L'utilisation d'un contrôleur PID dans les systèmes d'automatisation sur l'exemple du TRM148 OWEN

Réglage automatique, système de réglage

Le contrôle automatique est un type de contrôle automatique. Maintenir la constance d'une certaine valeur caractérisant le processus technologique, ou son évolution selon une loi donnée, réalisée en mesurant l'état d'un objet contrôlé ou des perturbations en affectant l'organe régulateur de l'objet.

Pour effectuer une régulation automatique, on raccorde à l'installation à réguler un ensemble d'appareils dont l'ensemble est appelé régulateur.

Sur la base des mesures d'une ou plusieurs variables caractérisant le processus, le contrôleur affecte le processus en modifiant une ou plusieurs actions de contrôle, en maintenant la valeur de consigne de la variable contrôlée.

Un système de contrôle - un système conçu pour maintenir une loi donnée de changement d'une certaine quantité physique est appelé une quantité contrôlée.Le point de consigne de la variable contrôlée peut être constant, ou il peut être fonction du temps ou d'une autre variable.

Dans le processus de régulation, la valeur contrôlée est comparée à la valeur de consigne, et en présence d'un écart de la valeur contrôlée par rapport à la valeur de consigne, l'action de régulation entre dans l'objet de contrôle, rétablissant la valeur contrôlée.

Une action réglementaire peut être saisie manuellement par une personne. Si la mesure de la variable contrôlée et l'introduction de l'action de contrôle sont effectuées par des instruments, sans intervention humaine, alors le système de contrôle est appelé système autonome.

En plus de l'action de contrôle, les systèmes de contrôle sont affectés par des perturbations qui provoquent un écart de la grandeur contrôlée par rapport à la valeur de consigne et l'apparition d'erreurs de contrôle.

De par la nature du changement de l'action de commande, les systèmes de commande sont subdivisés en systèmes de stabilisation automatique (l'action de commande est une valeur constante ou est une fonction donnée du temps du système de commande programmé) et les systèmes asservis (le changement de l'action de commande l'action est déterminée par une action de contrôle précédemment inconnue) ).

Régulateurs PID

Le contrôleur PID est un dispositif prêt à l'emploi qui va permettre à l'utilisateur de mettre en œuvre un algorithme logiciel pour contrôler l'un ou l'autre équipement d'un système automatisé. La construction et la configuration de systèmes de régulation (contrôle) deviennent beaucoup plus faciles si vous utilisez des appareils prêts à l'emploi tels que le régulateur PID universel TRM148 pour 8 canaux de la société OWEN.

Supposons que vous ayez besoin d'automatiser le maintien des bonnes conditions climatiques dans la serre : tenez compte de la température du sol près des racines des plantes, de la pression atmosphérique, de l'humidité de l'air et du sol, et maintenez les paramètres spécifiés par le contrôle Élément chauffant et les fans. Cela ne pourrait pas être plus facile, il suffit de régler le contrôleur PID.

Rappelons d'abord qu'est-ce qu'un régulateur PID ? Le contrôleur PID est un dispositif spécial qui affine en permanence les paramètres de sortie de trois manières : proportionnelle, intégrale et différentielle, et les paramètres initiaux sont des paramètres d'entrée obtenus à partir de capteurs (pression, humidité, température, éclairage, etc.).

Le paramètre d'entrée est transmis à l'entrée du contrôleur PID à partir d'un capteur, par exemple un capteur d'humidité. Le régulateur reçoit la valeur de la tension ou du courant, la mesure, puis effectue des calculs selon son algorithme et envoie enfin un signal à la sortie correspondante, à la suite de quoi le système automatisé reçoit une action de contrôle.L'humidité du sol a diminué - l'arrosage a été allumé pendant quelques secondes.

L'objectif est d'atteindre une valeur d'humidité définie par l'utilisateur. Ou par exemple : l'éclairage a diminué - allumez les phytolampes sur les plantes, etc.

