PID регулатор на температурата

X-Meritan произвежда PID температурни контролери, използвани в промишлени системи за отопление и охлаждане. Тези устройства четат температурен сигнал от сензор, сравняват го със зададена точка и регулират изхода, за да поддържат температурата на процеса стабилна. Обичайните приложения включват екструдиране на пластмаса, опаковъчни машини, лабораторни пещи и линии за обработка на храни.

Контролерът не е самостоятелно отоплително устройство. Той осигурява управляващия сигнал, който управлява реле, полупроводниково реле (SSR) или аналогов изход. Действителното отопление или охлаждане се извършва от външни елементи като патронни нагреватели, лентови нагреватели или охлаждащи вентили.

Как работи PID контролът

PID означава пропорционален, интегрален и производен. Контролерът непрекъснато измерва разликата между зададената и действителната температура. Тази разлика се нарича грешка.

Пропорционалният член произвежда изход, пропорционален на текущата грешка. Интегралният член натрупва минали грешки и коригира отместването в стационарно състояние. Производният термин отговаря на скоростта на промяната и помага за намаляване на превишението.

На практика потребителят или функцията за автоматична настройка на контролера задава три параметъра: пропорционална лента, интегрално време и производно време. Правилната настройка е от съществено значение. Лошо настроена PID верига ще осцилира или ще реагира бавно. Управлението ВКЛЮЧВАНЕ-ИЗКЛЮЧВАНЕ е по-просто и се използва, когато процесът толерира температурни колебания.

Технически параметри

Всички спецификации се проверяват при финалния тест. С всяка единица може да бъде предоставен сертификат за калибриране.

Опции за вход и изход

Контролерът трябва да съответства на температурния сензор и устройството за превключване на товара. Таблицата по-долу обобщава обичайните комбинации.

Несъответствието между типа вход и сензора причинява грешни показания. Несъответствието между изхода и устройството за превключване на товара причинява неуспешно управление или повреда на компонента.

PID срещу ON-OFF контрол

Управлението ВКЛЮЧВАНЕ-ИЗКЛЮЧВАНЕ включва напълно изхода, когато температурата падне под зададената точка и напълно изключва, когато се повиши над зададената точка плюс лента на хистерезис. Този метод е прост и работи за системи с голяма топлинна маса, където температурните колебания са приемливи.

PID управлението модулира изхода непрекъснато или на бързи импулси. Той поддържа температурата близо до зададената с минимални колебания. PID е необходим за процеси, които се нуждаят от строга температурна толерантност, като лабораторни инкубатори, дюзи за леене под налягане и контрол на температурата с лазерен диод.

Функцията за автоматична настройка в контролерите X-Meritan изчислява първоначалните PID параметри чрез въвеждане на контролирано смущение и измерване на реакцията на процеса. След автоматичната настройка често все още е необходима ръчна фина настройка за оптимална производителност.

Съображения за инсталиране и окабеляване

Неправилното окабеляване е най-честата причина за повреди на място. По време на монтажа трябва да се проверят следните точки:

Вход за термодвойка: Използвайте правилния удължителен проводник за термодвойка. Не използвайте меден проводник. Полярността трябва да съвпада. Компенсацията на студения преход, вградена в контролера, предполага, че клемният блок е с известна температура. Избягвайте да поставяте контролера близо до източници на горещ въздух, които причиняват отклонение на температурата на терминала.

RTD вход: Използвайте трипроводна или четирипроводна връзка, за да отмените съпротивлението на проводника. Двупроводната връзка води до грешка при измерване, особено при дълги кабели.

SSR изход: SSR изходът на контролера е нисковолтов DC импулс. Той трябва да бъде свързан към контролния вход на външен SSR. Не го свързвайте директно към нагревателен елемент.

Релеен изход: Използвайте демпферна верига при индуктивни товари, за да защитите контактите на релето. Животът на релето е оценен за определен брой операции при даден ток. Честото превключване при голям ток скъсява живота.

Захранване: Широкият вход за напрежение приема повечето индустриални мрежи. Но скокове на напрежение от близки двигатели или контактори могат да повредят контролера. Използвайте предпазител от пренапрежение или мрежов филтър, ако електропроводът е шумен.

Заземяване: Свържете заземителната клема към подходяща земя. Това намалява електрическия шум и подобрява безопасността.

Ръководство за избор

За да изберете PID регулатор на температурата, отговорете на тези въпроси:

1. Какъв тип сензор ще се използва?

Термодвойките покриват широк температурен диапазон и реагират бързо. RTD са по-точни и стабилни при по-ниски температури, но по-бавни. Аналоговите входове се използват, когато температурният сигнал идва от предавател.

2. Какъв е необходимият температурен диапазон?

