Vodič za podešavanje sustava PID upravljanja za petlje upravljanja rashladnim i HVAC sustavom

Ugradnom zamrzivaču postavljenom na minus 18 stupnjeva Celzijusa koji se kreće između minus 15 i minus 20, kratkim ciklusima kompresora i zamrzavanjem jednog kraja isparivača, obično ne nedostaje rashladnog sredstva. Nedostaje dobra kontrola. PID sustav upravljanja odlučuje koliko se ekspanzijski ventil otvara, kada se solenoid tekućeg voda zatvara i koliko brzo se soba oporavlja nakon što su vrata ostavljena otvorena. Nikakvo podešavanje napunjenosti neće popraviti petlju koja se sama otima.

Prvo kratki odgovor. PID regulacijski sustav je regulator zatvorene petlje koji uspoređuje izmjerenu vrijednost s ciljnom i ispravlja razliku koristeći tri ponderirana izraza: proporcionalni, integralni i derivacijski. U radu rashladnih i klimatizacijskih uređaja aritmetika je jednostavan dio. Ono što odlučuje hoće li petlja održati cilj je senzor, aktuator i odgovara li podešavanje toplinskoj inerciji opterećenja.

Kako sustav PID kontrole ispravlja pogrešku

Svaka petlja izvodi se istim nizom. Regulator čita procesnu varijablu, oduzima je od zadane vrijednosti kako bi dobio pogrešku, izračunava tri člana, zbraja ih i šalje rezultat konačnom upravljačkom elementu. Element djeluje, proces reagira, senzor javlja i ciklus se ponavlja. Tajmer koji pokreće kompresor deset minuta i odmara ga pet minuta ne radi ništa od ovoga, zbog čega kontrola otvorene petlje ne može zadržati prostoriju kroz promjenjivo opterećenje.

Tri uvjeta i što svaki popravlja

Proporcionalno djelovanje

Proporcionalno djelovanje proizvodi izlaz proporcionalan trenutnoj pogrešci. Ako je prostorija 2 K iznad zadane vrijednosti i pojačanje je postavljeno tako da svaki kelvin otvara modulacijski ventil za 8 posto, ventil se pomiče na 16 posto. Ovaj izraz obavlja većinu posla tijekom povlačenja.

Ne može sam završiti posao. Kako se prostorija približava zadanoj vrijednosti, pogreška se smanjuje, a s njom i izlaz, sve dok položaj ventila točno ne uravnoteži opterećenje. Ta točka ravnoteže nalazi se dalje od zadane vrijednosti i naziva se pomak ili pogreška u stabilnom stanju. Samo proporcionalna regulacija često odmiče 1 do 2 K od cilja, što je podnošljivo za ugodno hlađenje, a ne za brzo zamrzavanje.

Integralno djelovanje

Integralno djelovanje zbraja pogrešku tijekom vremena i nastavlja gurati sve dok taj zbroj ne prestane rasti, što uklanja pomak. Trošak je vrijeme i, ako se postavi agresivno, premašuje. Kada se zbroj nakupi tijekom razdoblja u kojem izlaz ne može reagirati, kao što je blokada odmrzavanja, snažno pokreće izlaz u trenutku kada blokada nestane. To je integralno vjetrenje i čest je uzrok prekoračenja temperature za 5 K nakon odmrzavanja.

Izvedena radnja

Izvedeno djelovanje reagira na brzinu promjene pogreške, što prigušuje petlju koja teži prekoračenju. Također reagira na buku senzora, jer pretvarač tlaka koji se trza za 0,2 bara u svakom periodu uzorkovanja izgleda kao iznimno brza promjena. Većina rashladnih regulatora primjenjuje izvedeni izraz na procesnu varijablu, a ne na pogrešku i uparuje ga s filtrom od jedne do tri sekunde. Tamo gdje dominira kašnjenje prijenosa, što je većina sklopova, derivat je ostavljen na nuli i umjesto njega se koristi PI petlja.

