کنترل حلقه PID عمومی

امروزه کنترلرهای تناسبی و کنترلرهای PID در پروسه هایی که در آنها نیاز به اعمال تغییرات هوشمند در ورودی ها به منظور ایجاد خروجی ثابت (پارامتری ثابت همانند فشار و دما و …) وجود دارد ، مورد استفاده قرار می گیرند. و این نیاز در بسیاری از پروسه ای صنعتی وجود دارد که از جمله آنها می توان به دستگاه های اکسترودر ، کوره های هوشمند ، دستگاه های بسته بندی پلاستیک ، دستگاه پاستوریزاتور و هموژنیزاتور ، CIP محصولات لبنی ، دستگاه های تست آزمایشگاهی ، دستگاه های استریل ، صنایع پخت ، کمپرسورها ، پمپ ها و سیستم های آبرسانی ، رآکتورهای شیمیایی و … اشاره کرد که پارامترهای مختلفی را در سطح ثابت نگه می دارد همانند فشار ، دما ، فلو ، سرعت و …

جهت هوشمند سازی پروسه ها و برای اعمال تغییرات در ورودی جهت رسیدن به مقداری ثابت در خروجی از دو روش استفاده می شود :

– کنترل تناسبی :

در این شیوه مقدار تنظیمی تعین می شود و بر اساس بازه ای که به مقدار تنظیمی داده می شود ، مقدار تغییرات در ورودی تعیین می گردد مثلا برای ساختن فشار 5 بار محدوده 4.5 تا 5.5 بار تعیین شده و ورودی در این بازه ها از 0 تا 100 درصد تغییر می کند. در نتیجه در فشار 4.5 بار شیر ورودی 100 درصد باز می شود و در فشار 5.5 بار شیر ورودی کاملا بسته می شود. ایراد این سیستم این است که حافظه دار نیست و اگر فشار خروجی روی 4.75 بار باشد ، شیر ورودی 75 درصد باز می شود و اگر مصرف پیوسته وجود داشته باشد در همان نقطه به تعادل می رسد. به عبارت دیگر جبران سازی در این فرآیند وجود ندارد. سیستم هوشمند هست اما جبران سازی نداریم.

– کنترل PID :

در این شیوه مقدار تنظیمی تعین می شود و سیستم به صورت هوشمند و حافظه دار ، و با کمک سه پارامتر P , I , D در هر لحظه مقدار خروجی را با مقدار تنظیمی مقایسه می کند و تغییرات را در ورودی اعمال می کند. به عبارت دیگر کنترل کننده PID ، مقدار سیگنال “خطا” را به عنوان اختلاف بین متغیر اندازه گیری شده فرآیند (ورودی آنالوگ) و نقطه ست پوینت (مقدار تنظیمی) محاسبه می کند و تلاش می کند تا با تنظیم ورودی کنترلر، مقدار سیگنال خطا را به حداقل برساند مثلا اگر در مثال بالا فشار روی 4.75 قرار گرفته باشد ، شیر ورودی را آنقدر باز می کند تا فشار 5 بار محقق شود و سپس آنرا می بندد و بدین صورت سیستم کاملا هوشمند خواهد شد.

مشخصات تابع PID جنرال FATEK PLC

در تابع PID General در ابتدا مشخصات سنسور ورودی (مقادیر اسکیل سنسور) و محدوده های خطا ، ورودی آنالوگ ، مقادیر تنظیمی ضرائب PID و زمان بروزرسانی محاسبات PID تعیین می شود و با Enable کردن ورودی تابع ، محاسبات فانکشن انجام می شود و خروجی تعیین می گردد. این تابع می تواند در مد دستی نیز مورد استفاده قرار گیرد و در شرایط خاص ، محاسبات آن را با کمک ورودی bumpless را متوقف کرد. همین طور این فانکشن قابلیت تعریف و اسکیل برای خروجی PID را دارا می باشد. در انتها ذکر این نکته ضروری است که این فانکشن می تواند به صورت کاهشی یا افزایشی مورد استفاده قرار گیرد.

در بررسی کنترلرها علی الخصوص PLC ها باید به این نکته توجه کرد که قابلیت های بالای نرم افزاری در یک کنترلر زمانی قابلیت ارائه پیدا می کند که ملزومات و اجزای آن نیز دارای قابلیت های برجسته باشند. از این رو مشخصات ، قابلیت ها و دقت در ورودی ها و خروجی های آنالوگ ، یکی از مهم ترین ارکان تابع PID است و همچنین مشخصات و ویژگی های ورودی ها و خروجی های آنلوگ در کاربردهای دیگری نیز مورد استفاده قرار می گیرند که از جمله آنها می توان به دقت در محاسبات اعشاری ، فرآیندهای آنالوگ ماشین آلات  و  …. اشاره کرد و از این رو مشخصات ورودی ها و خروجی های آنالوگ نیز در PLC ها دارای اهمیت ویژه هستند و به بررسی آنها نیز می پردازیم.

قابلیتهای منحصر بفرد آنالوگ FATEK PLC

• تنظیم ورودی آنالوگ ولتاژی یا جریانی با استفاده از جامپر و بدون نیاز به تنظیمات نرم افزاری
• تنظیم مد دوجهته و تک جهته (B/U) برای بازه مثبت و منفی سنسور ولتاژی (-10..+10 , 0…+10V) و سنسورهای جریانی (-20ma … 20ma)
• عدم نویزپذیری و دقت بسیار بالای اندازه گیری
• قابلیت بروزرسانی A/D بیش از 100 بار در ثانیه برای همه کارت های آنالوگ
• اتصال 64 ورودی آنالوگ و 64 خروجی آنالوگ در سری FBS
• دسترسی به مقادیر آنالوگ به وسیله رجیسترهای ویژه تعیین شده برای ورودی ها و خروجی های آنالوگ
• تبدیل A/D ورودی آنالوگ ولتاژی یا جریانی با رزولوشن 14 یا 12 بیت بر اساس نیاز کاربر به مقدار دیجیتال برای هر کانال
• تعیین تعداد نمونه گیری ها برای ارائه میانگین برای هر ورودی های آنالوگ بر اساس نیاز کاربر
• اسکیل مقدار ورودی آنالوگ با استفاده از تابع اسکیل خطی
• فیلتر دیتاهای نامعتبر تحت تاثیر نویز روی سیگنال آنالوگ

قابلیتهای منحصر بفرد PID کنترل عمومی FATEK

• انتخاب مد دستی و اتومات جهت تولید خروجی تابع PID
• اسکیل مقدار آنالوگ با توجه به محدوده های بالا و پایین اسکیل
• تنظیم حد بالا و پایین آلارم جهت فعال شدن خروجی آلارم
• تنظیم مقدارآفست ورودی آنالوگ (PV)
• تنظیم زمان بروزرسانی تابع PID برحسب صدم ثانیه برای تولید خروجی PID
• انتخب مد Direct/Reverse جهت تغییرات مستقیم یا معکوس مقدار خروجی با سیگنال خطا
• تعیین محدوده های حداقل و حداکثر خروجی آنالوگ تابع PID
• تیونینگ تطبیقی عبارتهای کنترلی P، I و D
• امکان تنظیم بایاس برای خروجی تابع PID
• انتخاب مد PID و PI تابع
• توقف محاسبات تابع PID توسط ورودی دیجیتال و یا بیت نرم افزاری