Wat een PID-regelaar is
Een PID-regelaar houdt een proces op een setpoint. Hij leest een sensor, vergelijkt de aflezing met de waarde die de operator heeft ingevoerd, en past een uitgang aan om het verschil te dichten. Op een machine is het het instrument dat bepaalt hoeveel warmte, koeling of debiet erin gaat, en daarom staat hij op extrusiemachines, spuitgietmachines, verpakkingslijnen, ovens, baden en testkamers en niet alleen in een laboratorium.
Het loont een regelaar te scheiden van de zaken eromheen, omdat aanvragen die vaak op één hoop gooien. Een temperatuursensor meet en levert een signaal. Een transmitter conditioneert dat signaal en geeft het door. Een datalogger legt het vast. Een regelaar handelt erop. De regelaar kan de gemeten waarde weergeven, en doet dat meestal, maar de weergave is niet wat hem tot regelaar maakt; de gesloten kring is dat.
De keuze hangt dus op vier vragen: wat de ingang meet, welke uitgang de belasting nodig heeft, hoeveel alarmkanalen het proces vraagt, en hoeveel paneelruimte er is. Al het andere volgt daaruit, en de volgorde telt, omdat de paneelmaat bij sommige instrumenten bepaalt welke uitgangen er in passen.
Hoe een PID-regelaar meet
Het verschil tussen een PID-regelaar en een thermostaat zit in wat er dicht bij het setpoint gebeurt. Een thermostaat schakelt de uitgang volledig aan tot het setpoint is bereikt en daarna volledig uit, dus het proces schiet door, zakt terug en slingert om de waarde in plaats van erop te blijven. Een PID-kring kijkt naar drie dingen tegelijk: hoe ver het proces van het setpoint af zit, hoe lang het er al van af zit, en hoe snel het beweegt. Daarna past hij de uitgang evenredig aan in plaats van in stappen, en een goed afgestemde kring komt dichter bij het setpoint tot rust en blijft daar.
De uitgangsvorm bepaalt hoe die aanpassing de belasting bereikt. Een relais kan alleen schakelen, dus een kring die een relais aanstuurt, varieert het aandeel van de tijd dat het contact gesloten is binnen een cyclus. Een SSR-aansturing schakelt in halfgeleidertechniek en kan daarom met een veel kortere cyclus proportioneel werken, wat past bij een snel thermisch proces. Een lineaire stroom- of spanningsuitgang stuurt een vermogensregelaar of een klep aan in plaats van de belasting rechtstreeks te schakelen, en dat is de vorm die wordt gebruikt waar de belasting te groot is voor een contact. Geen van deze verandert het regelalgoritme; ze veranderen hoe fijn de beslissing ervan kan worden toegepast.
Het ingangstype is bij de meeste paneelinstrumenten een menu-instelling en geen hardwarekeuze, en dat is net zo goed een inbedrijfstellingszaak als een bestelzaak. Een regelaar die voor één thermokoppeltype is ingesteld, toont een aannemelijke maar verkeerde waarde wanneer een andere sensor op dezelfde klemmen wordt aangesloten, omdat hij het binnenkomende millivoltsignaal tegen de verkeerde curve lineariseert. Het ingangstype instellen op de sensor die werkelijk is gemonteerd, hoort bij het in dienst nemen van de kring.
Configuratiekeuzes
Het grootste deel van de specificatie wordt bepaald door deze beslissingen en niet door de nauwkeurigheidsklasse. Elke beslissing beperkt de volgende, en daarom worden ze op volgorde vastgesteld.
| Configuratie | Opties om te bepalen | Wat het werkelijk bepaalt |
| Paneelmaat en uitsparing | Gangbare vierkante en rechthoekige DIN-maten, van compact tot volledige breedte | De beschikbare ruimte in het paneel, en bij sommige instrumenten de uitgangen die er in passen, want een kleine behuizing kan niet elke combinatie dragen. |
| Ingangstype | Thermokoppel- en RTD-families, plus analoge stroom- en spanningingangen | Welke sensoren kunnen worden aangesloten zonder aparte transmitter. De reeks typen is meestal breed maar niet universeel, dus een ongewone sensor loont het om na te vragen en niet om aan te nemen. |
| Uitgangsvorm | Relaiscontact, solid-state-aansturing, lineaire stroom of spanning, of een combinatie | Hoe fijn de uitgang proportioneel kan worden aangestuurd, en daarmee hoe strak de regeling is bij een gegeven proces. |
| Aantal uitgangen | Eén uitgang, of een tweede uitgang voor koeling of voor een tweede zone | Of een proces dat zowel verwarming als koeling nodig heeft vanuit één instrument kan worden gestuurd, wat een tweede regelaar en de bijbehorende bedrading uitspaart. |
| Alarmkanalen | Eén of twee alarmuitgangen, of geen | Of de regelaar een toestand buiten de grens kan melden, onafhankelijk van de regeling, en of het alarm absoluut is of ten opzichte van het setpoint. |
| Alarmfunctie | Afwijking, band, absoluut, timer, en breuk van het verwarmingselement | Wat het alarm werkelijk opvangt. Een alarm voor elementbreuk detecteert een uitgevallen element en niet een hoge aflezing, en het werkt alleen als zijn twee parameters op het proces zijn ingesteld. |
| Communicatie | Seriële bus, met of zonder hostsysteem | Of setpoints en aflezingen centraal kunnen worden verzameld, en of een receptwijziging naar meerdere regelaars tegelijk kan worden gestuurd. |
| Voeding en schakelvermogen | Netvoeding of laagspanning, en het contactvermogen van een eventuele relaisuitgang | Of de belasting rechtstreeks kan worden geschakeld of een tussenschakelrelais nodig heeft, en dat is de gebruikelijke opzet bij een inductieve belasting. |
