Czym jest regulator PID
Regulator PID utrzymuje proces na zadanej wartości. Odczytuje czujnik, porównuje odczyt z wartością wprowadzoną przez operatora i dostosowuje wyjście, aby zamknąć różnicę. Na maszynie jest to przyrząd, który decyduje, ile ciepła, chłodzenia lub przepływu jest dostarczane, dlatego znajduje się na ekstruderach, wtryskarkach, liniach pakujących, piecach, wannach i komorach badawczych, nie tylko w laboratorium.
Warto oddzielić regulator od otoczenia, ponieważ zapytania często je łączą. Czujnik temperatury mierzy i wytwarza sygnał. Przetwornik kondycjonuje i przekazuje ten sygnał dalej. Rejestrator go zapisuje. Regulator działa na jego podstawie. Regulator może wyświetlać zmierzoną wartość i zwykle to robi, ale wyświetlacz nie czyni go regulatorem - czyni to pętla zamknięta.
Dobór opiera się więc na czterech pytaniach: co mierzy wejście, jakie wyjście potrzebuje obciążenie, ile kanałów alarmowych wymaga proces i jakie miejsce w szafie jest dostępne. Wszystko inne wynika z tych odpowiedzi, a kolejność ma znaczenie, ponieważ rozmiar obudowy niektórych przyrządów ogranicza, jakie wyjścia w ogóle mogą być zamontowane.
Jak regulator PID dokonuje pomiaru
Różnica między regulatorem PID a termostatem polega na tym, co dzieje się w pobliżu zadanej wartości. Termostat włącza wyjście w pełni, dopóki nie osiągnie zadanej wartości, a potem w pełni wyłącza, więc proces przeregulowuje, opada i oscyluje wokół wartości zamiast się na niej ustabilizować. Pętla PID patrzy na trzy rzeczy naraz: jak daleko proces jest od zadanej wartości, jak długo jest od niej oddalony i jak szybko się przemieszcza. Następnie dostosowuje wyjście proporcjonalnie, a nie skokowo, i prawidłowo dostrojona pętla osiada bliżej zadanej wartości i tam pozostaje.
Postać wyjścia decyduje o tym, jak regulacja dociera do obciążenia. Przekaźnik może tylko przełączać, więc pętla sterująca przekaźnikiem zmienia proporcję czasu, w którym styk jest zamknięty w cyklu. Napęd SSR przełącza się w stanie stałym i może proporcjonować w znacznie krótszym cyklu, co nadaje się do szybkiego procesu termicznego. Liniowe wyjście prądowe lub napięciowe steruje regulatorem mocy lub zaworem, zamiast przełączać obciążenie bezpośrednio, i jest to forma stosowana tam, gdzie obciążenie jest zbyt duże dla styku. Żadne z tych nie zmienia algorytmu sterowania; zmieniają to, jak dokładnie jego decyzja może być stosowana.
Typ wejścia jest ustawieniem menu, a nie wyborem sprzętowym na większości przyrządów panelowych, i jest to kwestia uruchomienia tak samo jak zamówienia. Regulator skonfigurowany dla jednego typu termopary wyświetla wiarygodną, ale błędną wartość, gdy inny czujnik jest podłączony do tych samych zacisków, ponieważ linearyzuje przychodzący sygnał milivoltowy według niewłaściwej krzywej. Ustawienie typu wejścia zgodnego z faktycznie zamontowanym czujnikiem jest częścią uruchamiania pętli.
