Модернизация печи серии ХПЭ

Что же такое ПИД-регулятор? Прежде всего это алгоритм, который может быть реализован как программно, так и аппаратно. Мы рассмотрим ПИД-регулятор как законченное устройство, которое может быть использовано для построения системы управления хлебопекарными печами.

Что такое ПИД-регулятор?

ПИД-регулятор относится к регуляторам непрерывного типа. Аббревиатура «ПИД» расшифровывается как «пропорционально-интегрально-дифференциальный» (регулятор) — эти три слова полностью описывают принцип его действия. Общая структурная схема управления выглядит так:

На вход регулятора подаётся измеренная датчиком физическая величина (температура, влажность и т.д.), регулятор в соответствии со своим алгоритмом (реализующим функцию преобразования) выдаёт управляющее воздействие. Это вызывает изменение регулируемой величины (например, температуры или влажности). На следующем шаге регулятор снова делает замер регулируемого параметра и сравнивает эту величину с заданной, вычисляя ошибку регулирования. Новое управляющее воздействие формируется с учётом ошибки регулирования на каждом шаге. Значение величины, которое нужно поддерживать, задаётся пользователем.

Пропорциональная:  «Чем больше — тем больше, чем меньше  — тем меньше»

Тут всё просто. Пропорциональная составляющая просто умножает величину ошибки на свой коэффициент. Например, чем больше заданная температура по сравнению с текущей, тем большую мощность регулятор установит на обогревателе.

Интегральная:  «Учтём предыдущий опыт»

Интегральная составляющая необходима, чтобы учитывать предыдущий опыт работы регулятора и делать управление всё точнее и точнее со временем. Как известно, интеграл — это сумма. Регулятор суммирует все предыдущие значения ошибки регулирования и делает на них поправку. Как только система выйдет на заданный режим (например, достигнет заданной температуры) ошибка регулирования будет близка к нулю и интегральная часть со временем будет всё меньше влиять на работу регулятора. Говоря простым языком, интегральная составляющая стремиться исправить ошибки регулирования за предыдущий период.

Дифферинциальная:  «Учтём скорость изменения»

Эта составляющая берёт производную от измеряемой величины. Физический смысл производной- это скорость изменения физической величины. Например, чем быстрее растёт (или падает) температура в системе, тем больше будет соответствующая производная. Дифферинциальная составляющая позволяет регулятору по-разному реагировать на резкие и плавные изменения регулируемой величины в системе, тем самым избегая «раскачивания» этой величины.

Таким образом микропроцессор ПИД-регулятора постоянно ведёт вычисления, сравнивает заданную температуру с действующей, время изменения температуры и т.д. Все эти действия ПИД-регулятору позволяют поддерживать устаровленную температуру в камере.

Исполнительные устройства: 
Пускатель
Электромагнитный пускатель позволяет осуществлять коммутацию в цепях переменного (и постоянного) тока. Обычно такие устройства используются при включении мощных потребителей – электродвигателей, нагревателей и т. д. Необходимость его оправдана в тех случаях, когда требуется часто включать и отключать нагрузку.
недостатки пускателей: малая скорость работы, ограниченный электрический и механический ресурс, создание радиопомех при замыкании и размыкании контактов и, наконец, последнее и самое неприятное свойство — проблемы при коммутации индуктивных нагрузок.

Твердотельное реле

В отличие от пускателей, которые используют катушки, магнитные поля, пружины и механические контакты для управления и переключения питания, твердотельное реле не имеет движущихся частей, но вместо этого использует электрические и оптические свойства полупроводниковых полупроводников, выполняет его вход в функции изоляции и переключения выхода.

Как и обычные пускатели, твердотельные реле обеспечивают полную электрическую изоляцию между их входными и выходными контактами, а его выход действует как обычный электрический переключатель в том смысле, что он имеет очень высокое, почти бесконечное сопротивление в непроводящем (разомкнутом) состоянии и очень низком сопротивлении при проведении тока. 

Одним из самых больших преимуществ твердотельных реле по сравнению с пускателем наличие детектора перехода через ноль, его способность включать и выключать «переменные» нагрузки переменного тока в точке нулевого тока нагрузки, тем самым полностью устраняя пусковые токи, электрический шум и отскок контактов, связанные с обычными пускателями и индуктивными нагрузками.
Комбинированный исполнительный элемент
Управление мощными нагрузками — достаточно популярная тема среди людей, так или иначе касающихся автоматизации. Традиционная дилемма здесь — чем, собственно, коммутировать. Как убедились многие на своём печальном опыте, пускатели не обладают должной надёжностью — при коммутации мощной индуктивной нагрузки контакты сильно искрят, и в один прекрасный момент могут попросту залипнуть.
Вместо пускателя можно поставить твердотельное реле, но у них другой минус — они греются. Соответственно, нужен радиатор, что увеличивает габариты конструкции.
Комбинированный способ объединяет в одно устройство пускатель и твердотельное реле. Данный способ умеет вот такое:
  • Гальваническая развязка входа и нагрузки
  • Коммутация индуктивных нагрузок без выбросов тока и напряжения
  • Отсутствие значимого тепловыделения даже на максимальной мощности
При подачи управляющего сигнала сначала включится твердотельное реле и подключит нагрузку к питающему напряжению в момент перехода сетевого напряжения через ноль, после сработает пускатель и зашунтирует своими контактами твердотельное реле. Таким образом исключается пусковой ток, нет помех в электросети, так как вся нагрузка идёт через контакты пускателя, нет нагрева твердотельного реле. При выключении сначала выключается пускатель, а так как твердотельное реле в этот момент ещё включено нет электрической дуги на контактах пускателя соответственно они не подгорают, а затем выключается твердотельное реле, опять же в момент перехода сетевого напряжения через ноль.скачать dle 12.1