PID-säätöjärjestelmän viritysopas jäähdytys- ja LVI-säätösilmukoille

Pakastimessa, joka on asetettu miinus 18 celsiusasteeseen ja joka ajautuu miinus 15 ja miinus 20 välillä, kompressorin lyhyt kierros ja höyrystimen toisen pään huurre, ei yleensä ole kylmäainetta. Siitä puuttuu hyvä hallinta. PID-säätöjärjestelmä päättää, kuinka pitkälle paisuntaventtiili avautuu, milloin nestelinjan solenoidi sulkeutuu ja kuinka nopeasti huone palautuu, kun ovi jätetään auki. Mikään lataussäätö ei korjaa itseään taistelevaa silmukkaa.

Lyhyt vastaus ensin. PID-säätöjärjestelmä on suljetun silmukan säädin, joka vertaa mitattua arvoa tavoitearvoon ja korjaa eroa käyttämällä kolmea painotettua termiä: suhteellinen, integraali ja derivaatta. Jäähdytys- ja ilmastointitöissä aritmetiikka on yksinkertainen osa. Sen, pitääkö silmukka kohteensa, ratkaisee anturi, toimilaite ja vastaako viritys kuorman lämpöinertiaa.

Kuinka PID-ohjausjärjestelmä korjaa virheen

Jokainen silmukka suorittaa saman sekvenssin. Ohjain lukee prosessimuuttujan, vähentää sen asetuspisteestä virheen saamiseksi, laskee kolme termiä, lisää ne yhteen ja lähettää tuloksen lopulliseen ohjauselementtiin. Elementti toimii, prosessi reagoi, anturi raportoi ja sykli toistuu. Ajastin, joka käyttää kompressoria 10 minuuttia ja lepää viisi minuuttia, ei tee tästä mitään, minkä vuoksi avoimen piirin ohjaus ei pysty pitämään tilaa muuttuvan kuorman kautta.

Kolme ehtoa ja mitä kukin niistä korjaa

Suhteellinen toiminta

Suhteellinen toiminta tuottaa tuloksen, joka on verrannollinen nykyiseen virheeseen. Jos huone on 2 K asetusarvon yläpuolella ja vahvistus on asetettu siten, että jokainen kelvin avaa moduloivan venttiilin 8 prosenttia, venttiili siirtyy 16 prosenttiin. Tämä termi tekee suurimman osan työstä alasvedon aikana.

Se ei voi suorittaa työtä yksin. Kun huone lähestyy asetusarvoa, virhe kutistuu ja teho kutistuu sen mukana, kunnes venttiilin asento tasapainottaa kuorman tarkasti. Tämä tasapainopiste sijaitsee erillään asetuspisteestä ja sitä kutsutaan offsetiksi tai vakaan tilan virheeksi. Vain suhteellinen ohjaus asettuu usein 1–2 K:n tavoitteen ulkopuolelle, mikä on siedettävää mukavuusjäähdytykselle, ei pikapakastimelle.

Integraalinen toiminta

Integroitu toiminta summaa virheen ajan mittaan ja jatkaa työntämistä, kunnes summa lakkaa kasvamasta, mikä poistaa offsetin. Kustannukset ovat aikaa ja, jos se asetetaan aggressiivisesti, ylittyvät. Kun summa kerääntyy ajanjakson aikana, jolloin lähtö ei voi reagoida, kuten sulatuslukko, se käyttää lähtöä voimakkaasti, kun lukitus poistuu. Tämä on kiinteä purkaminen, ja se on yleinen syy myymälän ylityksiin 5 K sulatuksen jälkeen.

Johdannaistoiminta

Johdannainen toiminta vastaa virheen muutosnopeuteen, mikä vaimentaa silmukkaa, joka pyrkii ylittämään. Se reagoi myös anturin ääneen, koska paineanturi, joka nykii 0,2 baaria jokaisella näytteenottojaksolla, näyttää erittäin nopealta muutosnopeudelta. Useimmat jäähdytysohjaimet soveltavat johdannaistermiä prosessimuuttujaan virheen sijaan ja yhdistävät sen 1–3 sekunnin suodattimeen. Kun siirtoviive hallitsee, eli useimmat piirit, derivaatta jätetään nollaan ja sen sijaan käytetään PI-silmukkaa.

