Cad é riallóir teochta PID agus conas a bhaintear smacht cruinn as?

An tsamhlú cúpla a reáitear an t-indiacht inniu

Tar isteach i bplandáil aon phróiseála—ceimiceach, farmach, bia nó seimicondaitéir—agus is mó an dóigh go mbeidh riallóir teochta PID á úsáid ar an mbord smachta áit éigin. Tá na gléasanna seo ann ó thuaidh is céad bliain, ach tá siad fós ina bhunús do rialú teochta i ndiagaileacht . Níos mó ná leath de na riallóirí a úsáidtear sa diagaileacht inniu is iad riallóirí PID . Ní hé sin anachronachas. Is é sin teastas ar straitéis rialú a oibríonn go díreach.

I mbun an rialaitheora teochta PID tá meicníocht fhoideachais dúnta. Léann sé leanúnach an leathrú próise—teochta, sa chás seo—ó shensóir, a chomparánn le luach réamhshocraithe, agus ríomhann corrú chun an earradh a thiomáint i dtreo na náid. Stiúrann an t-ábhar "PID" ar an gceann Proportional (Comhréiteach), Integral (Inteagralach), agus Derivative (Díotháilte), trí théarma matamaiticiúla a bhaineann gach ceann acu le gné éagsúla den phroblem rialaithe. I gcumasc, cheadaíonn siad don rialaitheoir freagairt a thabhairt ar an earradh láithreach, ar an earradh roimhe sin, agus ar an earradh atá le teacht.

Comhréiteach: An Freastalaí Láithreach

Is é an téarm comhréidh an simplí agus an intuítíve. Tá sé ag giniúint aschur atá díreach comhréidh leis an earráid reatha—an difríocht idir an pointe socraithe agus an teocht i ndáiríre. Má tá an teocht 10 céim faoi bhun an sprioc, cuireann an rialaitheoir áirithe de chumhacht teachta ar aghaidh; má tá sé 5 céim faoi bhun, cuireann sé thart ar leath an méid sin ar aghaidh .

Baineann sé seo le fáil go soiléir, ach tá teorainn inbhuanaithe ag rialú comhréidh amháin. Mar is lú an ceartúchán mar a laghdaíonn an earráid, ní bhaintear an pointe socraithe riamh go hiomlán. Tá sé i gcónaí le fáil i mblianchuaird . D’fhéadfadh fuarnán a bheith socraithe ag 500°F ach a shuíocháin ag 495°F agus a fhanacht ann go dtí seo. Bhí an téarm comhréidh in ann an córas a thabhairt gar don sprioc, ach ní raibh sé in ann an obair a chríochnú.

Sin é an áit a dtagann an téarm intiográil isteach.

Intiográil: An t-ullmhaitheoir a bhaintíonn an blianchuaird

Téann an gníomhaíocht intiográil chuig an am a ndearna an earráid a fhadhbáil agus a cumaíonn í thar am tá an téarma intioghrach níos mó ag cur leis an t-áschur chomh fada agus a bhíonn an teocht faoi bhunphointe, ag brú go dtí an sprioc go dtí go mbíonn an córas ag teacht ar an sprioc cuireann sé seo deireadh leis an iompar staideartha a mhaolann rialú próportiúnta amháin.

Ach tá rioscaí féin ag an tionchar intioghrach. Má shocraítear an gaine intioghrach ró-thionchair, is féidir leis an rialaitheoir dul thar a sprioc—bíonn sé ag brú go dtí tar éis an sprioc a bhaint, mar gur i bhfíor-‘díol’ an earráid cruinnithe mar sin má shocraítear é ró-lag, freagraíonn an córas go mall ar athruithe tá tuiscint ar dhinimic an phróisis de dhíth chun an téarma intioghrach a shocrú go ceart, agus sin é áit a bhfuil taithí—nó clár uathoibriúch maith—an luachmhar.

An Téarma Difreálta: An Breiseadh Réamhaisnéiseach

Is é an téarma difreálta an lú le tuiscint agus an lú úsáidte de na trí chuid. Tugann sé faoi deara an ráta athraithe an earráide—cén chaoi a bhfuil an teocht ag bogadh—agus cuireann sé ciorcal i bhfeidhm a réamhaisníonn cá bhfuil an earráid ag dul . Smaoinigh air mar bhrake réamhchúis. Nuair a bhíonn an teocht ag dul i dtreo an pointe socraithe go tapa, laghdaíonn an gníomh díothála an t-aschur chun tuaslagóid a sheachaint .

