دليل ضبط نظام التحكم PID لحلقات التحكم في التبريد والتكييف

إن حجرة التجميد التي تم ضبطها على درجة حرارة 18 درجة مئوية تحت الصفر والتي تنجرف بين 15 تحت الصفر و 20 تحت الصفر، ودورة قصيرة للضاغط وتغليف أحد طرفي المبخر، لا تفتقر عادةً إلى مادة التبريد. إنه يفتقر إلى السيطرة الجيدة. يحدد نظام التحكم PID مدى فتح صمام التمدد، ومتى ينغلق الملف اللولبي لخط السائل، ومدى سرعة تعافي الغرفة بعد ترك الباب مفتوحًا. لن يؤدي أي تعديل في الشحن إلى إصلاح الحلقة التي تحارب نفسها.

الجواب القصير أولا. نظام التحكم PID عبارة عن وحدة تحكم ذات حلقة مغلقة تقارن القيمة المقاسة بالهدف وتصحح الفرق باستخدام ثلاثة مصطلحات مرجحة: التناسبي والتكاملي والمشتق. في أعمال التبريد وتكييف الهواء، تعتبر العمليات الحسابية هي الجزء البسيط. ما يقرر ما إذا كانت الحلقة ستحافظ على هدفها هو المستشعر، والمشغل، وما إذا كان الضبط يطابق القصور الذاتي الحراري للحمل.

كيف يقوم نظام التحكم PID بتصحيح الخطأ

كل حلقة تعمل بنفس التسلسل. تقرأ وحدة التحكم متغير العملية، وتطرحه من نقطة الضبط للحصول على الخطأ، وتحسب المصطلحات الثلاثة، وتجمعها معًا، وترسل النتيجة إلى عنصر التحكم النهائي. يعمل العنصر، وتستجيب العملية، ويقوم المستشعر بالإبلاغ، وتتكرر الدورة. إن المؤقت الذي يشغل الضاغط لمدة عشر دقائق ويريحه لمدة خمس دقائق لا يفعل أيًا من هذا، ولهذا السبب لا يمكن للتحكم في الحلقة المفتوحة أن يحافظ على الغرفة من خلال الحمل المتغير.

الشروط الثلاثة وما يصلح كل واحد منها

العمل النسبي

العمل المتناسب ينتج عنه مخرجات متناسبة مع الخطأ الحالي. إذا كانت الغرفة أعلى بـ 2K من النقطة المحددة وتم ضبط الكسب بحيث يفتح كل كلفن صمام تعديل بنسبة 8 بالمائة، فإن الصمام يتحرك إلى 16 بالمائة. يقوم هذا المصطلح بمعظم العمل أثناء عملية السحب.

ولا يمكنه إنهاء المهمة بمفرده. مع اقتراب الغرفة من نقطة الضبط، يتقلص الخطأ، وينكمش الإخراج معه، حتى يوازن موضع الصمام الحمل تمامًا. تقع نقطة التوازن هذه بعيدًا عن نقطة الضبط وتسمى الإزاحة أو خطأ الحالة المستقرة. غالبًا ما يستقر التحكم النسبي الوحيد بعيدًا عن الهدف بمقدار 1 إلى 2 كيلو، وهو أمر مقبول للتبريد المريح وليس للتجميد السريع.

العمل المتكامل

يقوم الإجراء التكاملي بجمع الخطأ بمرور الوقت ويستمر في الدفع حتى يتوقف هذا المجموع عن النمو، مما يؤدي إلى إزالة الإزاحة. التكلفة هي الوقت، وإذا تم تحديدها بقوة، فسيتم تجاوزها. عندما يتراكم المجموع خلال فترة لا يمكن فيها للمخرج الاستجابة، مثل قفل إزالة الجليد، فإنه يدفع الإخراج بقوة في اللحظة التي يتم فيها مسح القفل. يعد ذلك بمثابة عملية إنهاء متكاملة، وهو سبب شائع لتجاوز المتجر بمقدار 5 كلفن بعد إزالة الجليد.

الإجراء المشتق

يستجيب الإجراء المشتق لمعدل تغير الخطأ، مما يثبط الحلقة التي تميل إلى التجاوز. كما أنه يتفاعل مع ضوضاء المستشعر، لأن ارتعاش محول الضغط بمقدار 0.2 بار في كل فترة أخذ عينات يبدو وكأنه معدل تغيير سريع للغاية. تطبق معظم وحدات التحكم في التبريد المصطلح المشتق على متغير العملية بدلاً من الخطأ وإقرانه بمرشح لمدة تتراوح من ثانية إلى ثلاث ثوانٍ. عندما يهيمن تأخير النقل، وهو ما يحدث في معظم الدوائر، يتم ترك المشتقة عند الصفر ويتم استخدام حلقة PI بدلاً من ذلك.

