Sistem automat de control al temperaturii
1. Sistem de stabilizare automată - un sistem în care controlerul menține o valoare constantă prestabilită a parametrului controlat.
2. Sistemul de control al software-ului - un sistem care asigură o schimbare a parametrului de control la o lege predeterminată (în timp).
3. Sistemul de urmărire - un sistem care asigură parametru de control de schimbare în funcție de alte variabile.
4. Sistemul de control extrem - un sistem în care controlerul menține condiții optime pentru modificarea valorii cantității reglementate.
Pentru reglarea temperaturii sistemelor electrice de încălzire sunt utilizate în principal în sistemul primelor două clase.
Sistemul de control automat al temperaturii prin natura acțiunii pot fi împărțite în două grupe: ajustarea discontinuă și continuă.
Dispozitive automate de sisteme de control automat (SAD) pentru caracteristicile funcționale în cinci tipuri: poziție (releu), proporțional (static), integral (astatic), PID (proporțional-integral) și PID este un prim derivat.
Ajustările poziționale sunt PAC discontinue, precum și alte tipuri de reglementare - RAA continuă. Următoarele sunt principalele caracteristici ale controllere proporționale, integrale și ale poziționale PID având cea mai mare aplicație pentru sistemele automate de control al temperaturii.
Diagrama funcțională de control automat (Fig. 1) constă dintr-o reglare a temperaturii obiectului 1, senzor de temperatură 2, dispozitiv de calculator sau nivelul temperaturii punctului de setare 4, controlerul 5 și elementul de acționare 8. În multe cazuri, între transmițător și dispozitivul de programare este pus amplificator primar 3, și între regulator și un dispozitiv de acționare - amplificator secundar 6. senzorul suplimentar 7 este utilizat în sistemele de control PID.
Fig. 1. Diagrama funcțională controlul automat al temperaturii
Deoarece senzorii de temperatură se utilizează termocupluri, termistor (termistor) termometre soprotivleniya.Naibolee și termocuple sunt adesea folosite. Pentru mai multe detalii despre ele, a se vedea aici: Convertizori termoelectrice (termocuple)
Poziționale (releu) Termoregulatori
Pozițională numesc aceste controale, în care organismul de reglementare poate dura două sau trei poziții specifice. Instalațiile electrice sunt utilizate controlere cu două și trei poziții. Ele sunt fiabile și ușor de operat.
Fig. 2 este o diagramă schematică a controlului on-off a temperaturii aerului.
Fig. 2. Diagrama schematică a controlului on-off al temperaturii aerului: 1 - obiectul controlului, 2 - măsurarea punte, 3 - polarizat releu, 4 - Motor bobina de excitație 5 - armătură cu motor, 6 - reductor 7 - kalorif.
Pentru controlul temperaturii în reglarea obiectului servește TC termistor inclusă într-un braț al punții de măsurare 2. Valorile rezistențelor podului sunt ajustate astfel încât, la o anumită temperatură a podului a fost echilibrată, adică tensiunea la puntea diagonală este zero. Odată cu creșterea temperaturii polarizate releului 3 inclus în diagonala punții de măsurare cuprinde una dintre înfășurările motorului de curent continuu 4, care prin angrenajul se închide supapa de aer 6 înainte încălzitorului 7. Prin coborârea supapei de aer este de temperatură complet deschisă.
Când temperatura de control OFF al cantității de căldură furnizată poate fi instalat numai pe două niveluri - maxime și minime. Cantitatea maximă de căldură trebuie să fie mai mare decât este necesar pentru a menține temperatura reglată dorită și minimă - mai puțin. În acest caz, temperatura aerului în jurul fluctuează unei valori predeterminate, adică setați așa-numitul modul auto oscilant (Fig. 3a).
Linii temperaturi corespunzătoare # 964; n și # 964; pentru a determina limitele inferioare și superioare ale benzii de insensibilitate. Când temperatura obiectului controlat, în scădere, ajunge la o valoare # 964; n numărul furnizat de căldură crește instantaneu și temperatura obiectului începe să crească. atingând o valoare de # 964; un regulator reduce furnizarea energiei termice, iar temperatura este coborâtă.
Fig. 3. temporară off caracteristică de control (a) și caracteristica statică a comutatorului DIP (b).
creșterea vitezei și reducerea temperaturii depinde de proprietățile obiectului controlat și timpul său caracteristic (curba S). fluctuațiile de temperatură sunt în limite în cazul în care o bandă de insensibilitate schimbări de furnizare a energiei termice determina imediat schimbările de temperatură, adică atunci când nu există nici un obiect controlat de întârziere.