Jedan konkretan primjer. Elektronički ekspanzijski ventil koji održava pregrijavanje na 5 do 8 K oslanja se na proporcionalno djelovanje za praćenje opterećenja i integralno djelovanje kako bi se uklonila pogreška u stanju mirovanja. Ako se pregrijavanje kreće između 2 K i 15 K, izvedenica je rijetko krivac. Vrijeme odziva senzora i rezolucija koraka ventila obično jesu.

Toplinski ekspanzijski ventil za kontrolu pregrijavanja hladnjaka Kompaktni ventil od mesinga ili nehrđajućeg čelika s podesivim 0–8°C statičkim pregrijavanjem za komercijalne i industrijske rashladne primjene. Pogledajte proizvod →

Metode podešavanja i realni brojevi

Tuning je mjesto gdje se teorija susreće s biljkom. Tri pristupa pokrivaju većinu posla.

1. Ručno ugađanje. Poništite članove integrala i derivacije, povećajte proporcionalno pojačanje dok petlja ne oscilira postojano, a zatim ga prepolovite. Dodajte integralnu akciju dok se pomak ne ukloni unutar prihvatljivog vremena. Dodajte derivat samo ako je prekoračenje i dalje važno.
2. Ziegler i Nichols. Pročitajte konačni dobitak i period iz testa oscilacije i primijenite objavljenu tablicu. Rezultat je brz i blago agresivan, što odgovara sporim temperaturnim petljama.
3. Automatsko podešavanje releja. Regulator prisiljava mali granični ciklus oko zadane vrijednosti i izvodi model iz njegove amplitude i perioda. Zgodan je, ali podešava petlju točno onako kako je pronađeno, uključujući i loše postavljen senzor.

Korisne referentne točke. Petlja sobe ažurira se jednom u sekundi. Petlja pregrijavanja ažurira se svakih 100 do 200 ms. Ohlađena vodena petlja trebala bi držati unutar 0,5 K, a vitrina unutar 1 K. Uzorkovanje mnogo brže nego što proces može odgovoriti uglavnom pojačava buku.

Gdje se upravljačka petlja susreće s hardverom

Tri hardverske odluke oblikuju rezultat više od bilo koje konstante ugađanja.

• Položaj senzora i brzina. Sonda u povratnom zraku vidi prostoriju, dok sonda pričvršćena na zavojnicu vidi zavojnicu. Petlja podešena na jednom i upravljana na drugom će loviti.
• Rezolucija aktuatora. Elektromagnetski ventil za uključivanje i isključivanje daje petlji dva položaja, tako da regulator može mijenjati samo radni ciklus. Modulirajući ventil daje mu 200 položaja ili više.
• Samostalna zaštita. Regulator rashladnog tlaka uključuje ventilator kompresora ili kondenzatora na fiksni tlak bez obzira na to što temperaturna petlja zahtijeva, što sprječava da pokvareni senzor postane neispravan kompresor.

Ponašanje tijekom vremena jednako je važno kao i ponašanje na dan puštanja u pogon. Solenoid tekućeg voda koji se mijenja svakih 40 sekundi akumulirati će stotine tisuća operacija unutar nekoliko godina, tako da dizajn sjedala, klasa izolacije zavojnice i pristup ručnom premošćavanju postaju praktični kriteriji odabira. Bilješke o održavanje EVR solenoidnog ventila stabilnim tijekom dugog radnog vijeka vrijedi pročitati prije nego što se utvrdi cijena bicikliranja.

