Co je PID regulátor
PID regulátor drží proces na žádané hodnotě. Čte čidlo, srovnává odečet s hodnotou, kterou zadala obsluha, a upravuje výstup tak, aby se rozdíl uzavřel. Na stroji je to právě tento přístroj, který rozhoduje o tom, kolik tepla, chlazení nebo průtoku do procesu vstupuje, proto sedí na extruderech, vstřikolisech, balicích linkách, pecích, lázních a zkušebních komorách, nikoli jen v laboratoři.
Regulátor stojí za to odlišit od věcí kolem něj, protože v poptávkách se často zaměňují. Teplotní čidlo měří a vyrábí signál. Vysílač signál upraví a předává dál. Záznamník dat jej zaznamenává. Regulátor na něj reaguje. Regulátor může měřenou hodnotu ukazovat a obvykle ukazuje, ale to, co z něj dělá regulátor, není displej; je to uzavřená smyčka.
Výběr proto stojí na čtyřech otázkách: co měří vstup, jaký výstup zátěž potřebuje, kolik alarmových kanálů proces vyžaduje a kolik je na panelu místa. Vše ostatní z toho vychází a záleží i na pořadí, protože u některých přístrojů jejich rozměr omezuje, jaké výstupy lze vůbec osadit.
Jak PID regulátor měří
Rozdíl mezi PID regulátorem a termostatem je v tom, co se děje poblíž žádané hodnoty. Termostat drží výstup naplno zapnutý, dokud žádané hodnoty není dosaženo, a pak jej zcela vypne, takže proces přeskočí, spadne zpět a kolem hodnoty kmitá, místo aby se na ní ustálil. PID smyčka se dívá najednou na tři věci: jak daleko je proces od žádané hodnoty, jak dlouho je mimo ni a jak rychle se pohybuje. Výstup pak upravuje proporcionálně, nikoli po skocích, a správně naladěná smyčka se ustálí blíž žádané hodnotě a zůstane tam.
Forma výstupu rozhoduje o tom, jak k zátěži úprava dochází. Relé umí jen zapnout a vypnout, proto smyčka, která ovládá relé, mění podíl doby sepnutí kontaktu v rámci cyklu. Polovodičový výstup (SSR) spíná elektronicky, takže může proporcionálně řídit v mnohem kratším cyklu, což vyhovuje rychlému tepelnému procesu. Lineární proudový nebo napěťový výstup ovládá výkonový regulátor nebo ventil namísto přímého spínání zátěže a používá se tam, kde je zátěž na kontakt příliš velká. Nic z toho nemění řídicí algoritmus; mění to pouze to, jak jemně lze jeho rozhodnutí uplatnit.
Typ vstupu je u většiny panelových přístrojů nastavením v menu, nikoli volbou hardwaru, a to je otázkou uvedení do provozu stejně jako objednávky. Regulátor nakonfigurovaný pro jeden typ termočlánku bude zobrazovat věrohodnou, ale špatnou hodnotu, připojí-li se ke stejným svorkám jiné čidlo, protože vstupní milivolty linearizuje podle špatné křivky. Nastavit typ vstupu podle čidla, které je skutečně osazeno, je součástí uvedení smyčky do provozu.
Možnosti konfigurace
Většinu specifikace určují tato rozhodnutí, nikoli třída přesnosti. Každé omezuje to další, proto se projednávají v pořadí.
| Konfigurace | Co je možno upravit | Co skutečně rozhoduje |
| Rozměr panelu a výrez | Běžné čtvercové a obdélníkové rozměry DIN, od kompaktních po plnou šířku | Místo dostupné v panelu a u některých přístrojů i to, jaké výstupy se vůbec dají osadit, protože malé pouzdro neponese každou kombinaci. |
| Typ vstupu | Rodiny termočlánků a RTD plus analogové proudové a napěťové vstupy | Která čidla lze připojit bez samostatného vysílače. Nabídka typů bývá široká, ale nikoli obecná, takže na netypické čidlo se vyplatí se zeptat, místo aby se předpokládalo. |
| Forma výstupu | Reléový kontakt, polovodičový výstup, lineární proud nebo napětí, nebo kombinace | Jak jemně lze výstup proporcionálně řídit, a tedy jak těsná regulace na daném procesu je. |
| Počet výstupů | Jeden výstup, nebo druhý výstup pro chlazení či pro druhou zónu | Zda proces, který potřebuje ohřev i chlazení, jde obsloužit jedním přístrojem, čímž odpadá druhý regulátor i jeho vedení. |
| Alarmové kanály | Jeden nebo dva alarmové výstupy, nebo žádný | Zda regulátor umí signalizovat stav mimo limit nezávisle na řídicím výstupu a zda je alarm absolutní, nebo vzhledem ke žádané hodnotě. |
| Funkce alarmu | Deviační, pásmový, absolutní, časový a přerušení ohřevu | Co alarm skutečně zachytí. Alarm přerušení ohřevu detekuje vadný topný prvek, nikoli vysoký odečet, a aby vůbec fungoval, potřebuje své dva parametry nastavené podle procesu. |
| Komunikace | Sériová sběrnice, s nadřazeným systémem nebo bez něj | Zda lze žádané hodnoty a odečty sbírat centrálně a zda změnu receptury lze poslat do několika regulátorů najednou. |
