TRM148 OWEN의 예에서 자동화 시스템에서 PID 컨트롤러 사용

자동 조정, 조정 시스템

자동 제어는 자동 제어의 한 유형입니다. 제어 대상의 상태를 측정하거나 대상의 규제 기관에 영향을 미침으로써 수행되는 기술 프로세스 또는 주어진 법에 따른 변경을 특징 짓는 특정 값의 불변성을 유지합니다.

자동 조정을 수행하기 위해 일련의 장치가 조정될 설비에 연결되며 이러한 장치의 조합을 조정기라고 합니다.

프로세스를 특성화하는 하나 이상의 변수 측정을 기반으로 컨트롤러는 제어 변수의 설정 값을 유지하면서 하나 이상의 제어 동작을 변경하여 프로세스에 영향을 미칩니다.

제어 시스템 — 특정 물리량의 주어진 변화 법칙을 유지하도록 설계된 시스템을 제어량이라고 합니다.제어 변수의 설정값은 일정하거나 시간 또는 기타 변수의 함수일 수 있습니다.

조절 과정에서 제어 값은 설정 값과 비교되고 제어 값이 설정 값과 편차가 있는 경우 조절 동작이 제어 대상에 들어가 제어 값을 복원합니다.

규제 조치는 사람이 수동으로 입력할 수 있습니다. 제어 변수의 측정과 제어 동작의 도입이 사람의 개입 없이 기기에 의해 수행되는 경우 제어 시스템을 자율 시스템이라고 합니다.

제어 동작 외에도 제어 시스템은 제어 변수가 설정 값과 제어 오류 발생에서 벗어나게 하는 외란의 영향을 받습니다.

제어 동작의 변경 특성에 따라 제어 시스템은 자동 안정화 시스템(제어 동작이 일정한 값이거나 프로그래밍된 제어 시스템의 시간 함수임)과 서보 시스템(제어 동작의 변경 동작은 이전에 알려지지 않은 제어 동작에 의해 결정됨) ).

PID 컨트롤러

PID 컨트롤러는 사용자가 소프트웨어 알고리즘을 구현하여 자동화 시스템의 하나 또는 다른 장비를 제어할 수 있도록 하는 기성품 장치입니다. OWEN 회사의 8채널용 범용 PID 컨트롤러 TRM148과 같은 기성 장치를 사용하면 규제(제어) 시스템 구축 및 구성이 훨씬 쉬워집니다.

온실에서 올바른 기후 조건의 유지 관리를 자동화해야 한다고 가정해 보겠습니다. 식물 뿌리 근처의 토양 온도, 기압, 공기 및 토양의 습도를 고려하고 지정된 매개변수를 유지합니다. 제어를 통해 발열체 그리고 팬. 이보다 더 쉬울 수는 없습니다. PID 컨트롤러를 조정하기만 하면 됩니다.

먼저 PID 컨트롤러가 무엇인지 기억해 봅시다. PID 제어기는 비례, 적분, 미분의 세 가지 방식으로 출력 매개변수를 지속적으로 정제하는 특수 장치이며 초기 매개변수는 센서에서 얻은 입력 매개변수(압력, 습도, 온도, 조도 등)입니다.

입력 매개변수는 센서(예: 습도 센서)에서 PID 컨트롤러의 입력으로 공급됩니다. 조절기는 전압 또는 전류 값을 수신하고 측정한 다음 알고리즘에 따라 계산하고 최종적으로 해당 출력에 신호를 보내어 자동화 시스템이 제어 조치를 수신합니다. 몇 초 동안 켜져 있습니다.

목표는 사용자 정의 습도 값을 달성하는 것입니다. 또는 예를 들어 조명이 감소했습니다-식물의 식물 램프를 켭니다.