Konfiguracje
Większość specyfikacji jest ustalana przez te decyzje, a nie przez klasę dokładności. Każda ogranicza następną, dlatego są rozstrzygane po kolei.
| Konfiguracja | Opcje do ustalenia | Co faktycznie rozstrzyga |
| Rozmiar panelu i wycięcie | Typowe kwadratowe i prostokątne rozmiary DIN, od kompaktowych do pełnej szerokości | Miejsce dostępne w szafie, a na niektórych przyrządach wyjścia, które w ogóle mogą być zamontowane, ponieważ mała obudowa nie może pomieścić każdej kombinacji. |
| Typ wejścia | Rodziny termopar i RTD oraz analogowe wejścia prądowe i napięciowe | Które czujniki mogą być podłączone bez oddzielnego przetwornika. Zakres typów jest zwykle szeroki, ale nie uniwersalny, więc nietypowy czujnik warto sprawdzić, a nie zakładać. |
| Postać wyjścia | Styk przekaźnika, napęd SSR, liniowy prąd lub napięcie albo kombinacja | Jak dokładnie wyjście może być proporcjonowane, a tym samym jak ścisła jest kontrola na danym procesie. |
| Liczba wyjść | Jedno wyjście lub drugie wyjście do chłodzenia lub drugiej strefy | Czy proces wymagający zarówno grzania, jak i chłodzenia może być prowadzony z jednego przyrządu, co eliminuje drugi regulator i jego okablowanie. |
| Kanały alarmowe | Jedno lub dwa wyjścia alarmowe albo żadne | Czy regulator może sygnalizować stan poza limitem niezależnie od wyjścia sterowania i czy alarm jest absolutny, czy względem zadanej wartości. |
| Funkcja alarmu | Odchylenie, pasmo, absolut, timer i typy przerwy grzałki | Co alarm faktycznie wykrywa. Alarm przerwy grzałki wykrywa uszkodzony element, a nie wysoki odczyt, i wymaga ustawienia dwóch parametrów do procesu, aby w ogóle działał. |
| Komunikacja | Magistrala szeregowa, z systemem nadrzędnym lub bez | Czy zadane wartości i odczyty mogą być zbierane centralnie i czy zmiana receptury może być przesłana do kilku regulatorów naraz. |
| Zasilanie i moc przełączania | Zasilanie sieciowe lub niskiego napięcia i znamionowość styku dowolnego wyjścia przekaźnikowego | Czy obciążenie może być przełączane bezpośrednio, czy potrzebuje pośredniczącego przekaźnika, co jest typowym rozwiązaniem dla obciążenia indukcyjnego. |
Jak wybrać regulator PID
| Czynnik | Dlaczego rozstrzyga o odpowiedzi | Jak ustalić to przed zapytaniem |
| Typ czujnika i zakres | Typ wejścia musi odpowiadać czujnikowi, a mierzony zakres musi mieścić się w zakresie przyrządu | Podać typ czujnika i zakres temperatury lub procesu, który ma obejmować, włączając skrajne wartości, a nie tylko punkt normalny. |
| Obciążenie i jego znamienowość | Postać wyjścia i znamienowość styku wynikają z tego, co jest przełączane | Określić typ obciążenia, jego prąd i czy jest rezystancyjne, czy indukcyjne. Znamionowość styku to nie znamionowość obciążenia. |
| Wymagana jakość sterowania | Proces, który musi utrzymać ścisłe pasmo, potrzebuje dokładniejszego proporcjonowania niż ten, który ma tylko pozostać w szerokim oknie | Opisać wymaganą tolerancję i co się stanie, gdy zostanie przekroczona, zamiast nazywać typ regulatora. |
| Wymaganie alarmowe | Alarm, który wykrywa uszkodzoną grzałkę, to inna funkcja niż ten, który wykrywa wysoki odczyt | Określić, co alarm ma wykryć. Opisać usterkę, a nie nazwę alarmu. |
| Miejsce w szafie i wycięcie | Wycięcie jest zwykle już ustalone przez obudowę i nie może być powiększone bez przerobienia szafy | Podać istniejące wycięcie lub dostępne miejsce, jeśli szafa jest nowa. |
| Środowisko przy szafie | Ciepło, kurz i mycie działają na przednią powierzchnię i na żywotność przyrządu | Opisać, gdzie znajduje się szafa, nie instalację ogólnie, i określić, czy przednia powierzchnia jest myta strumieniem. |
| Integracja | Czy zadana wartość jest ustawiana lokalnie, czy wysyłana z systemu nadrzędnego, decyduje o tym, czy potrzebna jest komunikacja | Określić, co, jeśli cokolwiek, odczytuje regulator zdalnie i w jakim protokole. |
Zakres przyrządu i zakres roboczy to różne wartości. Regulator dobrany dla najwyższej temperatury, jaką proces może kiedykolwiek osiągnąć, ma mniejszą rozdzielczość przy temperaturze, przy której normalnie pracuje, więc punktem do określenia jest punkt roboczy.
