W dziedzinie automatyki przemysłowej i sterowania procesami utrzymanie precyzyjnej temperatury ma kluczowe znaczenie dla wielu zastosowań. Regulatory temperatury PID (Proportional-Integral-Derivative) stały się preferowanym rozwiązaniem do osiągania i utrzymywania optymalnej temperatury. W tym artykule dowiesz się, czym jest regulator temperatury PID, historia regulatora temperatury PID, zasada działania, wyjaśnienie PID, zalety, typy, zastosowania i wyjścia regulatora temperatury PID, jak wybrać i podłączyć, producenci regulatorów temperatury PID.
Co to jest regulator temperatury PID?
A Regulator temperatury PID to urządzenie elektroniczne zaprojektowane do regulacji temperatury poprzez ciągłe monitorowanie zmiennej procesowej (PV) i regulację zmiennej manipulowanej (MV) w celu osiągnięcia pożądanej wartości zadanej. Są one szeroko stosowane w branżach takich jak przetwórstwo spożywcze, produkcja chemiczna i farmaceutyczna.
Historia regulatora temperatury PID
Historia regulatorów PID to fascynująca historia, która obejmuje stulecia i zawiera liczne osiągnięcia wielu inżynierów i naukowców. Rozwój regulatorów PID sięga początków proporcjonalnego sprzężenia zwrotnego, kluczowej zasady w systemach sterowania, która po raz pierwszy została wykorzystana do regulacji prędkości wiatraków około 1750 roku. James Watt Maxwell zastosował tę koncepcję do kontroli prędkości silników parowych w 1788 roku. W 1868 roku Maxwell przedstawił pierwszą analizę matematyczną silnika parowego z regulatorem prędkości.
Wynalezienie regulatora typu PID zostało oznaczone przez Elmer Sperry’intuicyjny rozwój jednego z najwcześniejszych przykładów w 1911 roku. Po tym nastąpił wielki przełom w 1922 roku z Nicolas Minorsky’analityczny rozwój regulatora PID do automatycznego sterowania statkiem, obecnie uważany za podstawę prawdziwej kontroli PID. Te kamienie milowe podkreślają ewolucję regulatora PID od jego początkowej koncepcji do złożonego systemu, który znamy dzisiaj.
Jak działają regulatory temperatury PID?
Regulatory PID działają na zasadzie kontroli sprzężenia zwrotnego. Porównują one rzeczywistą temperaturę (PV) z żądaną wartością zadaną i dostosowują moc wyjściową (MV), aby zminimalizować różnicę. Trzy elementy PID (proporcjonalny, całkujący i pochodny) współpracują ze sobą, aby zapewnić zrównoważoną reakcję na zmiany temperatury.
Działania proporcjonalne (P), całkujące (I) i pochodne (D) regulatora PID
- Działanie proporcjonalne (P): Jest to natychmiastowa reakcja na bieżący błąd, dostosowująca wyjście w celu zmniejszenia odchylenia.
- Integralne działanie (I): Działanie to ma na celu wyeliminowanie wszelkich szczątkowych błędów w stanie ustalonym poprzez całkowanie błędu w czasie.
- Działanie pochodne (D): Przewiduje przyszłe błędy, reagując na tempo zmian błędu, zapewniając element predykcyjny sterowania.
Zalety regulacji temperatury PID
Regulatory PID oferują szereg korzyści, w tym
- Dokładność: Precyzyjnie utrzymuje temperaturę w wąskim zakresie.
- Stabilność: Zapewnia stabilną kontrolę nawet w obecności zakłóceń.
- Zdolność adaptacji: Możliwość dostosowania do różnych procesów i warunków.
- Wydajność: Zmniejsza zużycie energii poprzez optymalizację pętli sterowania.
Zastosowania regulatorów temperatury PID
Kontrola temperatury PID ma kluczowe znaczenie w różnych sektorach:
- Produkcja: Do procesów takich jak formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych i reakcje chemiczne.
- Przetwarzanie żywności: Zapewnienie bezpieczeństwa i jakości żywności dzięki precyzyjnym temperaturom gotowania i przechowywania.
- Farmaceutyki: Do utrzymywania precyzyjnej temperatury podczas produkcji i przechowywania leków.
Rodzaje regulatorów temperatury PID
W naszym wcześniej opublikowanym blogu: Rodzaje regulatorów temperatury: Kompleksowy przewodnik, Znasz typy regulatorów temperatury, ale czy wiesz, ile jest typów regulatorów temperatury PID na świecie? Kontynuuj czytanie naszej następnej sekcji w następujący sposób:
W zależności od różnych metod instalacji, regulatory temperatury PID można podzielić na dwa typy: instalacja panelu oraz instalacja szyn. Ekran wyświetlacza regulatora temperatury PID montowanego na panelu musi być zainstalowany poza skrzynką rozdzielczą, aby użytkownicy mogli zobaczyć stan pracy na pierwszy rzut oka. Regulator temperatury PID montowany na szynie musi być zainstalowany na szynie i w skrzynce rozdzielczej. Czasami obserwowanie parametrów przyrządu może nie być wygodne, ale jeśli regulator temperatury montowany na szynie ma funkcję komunikacji, użytkownicy mogą również łatwo korzystać z interfejsu HMI lub komputera, aby zobaczyć jego stan pracy.