Odată cu scăderea în zona moartă amplitudinea fluctuațiilor de temperatură se reduce la zero la # 964; n = # 964; în. Cu toate acestea, acest lucru necesită ca aportul de căldură a fost variată infinit de mare frecvență, ceea ce este, practic, extrem de dificil de implementat. În toate obiect de control real, are un decalaj. Procesul de reglementare în aceste fluxuri ca aceasta.
Prin scăderea obiectului de control al temperaturii la o valoare # 964; n variază în mod instantaneu fluxul de căldură, dar temperatură datorită lag timp continuă să scadă. Apoi a crescut la o valoare # 964; în, în care furnizarea energiei termice către reduse instantaneu. Temperatura continuă să crească pentru o vreme, apoi din cauza temperaturii reduse de alimentare cu căldură este coborâtă, iar procesul se repetă.
Fig. 3b prezintă caracteristica statică a unui controler cu două poziții. Rezultă că un efect de reglare a obiectului poate lua doar două valori: minime și maxime. În acest exemplu, maxim corespunde poziției la care supapa de aer (a se vedea figura 2 ..) sunt complet deschise, un minim - cu ventilul închis.
Semnul depinde de semnul cantității de reglementare deviere impact controlată (temperatură) de la valoarea de referință sa. Amploarea constanta a impactului de reglementare. Toate comenzile on-off au zonă de histerezis # 945;. care apare ca urmare a diferenței dintre curenții de preluare și eliberând releul electromagnetic.
controlere de temperatură proporționale (statice)
În cazurile în care reglementarea de mare precizie, este valabil sau în cazul în care procesul de auto-controlerele oscilant, cu reglarea continua a procesului utilizat. Acestea sunt controlori proporționale (controlere P). potrivit pentru controlul unei game largi de procese industriale.
În cazurile în care reglementarea de mare precizie, este valabil sau în cazul în care procesul de auto-controlerele oscilant, cu reglarea continua a procesului utilizat. Acestea sunt controlori proporționale (controlori P), care sunt potrivite pentru a controla o largă varietate de procese industriale.
În sistemele de control automat, poziția P regulatoare Regulator (y) este direct proporțională cu valoarea parametrului controlat (x):
în cazul în care k1 - factor de proporționalitate (regulator de amplificare factor).
Această proporționalitate este cazul, până când autoritatea de reglementare ajunge la pozițiile sale extreme (limitatoarele de cursă).
Viteza de deplasare Regulator este direct proporțională cu viteza de schimbare a parametrului controlat.
Fig. 4 este o diagramă schematică a unui sistem de control automat al temperaturii camerei cu ajutorul unui regulator proporțional. Temperatura camerei este măsurată cu un termometru cu rezistență TC inclusă în circuitul punții de măsurare 1.
Fig. 4. Schemă de temperatură proporțională: 1 - o punte de măsurare, 2 - obiect de reglare 3 - schimbătorul de căldură, 4 - cu motor condensator, 5 - un amplificator sensibil la fază.
La o temperatură dată podul este echilibrat. În cazul unei temperaturi controlate din valoarea stabilită în diagonala dezechilibrului punte apare tensiune, mărimea și semnul care depind de mărimea și semnul abaterii temperaturii. Această tensiune este amplificat de un amplificator de fază sensibil 5, al cărui ieșire a inclus două faze bobina cu motor condensator al servomotorului 4.
Servomotorul deplasează regulatorul schimbă livrarea lichidului de răcire a schimbătorului de căldură 3. Simultan cu mișcarea organism de reglementare are loc o schimbare în rezistența unuia dintre brațele punții de măsurare, ca urmare a modificărilor de temperatură, la care puntea este echilibrată.
Astfel, fiecare poziție a elementului de reglare din feedback-ul strâns corespunde valorii sale de echilibru al temperaturii reglementate.
Pentru proporțională de control (static) caracteristic reglarea neuniformă reziduală.
În cazul abaterii de încărcare bruscă de la o valoare predeterminată (în momentul t1) de ajustare a parametrilor se va după un anumit interval de timp (momentul t2) la noua valoare constantă (vezi fig. 4). Cu toate acestea, acest lucru este posibil numai în cazul în care noua poziție a organismului de reglementare, adică atunci când o nouă valoare a parametrului controlat, care diferă de la țintă cu suma # 948;.
