O uso de um controlador PID em sistemas de automação no exemplo do TRM148 OWEN

Ajuste automático, sistema de ajuste

O controle automático é um tipo de controle automático. Manutenção da constância de um determinado valor que caracteriza o processo tecnológico, ou sua alteração de acordo com uma determinada lei, realizada medindo o estado de um objeto controlado ou perturbações afetando o órgão regulador do objeto.

Para realizar a regulação automática, liga-se à instalação a regular um conjunto de dispositivos, cuja combinação se denomina regulador.

Com base nas medições de uma ou mais variáveis ​​que caracterizam o processo, o controlador afeta o processo alterando uma ou mais ações de controle, mantendo o valor definido da variável controlada.

Um sistema de controle - um sistema projetado para manter uma determinada lei de mudança de uma certa quantidade física é chamado de quantidade controlada.O ponto de ajuste da variável controlada pode ser constante ou pode ser uma função do tempo ou alguma outra variável.

No processo de regulação, o valor controlado é comparado com o valor definido e, na presença de um desvio do valor controlado em relação ao valor definido, a ação de regulação entra no objeto de controle, restaurando o valor controlado.

A ação regulatória pode ser inserida manualmente por uma pessoa. Se a medição da variável controlada e a introdução da ação de controle são feitas por instrumentos, sem intervenção humana, então o sistema de controle é chamado de sistema autônomo.

Além da ação de controle, os sistemas de controle são afetados por distúrbios que fazem com que a variável controlada se desvie do valor definido e pela ocorrência de erros de controle.

Pela natureza da mudança na ação de controle, os sistemas de controle são subdivididos em sistemas de estabilização automática (a ação de controle é um valor constante ou é uma função dada do tempo do sistema de controle programado) e servossistemas (a mudança na ação de controle ação é determinada por uma ação de controle previamente desconhecida).

controladores PID

O controlador PID é um dispositivo pronto que permitirá ao usuário implementar um algoritmo de software para controlar um ou outro equipamento de um sistema automatizado. Construir e configurar sistemas de regulação (controle) torna-se muito mais fácil se você usar dispositivos prontos, como o controlador PID universal TRM148 para 8 canais da empresa OWEN.

Digamos que você precise automatizar a manutenção das condições climáticas corretas na estufa: leve em consideração a temperatura do solo próximo às raízes das plantas, a pressão do ar, a umidade do ar e do solo e mantenha os parâmetros especificados através do controle Elemento de aquecimento e fãs. Não poderia ser mais fácil, basta ajustar o controlador PID.

Vamos primeiro relembrar o que é um controlador PID? O controlador PID é um dispositivo especial que refina continuamente os parâmetros de saída de três formas: proporcional, integral e diferencial, sendo os parâmetros iniciais os parâmetros de entrada obtidos dos sensores (pressão, umidade, temperatura, iluminação, etc.).

O parâmetro de entrada é alimentado na entrada do controlador PID de um sensor, por exemplo, um sensor de umidade. O regulador recebe o valor da tensão ou corrente, mede, depois faz cálculos de acordo com seu algoritmo e finalmente envia um sinal para a saída correspondente, pelo que o sistema automatizado recebe uma ação de controle. A umidade do solo diminuiu - a irrigação foi ligado por alguns segundos.

O objetivo é atingir um valor de umidade definido pelo usuário. Ou, por exemplo: a iluminação diminuiu - ligue fitolamps nas plantas, etc.

controle PID

Na verdade, apesar de tudo parecer simples, a matemática dentro do regulador é mais complicada, nem tudo acontece em uma única etapa. Depois que a irrigação é ligada, o controlador PID mede novamente, medindo o quanto o valor de entrada mudou - esse é o erro de controle.A próxima ação no drive agora será corrigida, levando em consideração o erro de ajuste medido, e assim por diante em cada etapa de controle até que o alvo - um parâmetro definido pelo usuário - seja alcançado.

Três componentes estão envolvidos na regulação: proporcional, integral e diferencial. Cada componente tem seu grau de importância em cada sistema particular, e quanto maior a contribuição deste ou daquele componente, mais essencial é ser alterado no processo de regulação.

A componente proporcional é a mais simples, quanto maior a variação, maior o coeficiente (de proporcionalidade na fórmula), e para diminuir o impacto basta simplesmente reduzir o coeficiente (multiplicador).

Digamos que a umidade do solo na estufa seja muito menor do que o ponto de ajuste - então o tempo de rega deve ser tão longo quanto a umidade atual for menor do que o ponto de ajuste. Este é um exemplo grosseiro, mas o princípio é mais ou menos o mesmo.

Componente integral — é necessário melhorar a precisão do controle com base em eventos de controle anteriores: os erros anteriores são integrados e uma correção é feita neles para, finalmente, obter desvio zero no controle futuro.

E, finalmente, o componente diferencial. Aqui, a taxa de variação da variável controlada é considerada. Independentemente de o ponto de ajuste ser alterado de forma suave ou repentina, a ação de controle não deve levar a desvios excessivos no valor durante o controle.

Resta escolher um dispositivo para controle PID. Hoje existem muitos no mercado, existem multicanais que permitem alterar vários parâmetros ao mesmo tempo, como no exemplo acima com uma estufa.

Vejamos o dispositivo do regulador usando o exemplo do regulador PID universal TRM148 da empresa OWEN.

Os oito sensores de entrada fornecem sinais para as respectivas entradas. Os sinais são dimensionados, filtrados, corrigidos, seus valores podem ser vistos no visor alternando com os botões.

As saídas do dispositivo são produzidas em várias modificações nas combinações necessárias do seguinte:

• relé 4 A 220 V;

• transistor optoacopladores tipo n-p-n 400 mA 60 V;

• optoacopladores triac 50 mA 300 V;

• DAC «parâmetro — corrente 4 … 20 mA»;

• DAC «tensão-parâmetro 0 … 10 V»;

• Saída de controle do relé de estado sólido 4 … 6 V 100 mA.

Assim, a ação de controle pode ser analógica ou digital. Sinal digital — são pulsos de largura variável e analógicos — na forma de tensão ou corrente alternada contínua em uma faixa uniforme: de 0 a 10 V para tensão e de 4 a 20 mA — para sinal de corrente.

Esses sinais de saída são usados ​​apenas para controlar atuadores, digamos, uma bomba de sistema de irrigação ou um relé que liga e desliga um elemento de aquecimento ou um motor para controlar uma válvula atuadora. Existem indicadores de sinal no painel de controle.

Para interação com um computador, o regulador TPM148 está equipado com uma interface RS-485 que permite:

• configurar o dispositivo em um computador (o software de configuração é fornecido gratuitamente);

• transmitir à rede os valores atuais dos valores medidos, a potência de saída do regulador, bem como todos os parâmetros programáveis;

• receber dados operacionais da rede para gerar sinais de controle.