| Napájení a spínací schopnost | Síťové nebo nízkonapěťové napájení a jmenovité hodnoty kontaktu případného reléového výstupu | Zda lze zátěž spínat přímo, nebo je potřeba mezirelé, což je u indukční zátěže obvyklé uspořádání. |
Jak vybrat: PID regulátor
| Hledisko | Proč o výsledku rozhoduje | Jak si to ujasnit před poptávkou |
| Typ čidla a rozsah | Typ vstupu musí odpovídat čidlu a měřený rozsah musí ležet uvnitř rozsahu přístroje | Uveďte typ čidla a teplotní nebo procesní rozsah, který má pokrývat, včetně extrémů, ne jen obvyklého bodu. |
| Zátěž a její jmenovité hodnoty | Forma výstupu i jmenovité hodnoty kontaktu vycházejí z toho, co se spíná. Jmenovité hodnoty kontaktu nejsou jmenovité hodnoty zátěže. | Uveďte typ zátěže, její proud a zda je odporová, nebo indukční. |
| Požadovaná kvalita regulace | Proces, který musí držet úzké pásmo, potřebuje jemnější proporcionální řízení než proces, který má být jen v širokém okně | Popište požadovanou toleranci a to, co se stane po jejím překročení, místo abyste jmenovali typ regulátoru. |
| Požadavek na alarm | Alarm, který zachytí vadný ohřev, je jiná funkce než alarm, který zachytí vysoký odečet | Řekněte, co má alarm zachytit. Popište závadu, ne název alarmu. |
| Místo na panelu a výrez | Výrez bývá dán krytem a nelze jej zvětšit bez předělání panelu | Uveďte stávající výrez, nebo dostupné místo, je-li panel nový. |
| Prostředí u panelu | Teplo, prach a omývání působí na čelní stranu i na životnost přístroje | Popište, kde panel je, ne provoz obecně, a uveďte, zda se čelní strana omývá vodou. |
| Integrace | Zda se žádaná hodnota nastavuje místně, nebo přichází z nadřazeného systému, rozhoduje o tom, zda je potřeba komunikace | Uveďte, kdo přístroj čte z dálky, pokud vůbec, a jakým protokolem. |
Rozsah přístroje a provozní rozsah jsou dvě čísla. Regulátor zvolený podle nejvyšší teploty, kterou proces kdy může dosáhnout, se na teplotě, na které pracuje běžně, ustálí hůře; proto je třeba uvést pracovní bod.
Nejbližší alternativy
PID regulátor: to jsou typy, o které u poptávky obvykle skutečně jde, a bod, kde se o výběru vážně rozhoduje.
| Nejbližší alternativa | Jak se liší od PID regulátoru |
| Systémy PLC | Programovatelný regulátor realizuje regulační smyčku teprve tehdy, je-li napsána a je-li osazeno analogové I/O; pak najednou zvládne mnoho smyček jako část rozsáhlejšího programu. PID regulátor je samostatný přístroj pro jednu nebo dvě smyčky, který se konfiguruje, nikoli programuje, a řídí dál, i když je program stroje zastaven. |
| Převodníky signálu | Převodník mění formu nebo rozsah signálu, například termočlánku na 4-20 mA, aniž by zasahoval do procesu. PID regulátor měří, rozhoduje a ovládá výstup. Potřebuje-li panelové měřidlo nebo PLC ze čidla standardní signál, je to převodník, kdo jej dodává. |
| Řídicí moduly | Řídicí modul je stavebním kamenem uvnitř rozsáhlejšího řídicího systému a nemá vlastní rozhraní pro obsluhu. PID regulátor je hotový přístroj osazený do panelu z čelní strany, s displejem, klávesami a výstupem, a ten obsluha stroje obvykle nastavuje. |
| Teplotní čidla | Čidlo vyrábí signál a nic víc. Teprve regulátor rozhoduje o tom, co si s hodnotou, kterou vykazuje, počne. Oba dva se obvykle specifikují společně, protože typ vstupu zvolený bez ohledu na osazené čidlo je nejčastějším důvodem, proč nová smyčka při prvním spuštění ukazuje špatně. |
| Průmyslové záznamníky dat | Záznamník zaznamenává, co se stalo, a slouží k tomu později doložit, že proces zůstal v mezích. Regulátor zasahuje v daném okamžiku. Proces, který má být zároveň řízen a doložen, potřebuje obojí, nebo regulátor, za nímž stojí záznamový nadřazený systém. |
Co by měla obsahovat vaše poptávka
První odpovědí může být nabídka místo souboru otázek, pokud poptávka tyto údaje obsahuje. Pokud hodnota není známa, pošlete popis úkolu a my potvrdíme, co z něj plyne.
- Typ připojovaného čidla a označení termočlánku nebo RTD, pokud není běžný
- Rozsah procesu, který se má regulovat, včetně pracovního bodu i extrémů
- Co výstup ovládá: stykač, polovodičové relé, tyristorovou jednotku, nebo ventil
- Proud této zátěže a to, zda je odporová, nebo indukční
- Výrez panelu, nebo dostupné místo, pokud panel ještě není hotov
- Počet regulovaných smyček a to, zda jsou potřeba ohřev i chlazení
- Co má alarm zachytit, popsáno jako závada, nikoli jako typ alarmu
- Zda regulátor čte nadřazený systém, a jakým protokolem
- Dostupné napájecí napětí u panelu
- Zda se dokumentace procesu vyžaduje odděleně od řízení