W zależności od różnych pętli sterowania, regulatory temperatury PID można podzielić na dwa typy: pojedyncza pętla oraz wielopętlowy. Jednopętlowy regulator temperatury może mieć tylko 1 wejście i 1 wyjście i jest zwykle używany do sterowania 1 punktem temperatury. Wielopętlowy regulator temperatury może mieć wiele wejść i wyjść i jest zwykle używany do sterowania wieloma różnymi punktami temperatury.
Jak wybrać odpowiedni regulator temperatury PID
Aby wybrać odpowiedni regulator temperatury pid, można wykonać poniższe 7 kroków:
Krok 1 Wybór rozmiaru panelu
Zasadniczo istnieje pięć standardowych międzynarodowych Rozmiary DIN dla regulatorów temperatury pid, a mianowicie 48*48mm (1/16 DIN), 48*96mm (1/8 DIN pionowo), 72*72mm (9/64 DIN), 96*48mm (1/8 DIN poziomo), 96*96mm (1/4 DIN).
Krok 2 Wybierz wejście
Niektóre tańsze regulatory temperatury PID obsługują tylko jedno wejście, takie jak dwuprzewodowe wejście termopary typu K, co może stanowić problem, jeśli czujnik temperatury jest trójprzewodowym rezystancyjnym czujnikiem temperatury PT100. Dlatego przy wyborze regulatora temperatury PID należy zapytać dostawcę, czy jego produkt obsługuje jednocześnie wejścia termoparowe, RTD i analogowe.
Krok 3 Wybierz wyjście
Wyjścia regulatora temperatury PID mogą być przekaźnikami, SSR lub analogowe 4-20mA, należy upewnić się, że wybrany regulator temperatury posiada odpowiednie wyjście. Ogólnie rzecz biorąc, wyjścia SSR lub analogowe 4-20 mA są częściej używane niż wyjścia przekaźnikowe w systemach kontroli temperatury z powodów omówionych w tym artykule: SSR kontra stycznik AC: Co jest lepsze w systemie kontroli temperatury?
Krok 4 Wybór napięcia roboczego
Przy wyborze regulatora temperatury PID ważne jest również napięcie robocze. Należy upewnić się, że napięcie jest zgodne z napięciem roboczym regulatora temperatury. Na przykład, jeśli napięcie robocze regulatora temperatury wynosi 100-240 VAC lub 24 VDC, potrzebne jest odpowiednie źródło napięcia. Nieprawidłowe napięcie może spowodować trwałe uszkodzenie regulatora temperatury.
Krok 5 Sprawdź, czy będziesz potrzebować komunikacji, czy nie
- Oceń, czy Twój system wymaga integracji z innymi urządzeniami lub systemem kontroli nadzorczej i gromadzenia danych (SCADA).
- Jeśli konieczna jest komunikacja, należy wybrać sterownik PID obsługujący wymagane protokoły (np. Modbus, Ethernet/IP, HART) i wyposażony w niezbędne porty komunikacyjne.
Krok 6 Potwierdzenie ilości alarmu i trybu alarmu
Określ liczbę alarmów, które mają być monitorowane i ich rodzaje (alarm wysokiej temperatury, alarm niskiej temperatury, alarm odchylenia itp.).
Krok 7 Rozważanie marek
Wybór markowego regulatora temperatury PID oznacza niskie ryzyko, niezawodną jakość i dobrą obsługę posprzedażną. Wymieniliśmy 19 najlepszych producentów regulatorów temperatury na świecie. Przeczytaj nasz blog: 19 najlepszych producentów regulatorów temperatury na świecie.
Jak podłączyć regulator temperatury PID
Jeśli chodzi o regulatory temperatury PID, prawidłowe okablowanie jest czymś, czego nie można zignorować. Na naszym blogu: Jak podłączyć regulator temperatury Pid: Kompleksowy przewodnik, można znaleźć nasze rozwiązania.
Różnice na wyjściach regulatora temperatury PID
Wyjściem regulatora temperatury PID może być wyjście tranzystorowe SSR lub beznapięciowe wyjście przekaźnikowe. Wyjście tranzystorowe jest bardziej niezawodne i szybciej reaguje niż wyjście przekaźnikowe. Aby dowiedzieć się więcej o różnicach między tymi dwoma wyjściami, przeczytaj nasz artykuł: Wyjście tranzystorowe a przekaźnikowe w czujnikach zbliżeniowych: Jaka jest różnica?
Producenci regulatorów temperatury PID
Chcesz znaleźć niezawodnego dostawcę regulatora temperatury PID? Znaleźliśmy i wymieniliśmy wszystkich wiarygodnych dostawców na świecie, sprawdź ten artykuł: 19 najlepszych producentów regulatorów temperatury na świecie.
Wnioski
Regulator temperatury PID jest ważnym przyrządem procesowym w dziedzinie systemów kontroli temperatury, kontroli ciśnienia itp. W tym artykule wymieniliśmy wszystkie pytania dotyczące tego urządzenia. Jeśli masz inne pytania, skontaktuj się z nami, aby uzyskać odpowiedzi.
Jako jeden z doskonałych dostawców regulatorów temperatury PID w Chinach, Lorentzzi® może nie tylko zapewnić niezawodne regulatory temperatury PID, ale także dostarczyć kompletny zestaw rozwiązań do kontroli temperatury.
