¿Qué es un controlador PID y cómo funciona?

1. (sección entendiendo el controlador PID)

El control PID es un regulador automático que minimiel error entre una variable en un proceso (como la temperatura) y el punto de ajuste deseado. Esto se hace calculando continuamente tres términos diferentes, basados en el error actual.

Proporcional: el término responde instantáneamente a los errores. La salida del controlador es proporcional con la magnitud del error. Cuanto mayor sea el ' ganancia proporcional (Kc),' Cuanto más fuerte es la reacción a la desviación de corriente. Sin embargo, demasiada ganancia puede causar oscil.

Integer (I): el término se utiliza para explicar la acumulación de errores en el tiempo. El objetivo es eliminar cualquier error residual de estado estacionario a través de la integración de señales de error. Este parámetro, 'Integral Time' (Ti), determina la velocidad a la que este error se acumula e influye en la acción del controlador. Un Ti más bajo indica una corrección más rápida de los errores pasados.

Derivada (D): el término se utiliza para predecir futuros errores basados en cambios en la tasa de error. Este término ayuda a predecir cambios, y también puede mejorar la estabilidad a través de oscilde amortigu. Este parámetro, ' derivado Time' (Td), controla la cantidad de 'future action' Basado en cambios de tarifas. El ruido puede afectar a la acción derivada.

Este controlador entonces combina los tres términos calculados (P, I y D) en una sola señal de salida que controla un actuador como un sistema de calefacción o sistema de refrigeración. Los parámetros P, D e I son esenciales para lograr un rendimiento óptimo. Sin embargo, el cablepreciso es la base clave que asegura que los controladores vean la temperatura real del proceso, y los actuadores de señal correctamente.

2. Los componentes clave en el cablepid de Control de temperatura

(sección: componentes clave)

Familiarizarse con los componentes básicos de un atemperador antes de sumergirse en el cableespecífico:

Controlador PID: es el cerebro del sistema. El controlador PID mide la temperatura, la compara con el valor de ajuste y calcula los parámetros de salida. Luego envía una señal de salida a un dispositivo.

Entradas destinadas a sensores como termopares o RTDs. Algunos modelos pueden aceptar señales de tensión y corriente.

Salidas: se utiliza un relé para controlar la fuente de alimentación A los elementos de refrigeración/calefacción. Algunos controladores cuentan con salidas 0-10V y puertos de comunicación.

Potencia de entrada: esto es generalmente un voltade corriente continua de baja intensidad (por ejemplo, 12-24V), o potencia de ca.

Interfaz/pantalla: cuenta con una pantalla LCD y botones para establecer los parámetros, ver el estado y entrar en el modo de ajuste automático.

Sensor de temperatura: dispositivo que mide la temperatura real. Algunas de las opciones más comunes son:

Termopares fiables, amplio rango de temperatura y relativamente barato. Los termopares producen un voltaproporcional a la temperatura. Las características de los diferentes tipos (por ejemplo, J, K y E) también son variadas.

Detectores de temperatura de resistencia (RTDs). Proporcionan una mayor precisión y estabilidad, especialmente a temperaturas más bajas. La resistencia eléctrica cambia con la temperatura. Se utilizan comúnmente.

Termistores de alta sensibilidad, respuesta rápida, pero generalmente limitado a rangde temperatura más pequeños. Debido a su respuesta no lineal, se utilizan comúnmente en los medidores de temperatura digitales.

Elemento de Control Final/actuador: dispositivo manipulado por el controlador para el cambio de temperatura. Podría ser:

3. Elementos calefactores: calentador, calentador de agua y caldera.

Elemento refriger: enfriador, ventilador, refrigerpeltier.

Válvulas: control de flujo de fluidos de calor/refrigeración.

Dispositivo de salida/relé un relé de estado sólido o electromecánico, normalmente ubicado dentro o fuera del controlador PID. Las señales de salida del controlador se utilizan para encender o apagar la alimentación. Los relés tienen tres contactos: normalmente abierto (NO), normalmente cerrado (NC), y común (COM). Requieren cuidado en el cablepara evitar daños causados por motores, solenoides, u otras cargas que son magnéticas.

Fuente de alimentación: suministra el voltarequerido al sistema de controlador PID y a los actuadores.

