ما هو متحكّم PID
يُُبقي متحكّم PID العمليةَ عند القيمة المطلوبة: يقرأ حسّاسًا، ويقارن القراءة بالقيمة التي أدخلها المشغّل، ثم يعدّل خرجًا لسدّ الفارق. وهو على الآلة الجهازُ الذي يقرّر كم من التسخين أو التبريد أو التدفق يدخل إليها، ولذلك يُركَّب على أجهزة البثق، وآلات القولبة، وخطوط التعبئة، والأفران، والحمامات، وغرف الاختبار، لا في المختبر وحده.
ومن المفيد فصل المتحكّم عمّا حوله، لأنّ الاستفسارات تخلط بينها كثيرًا. فحسّاس درجة الحرارة يقيس ويُنتج إشارة، والمُرسل يهيّئ تلك الإشارة ويمرّرها، ومسجّل البيانات يدوّنها، والمتحكّم يتصرّف حيالها. وقد يعرض المتحكّم القيمة المقيسة، وغالبًا يفعل، لكنّ الشاشة ليست ما يجعله متحكّمًا؛ إنّما الحلقة المغلقة.
ولذلك يتوقّف الاختيار على أربعة أسئلة: ماذا يقيس المدخل، وأيّ خرج تحتاجه الحمولة، وكم قناة إنذار تتطلّبها العملية، وما المساحة المتاحة في اللوحة. وما عدا ذلك يتفرّع من هذه الأربعة، والترتيب مهمّ، لأنّ مقاس اللوحة على بعض الأجهزة يحدّد أيّ المخارج يمكن تركيبه أصلًا.
كيفية قياس متحكّم PID
الفرق بين متحكّم PID ومنظّم الحرارة هو ما يحدث قرب القيمة المطلوبة. فالمنظّم يوصل الخرج كلّيًا حتى تُبلغ العمليةُ الهدف ثم يقطعه كلّيًا، فتتجاوز العمليةُ القيمةَ وترتدّ وتتذبذب حولها بدل أن تستقرّ عليها. أمّا حلقة PID فتنظر في ثلاثة أمور معًا: بعدُ العملية من القيمة المطلوبة، ومدّة بقائها بعيدة منها، وسرعة تحرّكها؛ ثم تعدّل الخرج بالتناسب لا بالتدرّج، فالحلقة المضبوطة ضبطًا صحيحًا تستقرّ أقرب إلى القيمة المطلوبة وتبقى هناك.
ويقرّر شكلُ الخرج كيف تصل تلك التسوية إلى الحمولة. فالمرحل لا يفعل غير الفصل والوصل، لذلك تُنوّع الحلقةُ التي تقود مرحلًا من نسبة زمن بقاء التلامس مغلقًا داخل الدورة. وأمّا القيادة بحالة صلبة فتفصل بغير تلامس، وتستطيع أن توزّن على دورة أقصر بكثير، وذلك ما يلائم عملية حرارية سريعة. والخروج الخطّي بالتيار أو بالجهد يقود متحكّم قدرة أو صمامًا بدل أن يقطع الحمولة مباشرة، وهو الشكل المستعمل حين تكون الحمولة أكبر من أن يحتمله تلامس. ولا يغيّر شيء من هذا خوارزمية التحكّم؛ إنّما يغيّر مدى الدقّة التي يمكن بها تنفيذ قرارها.
ونوعُ المدخل في أكثر أجهزة اللوحة إعدادٌ في القائمة لا خيار في العتاد، وذلك شأن في التشغيل التجريبي بقدر ما هو شأن في الطلب. فالمتحكّم المهيَّأ لنوع من الأزواج الحرارية يعطي رقمًا معقولًا خاطئًا حين يُوصل بنفس الأطراف حسّاسٌ من نوع آخر، لأنّه يقيس الإشارة الواردة بالميلي فولت على منحنًى غير منحنى ذلك الحسّاس. وضبطُ نوع المدخل على الحسّاس المركَّب فعلًا جزء من إدخال الحلقة في الخدمة.