Yksi konkreettinen esimerkki. Elektroninen paisuntaventtiili, joka pitää tulistuksen 5–8 K:n lämpötilassa, perustuu suhteelliseen toimintaan kuorman seuraamiseksi ja kiinteään toimintaan seisontavirheen poistamiseksi. Jos tulikuumennus heilahtelee välillä 2 K ja 15 K, johdannaistermi on harvoin syyllinen. Anturin vasteaika ja venttiilin askelresoluutio ovat yleensä.

Lämpöpaisuntaventtiili jäähdytyksen ylikuumenemisen hallintaan Kompakti messingistä tai ruostumattomasta teräksestä valmistettu venttiili, jossa on säädettävä 0–8°C staattinen tulistus kaupallisiin ja teollisiin jäähdytyssovelluksiin. Näytä tuote →

Viritysmenetelmät ja realistiset numerot

Tuning on paikka, jossa teoria kohtaa kasvin. Kolme lähestymistapaa kattaa suurimman osan työstä.

1. Manuaalinen viritys. Nollaa integraali- ja derivaatan termit, nosta suhteellista vahvistusta, kunnes silmukka värähtelee tasaisesti, ja puolita se sitten. Lisää integroitua toimintaa, kunnes siirtymä poistuu hyväksyttävän ajan kuluessa. Lisää johdannainen vain, jos ylityksellä on edelleen merkitystä.
2. Ziegler ja Nichols. Lue lopullinen vahvistus ja jakso värähtelytestistä ja käytä julkaistua taulukkoa. Lopputulos on nopea ja hieman aggressiivinen, mikä sopii hitaisiin lämpötilasilmukoihin.
3. Releen automaattinen viritys. Säädin pakottaa pienen rajasyklin asetusarvon ympärille ja johtaa mallin sen amplitudista ja jaksosta. Se on kätevä, mutta se virittää silmukan täsmälleen sellaisena kuin se on löydetty, mukaan lukien huonosti sijoitettu anturi.

Hyödyllisiä referenssejä. Huonesilmukka päivittyy kerran sekunnissa. Tulilämmityssilmukka päivittyy 100-200 ms välein. Jäähdytetyn vesisilmukan tulisi kestää 0,5 K:n ja vitriinin 1 K:n sisällä. Näytteenotto paljon nopeammin kuin prosessi pystyy reagoimaan enimmäkseen vahvistaa melua.

Missä ohjaussilmukka kohtaa laitteiston

Kolme laitteistopäätöstä muokkaa tulosta enemmän kuin mikään viritysvakio.

• Anturin sijoitus ja nopeus. Paluuilmassa oleva anturi näkee huoneen, kun taas kelaan kiinnitetty anturi näkee kelan. Silmukka, joka on viritetty toiseen ja jota käytetään toisessa, metsästää.
• Toimilaitteen resoluutio. Päällä ja pois päältä oleva solenoidiventtiili antaa silmukalle kaksi asentoa, joten säädin voi muuttaa vain käyttöjaksoa. Moduloiva venttiili antaa sille 200 asentoa tai enemmän.
• Itsenäinen suojaus. Jäähdytyspaineensäädin kytkee kompressorin tai lauhduttimen tuulettimen kiinteään paineeseen riippumatta siitä, mitä lämpötilasilmukka pyytää, mikä estää viallisesta anturista muuttumasta vialliseksi kompressoriksi.

Käyttäytyminen ajan kuluessa on yhtä tärkeää kuin käytös käyttöönottopäivänä. Nestelinjan solenoidi, joka pyörii 40 sekunnin välein, kerää satoja tuhansia toimintoja muutaman vuoden sisällä, joten istuimen suunnittelu, käämin eristysluokka ja manuaalinen ohitus ovat käytännöllisiä valintakriteereitä. Muistiinpanot päällä EVR-solenoidiventtiilin pitäminen vakaana pitkän käyttöiän ajan kannattaa lukea ennen kuin pyöräilyhinta on vahvistettu.

