Controlador de temperatura digital led PID

1. introducción

Acción proporcional: el componente que ajusta la salida de acuerdo con la magnitud real del error. La salida se ajusta en función de la magnitud de un error. Un pequeño error resultará en un ajuste mucho más pequeño. El control proporcional reduce el error rápidamente, pero deja un error residual (offset).

Acción Integral (I): la acción tiene en cuenta el error acumulado en el tiempo. La salida es impulsada continuamente para eliminar el error residual de la acción proporcional. Este componente recuerda errores pasados, y hace ajustes a la salida con el fin de alcanzar el punto de ajuste, aunque lentamente.

Acción derivada (D), : la parte que reacciona sobre la tasa de cambio en el error. La acción derivada aplica una fuerza apropiada al sistema si la temperatura cambia rápidamente. Ayuda a estabilizar el sistema y reducir el overshoot, (cuando la temperatura excede el punto de ajuste), así como mejorar los tiempos de respuesta.

Esta combinación de tres parámetros de ajuste (Kp, Kd y Ki - estas son las acciones) determinará qué tan bien funciona el controlador en una aplicación particular. Los controladores PID modernos ofrecen una interfaz sofisticada para monitorizar y ajustar los parámetros. Este principio debe ser entendido para asegurar que la conexión y la sintonía son exitosas. Recursos como la introducción de Control Engineering al Control PID le ayudarán a entender mejor este principio.

2. Sentando las bases para su conexión

La planificación es la clave para una conexión exitosa. Esta etapa no debe ser apresurya que puede resultar en cabley configuración incorrectos, daños al equipo, o problemas de seguridad.

Defina su sistema clarifique el proceso o sistema cuya temperatura requiere un control preciso. ¿Cuál es el rango de temperatura normal? ¿Qué precisión se requiere? ¿Cuánta masa térmica se necesita y cuánto tiempo tarda el sistema en responder? Las especificaciones del controlador y del actuador son determinadas por esta información.

Elija el controlador correcto: los controladores PID no tienen las mismas características. Tome en consideración factores tales como:

Algoritmo de Control: ¿Este controlador tiene un PID estándar o algoritmos avanzados? (por ejemplo, predicción de Smith y opciones de filtro) o ofrece protección antireinicio contra las cuerdas.

Tipos de entrada: asegúrese de que el controlador es capaz de aceptar las señales del sensor que se pretende utilizar.

¿Qué tipo de salida va a elegir? Hay muchas opciones, incluyendo relés de estado sólido para ventilo calentadores, salidas de relés que controlan solenoids o contactores, modulación de ancho de pulso (PWM), salidas usadas para dirigir las velocidades de control del ventilador, y tensión/corriente analógica para interconectar otros controladores.

Comunicaciones: ¿La aplicación requiere comunicación para la monitorización, el registro o la integración con un sistema más grande (por ejemplo, Modbus RTU/TCP/Profibus, Ethernet/IP, etc.)?

Interfaz y pantalla: ¿Qué nivel de interfaz necesita? ¿Qué es mejor, un LCD simple o un HMI avanzado?

La calibres una consideración: la calibrinicial puede ser necesaria dependiendo de los requisitos de la aplicación y el estado en el que el sensor/ controlador fue instalado inicialmente. Esto asegurará que las lecturas sean exactas y que el sistema de control funcione correctamente.

Salvar la brecha de medición: conectar el sensor de temperatura

Sensores de temperatura son el "morro" Del controlador - miden la temperatura. Los termopares, como los de tipo K, E o J, y los sensores de temperatura de resistencia (RTDs, Pt100, Pt1000) son sensores industriales comunes.

Localice los terminales de entrada del sensor: localice los terminales de entrada designados en el Panel controlador PID, que a menudo están marcados como "IN", THERM ", "TC", y "RTD".

Determinar el tipo de Sensor: asegúrese de identificar el tipo de Sensor que usted y#39;re usar. Este tipo de sensor debe coincidir con el controlador.

El diagrama de cablese muestra a continuación: consulte el manual del controlador PID para su diagrama de cable. El diagrama le dirá cómo conectar el RTDs y los termopares (por ejemplo, tres o cuatro cables para el RTDs y el termopar estándar) y qué polaridad se requiere.

Termopar por ejemplo: normalmente conectado con conectores específicos, por ejemplo BNC, DB9 o terminales de tornillo. Este diagrama muestra qué cables se conectan a cada terminal, y si la compensación de Unión fría se ha incorporado en el controlador o si se requiere un sensor externo.

Ejemplo de IDT: puede requerir hasta cuatro cables, dependiendo de si el elemento sensor se utiliza y cómo it's excitado. Los diagramas de cabledetalllas conexiones adecuadas para mediciones precisas de la resistencia.

Si los bloques terminales están disponibles, utilícelos. Evite las uniones roscadas directas para una mayor fiabilidad.