مثال واحد ملموس. يعتمد صمام التمدد الإلكتروني الذي يحتفظ بالحرارة الفائقة عند 5 إلى 8 كلفن على الإجراء التناسبي لتتبع الحمل والعمل المتكامل لإزالة خطأ الوقوف. إذا تأرجحت الحرارة الفائقة بين 2 كلفن و15 كلفن، نادرًا ما يكون المصطلح المشتق هو الجاني. عادةً ما يكون وقت استجابة المستشعر ودقة خطوة الصمام.

صمام التمدد الحراري للتحكم في درجة حرارة التبريد صمام مدمج من النحاس أو الفولاذ المقاوم للصدأ مع حرارة ثابتة قابلة للتعديل من 0 إلى 8 درجات مئوية لتطبيقات التبريد التجارية والصناعية. عرض المنتج →

طرق الضبط والأرقام الواقعية

الضبط هو المكان الذي تلتقي فيه النظرية بالنبات. ثلاث طرق تغطي معظم العمل.

1. ضبط يدوي. صفر الحدين التكاملي والمشتق، وارفع الكسب النسبي حتى تتأرجح الحلقة بشكل ثابت، ثم اخفضه إلى النصف. قم بإضافة إجراء متكامل حتى يتم مسح الإزاحة خلال فترة زمنية مقبولة. قم بإضافة مشتق فقط إذا كان التجاوز لا يزال مهمًا.
2. زيغلر ونيكولز. اقرأ الكسب النهائي والمدة من اختبار التذبذب وقم بتطبيق الجدول المنشور. والنتيجة سريعة وعدوانية قليلاً، مما يناسب حلقات الحرارة البطيئة.
3. تتابع لحن السيارات. تفرض وحدة التحكم دورة حدية صغيرة حول نقطة الضبط وتستمد النموذج من سعته وفترته. إنها مريحة، ولكنها تقوم بضبط الحلقة تمامًا كما تم العثور عليها، بما في ذلك وضع المستشعر بشكل سيء.

نقاط مرجعية مفيدة. يتم تحديث حلقة الغرفة مرة واحدة في الثانية. يتم تحديث حلقة الحرارة الفائقة كل 100 إلى 200 مللي ثانية. يجب أن تظل حلقة الماء المبرد في حدود 0.5 كلفن وحالة العرض في حدود 1 كلفن. يؤدي أخذ العينات بشكل أسرع بكثير من استجابة العملية إلى تضخيم الضوضاء في الغالب.

حيث تلتقي حلقة التحكم بالأجهزة

هناك ثلاثة قرارات تتعلق بالأجهزة تشكل النتيجة أكثر من أي ضبط ثابت.

• وضع الاستشعار والسرعة. يرى المسبار الموجود في الهواء الراجع الغرفة، بينما يرى المسبار المربوط بالملف الملف. سيتم البحث عن حلقة تم ضبطها على أحدهما وتشغيلها على الآخر.
• قرار المحرك. يوفر صمام الملف اللولبي للتشغيل والإيقاف للحلقة موقعين، وبالتالي يمكن لوحدة التحكم تغيير دورة العمل فقط. صمام التعديل يمنحه 200 موضع أو أكثر.
• حماية مستقلة. تقوم وحدة التحكم في ضغط التبريد بتبديل الضاغط أو مروحة المكثف عند ضغط ثابت بغض النظر عما تطلبه حلقة درجة الحرارة، مما يمنع المستشعر الفاشل من أن يصبح ضاغطًا فاشلاً.

إن السلوك مع مرور الوقت مهم بقدر أهمية السلوك في يوم التكليف. سيؤدي تدوير الملف اللولبي للخط السائل كل 40 ثانية إلى تجميع مئات الآلاف من العمليات في غضون بضع سنوات، لذلك يصبح تصميم المقعد وفئة عزل الملف والوصول إلى التجاوز اليدوي معايير اختيار عملية. ملاحظات على الحفاظ على استقرار صمام الملف اللولبي EVR طوال فترة الخدمة الطويلة تستحق القراءة قبل تحديد معدل ركوب الدراجات.