¿Cómo conectar el sensor de temperatura al controlador PID

(sección: diagrama de cabledel Sensor)

Es la parte que tiene el mayor impacto en el sistema de control, ya que las lecturas inexactas de los sensores pueden conducir a un pobre rendimiento.

Detectores de temperatura de resistencia

Los RTDs son muy precisos y resistentes a los cambios en la resistencia del cable de plomo. Estos dispositivos requieren corriente constante para la excitación.

El cableconecta ambos cables de sentido, normalmente designados como RTD A y B en paralelo con la excitación (RTD C), para completar el circuito. El controlador determinará la polaridad exacta basada en su circuitería interna, pero normalmente mide voltaa través de la derivde RTD sense. Consulte el manual de su controlador para más detalles sobre pinouts y excitación. Un diagrama de cablea menudo ayuda.

Importancia al usar una configuración de 3 hilos, puede compensar las variaciones en la resistencia causadas por la longitud y la temperatura de los cables de plomo. El cableincorrecto de un circuito puede causar errores de medición significativos.

4. termopares

Los termopares producen un voltaque se basa en la diferencia de temperatura entre dos uniones. (conexión caliente, la punta del sensor; Unión fría, generalmente un estándar interno o externo). El rango es mucho mayor, pero la sensibilidad más baja que RTDs.

El cableconecta dos cables de los cables termopares con los terminales correspondientes a la entrada de termopares del controlador PID. No y#39; importa lo que sea la polaridad. El controlador, o una referencia de Omega Engineering, como Omega Engineering, especificará la forma correcta de conectar los cables positivos (+) y (-). Ciertos controladores detectan automáticamente la polaridad.

Compensación de Unión fría: la mayoría de los controladores PID modernos miden y compenlos valores de termopares basados en mediciones internas. Asegúrese de que el termopar sea representativo de las temperaturas del proceso y que it' no está siendo calentado por otras fuentes.

(partida H3)

termistores

Los termistores se utilizan comúnmente como termómetros digitales. Exhiun cambio extremo en la resistencia cuando cambia la temperatura (coeficiente de temperatura negativo, NTC).

El cablenormalmente se conecta a través de un circuito divisor de tensión, o en una configuración de detección de corriente. El cableespecífico está determinado por el tipo de entrada del controlador (medición de tensión o medición de corriente).

Las consideraciones temperatura y resistencia no están linealmente relacionadas. Para un control preciso de la temperatura y la visualización, calibro tablas de consulta en el controlador se requiere generalmente.

Conexión de una entrada analógica de tensión/corriente (menos común para temperatura directa)

Algunos controladores PID son capaces de recibir una señal de voltadirecto (0-5V o 0-10V), o una señal de corriente (4-20mA), desde un transmisexterno o acondicionde sensor. El circuito del sensor es desviado.

Cable: conexión de acuerdo con el rango de tensión o rango de corriente. Verificar la polaridad correcta de las señales de tensión. Consulte el manual de su controlador para ajustes como tipo de entrada y rango.

5. ¿Cómo encender el controlador PID

(sección: potencia del controlador)

La mayoría de PIDs independientes necesitan una alimentación separada para operar a baja tensión.

Cable: conecte su fuente de alimentación a los terminales designados como 'Power In,' 'Vcc,' U otros terminales similares. El manual especificará el rango de volta.

Importante: asegúrese de que la fuente de alimentación es capaz de entregar suficiente corriente tanto para el controlador, y cualquier pantalla o interfaces conectadas.

La salida del relé se conecta al actuador.

(sección Control de salida).

Las salidas de relé son la interfaz entre controladores PID inteligentes y elementos físicos (calefacción/refrigeración).

Cable: conecte los terminales de salida del relé del controlador (típicamente "COM", "NO", o "NC") al circuito de control para el actuador.

Común (COM): conecta el terminal positivo (+) de la fuente de alimentación al actuador o carga.

No (normalmente abierto): este terminal está conectado a COM cuando el relé (señal de salida activ) se alimenta. El circuito entonces va al actuador. El calentamiento se activa normalmente de esta manera.

NC: este terminal está conectado a COM cuando el relé se desenergi. Este terminal se utiliza a menudo para controlar enclavamientos de seguridad y circuitos de refrigeración.