I mbun teoirice, bíonn an gníomh díothála cosúil le réiteach foirfe. I bpraiticiú, is deacair é. Tá téarmaí díothála ag méadú gutha tomhaltachta, rud a dhéanann iarracht rialaithe gan ord. . Is féidir le sínal teirmicopail ghutha a dhéanann an téarma díothála imeacht go hiontach. Mar sin, tá scagaireanna ar chuirrthe sa chuid tomhaltachta i mórán rialaithe PID in ionad oibre, agus mar sin, socraíonn cuid de na heispertí an téarma díothála ar náid agus tagann siad chun úsáid a bhaint as rialú PI ina áit.

Conas a oibríonn na trí théarma le chéile

Ní úsáideann rialaithe teochta PID na téarmaí seo go neamhspleách. Cuirtear iad le chéile:

Aschur = Kp × Earráid + Ki × ∫Earráid dt + Kd × dEarráid/dt

Cuirann gach téarma ionchur ar an sínal rialaithe iomlán. Soláthraíonn an téarma própórtánta an chuid is mó den ghníomh ceartaithe. Caithníonn an téarma intioghráilte an t-aschur chun earráid stádach a bhaint. Sáithníonn an téarma díofarúil an freagra chun tuaslagadh agus idirghluaiseacht a chosc.

Is é an dúshlán ná go mbíonn baint eatarthu. Tá tionchar ag athrú ar an luach própórtánta ar an dóigh a n-athraíonn na téarmaí intioghráilte agus díofarúil. Mar sin, is próiseas ithearáideach é feabhsú rialaitheoir PID—cuir an ceann amháin in oiriúint, breathnaigh ar an bhfreagra, cuir an ceann eile in oiriúint, agus déan arís. .

Sampla as an saol fíor: An freastalaí ceimiceach nach raibh in ann suigh

Rógha bliana ó shin, bhí plandáin cheimiceach speisialta i réigiún Gulf Coast ag stró le freastalaí 2.000 galún le cuaichéad úsáidte do fhreagairt pholamairithe teaschóir. Bhí an rialtóir teas reatha—cineál sean-rialtóra ar/ort—ag déanamh sleamhnáin teas de ±8°F timpeall an luach socraithe. B’fhéidir nach léiríonn sé sin mórán, ach don fhreagairt sin go háirithe, d’iarraigh sleamhnán de ±3°F táirge as speiciméin. Bhí an plandán ag scriosadh 12% den ghrúpa gach uair.

D'athraigh an fhoireann innealtóireachta an rialúcháin ar/ort le rialúchán teochta digiteach PID agus chaith siad dhá lá ar rialú láimhe. Thosaigh siad le band-choimhthí bhréagha próportiúnta, cuir i bhfeidhm an gníomh intreabhach chun an easnamh a scriosadh, agus cuir beagán scagadh deirivitiúil le haghaidh an t-iarbhairt a mhaolú le linn an phic eistimhíochta. Tar éis an rialaithe, d'fhan an teocht laistigh de ±1.5°F den luach socraithe ar fud an réimsí. Feabhsaíodh an t-ionsániú gur tháinig os cionn 10% níos mó as an gcoigríoch agus measadh an tréimhse athsholáthair ar an nuachuingeáil ar an rialúchán i seachtainí, ní sa mhíonna.

Sin é an difríocht idir rialúchán a ghníomhaíonn ar/ort amháin agus ceann a smaointíonn go dtí an méid atá an teocht ag déanamh agus an áit a dtiocfaidh sé.

Teorainneacha an Rialaithe PID

Cé go bhfuil sé láidir, níl rialúchán PID ina 'buaicéad airgid'. Oibríonn sé is fearr ar phróisis a bhfuil líneachas coibhneasta acu agus a bhfuil dinimiciúlacht chothrom acu. . Is féidir le próisis an-mhinicíneacha, nó iad le tréimhsí fada gan aon iarracht, an rialóir PID caighdeánach a bhriseadh. I gcásanna mar seo, d’fhéadfá straitéisí casta a úsáid ar nós rialú cáscaide, comhéadan réamhchuardaigh, nó rialú bunaithe ar mhodh réamhaisnéise. .

Tugann an tuairisc teicniúil ISA TR5.9-2023, a foilsíodh ag an International Society of Automation, léargas ar na h-algartaim PID coitianta a úsáidtear i gcórais rialaithe tionsclaíochta agus cuireann sé treoracha ar roghnú agus ar úsáid an rialóra. . Is éard atá ann ná tagairt úsáideach do aon duine atá ag iarraidh dul thar buaileadh agus rialú PID a chur i bhfeidhm le bunús inžiníseoireachta daingean.

Tá tuiscint ar an obair a dhéanann rialóir teochta PID ná beag. Ach tá a fhios conas é a úsáid go héifeachtach—agus cathu nuair a chóir cuardach a dhéanamh ar roghanna eile—mar a aithníonn tú an suiteáil fheidhmiúil ó an suiteáil go dtí an t-optiméad.