Fig. 5. Caracteristicile temporale proporțional
autoritățile de reglementare proporționale Lipsa este faptul că fiecare valoare corespunde unui singur anumit regulator de poziție. Pentru a menține valoarea dorită a parametrului (temperatura), atunci când este necesară sarcina (flux de căldură) care autoritatea de reglementare a luat o poziție diferită corespunzătoare noii valori a sarcinii. Regulatorul proporțional nu se produce, cauzând un parametru de control devierea reziduală.
Integral (autoritățile de reglementare astatic)
Integral (astatic) de reglementare sunt cele în care, atunci când o deviere a parametrului din punctul de reglementare stabilit este deplasat mai mult sau mai puțin lent și în mod constant într-o singură direcție (în cursa de lucru) până la parametrul din nou să ia o valoare predeterminată. Direcția accident vascular cerebral Regulator este schimbat doar atunci când parametrul trece printr-o valoare predeterminată.
Integrala Acțiunile controlerele electrice sunt de obicei create în mod artificial într-o bandă de insensibilitate care o modificare a parametrilor nu produce deplasarea regulatorului.
Viteza de deplasare a regulatorului în controlerul integral poate fi constantă sau variabilă. O caracteristică a regulatorului integral este nici o relație proporțională între valorile setate ale parametrilor de control și regulatorul de poziție.
Fig. 6 este o diagramă schematică a controlul automat al temperaturii prin intermediul unui regulator integral. In aceasta, spre deosebire de circuitul de control al temperaturii proporțională (vezi. Fig. 4) au un feedback rigid.
Fig. 6. Circuitul integrat de reglare a temperaturii aerului
În rata de reglementare controler integrală este direct proporțională cu abaterea parametrului de control.
Integral proces de control al temperaturii, atunci când o schimbare de sarcină bruscă (flux de căldură) este afișată în Fig. 7 cu caracteristici temporale. După cum se vede din grafic, ajustarea parametrilor în timp ce controlul integral revine lent la o valoare predeterminată.
Fig. 7. Caracteristicile temporale de control integrat
PID controllere (proporțională integrală)
control PID are proprietăți atât controlul proporțional și integral. viteza de deplasare Regulator depinde de abaterea magnitudinea și viteza parametrului controlat.
În parametrul de control al evenimentului de la reglarea valorii set se efectuează după cum urmează. Inițial, regulatorul este deplasat în funcție de abaterea parametrului controlat, adică există un control proporțional. Apoi, autoritatea de reglementare efectuează o mișcare suplimentară, care este necesară pentru a elimina rezidual neuniformitate (control integral).
Sistemul de control al temperaturii PID (Fig. 8), poate fi preparat prin înlocuirea circuitului rigid control proporțional de feedback (vezi. fig. 5) a feedback elastic (de la regulatorul la rezistența de reacție a motorului). Feedback-ul electric este realizat în potențiometrul sistem PID și de intrare la sistemul de control printr-un circuit care cuprinde o R rezistență și capacitate C.
In timpul semnal de răspuns tranzitoriu, împreună cu semnalul de deviație parametru afectează elementele ulterioare ale sistemului (un amplificator, motor). Atunci când autoritățile de reglementare fixe, în orice poziție poate fi, ca sarcina condensatorului C este semnal de reacție atenuat (la starea de echilibru este egală cu zero).
Fig. PID circuit de reglare a temperaturii 8.
PID regulator caracteristic care reglează neuniformitate (eroarea relativă) scade odată cu creșterea timpului, se apropie de zero. În acest caz, feedback-ul nu va determina abaterea de control rezidual.
Astfel, regulamentul PID conduce la rezultate semnificativ mai bune decât proporțional sau integrală (să nu mai vorbim de poziția de control). Controlul proporțional datorită prezenței de feedback rigid se întâmplă aproape instantaneu, PID - încet.
Software-ul de control automat al temperaturii
Pentru un regulament de punere în aplicare de software trebuie să acționeze în mod constant cu privire la ajustarea (setare) a regulatorului, astfel încât valoarea reală a variat în conformitate cu o lege predeterminată. În acest scop, unitatea de setare de reglementare este livrat cu un element de software. Acest dispozitiv servește pentru a determina legea valorilor de schimbare definite.
Când încălzirea executiv electric mecanism SAR poate acționa pentru a activa sau dezactiva secțiunile elementelor electrice de încălzire, schimbând astfel temperatura instalației de încălzire conform unui program prestabilit. Controlul Software-ul de temperatură și umiditate este utilizat pe scară largă în instalațiile de climă artificiale.