Prueba de calibr(opcional, pero recomendado): realizar una prueba básica después del cablesi usted es capaz de acceder a una fuente de temperatura que se conoce y tener un termómetro calibrado. Verifique la temperatura indicada por el controlador en comparación con la calibr. Con las capacidades de calibrde su controlador, usted puede ser capaz de hacer ajustes menores.

Ejecutar comando de Control: conectarse al elemento de Control final (actuador).

Es "el músculo" De todo el sistema. El receptor PID ajusta la temperatura del proceso en función de las señales recibidas del PID.

Identificar actuador determinar qué dispositivo se va a ajustar la temperatura.

Localice los terminales de salida busque los terminales de salida del control PID, que a menudo se marcan "OUT", "AO", o "DA" (Digital/Relay-Output).

Seleccione el tipo de salida para que coincida con un actuador: asegúrese de que la salida del controlador coincide con el requisito de entrada para el actuador.

Salida analógica (AO/DA). Salida Digital/ relé (DA): se utiliza para conmutar potencia a dispositivos como contactores y relés, que luego controlan grandes cargas. Debe prestarse atención a las calificaciones de volta(por ejemplo, la lógica de 5V o la bobina de relé de 24V), y la configuración del cable(normalmente abierto (NO) o normalmente cerrado (NC). Es importante configurar correctamente la salida del controlador (p.ej. longitud de pulso y ciclo de trabajo).

Cable un actuador conecte su actuador de acuerdo con su hoja de datos. Si está usando salidas de relé para conmutar dispositivos, asegúrese de que el dispositivo esté correctamente cableado entre los terminales NO/COM (o NC/COM dependiendo de la aplicación) de la salida y la fuente de alimentación. Conecte el cable de entrada del actuador analógico al controller's señal.

Ajuste rango de salida/escala: abra el menú de configuración de su controlador (normalmente a través de botones, una pantalla LCD o software de interfaz de PC). Vaya a la salida y ajuste los parámetros para adaptarse a su actuador. Establecer el rango de salida (por ejemplo, de 0-100% a 0-10V).

Conexión de alimentación al controlador: sistema energizante

3. Se requiere un suministro estable de energía para que el PID funcione. El cableincorrecto puede conducir a un grave peligro.

Localice los terminales de entrada de alimentación. Busque los terminales "AC IN", VAC ", u otros terminales similares ubicados en la parte posterior o lateral del controlador.

Desconecta la alimentación principal en el fusible/interruptor de la fuente.

Conecte los terminales del controlador a la fuente de alimentación (vivo, neutro y tierra). El diagrama de cablese encuentra en el manual del usuario.

Conecte la fuente de alimentación, que suele ser el cable fusionado de la alimentación principal de ca.

Seguridad y Polaridad: comprobar todas las conexiones. Antes de tocar cualquier cable, asegúrese de que la electricidad está apagada. Compruebe la fase de alimentación de ca (L1/L2/N/G). El controlador puede ser dañado por polaridad incorrecta cuando se usa corriente continua.

Algoritmos de ajuste para el controlador PID

4. El controlador#39;s inteligente cobra vida durante la configuración. Se requiere atención en este paso.

Modo de configuración acceso: entrar en el modo de programación usando el teclado o botones en su controlador, o mediante el uso de un software de interfaz de PC. Esto se puede indicar con patrones LED específicos, o mediante un cambio en el modo de visualización.

Set Setpoint (SP). Utilice el teclado del controlador para introducir la temperatura deseada.

Tipo de entrada Set (tipo de Sensor): elija el tipo de entrada adecuado de la configuración del controlador (por ejemplo, TC tipo Pt100, RTD tipo K). El controlador interpretará la señal del sensor correctamente. Algunos controladores ofrecen compensación de Unión fría cuando se ha utilizado un sensor externo.

Seleccionar rango de salida/tipo: elija el rango de salida/tipo de su controlador (por ejemplo, voltaje, relé, PWM). Ajuste el rango de salida para que coincida exactamente con los requisitos de su actuador (por ejemplo, 0-100%, 0-10V, 4-20mA). La correcta aplicación de la señal de control depende de la escala.

Configuración de los parámetros PID iniciales (ajuste). Esta parte suele ser la más complicada. Los parámetros iniciales son a menudo ajustados (" tuning "). Autotune o "Auto Tune", una característica de muchos controladores, realiza una prueba automática, que implica un cambio en el punto de ajuste (a menudo con un pequeño paso) para observar cómo responde. Luego calcula los valores P, I y D. Consulte los recursos manuales de ajuste de PID (como el método de Ziegler Nichols) si lo prefiere o lo necesita. Ajuste incrementalmente, comenzando con valores conservadores. Monitorear la respuesta del proceso (rebasmínimo y asentamiento rápido) mientras se ajusta. Es importante ajustar el sistema de control para lograr un funcionamiento estable, sensible y libre de oscil. Las notas de aplicación de Honeywell proporcionan muchas estrategias de afin.