Contrôle PID

En fait, bien que tout semble simple, les calculs à l'intérieur du régulateur sont plus compliqués, tout ne se passe pas en une seule étape. Une fois l'irrigation activée, le contrôleur PID mesure à nouveau, mesurant à quel point la valeur d'entrée a maintenant changé - c'est l'erreur de contrôle.La prochaine action sur le variateur sera alors corrigée en tenant compte de l'erreur de réglage mesurée, et ainsi de suite à chaque étape de contrôle jusqu'à ce que la cible — un paramètre défini par l'utilisateur — soit atteinte.

Trois composantes interviennent dans la régulation : proportionnelle, intégrale et différentielle. Chaque composant a son propre degré d'importance dans chaque système particulier, et plus la contribution de tel ou tel composant est importante, plus il est essentiel de le changer dans le processus de régulation.

La composante proportionnelle est la plus simple, plus le changement est important, plus le coefficient (de proportionnalité dans la formule) est important, et pour réduire l'impact, il suffit de réduire simplement le coefficient (multiplicateur).

Disons que l'humidité du sol dans la serre est bien inférieure au point de consigne - alors le temps d'arrosage doit être aussi long que l'humidité actuelle est inférieure au point de consigne. Ceci est un exemple grossier, mais le principe est à peu près le même.

Composante intégrale - il est nécessaire d'améliorer la précision du contrôle en fonction des événements de contrôle précédents : les erreurs précédentes sont intégrées et une correction leur est apportée pour finalement obtenir un écart nul dans le contrôle futur.

Et enfin, la composante différentielle. Ici, le taux de variation de la variable contrôlée est pris en compte. Indépendamment du fait que la valeur de consigne est modifiée en douceur ou brusquement, l'action de régulation ne doit pas entraîner d'écarts excessifs de la valeur pendant la régulation.

Il reste à choisir un appareil pour le contrôle PID. Aujourd'hui, il y en a beaucoup sur le marché, il en existe des multicanaux qui permettent de modifier plusieurs paramètres à la fois, comme dans l'exemple ci-dessus avec une serre.

Regardons le dispositif du régulateur en utilisant l'exemple du régulateur PID universel TRM148 de la société OWEN.

Les huit capteurs d'entrée envoient des signaux aux entrées respectives. Les signaux sont mis à l'échelle, filtrés, corrigés, leurs valeurs peuvent être vues sur l'écran en commutant avec des boutons.

Les sorties de l'appareil sont produites dans diverses modifications dans les combinaisons nécessaires des éléments suivants :

• relais 4 A 220 V ;

• optocoupleurs à transistor type n-p-n 400 mA 60 V;

• optocoupleurs triac 50 mA 300 V;

• DAC «paramètre — courant 4 … 20 mA» ;

• DAC "paramètre-tension 0 … 10 V" ;

• Sortie de commande à relais statique 4 … 6 V 100 mA.

Ainsi, l'action de contrôle peut être analogique ou numérique. Signal numérique — ce sont des impulsions de largeur variable, et analogiques — sous forme de tension ou courant alternatif continu dans une plage uniforme : de 0 à 10 V pour la tension et de 4 à 20 mA — pour le signal courant.

Ces signaux de sortie ne sont utilisés que pour contrôler des actionneurs, par exemple une pompe de système d'irrigation ou un relais qui allume et éteint un élément chauffant ou un moteur pour contrôler une vanne d'actionneur. Il y a des indicateurs de signal sur le panneau de commande.

Pour l'interaction avec un ordinateur, le régulateur TPM148 est équipé d'une interface RS-485 qui permet :

• configurer l'appareil sur un ordinateur (le logiciel de configuration est fourni gratuitement) ;

• transmettre au réseau les valeurs actuelles des valeurs mesurées, la puissance de sortie du régulateur, ainsi que tous les paramètres programmables ;

• recevoir des données opérationnelles du réseau pour générer des signaux de commande.