صمام الملف اللولبي EVR للتحكم في تدفق التبريد صمام الملف اللولبي EVR لخطوط السوائل أو الشفط أو الغاز الساخن، مع خيارات ملف AC/DC وختم متين لأنظمة التبريد. عرض المنتج →

جهاز تحكم بالضغط العالي/المنخفض للتبريد مع إعادة الضبط التلقائي وحدة تحكم ميكانيكية للضغط العالي/المنخفض مع مقاييس مؤشر وإعادة ضبط تلقائي، مرتبطة بالضواغط والمراوح وصمامات الصرف لحماية النظام. عرض المنتج →

عندما تسيء الحلقة: الأعراض والأسباب

• تجاوز كبير بعد إزالة الصقيع: إنهاء متكامل، أو إنهاء إزالة الصقيع يتم ضبطه حسب الوقت بدلاً من درجة حرارة الملف.
• تذبذب منتظم كل دقيقتين إلى خمس دقائق: الكسب النسبي مرتفع للغاية، أو صمام كبير الحجم بالنسبة للحمل.
• إزاحة ثابتة لا تزول أبدًا: التحكم النسبي فقط، أو المشغل الذي وصل إلى حد السفر الخاص به.
• ارتعاش عشوائي بدون سبب مادي: عمل مشتق يؤدي إلى تضخيم ضوضاء المستشعر، أو جيب مسبار فضفاض.
• دورة قصيرة عند حمل خفيف: يتم ضبط التباطؤ أسفل النطاق الميت للحلقة، أو النطاق الميت أضيق من دقة المستشعر.
• جزء واحد من العلبة بارد والباقي دافئ: موقع المستشعر، وليس الضبط.

يزيل التحكم المتتالي جزءًا من هذا. تقرأ الحلقة الخارجية درجة حرارة الغرفة وتكتب نقطة ضبط، بينما تقرأ الحلقة الداخلية حالة المبخر أو الشفط وتقوم بتشغيل الصمام. تتفاعل الحلقة الداخلية في ثوانٍ، قبل أن تتحرك الغرفة، مما يقلل من تجاوز الأنظمة ذات تأخير النقل الطويل.

ما يجب التحقق منه قبل تقديم الطلب

1. ما هو نطاق التحكم والدقة المطلوبة؟ يعد الصمام الذي يعدل ما بين 10 إلى 100 بالمائة من الحمل منتجًا مختلفًا عن الصمام الذي يفتح بالكامل بنسبة 20 بالمائة.
2. ما هي دقة المستشعر وزمن الاستجابة، وهل النطاق الميت للحلقة أوسع من خطأ المستشعر؟
3. ما هو عدد الدورات المتوقع طوال فترة الخدمة، وهل تدعمه مواد المقعد والملف؟
4. هل تتناسب التركيبات النحاسية والنحاسية ومواد الصمامات مع مادة التبريد والزيت المستخدم؟
5. هل تتوفر قطع الغيار وفولتية الملف وخيارات التجاوز اليدوي في نفس السلسلة، بحيث لا يتطلب الإصلاح إعادة صياغة الدعامة؟
6. هل يمكن للمورد العمل من رسم أو عينة إذا كانت الحلقة تحتاج إلى حجم منفذ غير قياسي أو خاصية تدفق؟

يقوم الموردون ببناء مكونات التحكم وفهم الحلقات التي يقومون بإغلاق هذه الفجوات بشكل أسرع. الشركة المصنعة مع معمل اختبار داخلي وقدرة على التطوير المخصص يمكن تأكيد معامل التدفق أو تصنيف الملف من الرسم بدلاً من الحاشية السفلية للكتالوج.

النقاط الرئيسية التي يجب تذكرها

• نظام التحكم PID عبارة عن حلقة مغلقة: قم بالقياس والمقارنة والتصحيح والتكرار.
• الفعل المتناسب يتفاعل مع الخطأ الحالي، الفعل التكاملي يمسح الماضي، الفعل المشتق يتوقع الثواني القليلة القادمة.
• تعمل معظم حلقات التبريد بشكل أفضل مثل PI، مع الاحتفاظ بمشتقاتها للقياسات المفلترة جيدًا والاستجابة السريعة.
• لا يمكن للضبط التعويض عن وجود مستشعر بطيء أو صمام كبير الحجم أو مسبار في المكان الخطأ.
• يحدد عمر الدورة وتوافق المواد ما إذا كانت الحلقة ستظل تعمل في السنة الثالثة.

الاختبار الحقيقي للحلقة ليس الاستجابة للخطوة في يوم التشغيل. بل هو ما إذا كانت الحالة لا تزال مستهدفة في فترة ما بعد الظهيرة الأكثر سخونة في العام، بعد إزالة الجليد، ومع وجود ملف مسدود جزئيًا. صمم الأجهزة وفقًا لهذا المطلب وتصبح أرقام الضبط هي الجزء السهل.