'entrada del controlador PID des d'un sensor, per exemple un sensor d'humitat. El regulador rep el valor de la tensió o corrent, el mesura, després fa càlculs segons el seu algorisme i finalment envia un senyal a la sortida corresponent, com a resultat de la qual el sistema automatitzat rep una acció de control. La humitat del sòl va disminuir - el reg es va fer encès durant uns segons.

L'objectiu és aconseguir un valor d'humitat definit per l'usuari. O per exemple: la il·luminació ha disminuït - enceneu els fitolàmpades a les plantes, etc.

Control PID

De fet, encara que tot sembla senzill, les matemàtiques dins del regulador són més complicades, no tot passa en un sol pas. Després d'encendre el reg, el controlador PID torna a mesurar, mesurant quant ha canviat el valor d'entrada; aquest és l'error de control.La següent acció de l'accionament es corregirà, tenint en compte l'error d'ajust mesurat, i així successivament a cada pas de control fins que s'assoleixi l'objectiu, un paràmetre definit per l'usuari.

En la regulació intervenen tres components: proporcional, integral i diferencial. Cada component té el seu propi grau d'importància en cada sistema concret, i com més gran sigui l'aportació d'aquest o aquell component, més essencial serà la seva modificació en el procés de regulació.

El component proporcional és el més simple, com més gran és el canvi, més gran és el coeficient (de proporcionalitat a la fórmula), i per reduir l'impacte, n'hi ha prou amb reduir simplement el coeficient (multiplicador).

Suposem que la humitat del sòl a l'hivernacle és molt inferior al punt de consigna; llavors el temps de reg hauria de ser tan llarg com la humitat actual sigui inferior al punt de consigna. Aquest és un exemple groller, però el principi és aproximadament el mateix.

Component integral: cal millorar la precisió del control basant-se en esdeveniments de control anteriors: s'integren els errors anteriors i es fa una correcció sobre ells per obtenir, finalment, una desviació zero en el control futur.

I finalment, el component diferencial. Aquí es considera la taxa de canvi de la variable controlada. Independentment de si el punt de consigna es canvia de manera suau o sobtada, l'acció de control no ha de provocar desviacions excessives en el valor durant el control.

Queda per triar un dispositiu per al control PID. Avui en dia n'hi ha molts al mercat, n'hi ha de multicanal que permeten canviar diversos paràmetres alhora, com en l'exemple anterior amb un hivernacle.

Vegem el dispositiu del regulador utilitzant l'exemple del regulador PID universal TRM148 de l'empresa OWEN.

Els vuit sensors d'entrada alimenten senyals a les entrades respectives. Els senyals són escalats, filtrats, corregits, els seus valors es poden veure a la pantalla canviant amb botons.

Les sortides del dispositiu es produeixen en diverses modificacions en les combinacions necessàries de les següents:

• relé 4 A 220 V;

• optoacobladors de transistors n-p-n-type 400 mA 60 V;

• optoacobladors triac 50 mA 300 V;

• DAC «paràmetre — corrent 4 … 20 mA»;

• DAC «paràmetre-tensió 0 … 10 V»;

• Sortida de control de relé d'estat sòlid de 4 … 6 V 100 mA.

Per tant, l'acció de control pot ser analògica o digital. Senyal digital - són polsos d'amplada variable, i analògics - en forma de tensió o corrent altern continu en un rang uniforme: de 0 a 10 V per a la tensió i de 4 a 20 mA - per a senyal de corrent.

Aquests senyals de sortida només s'utilitzen per controlar actuadors, per exemple, una bomba del sistema de reg o un relé que encén i s'apaga un element de calefacció o un motor per controlar una vàlvula d'actuador. Hi ha indicadors de senyal al tauler de control.

Per a la interacció amb un ordinador, el regulador TPM148 està equipat amb una interfície RS-485 que permet:

• configurar el dispositiu en un ordinador (el programari de configuració es proporciona de forma gratuïta);

• transmetre a la xarxa els valors actuals dels valors mesurats, la potència de sortida del regulador, així com tots els paràmetres programables;

• rebre dades operatives de la xarxa per generar senyals de control.