Обхватът на контролера трябва да покрива очаквания работен диапазон. Използването на контролер с по-широк диапазон от необходимия намалява разделителната способност. Например контролер с термодвойка K с обхват 0-1370°C показва разделителна способност 1°C. Контролер с обхват 0-400°C може да показва разделителна способност 0,1°C.

3. Какво представлява устройството за превключване на товара?

Ако използвате SSR, изберете изхода на SSR устройството. Ако използвате механичен контактор, релейният изход е подходящ. Ако крайният контролен елемент е пропорционален вентил или SCR контролер на мощността, използвайте аналогов изход.

4. Каква точност се изисква?

Спецификацията за точност на дисплея е ±0,5% FS или ±1 цифра. За диапазон 0-400°C това е ±2°C. Ако процесът изисква контрол на ±0,5°C, контролерът сам не може да го постигне. Точността на сензора, загубата на топлина и настройката на системата също допринасят за точността на крайния контрол.

5. Необходима ли е комуникация или аларма?

Алармените изходи са полезни за защита от прегряване. RS485 Modbus позволява контролерът да бъде наблюдаван и регулиран от PLC или компютър. Тези опции добавят разходи, така че изберете само това, което приложението изисква.

Типични приложения

Пластмасови и опаковъчни машини

PID контролерите регулират температурата на екструзионните бъчви, колекторите с гореща струя и термозапечатващите пръти. Постоянната температура предотвратява разграждането на материала и гарантира качеството на уплътнението.

Лабораторно оборудване

Муфелните пещи, сушилните и баните с постоянна температура разчитат на PID контролери за повтарящи се условия. Бавната топлинна реакция на тези системи изисква внимателна настройка на интегралния член.

Преработка на храни

Търговските фурни, фритюрници и пастьоризатори използват PID контролери, за да отговарят на стандартите за безопасност и качество на храните. Контролерът често работи със сензор PT100 за точно измерване на ниска температура.

Производство на полупроводници и електроника

Станциите за запояване, пещите за претопяване и пещите за втвърдяване се нуждаят от тесни температурни профили. PID контролерът работи с SSR изходи за бързо превключване и фино управление.

Често задавани въпроси

В: Каква е разликата между PID и ON-OFF управлението на практика?

О: Контролът ВКЛ.-ИЗКЛ. превключва изхода между пълно включване и пълно изключване. Температурата се колебае около зададената точка. PID контролът непрекъснато регулира мощността, за да поддържа температурата почти постоянна. Използвайте PID, когато процесът толерира само малко отклонение.

Въпрос: Какво е автоматична настройка и кога трябва да я използвам?

О: Автоматичната настройка е функция, която автоматично изчислява PID параметрите. Той работи, като включва и изключва изхода по контролиран начин и измерва как системата реагира. Стартирайте автоматична настройка по време на първоначалната настройка или когато топлинното натоварване се промени значително. След автоматичната настройка проверете ефективността и направете ръчни настройки, ако е необходимо.

Въпрос: Защо температурата ми надвишава зададената точка?

О: Превишаването обикновено означава, че пропорционалната лента е твърде тясна или интегралното време е твърде кратко. Контролерът прилага твърде голяма мощност, преди температурата да достигне зададената точка. Увеличете пропорционалната лента или намалете интегралното действие. Автоматичната настройка може да ви помогне да намерите начална точка.

Въпрос: Мога ли да използвам един и същ контролер за отопление и охлаждане?

О: Някои модели поддържат двоен изход за отопление/охлаждане. Те осигуряват един изход за отопление и друг за охлаждане. Това е полезно за системи, които изискват и двете, като пластмасови екструдери с вентилатори за въздушно охлаждане. Проверете спецификациите на модела, за да потвърдите наличието на двоен изход.

Въпрос: Как да разбера дали сензорът ми е съвместим?

A: Входният тип на контролера трябва да съответства на сензора. За термодвойки буквата на типа (K, J, T и т.н.) трябва да съвпада. За RTD кривата на съпротивлението (PT100 или PT1000) трябва да съвпада. Използването на грешна настройка ще доведе до неправилни показания на температурата. Повечето контролери имат конфигурационен параметър за избор на типа вход.

Въпрос: Какъв е очакваният живот на един PID контролер?

О: При правилен монтаж и охлаждане електрониката може да работи много години. Релейният изход е най-често срещаният елемент на износване. Животът на контактите на релето е определен от производителя и зависи от честотата на превключване и тока. SSR изходите нямат механично износване, но могат да се повредят поради прегряване или пренапрежение.

В: Предоставяте ли техническа поддръжка за настройка?

A: Да. Нашите инженери могат да помогнат с първоначалната настройка и настройка за конкретни приложения. Предоставете подробности за вашата термична система, включително мощност на нагревателя, тип сензор и характеристики на натоварването. Отговаряме в рамките на един работен ден.