El uso de un controlador PID en sistemas de automatización en el ejemplo del TRM148 OWEN

Ajuste automático, sistema de ajuste.

El control automático es un tipo de control automático. Mantenimiento de la constancia de un cierto valor que caracteriza el proceso tecnológico, o su cambio de acuerdo con una ley dada, realizado midiendo el estado de un objeto controlado o perturbaciones al afectar el cuerpo regulador del objeto.

Para realizar la regulación automática se conecta a la instalación a regular un conjunto de dispositivos cuyo conjunto se denomina regulador.

Con base en las mediciones de una o más variables que caracterizan el proceso, el controlador afecta el proceso cambiando una o más acciones de control, manteniendo el valor establecido de la variable controlada.

Un sistema de control: un sistema diseñado para mantener una determinada ley de cambio de una determinada cantidad física se denomina cantidad controlada.El punto de referencia de la variable controlada puede ser constante, o puede ser una función del tiempo o alguna otra variable.

En el proceso de regulación, el valor controlado se compara con el valor establecido, y en presencia de una desviación del valor controlado del valor establecido, la acción de regulación ingresa al objeto de control, restaurando el valor controlado.

La acción regulatoria puede ser ingresada manualmente por una persona. Si la medición de la variable controlada y la introducción de la acción de control se realizan mediante instrumentos, sin intervención humana, entonces el sistema de control se denomina sistema autónomo.

Además de la acción de control, los sistemas de control se ven afectados por perturbaciones que provocan que la variable controlada se desvíe del valor establecido y la aparición de errores de control.

Por la naturaleza del cambio en la acción de control, los sistemas de control se subdividen en sistemas de estabilización automática (la acción de control es un valor constante o es una función dada del tiempo del sistema de control programado) y servosistemas (el cambio en el control la acción está determinada por una acción de control previamente desconocida) ).

Controladores PID

El controlador PID es un dispositivo listo para usar que permitirá al usuario implementar un algoritmo de software para controlar uno u otro equipo de un sistema automatizado. Construir y configurar sistemas de regulación (control) se vuelve mucho más fácil si utiliza dispositivos listos para usar, como el controlador PID universal TRM148 para 8 canales de la compañía OWEN.

Digamos que necesita automatizar el mantenimiento de las condiciones climáticas adecuadas en el invernadero: tenga en cuenta la temperatura del suelo cerca de las raíces de las plantas, la presión del aire, la humedad del aire y del suelo, y mantenga los parámetros especificados. a través del control Elemento de calefacción y aficionados No podría ser más fácil, simplemente ajuste el controlador PID.

Primero recordemos qué es un controlador PID. El controlador PID es un dispositivo especial que refina continuamente los parámetros de salida de tres formas: proporcional, integral y diferencial, y los parámetros iniciales son parámetros de entrada obtenidos de los sensores (presión, humedad, temperatura, iluminación, etc.).

El parámetro de entrada se alimenta a la entrada del controlador PID desde un sensor, por ejemplo, un sensor de humedad. El regulador recibe el valor de la tensión o corriente, lo mide, luego hace los cálculos de acuerdo a su algoritmo y finalmente envía una señal a la salida correspondiente, como resultado de lo cual el automatismo recibe una acción de control Disminución de la humedad del suelo - el riego fue encendido durante unos segundos.

El objetivo es lograr un valor de humedad definido por el usuario. O por ejemplo: la iluminación ha disminuido: encienda fitolámparas en las plantas, etc.

Control PID

De hecho, aunque todo parece simple, las matemáticas dentro del regulador son más complicadas, no todo sucede en un solo paso. Después de encender el riego, el controlador PID vuelve a medir, midiendo cuánto ha cambiado ahora el valor de entrada; este es el error de control.Ahora se corregirá la siguiente acción en el variador, teniendo en cuenta el error de ajuste medido, y así sucesivamente en cada paso de control hasta que se alcance el objetivo, un parámetro definido por el usuario.

Tres componentes están involucrados en la regulación: proporcional, integral y diferencial. Cada componente tiene su propio grado de importancia en cada sistema en particular, y cuanto mayor sea la contribución de tal o cual componente, más esencial será cambiarlo en el proceso de regulación.

El componente proporcional es el más simple, a mayor cambio, mayor coeficiente (de proporcionalidad en la fórmula), y para reducir el impacto basta simplemente con reducir el coeficiente (multiplicador).

Digamos que la humedad del suelo en el invernadero es mucho menor que el punto establecido; entonces, el tiempo de riego debe ser siempre que la humedad actual sea inferior al punto establecido. Este es un ejemplo crudo, pero el principio es más o menos el mismo.

Componente integral: es necesario mejorar la precisión del control en función de los eventos de control anteriores: los errores anteriores se integran y se corrige sobre ellos para finalmente obtener una desviación cero en el control futuro.

Y por último, el componente diferencial. Aquí se considera la tasa de cambio de la variable controlada. Independientemente de si el punto de referencia se cambia de forma suave o repentina, la acción de control no debe conducir a desviaciones excesivas en el valor durante el control.

Queda por elegir un dispositivo para el control PID. Hoy en día hay muchos de ellos en el mercado, los hay multicanal que te permiten cambiar varios parámetros a la vez, como en el ejemplo anterior con un invernadero.

Veamos el dispositivo del regulador usando el ejemplo del regulador PID universal TRM148 de la compañía OWEN.

Los ocho sensores de entrada envían señales a las respectivas entradas. Las señales se escalan, filtran, corrigen, sus valores se pueden ver en la pantalla cambiando con botones.

Las salidas del dispositivo se producen en varias modificaciones en las combinaciones necesarias de lo siguiente:

• relé 4 A 220 V;

• optoacopladores de transistores n-p-n-type 400 mA 60 V;

• optoacopladores triac 50 mA 300 V;

• DAC «parámetro — corriente 4 … 20 mA»;

• DAC «parámetro-tensión 0 … 10 V»;

• Salida de control de relé de estado sólido de 4 … 6 V 100 mA.

Así, la acción de control puede ser analógica o digital. Señal digital — estos son pulsos de ancho variable, y analógicos — en forma de voltaje o corriente alterna continua en un rango uniforme: de 0 a 10 V para voltaje y de 4 a 20 mA — para señal de corriente.

Estas señales de salida solo se utilizan para controlar los actuadores, por ejemplo, una bomba del sistema de riego o un relé que enciende y apaga un elemento calefactor o un motor para controlar una válvula actuadora. Hay indicadores de señal en el panel de control.

Para la interacción con una computadora, el regulador TPM148 está equipado con una interfaz RS-485 que permite:

• configurar el dispositivo en una computadora (el software de configuración se proporciona de forma gratuita);

• transmitir a la red los valores actuales de los valores medidos, la potencia de salida del regulador, así como todos los parámetros programables;

• recibir datos operativos de la red para generar señales de control.