Entender los controladores PID: lo básico

Un controlador de temperatura, también conocido como controlador PID, es un dispositivo que ajusta automáticamente una señal de salida en respuesta A la retroalimentación. El acrónimo PID significa proporcional-integral-deriv, refiriéndose a los tres componentes fundamentales de su algoritmo de control:

Proporcional (P), : el componente responde al currenterror - es decir, la diferencia entre la temperatura deseada (el punto de ajuste o SP) y la temperatura real medida (la Variable de proceso o PV). Cuanto mayor sea el error, más fuerte será la acción correc. Sin embargo, el control proporcional puro puede dejar un error residual.

Integral: el componente tiene en cuenta el error que se ha acumulado a lo largo del tiempo. El sistema añade continuamente los errores anteriores para eliminar el error residual de la acción proporcional.

Derivado (D): este componente pronoserrores futuros usando la tasa de cambio para el error. El sistema reacciona a la tasa de cambio en la temperatura, lo que permite la anticipación y el ajuste de anticipación para evitar el exceso.

Esta señal calculada es utilizada por el controlador para controlar la cantidad de potencia entregada al elemento para calefacción o refrigeración, generalmente a través de relés o relés de estado sólido. El sistema de circuito cerrado de retroalimentación permite a los controladores para corregir las desviaciones desde el punto de ajuste y mantener la temperatura de una manera consistente. Cuando usted y#39; considerando comprar un control PID, es importante entender este principio.

¿Cómo se usa el controlador PID?

Los controladores PID son extremadamente versátiles y pueden ser usados en muchos campos diferentes. Algunas de las aplicaciones más comunes son:

Procesos industriales: hornos y hornos (cerámica, vidrio o metal), estaciones de soldadura de plásticos, hornos de tratamiento térmico para cerámica, hornos secos para productos químicos, estaciones de soldadura, etc.

Investigación científica & Laboratorio: incubadoras y cámaras de crecimiento. centrifucentrifu. Hornos analíticos. Hornos científicos que requieren ramping de precisión.

Comida y comida Bebidas: hornos de hornear, armarios de pruebas, equipos de pasteuri, máquinas enlatadoras, máquinas de espresso, freídoras.

Hidroponía y acuarios: bombas que requieren temperaturas estables.

Proyectos para aficionados: cortadoras láser y fundiciones de resina, hornos avanzados.

Las variaciones de temperatura que afectan negativamente a la calidad o seguridad de un proceso o producto se pueden controlar con precisión.

Características y factores de forma para los controles PID

You' encontrará una variedad de controladores PID, cada uno con diferentes características, calidad de construcción y usos previstos.

Digital vs. analógico: aunque "PID analógico" Los controladores están disponibles, la mayoría de los dispositivos modernos ofrecen programabilidad, interfaces de usuario, y son digitales. Los controladores digitales ofrecen mayor control y flexibilidad.

Laboratorio vs. banco: los controladores de laboratorio tienden a ser más pequeños y más simples. Los controladores industriales tienden a ser más robuy cuentan con características más protec(sobre-temperatura o cortocircuito), un rango de temperatura más amplio, así como protocolos de comunicación más complicados.

Los controladores aceptan diferentes sensores de temperatura:

Termopares: tipo j, tipo k (el más común), tipo t, etc. Los termopares tipo k tienen un amplio rango de temperatura y precisión.

Detectores de temperatura de resistencia (RTDs). El Pt100/Pt1000 RTDs son comúnmente utilizados tipos de platino que tienen un alto grado de precisión en la industria.

Asegúrese de que la entrada del sensor en su controlador coincida con lo que está usando.

Los tipos de salida son:

Relé de salida: convierte el elemento de calefacción/refrigeración completamente encendido/apagado mediante la conmutación de tensión de red completa. Esta es una buena opción para el control simple de encendido/apagado, pero no permite ajustes finos.

Solid State Relay Output (SSR) (en inglés). Permite un control de potencia suave y continuo, (modulación de ancho de pulso, PWM), o el ángulo de fase de disparo con precisión, lo que permite un ajuste de temperatura muy fino. A menudo se prefieren elementos calefactores. Los SSR pueden ser controlados por controladores que ofrecen control de fase.

Interfaz y Pantalla: las pantallas LCD o LED muestran la temperatura y el ajuste. Las interfaces de usuario pueden ir desde diales hasta pantallas táctiles con menús complejos.

Requisitos de alimentación: la mayoría de los controladores industriales funcionan con una potencia AC estándar de 240V. Algunos modelos de laboratorio utilizan tensiones más bajas internamente, o tienen opciones de doble volta.

¿Cuál es el mejor controlador PID para ti?