Filtro de salida y amortigu: ciertos controladores tienen un ajuste de filtro de salida que suavilas señales de ruido procedentes de los sensores, lo que evita acciones erráticas. Algunos controladores tienen funciones de amortiguque pueden reducir la caza o el rebas(pequeñas oscilcerca del punto de ajuste).

Transmisión sin Bumpless: Configure la transmisión sin Bumpless si el controlador es capaz. Esto le permite cambiar los parámetros o setpoint sin tener el salto de señal de repente. Podría causar exceso, o incluso dañar su sistema.

Guardar y salir: una vez que la configuración ha sido configurada, asegúrese de que están almacenados en la memoria del controlador (consulte su manual para averiguar el comando exacto guardar). Salga del modo de configuración.

Verificación y prueba: validar el rendimiento

5. Es importante probar a fondo después de la configuración física y la conexión con el fin de garantizar el correcto funcionamiento y verificar el funcionamiento.

Inspección Visual: revise todos los cables para aislamiento, corrección y seguridad.

Encienda: reemplace el fusible o el interruptor en la fuente de alimentación.

Monitor de respuesta inicial: mira la pantalla de tu controlador. ¿Está mostrando la temperatura correcta? ¿Responden los actuadores? (por ejemplo, si el interruptor del calentador se activa o si el ventilador comienza a funcionar) comprueba la pantalla en busca de mensajes de error.

Compruebe la lectura del Sensor: utilice un medidor de temperatura calibrado independiente, o registradores de datos portátiles (como los dispositivos fabricados por Pico Technology, o instrumentos nacionales), para verificar que la temperatura mostrada es la misma. Compruebe la calibrdel sensor si es necesario.

Control Close-Loop: modificar el valor de ajuste (SP). Ver la respuesta del sistema. ¿Es el sistema capaz de alcanzar el punto de ajuste con precisión? ¿Es exacto? ¿Hay oscilexcesivas o excesos alrededor de los valores límite? Observe la velocidad de aproximación y la estabilidad.

Ajuste Final: si es necesario, revise los parámetros PID a la luz del rendimiento inicial. Para un rendimiento óptimo, pueden ser necesarios pequeños ajustes. Esto es especialmente cierto para la acción Integral para reducir los errores de estado estaciony la acción derivada para aumentar la estabilidad.

Registro de datos (opcional). Si su controlador tiene capacidades de registro de datos, puede habilitar el registrador de datos para registrar datos de temperatura y datos de control de salida. Puede resultar muy valiosa en el análisis del rendimiento de su sistema y para la solución de problemas.

Problemas comunes y solución de problemas: cómo resolverlos

6. Incluso con una planificación cuidadosa, pueden surgir problemas. Estos son algunos síntomas que pueden ocurrir y sus causas potenciales.

Salida del controlador no activa:

Verifique que el setpoint se haya establecido correctamente y esté dentro del rango del proceso.

Compruebe que la configuración de salida es compatible con los requisitos del actuador.

Prueba de potencia eléctrica (luces encendidas, motor en marcha).

Verificar el cablede de los terminales de salida del controlador para el actuador.

Si la pantalla en el controlador no muestra el valor deseado, compruebe la salida.

Oscilde caza:

Causa: parámetro PID demasiado agresivo (tiempo de Integral demasiado bajo Ti o tiempo de derivada demasiado alto Td).

Solución: reducir Kp o Ti. Consulte la sección de afinación.

Busque cualquier problema externo (por ejemplo, borradores que afectan a un sistema más pequeño).

Si el sistema parece ser mecánicamente inestable, como por componentes suel(por ejemplo), debe ser revisado.

Los siguientes son ejemplos de respuesta lenta/gran error de estado estacionario (offset)

Causa una acción Integral insuficiente (Ki) y /o una ganancia proporcional demasiado conservadora (Kp). La configuración del filtro podría ser demasiado agresiva.

Disminución de la solución disminución de la acción Integral (disminución Ti), o aumento de la ganancia proporcional (aumento Kp). Asegúrese de que el tiempo integral corresponde al tiempo de respuesta del sistema.

Lectura incorrecta del Sensor/pantalla del controlador derivas:

Causa: cablepobre (conexiones sueltas o rotas, interferencia), deriva de calibrdel sensor, compensación de Unión fría incorrecta, fallo del sensor.

Resolución: compruebe la configuración del sensor. Verifique las conexiones del sensor y el cable. Recalibrando el controlador o el sensor&#Puede considerarse la Unión fría 39;s. Diagnosticar el problema con un termómetro calibrado.

El actuador no está respondiendo correctamente:

Causa: cabledel actuador inadecuado, falla del actuador, señales de salida incompatibles del controlador, relé defectuo SSR.

Solución: consultar hoja de datos del actuador. Verificar que el cableestá de acuerdo con su especificación. Compruebe que la salida del controlador coincide con el requisito de entrada para el actuador. Si es posible, pruebe el actuador por su cuenta.

Consulte el manual del controlador PID antes de comenzar a solucionar problemas. Foros como Control.com e Instrumentation.com también son excelentes recursos para compartir experiencias.