خيارات التكوين
معظم المواصفات تُحدد بهذه القرارات، لا بفئة الدقة. وكل قرار يقيد ما يليه، ولذلك تُحسم بالترتيب.
| الإعداد | الخيارات المطلوب حسمها | ما الذي يحسمه فعليًا |
| مقاس اللوحة وفتحتها | مقاسات DIN المربّعة والمستطيلة المعتادة، من الضيّق إلى الكامل العرض | المساحة المتاحة في اللوحة، وعلى بعض الأجهزة المخارجُ التي يمكن تركيبها أصلًا، لأنّ الهيكل الصغير لا يحمل كلّ تركيب. |
| نوع المدخل | أسَر الأزواج الحرارية وRTD، مع مداخل تناظرية بالتيار والجهد | أيّ الحسّاسات يمكن وصلها من غير مُرسل منفصل. فمدى الأنواع واسع عادةً لا شامل، فالجدير بالحسّاس غير المألوف أن يُؤكَّد لا أن يُفترض. |
| شكل الخرج | تلامس مرحل، أو قيادة بحالة صلبة، أو خرج خطّي بالتيار أو بالجهد، أو تركيب من ذلك | كم يمكن توزيعُ الخرج بدقّة، وعلى أيّ مدى يبقى التحكّم ضيّقًا في عملية بعينها. |
| عدد المخارج | خرج واحد، أو خرج ثانٍ للتبريد أو لمنطقة ثانية | هل يمكن تشغيلُ عملية تحتاج التسخين والتبريد معًا بجهاز واحد، وهذا ما يُلغي متحكّمًا ثانٍ وتوصيلاته. |
| قنوات الإنذار | خرج إنذار واحد، أو مخرجان، أو لا شيء | هل يستطيع المتحكّم الإبلاغُ عن حالة خارج الحدّ مستقلًا عن خرج التحكّم، وهل الإنذار مطلق أم نسبةً إلى القيمة المطلوبة. |
| وظيفة الإنذار | الانحراف، والنطاق، والمطلق، والمؤقّت، وانقطاع عنصر التسخين | ما الذي يمسكه الإنذار فعلًا. فأنذارُ انقطاع عنصر التسخين يكشف عنصرًا معطوبًا لا قراءةً مرتفعة، ويحتاج أن يُضبط معامله الاثنان على العملية كي يعمل أصلًا. |
| الاتصال | ناقل تسلسلي، مع نظام مضيف أو من دونه | هل يمكن جمعُ القيم المطلوبة والقراءات مركزيًا، وهل يمكن دفع تغيير وصفة تشغيل إلى عدّة متحكّمات معًا. |
| التغذية وقدرة الفصل | تغذية رئيسية أو تغذية بجهد منخفض، وتصنيف تلامس أيّ خرج مرحل | هل تُقطع الحمولة مباشرة أم تحتاج مرحلًا وسيطًا، وهو الترتيب المعتاد للحمولة الحثّية. |
كيفية اختيار متحكّم PID
| العامل | لماذا يحسم النتيجة | كيف تحسمه قبل الاستفسار |
| نوع الحسّاس ومداه | لا بدّ أن يوافق نوعُ المدخل الحسّاسَ، ولا بدّ أن يقع مدى القياس داخل امتداد الجهاز | اذكر نوع الحسّاس ودرجة الحرارة أو المدى العملي الذي سيغطّيه، شاملًا أدنى القيم وأقصاها لا النقطة الاعتيادية. |
| الحمولة وتصنيفها | شكلُ الخرج وتصنيفُ التلامس كلاهما يتبع ما يُقطع | بيّن نوع الحمولة وتيارها وهل هي مقاومية أم حثّية. فتصنيف التلامس ليس تصنيف الحمولة. |
| جودة التحكّم المطلوبة | العملية التي يجب أن تبقى ضمن نطاق ضيّق تحتاج توزيعًا أدقّ من التي يكفي أن تبقى ضمن نافذة واسعة | صف التفاوت المطلوب وماذا يحدث إذا تجاوزَه، بدل أن تسمّي نوع متحكّم. |
| متطلّب الإنذار | الإنذار الذي يمسك عنصر تسخين معطوبًا وظيفةٌ أخرى غير التي تمسك قراءة مرتفعة | قل ما الذي أُقيم الإنذار ليمسكه. صف العطل لا اسم الإنذار. |
| مساحة اللوحة وفتحتها | الفتحة محدَّدة أصلًا بالغلاف ولا تتّسع من غير إعادة صنع اللوحة | اذكر الفتحة القائمة، أو المساحة المتاحة إن كانت اللوحة جديدة. |
| البيئة عند اللوحة | الحرارة والغبار والغسل بالماء تعمل على الوجه الأمامي وعلى عمر الجهاز | صف أين توجد اللوحة، لا المنشأة على العموم، وبيّن هل يُغسل الوجه الأمامي بالخرطوم. |
| التكامل | هل تُضبط القيمة المطلوبة محليًا أم تُدفع من مضيف: هذا يقرّر هل الاتصال لازم | سمِّ ما الذي يقرأ المتحكّم عن بُعد، إن وُجد شيء، وأي بروتوكول يستعمل. |
امتدادُ الجهاز ومدى العمل رقمان مختلفان. فالمتحكّم الذي يُختار لأوسع درجة حرارة قد تبلغها العملية يومًا ما تكون قدرته على التمييز أضعف عند الحرارة التي يعمل عندها عادةً، فالأجدر أن تُذكر النقطة العاملة.