Al seleccionar el controlador correcto, debe hacer coincidir sus características con su aplicación. Siga estos pasos para empezar:

Determine su aplicación: ¿Cómo quiere lograr el control? Qué tan alta es la temperatura requerida (por ejemplo, hornos de hasta 1.000degc o incubadoras a 37degC). ¿Qué tan precisa es la temperatura requerida (por ejemplo, horno hasta 1000degC o incubadora a 37degC?

Defina sus requisitos de precisión: algunas aplicaciones requieren una precisión extrema e incluso pueden requerir capacidades de calibr.

Determinar las necesidades de salida: ¿Con qué dispositivo se debe controlar? ¿Es un simple interruptor (relé) o una modulación fina? ¿Cuánta energía eléctrica se necesita (volta/ corriente, potencia de la carga)? Compruebe que la salida del controlador puede soportar la carga.

Características adicionales a tener en cuenta: ¿Necesita Auto-Tune? (útil para aquellos que carecen de experiencia en ingeniería de control). Alarmas para advertir de las limitaciones de seguridad? Integración Modbus para otros sistemas? ¿Perfiles multiajuste para perfiles complicados? ¿Cómo controlar la calefacción y la refrigeración con una rampa/remojo?

Establezca un presupuesto: decida cuánto dinero usted y#39; estar dispuesto a gastar. Los costos son generalmente más altos cuando hay más funcionalidad y un diseño robusto.

¿Qué considerar al comprar?

Interfaz de usuario: ¿Es intuitivo? ¿El procedimiento de afinación del PID parece sencillo? Usted debe buscar opiniones de los usuarios y la documentación clara.

Seguridad y Consumo de energía: asegúrese de que las especificaciones eléctricas coincidan consu configuración. Se deben considerar características de seguridad tales como alarmas de alta temperatura.

Instalar y Montaje: verificar las dimensiones físicas y las posibilidades de montaje. Asegúrese de que haya suficiente espacio para el cable, y que se pueda acceder a él.

Garantías: consulte la garantía ofrecida por el fabricante.

¿Cómo comprar y qué buscar

Los controladores PID están disponibles desde una variedad de fuentes.

Comprar directamente del fabricante: ofrece mejores precios y más atención directa al cliente. Esto es especialmente cierto para los modelos industriales.

Distribuidores de productos técnicos: ofrecen una amplia selección con soporte.

Busque lo siguiente al evaluar las listas de productos:

Hojas de datos en detalle: esenciales para la programación, detalles técnicos y diagramas de cable.

Deben describir con precisión las características, entradas/salidas y requisitos de potencia.

Opiniones de los usuarios: dar una visión del mundo real sobre el rendimiento y la fiabilidad.

Información sobre la garantía: detalles sobre la cobertura y el período de garantía.

Instalación y configuración del sistema

Instalar tu controlador correctamente es importante después de la compra.

Primero, seguridad: apague toda la energía al equipo que usted va a controlar y deje que los condensadores descarguen.

Cable: siga el diagrama cuidadosamente proporcionado por el controlador o el dispositivo de salida conectado (SSR, relé). Asegúrese de prestar atención a la polaridad de los sensores, y el cableadecuado para SSR.

Configuración inicial enciende el controlador. Deje que inicialice. Puede ser necesario entrar en un modo de programación para elegir la escala de la temperatura, calibrar (si es necesario) el sensor, establecer el punto de ajuste y configurar los parámetros básicos como los límites superior/inferior de la alarma.

¿Por qué debería ajustar su controlador PID

A menudo se requiere ajustar los parámetros PID (valores P, I y D) para lograr un rendimiento óptimo. El controlador#39;s respuesta al error se ajusta por este proceso.

¿Qué es exactamente sintonizar? Encontrar el mejor equilibrio entre los coeficientes P, I y D para adaptarse a su sistema y carga.

Por qué#39;s importante? Un mal ajuste conduce a inestabili(oscil), una respuesta lenta o el fracaso para alcanzar el punto de ajuste. Una buena sintonía garantizará un control preciso y estable.

El ajuste Manual de los métodos puede ser complicado y requiere conocimiento del proceso. Muchos controladores hoy en día ofrecen características de auto-ajuste que automatiel proceso de determinar los parámetros apropiados.

Recursos busca controladores que tengan Auto-Tune o foros en línea y recursos dedicados a PID Control para manual tuning Guide (e.g. Control.com Forum).

Solución de problemas comunes (después de la compra)

Incluso después de una instalación cuidadosa, pueden ocurrir problemas. Los conceptos básicos para la solución de problemas incluyen:

Si la temperatura no se mantiene: compruebe las conexiones del sensor, el ajuste del PID y la salida de potencia.

Controlador que no se enciende: compruebe el fusible, verifique que tiene suficiente tensión y asegúrese de que su cablees correcto.

Si sus alarmas no funcionan, compruebe los valores del sensor, la configuración del límite de alarmas y el cablede salida.

Comportamiento errático: compruebe si hay cables suel, ruido eléctrico, ajustes incorrectos o controlador defectu.

Inversión en Control de precisión