EVR solenoidni ventil za kontrolu protoka u rashladnom sustavu EVR solenoidni ventil za tekućine, usisne ili vruće plinske vodove, s AC/DC opcijama svitka i izdržljivim brtvljenjem za rashladne sustave. Pogledajte proizvod →

Regulator visokog/niskog tlaka hlađenja s automatskim resetiranjem Mehanički regulator visokog/niskog tlaka s pokazivačima i automatskim resetiranjem, povezan s kompresorima, ventilatorima i odvodnim ventilima za zaštitu sustava. Pogledajte proizvod →

Kada se petlja loše ponaša: simptomi i uzroci

• Veliko prekoračenje nakon odmrzavanja: integralno navijanje ili prekid odmrzavanja postavljen prema vremenu, a ne prema temperaturi zavojnice.
• Redovita oscilacija svakih dvije do pet minuta: proporcionalno pojačanje previsoko ili je ventil predimenzioniran za opterećenje.
• Stalni pomak koji se nikada ne poništava: samo proporcionalna kontrola ili aktuator koji je dosegao svoju granicu hoda.
• Nasumično podrhtavanje bez fizičkog uzroka: izvedeno djelovanje koje pojačava šum senzora ili labavi džep sonde.
• Kratki ciklusi pri malom opterećenju: histereza postavljena ispod mrtvog pojasa petlje ili mrtvog pojasa užeg od točnosti senzora.
• Jedan dio kućišta je hladan, a ostatak topao: lokacija senzora, ne podešavanje.

Kaskadna kontrola uklanja dio ovoga. Vanjska petlja očitava sobnu temperaturu i zapisuje zadanu vrijednost, dok unutarnja petlja očitava uvjete isparivača ili usisavanja i pokreće ventil. Unutarnja petlja reagira u sekundi, prije nego što se soba pomakne, što smanjuje prekoračenje na sustavima s velikim kašnjenjem u transportu.

Što provjeriti prije naručivanja

1. Koji su kontrolni raspon i razlučivost potrebni? Ventil koji modulira između 10 do 100 posto opterećenja drugačiji je proizvod od onog koji se potpuno otvara pri 20 posto.
2. Koja je točnost senzora i vrijeme odziva i je li mrtvi pojas petlje širi od pogreške senzora?
3. Koliki se broj ciklusa očekuje tijekom životnog vijeka i podržavaju li to materijali sjedišta i svitka?
4. Odgovaraju li bakreni i mjedeni spojevi i materijali ventila rashladnom sredstvu i ulju koji se koriste?
5. Jesu li rezervni dijelovi, naponi zavojnice i mogućnosti ručnog upravljanja dostupni u istoj seriji, tako da popravak ne zahtijeva preradu nosača?
6. Može li dobavljač raditi prema crtežu ili uzorku ako petlja treba nestandardnu ​​veličinu priključka ili karakteristiku protoka?

Dobavljači koji i grade upravljačke komponente i razumiju petlje u kojima se nalaze brže zatvaraju te nedostatke. Proizvođač sa vlastiti ispitni laboratorij i sposobnost razvoja po narudžbi može potvrditi koeficijent protoka ili nazivnu vrijednost zavojnice iz crteža, a ne iz bilješke u katalogu.

Ključne točke koje treba zapamtiti

• PID sustav upravljanja je zatvorena petlja: mjeri, usporedi, ispravi, ponovi.
• Proporcionalno djelovanje reagira na sadašnju pogrešku, integralno djelovanje čisti prošlost, izvedeno djelovanje predviđa sljedećih nekoliko sekundi.
• Većina rashladnih petlji najbolje radi kao PI, s derivatima rezerviranim za dobro filtrirana mjerenja s brzim odzivom.
• Podešavanje ne može kompenzirati spor senzor, predimenzioniran ventil ili sondu na krivom mjestu.
• Životni vijek ciklusa i kompatibilnost materijala odlučuju hoće li petlja i dalje raditi u trećoj godini.

Pravi test petlje nije odziv koraka na dan puštanja u rad. To je hoće li kućište i dalje držati cilj u najtoplijem poslijepodnevu u godini, nakon odmrzavanja i s djelomično blokiranom zavojnicom. Dizajnirajte hardver prema tom zahtjevu i brojke ugađanja postaju lakši dio.