Ejemplo: controlar un calentador requiere una fuente de alimentación positiva.

Conectar el terminal positivo (+) del actuador al "NO" Terminal.

Conecel cable negativo (-) del actuador al terminal marcado 'NC.

Conectar el "COM" Terminal al cable negativo (-) de la fuente de alimentación.

Conecte el cable positivo (+) de la fuente de alimentación a la entrada de salida del relé del controlador PID (normalmente a través de jumpers o terminales separados). Consulte la sección controller's manual para información sobre cablede de salida de relé.

Importante: por lo general, la energía para ejecutar un actuador (calentador o motor) viene de otra fuente. La salida del controlador PID se usa para controlar, el relé. Esto entonces controla la fuente de alta potencia para el actuador. No se recomienda que el controlador maneje directamente cables de alta potencia a menos que haya sido específicamente diseñado para hacerlo (raramente para controladores PID).

Seguridad: cuando se conmutan, cargas inductivas como relés y motores pueden producir picos de volta. Diodos Flyback (diodo entre la carga y la fuente de alimentación con el cátodo frente a la carga) proteger la bobina del relé de EMF de vuelta perjudicial. Esto es usualmente construido en circuitos de relé de controlador. Siempre siga el protocolo de seguridad al conectar la red eléctrica de alta tensión.

6. Conexión de una entrada analógica: escenario menos común

(sección: entrada analógica)

Algunos controladores PID pueden ser conectados A una señal externa de volta/ corriente como una entrada de retroalimentación o setpoint.

Cablecableque conecta la fuente de señal (por ejemplo, otro transmisde sensor, o un potenciómetro), de acuerdo con el rango de tensión o corriente especificado. Consulte el manual para obtener detalles sobre la impedde entrada.

Sistema de accioncon accion

(sección potencia del actuador).

Potencia requerida por los actuadores (elementos calefactores, motores, etc.). La potencia requerida para un actuador (elemento calentador, motor, etc.) es típicamente mucho más alta que la de un controlador con baja tensión.

El cablecableconecta directamente los cables de alimentación del actuador a la fuente de alimentación que es apropiada (tensión de red si el dispositivo tiene alta potencia, o tensión más baja si el dispositivo lo requiere). Los interruptde salida del relé del controlador PID entre la fuente de alimentación y el actuador. (ver sección de relé para más detalles).

Tome en consideración: utilice cables y conectores que se clasifican apropiadamente para hacer frente a la tensión y la corriente del actuador. Asegúrese de que el tamaño del actuador sea el correcto para su aplicación.

It's todo sobre el cabley sintonía de los bucles PID

(sección ajuste y (') alamalam(')

Requisito de ajuste: primero debe asegurarse de que su controlador recibe una lectura de temperatura precisa y estable del proceso y que está conduciendo su relé del actuador con la señal de salida correcta. Antes de sumergirse en métodos de ajuste más complejos como Ziegler Nichols bump tests o la función de auto-ajuste del controlador, comience con la comprobación de cablebásico. Consulte ingeniería de Control#39;s métodos de ajuste detallado.

Consideraciones de seguridad

(sección seguridad primero)

7. Los sistemas eléctricos requieren precaución al trabajar con ellos.

Desconecla la alimentación: antes de trabajar con cableo o circuitos de alta tensión, siempre desconecla la fuente principal.

Compruebe la polaridad de todas las fuentes de alimentación, sensores y actuadores (especialmente termopares) para asegurarse de que están en la dirección correcta. La polaridad incorrecta puede dañar o malfuncionar el equipo.

Alta tensión: tenga mucha precaución al trabajar con fuentes de alimentación o actuadores que son alimentados por corriente de red. Use el EPP apropiado y los procedimientos de bloqueo /tagout, si es necesario.

Componentes de calefacción de calor pueden llegar a ser extremadamente caliente. Deje que los componentes se enfríen antes de manipularlos.

Límites para los componentes: asegúrese de que todos sus componentes (cables y conectores), sensores, actuadores o relés son adecuados a la tensión, temperatura, rango de corriente, etc de la aplicación.

Consulte los manuales: siempre consulte los diagramas de cable, hojas de datos de seguridad, y otra documentación proporcionada por el controlador PID.

(conclusión)