PID 제어

실제로 모든 것이 단순해 보이지만 레귤레이터 내부의 수학은 더 복잡하며 모든 것이 한 단계에서 발생하지는 않습니다. 관수가 켜진 후 PID 컨트롤러는 다시 측정하여 입력 값이 현재 얼마나 변경되었는지 측정합니다. 이것이 제어 오류입니다.이제 측정된 조정 오류 등을 고려하여 드라이브의 다음 조치가 수정됩니다. 목표(사용자 정의 매개변수)에 도달할 때까지 각 제어 단계에서 계속됩니다.

규제에는 비례, 적분 및 미분의 세 가지 구성 요소가 포함됩니다. 각 구성 요소는 각각의 특정 시스템에서 고유한 중요성을 가지며, 이 또는 저 구성 요소의 기여도가 클수록 규제 프로세스에서 변경되는 것이 더 중요합니다.

비례 성분은 가장 단순하고, 변화가 클수록 계수(공식에서 비례)가 커지며, 영향을 줄이려면 단순히 계수(승수)를 줄이는 것으로 충분합니다.

온실의 토양 수분이 설정점보다 훨씬 낮다고 가정해 보겠습니다. 그러면 현재 수분이 설정점보다 낮은 만큼 물을 주는 시간이 길어져야 합니다. 이것은 조잡한 예이지만 원칙은 거의 동일합니다.

Integral component — 이전 제어 이벤트를 기반으로 제어 정확도를 개선해야 합니다. 이전 오류를 통합하고 수정하여 향후 제어에서 궁극적으로 편차를 0으로 만듭니다.

그리고 마지막으로 미분 구성 요소입니다. 여기서 제어 변수의 변화율이 고려됩니다. 설정값이 순조롭게 변경되든 갑자기 변경되든 제어 동작은 제어 중에 값의 과도한 편차로 이어지지 않아야 합니다.

PID 제어를 위한 장치를 선택해야 합니다. 오늘날 시장에는 많은 것들이 있으며 위의 온실 예에서와 같이 여러 매개 변수를 한 번에 변경할 수있는 다중 채널이 있습니다.

OWEN 회사의 범용 PID 조정기 TRM148의 예를 사용하여 조정기 장치를 살펴 보겠습니다.

8개의 입력 센서는 각각의 입력에 신호를 공급합니다. 신호는 스케일링, 필터링, 수정되며 버튼으로 전환하여 디스플레이에서 해당 값을 볼 수 있습니다.

장치의 출력은 다음의 필요한 조합으로 다양한 수정으로 생성됩니다.

• 릴레이 4A 220V;

• 트랜지스터 옵토커플러 n-p-n-type 400 mA 60 V;

• 트라이악 옵토커플러 50mA 300V;

• DAC «파라미터 — 전류 4 ~ 20mA»;

• DAC «파라미터 전압 0 … 10 V»;

• 4 ~ 6V 100mA 솔리드 스테이트 릴레이 제어 출력.

따라서 제어 동작은 아날로그 또는 디지털이 될 수 있습니다. 디지털 신호 — 이들은 가변 폭의 펄스이며 아날로그 — 균일한 범위의 연속적인 교류 전압 또는 전류 형태입니다: 전압의 경우 0 ~ 10V, 전류 신호의 경우 4 ~ 20mA.

이러한 출력 신호는 액추에이터, 예를 들어 관개 시스템 펌프 또는 가열 요소를 켜고 끄는 릴레이 또는 액추에이터 밸브를 제어하는 ​​모터를 제어하는 ​​데에만 사용됩니다. 제어판에 신호 표시기가 있습니다.

컴퓨터와의 상호 작용을 위해 TPM148 레귤레이터에는 다음을 허용하는 RS-485 인터페이스가 장착되어 있습니다.

• 컴퓨터에서 장치 구성(구성 소프트웨어는 무료로 제공됨)

• 측정 값의 현재 값, 조정기의 출력 전력 및 모든 프로그래밍 가능한 매개 변수를 네트워크에 전송합니다.

• 네트워크에서 작동 데이터를 수신하여 제어 신호를 생성합니다.