Hoe u een PID-regelaar kiest
| Criterium | Waarom het de uitkomst bepaalt | Hoe u dit vóór de aanvraag bepaalt |
| Sensortype en bereik | Het ingangstype moet bij de sensor passen, en het gemeten bereik moet binnen de instrumentbreedte liggen | Geef het sensortype door en het temperatuur- of procesbereik dat het dekt, inclusief de uitersten en niet alleen het normale punt. |
| Belasting en haar vermogen | De uitgangsvorm en het contactvermogen volgen beide uit wat er wordt geschakeld | Geef het type belasting door, de stroom en of die resistief of inductief is. Een contactvermogen is geen belastingsvermogen. |
| Vereiste regelkwaliteit | Een proces dat een strakke band moet houden, vraagt een fijnere proportionering dan een proces dat alleen binnen een wijd venster moet blijven | Beschrijf de vereiste tolerantie en wat er gebeurt als die wordt overschreden, in plaats van een regelaartype te noemen. |
| Alarmvereiste | Een alarm dat een uitgevallen verwarmingselement opvangt, is een andere functie dan een alarm dat een hoge aflezing opvangt | Geef aan wat het alarm moet opvangen. Beschrijf de storing en niet de alarmnaam. |
| Paneelruimte en uitsparing | De uitsparing ligt meestal al vast door de kast en kan niet worden vergroot zonder het paneel opnieuw te maken | Geef de bestaande uitsparing door, of de beschikbare ruimte als het paneel nieuw is. |
| Omgeving bij het paneel | Warmte, stof en afspuiten werken in op de voorzijde en op de levensduur van het instrument | Beschrijf waar het paneel staat, en niet de installatie in het algemeen, en geef aan of de voorzijde wordt afgespoten. |
| Integratie | Of het setpoint lokaal wordt ingesteld of vanuit een host wordt gestuurd, bepaalt of communicatie nodig is | Noem wat de regelaar op afstand uitleest, als dat er is, en met welk protocol. |
De instrumentbreedte en het werkbereik zijn verschillende getallen. Een regelaar die is gekozen voor de hoogste temperatuur die het proces ooit zou kunnen bereiken, lost minder goed op bij de temperatuur waarbij het normaal draait, dus geef het werkpunt door.
De dichtstbijzijnde alternatieven
Dit zijn de typen die een aanvraag voor een PID-regelaar meestal blijkt te zijn, en het punt waarop de keuze echt wordt beslist.
| Dichtstbijzijnde alternatief | Wat het onderscheidt van een PID-regelaar |
| PLC-systemen | Een programmeerbare controller voert alleen een regelkring uit als die is geschreven en als er analoge in- en uitgangen zijn gemonteerd, en hij verwerkt dan vele kringen tegelijk als onderdeel van een ruimer programma. Een PID-regelaar is een op zichzelf staand instrument voor één of twee kringen, dat wordt geconfigureerd in plaats van geprogrammeerd, en dat als regelaar blijft werken wanneer het machineprogramma stopt. |
| Signaalomvormers | Een omvormer verandert de vorm of het bereik van een signaal, bijvoorbeeld een thermokoppel naar 4-20 mA, zonder op het proces in te grijpen. Een PID-regelaar meet, beslist en stuurt een uitgang aan. Waar een paneelmeter of een PLC een standaardsignaal van een sensor nodig heeft, is een omvormer het onderdeel dat dat levert. |
| Regelmodules | Een regelmodule is een bouwsteen binnen een groter regelsysteem, zonder eigen bedieningsinterface. Een PID-regelaar is een compleet instrument voor op het paneel met een weergave, toetsen en een uitgang, en dat is wat een machineoperator normaal bijstelt. |
| Temperatuursensoren | Een sensor levert een signaal en niets meer. Het is de regelaar die beslist wat er gebeurt met de waarde die hij rapporteert. De twee worden meestal samen gespecificeerd, omdat een ingangstype dat is gekozen zonder naar de gemonteerde sensor te kijken, de meest voorkomende reden is dat een nieuwe kring bij de eerste start verkeerd afleest. |
| Industriële dataloggers | Een datalogger legt vast wat er is gebeurd en wordt gebruikt om achteraf aan te tonen dat een proces binnen zijn grenzen is gebleven. Een regelaar handelt op het moment zelf. Een proces dat zowel geregeld als gedocumenteerd moet worden, heeft beide nodig, of een regelaar met een registrerende host erachter. |
Wat u in de aanvraag opneemt
Het eerste antwoord kan een offerte zijn in plaats van een reeks vragen, als de aanvraag deze gegevens bevat. Is een waarde niet bekend, stuur dan de beschrijving van de meetopgave en wij bevestigen wat daaruit volgt.
- Het sensortype dat wordt aangesloten, en de thermokoppel- of RTD-aanduiding als het geen gangbaar type is
- Het te regelen procesbereik, met het werkpunt naast de uitersten
- Wat de uitgang aanstuurt: contactor, solid-state relais, thyristorunit of klep
- De stroom van die belasting, en of die resistief of inductief is
- De paneeluitsparing, of de beschikbare ruimte als het paneel nog niet is gemaakt
- Het aantal te regelen kringen, en of verwarming en koeling beide nodig zijn
- Wat het alarm moet opvangen, beschreven als een storing en niet als een alarmtype
- Of een hostsysteem de regelaar uitleest, en via welk protocol
- De beschikbare voedingsspanning bij het paneel
- Of procesdocumentatie los van de regeling vereist is