EVR-magneettiventtiili jäähdytysvirtauksen säätöön EVR-magneettiventtiili neste-, imu- tai kuumakaasulinjoille, AC/DC-käämivaihtoehdoilla ja kestävällä tiivisteellä jäähdytysjärjestelmiin. Näytä tuote →

Jääkaapin korkea-/matalapainesäädin automaattisella palautuksella Mekaaninen korkea-/matalapainesäädin, jossa osoitinmittarit ja automaattinen palautus, yhdistetty kompressoreihin, puhaltimiin ja tyhjennysventtiileihin järjestelmän suojaamiseksi. Näytä tuote →

Kun silmukka toimii väärin: Oireet ja syyt

• Suuri ylitys sulatuksen jälkeen: integroitu purkaminen tai sulatuksen päättäminen, joka on asetettu ajan, ei kelan lämpötilan mukaan.
• Säännöllinen värähtely 2–5 minuutin välein: suhteellinen vahvistus liian suuri tai venttiili on liian suuri kuormitukseen nähden.
• Tasainen offset, joka ei koskaan tyhjene: pelkkä suhteellinen ohjaus tai toimilaite, joka on saavuttanut liikerajan.
• Satunnainen värinä ilman fyysistä syytä: johdannainen, joka vahvistaa anturin kohinaa, tai löysä mittapäätasku.
• Lyhyt pyöräily kevyellä kuormituksella: hystereesi asetettu silmukan kuolleen kaistan alapuolelle tai anturin tarkkuutta kapeampi kuollut kaista.
• Yksi osa kotelosta kylmä ja loput lämmin: anturin sijainti, ei viritystä.

Kaskadiohjaus poistaa osan tästä. Ulompi silmukka lukee huoneen lämpötilaa ja kirjoittaa asetusarvon, kun taas sisäpiiri lukee höyrystimen tai imuolosuhteet ja ohjaa venttiiliä. Sisäsilmukka reagoi sekunneissa, ennen kuin huone on siirtynyt, mikä vähentää ylilyöntejä järjestelmissä, joissa on pitkä kuljetusviive.

Mitä tulee tarkistaa ennen tilauksen tekemistä

1. Mitä ohjausaluetta ja resoluutiota tarvitaan? Venttiili, joka moduloi 10-100 prosenttia kuormituksesta, on eri tuote kuin se, joka avautuu täysin 20 prosentin kohdalla.
2. Mikä on anturin tarkkuus ja vasteaika, ja onko silmukan kuollut kaista leveämpi kuin anturin virhe?
3. Millainen kiertoluku on odotettavissa käyttöiän aikana, ja tukevatko istukka- ja kelamateriaalit sitä?
4. Sopivatko kupari- ja messinkiliittimet sekä venttiilimateriaalit käytettävälle kylmäaineelle ja öljylle?
5. Ovatko varaosat, kelajännitteet ja manuaaliset ohitusvaihtoehdot saatavilla samassa sarjassa, joten korjaus ei vaadi kannattimen uusimista?
6. Voiko toimittaja työskennellä piirustuksen tai näytteen perusteella, jos silmukka tarvitsee ei-standardin portin koon tai virtausominaisuuden?

Toimittajat, jotka sekä rakentavat ohjauskomponentit että ymmärtävät niissä olevat silmukat, sulkevat nämä aukot nopeammin. Valmistaja, jolla on talossa oleva testilaboratorio ja mukautettu kehitysominaisuus voi vahvistaa virtauskertoimen tai kelan luokituksen piirustuksesta luettelon alaviitteen sijaan.

Tärkeimmät kohdat muistaa

• PID-säätöjärjestelmä on suljettu silmukka: mittaa, vertaa, korjaa, toista.
• Suhteellinen toiminta reagoi nykyiseen virheeseen, integraalinen toiminta tyhjentää menneisyyden, johdannainen toiminta ennakoi muutaman seuraavan sekunnin.
• Useimmat jäähdytyssilmukat toimivat parhaiten PI:nä, ja derivaatta on varattu hyvin suodatetuille ja nopeasti reagoiville mittauksille.
• Viritys ei voi kompensoida hidasta anturia, ylimitoitettua venttiiliä tai väärässä paikassa olevaa anturia.
• Jakson käyttöikä ja materiaalien yhteensopivuus ratkaisevat, toimiiko silmukka vielä vuonna kolmantena.

Silmukan todellinen testi ei ole askelvaste käyttöönottopäivänä. Se, pysyykö kotelo tavoitteessaan vuoden kuumimpana iltapäivänä, sulatuksen jälkeen ja osittain tukossa. Suunnittele laitteisto tämän vaatimuksen mukaisesti ja viritysnumeroista tulee helppo osa.