البدائل الأقرب
هذه هي الأنواع التي ينصرف إليها عادة طلب الاستفسار عن متحكّم PID، والنقطة التي يُحسم عندها الاختيار فعلًا.
| أقرب بديل | ما الذي يفصله عن متحكّم PID |
| أنظمة PLC | لا ينفّذ المتحكّم المبرمَج حلقةَ تحكّم إلّا إذا كُتب لها برنامج ووُصلت مداخل ومخارج تناظرية، ثم يتولّى عدّة حلقات معًا ضمن برنامج أوسع. وأمّا متحكّم PID فجهاز مستقلّ لحلقة أو حلقتين، يُهيَّأ ولا يُبرمَج، ويظلّ متحكّمًا ولو توقّف برنامج الآلة. |
| محوّلات الإشارة | المحوّل يغيّر صيغة الإشارة أو مداها، من زوج حراري إلى 4-20 mA مثلًا، من غير أن يتصرّف في العملية. وأمّا متحكّم PID فيقيس ويقرّر ويقود خرجًا. وحيث يحتاج مقياس لوحة أو PLC إشارةً قياسية من حسّاس، فالمحوّل هو ما يوفّرها. |
| وحدات التحكّم | الوحدة لبنة داخل نظام تحكّم أكبر، ولا واجهة مشغّل لها. ومتحكّم PID جهاز كامل على وجه اللوحة: شاشة وأزرار وخرج، وهو ما يعدّله مشغّل الآلة عادةً. |
| حسّاسات درجة الحرارة | الحسّاس يُنتج إشارة ولا شيء غير ذلك، والمتحكّم هو الذي يقرّر ما يُفعل بالقيمة التي يبلّغ عنها. وغالبًا يُحدَّد الاثنان معًا، لأنّ اختيار نوع مدخل من غير التفات إلى الحسّاس المركَّب أكثرُ سبب يقرأ به حلقةٌ جديدة خطأً عند أول تشغيل. |
| مسجّلات البيانات الصناعية | المسجّل يدوّن ما حدث، ويُستعمل بعد ذلك لإثبات أنّ العملية بقيت داخل حدودها، والمتحكّم يتصرّف في اللحظة نفسها. والعملية التي يجب ضبطها وتوثيقها معًا تحتاج الاثنين، أو متحكّمًا يقف خلفه مضيف تسجيل. |
ما يجب تضمينه في الاستفسار
يمكن أن يكون الرد الأول عرض سعر بدل مجموعة من الأسئلة إذا كان الاستفسار يتضمن هذه المعلومات. وعندما لا يكون الرقم معروفًا، أرسل وصف الوظيفة وسنؤكّد ما يترتب عليه.
- نوع الحسّاس الذي سيُوصل، ورمز الزوج الحراري أو RTD إن لم يكن مألوفًا
- المدى العملي الذي سيُتحكّم فيه، مع النقطة العاملة فضلًا عن الطرفين
- ما يحرّكه الخرج: مُلامِس قدرة، أم مرحل حالة صلبة، أم وحدة ثايرستور، أم صمام
- تيار تلك الحمولة، وهل هي مقاومية أم حثّية
- فتحة اللوحة، أو المساحة المتاحة إن لم تُصنع اللوحة بعد
- عدد الحلقات المراد التحكّم بها، وهل يلزم التسخين والتبريد معًا
- ما الذي يجب أن يمسكه الإنذار، موصوفًا عطلًا لا نوعَ إنذار
- هل يقرأ نظامٌ مضيف المتحكّم، وعبر أيّ بروتوكول
- جهد التغذية المتاح عند اللوحة
- هل تُطلب وثائق العملية مستقلّة عن التحكّم