Najbliższe alternatywy
To są typy, o które zazwyczaj chodzi w zapytaniu o regulator PID, i punkt, w którym wybór jest naprawdę rozstrzygany.
| Najbliższa alternatywa | Co ją odróżnia od regulatora PID |
| Systemy PLC | Programowalny sterownik realizuje pętlę sterowania tylko wtedy, gdy jest napisana i gdy zamontowane są analogowe wejścia/wyjścia, a następnie obsługuje wiele pętli naraz jako część szerszego programu. Regulator PID to samodzielny przyrząd do jednej lub dwóch pętli, konfigurowany, a nie programowany, i nadal działa jako regulator, nawet jeśli program maszyny zostanie zatrzymany. |
| Konwertery sygnału | Konwerter zmienia formę lub zakres sygnału, na przykład termoparę na 4-20 mA, bez działania na proces. Regulator PID mierzy, decyduje i steruje wyjściem. Tam gdzie miernik panelowy lub PLC potrzebuje standardowego sygnału z czujnika, konwerter jest elementem, który go dostarcza. |
| Moduły sterujące | Moduł sterujący jest elementem budulcowym w większym systemie sterowania, bez własnego interfejsu operatora. Regulator PID to kompletny przyrząd z wyświetlaczem, klawiszami i wyjściem, który operator maszyny zwykle dostosowuje. |
| Czujniki temperatury | Czujnik wytwarza sygnał i nic więcej. To regulator decyduje, co zrobić z wartością, którą zgłasza. Oba są zwykle dobierane razem, ponieważ typ wejścia wybrany bez uwzględnienia zamontowanego czujnika to najczęstszy powód, dla którego nowa pętla odczytuje nieprawidłowo przy pierwszym uruchomieniu. |
| Rejestratory danych przemysłowe | Rejestrator zapisuje, co się wydarzyło, i służy do udowodnienia afterwards, że proces pozostał w swoich granicach. Regulator działa w momencie. Proces, który ma być zarówno sterowany, jak i udokumentowany, potrzebuje obu lub regulatora z rejestratorem za nim. |
Co powinna zawierać wycena
Pierwsza odpowiedź może być wyceną, a nie zestawem pytań, jeśli zapytanie zawiera te informacje. Jeśli wartość nie jest znana, wyślij opis zastosowania, a my potwierdzimy, co implikuje.
- Typ czujnika podłączanego i oznaczenie termopary lub RTD, jeśli nie jest to typ powszechny
- Zakres procesu do sterowania, z punktem roboczym i skrajnymi wartościami
- Co steruje wyjście: stycznik, przekaźnik SSR, zespół tyrystorowy lub zawór
- Prąd tego obciążenia i czy jest rezystancyjne, czy indukcyjne
- Wycięcie panelu lub dostępne miejsce, jeśli szafa nie jest jeszcze wykonana
- Liczba pętli do sterowania i czy potrzebne jest zarówno grzanie, jak i chłodzenie
- Co alarm ma wykryć, opisane jako usterka, a nie jako typ alarmu
- Czy system nadrzędny odczytuje regulator i jakim protokołem
- Napięcie zasilania dostępne w szafie
- Czy dokumentacja procesu jest wymagana oddzielnie od sterowania