Bộ điều khiển PID ( Nhiệt độ ) | Thao tác đơn giản

Bộ điều khiển pid nhiệt độ là gì ? Nhiệt độ là một trong những yếu tố rất quan trọng đối với chúng ta trong cuộc sống hàng ngày. Chúng ta sử dụng nhiệt độ cho nhiều mục đích khác nhau như nấu nướng, sưởi ấm, sấy, hay tiêu đốt. Trong công nghiệp thì chúng cững được ứng dụng khá nhiều. Chúng thường ứng dụng trong lò nung, đốt nóng, lò sấy hoặc trong các phòng đông lạnh thực phẩm, …

Nhưng để điều khiển được nhiệt độ thì chúng ta phải sử dụng nhiều phương pháp khác nhau. Bài viết này mình sẽ chia sẻ đến các bạn về bộ điều khiển nhiệt độ bằng thuật toán PID. Đây là một trong những phương pháp điều khiển phổ biến nhất hiện nay. Chúng góp phần tao nên hệ thống dây chuyền khép kín tự động hoá sản xuất công nghiệp. Mình cùng đi vào bài viết để tìm hiểu nhé.

Bộ điều khiển PID – PID controller là gì ?

Bộ điều khiển PID hay còn gọi là PID controller. Đây là thiết bị dựa vào thuật toán PID để điều khiển nhiệt độ mà mình mong muốn.

Dành cho bạn nào chưa biết thì PID là một thuật toán dựa trên phương trình toán học phức tạp. Đặc trưng của phương trình này là chúng có sự hồi tiếp giữa kết quả và điều kiện đầu vào. Tạo thành một vòng khép kín.

Hiểu đơn giản là chúng sẽ so sánh kết quả đầu vào và thông số cài đặt cho phép. Nếu kết quả mà lớn hơn thông số mình cài đặt thì chúng sẽ trừ đi để sao cho vòng lặp tiếp có kết quả như mong muốn. Và cứ thế qua nhiều vòng lặp thì bộ điều khiển này cho ra một kết quả gần nhất với giá trị mong muốn mà mình cần.

Để hiểu rõ hơn thì mình sẽ đi vào nguyên lý hoạt động của chúng.

Nguyên lý bộ điều khiển PID nhiệt độ

Bài viết này mình sẽ nêu nguyên lý hoạt động dựa trên bộ điều khiển PID – ATR244 của Hãng Pixsys. Đây là một trong những bộ điều khiển đa năng nhất.

Bộ điều này cho phép các bạn nhâp giá trị mong muốn trực tiếp màn hình hiển thị. Còn lại các chỉ số KP, KD, KI thì bộ điều khiển sẽ tự động dùng pháp thử một các auto mà không cần phải cài đặt cho chúng.

Tức là tín hiệu đầu vào của bộ điều khiển này dạng analog 4-20mA. Khi nhận được tín hiệu đầu vào như vậy chúng sẽ so sánh ngay với thông số cài đặt mong muốn là bao nhiêu và xuất ra tín hiệu cũng dạng analog hoặc on/off để điều khiển.

Mình lấy một ví dụ cụ thể để các bạn nắm rõ nhé.

Bộ điều khiển nhiệt độ lò sấy

Ứng dụng của lò sấy chắc hản ccas bạn cũng đã biết rồi. Lò sấy công nghiệp thường sử dụng thuật toán PID để điều khiển nhiệt độ bên trong. Vối mỗi loại thựuc phẩm hay nguyên liệu thì lò sấy sẽ sấy chúng ở nhiệt độ khác nhau. Và trong qua trình này nhiệt độ phải luôn dữ ở mưc ổn định nhất.

Nhiệt độ lò sấy sẽ bị ảnh hưởng bởi môi trường bên ngoài chính vì vậy khi mà nhiệt độ tăng hoặc giảm thì ngay lập tức thiết bị làm nóng cũng phải điều tiết lại sao cho nhiệt độ sấy ở một mức nhất định.

Ví dụ bạn sấy một loại hoa quả và nhiệt độ của bạn cần dùng để sấy là 70oC trong thời gian 3 ngày. Nhưng trong ba ngày này thì lò sấy này nhiệt độ môi trường thay đổi có những thời điểm chúng tăng lên 75oC do trời nắng hoặc giảm xuống 60oC vào ban đêm.

Nhiệt độ tăng giảm liên tục sẽ ảnh hướng rất nhiều đến chất lượng của hoa quả. Nhưng chúng ta không thể nào đứng canh me từng thời điểm để điều khiển máy toạ nhiệt được.

Chính vì vậy lò sấy đã tích hợp thêm một bộ điều khiển PID. Bộ điều này sẽ nhận tín hiệu trực tiếp từ cảm biến nhiệt độ và so sánh với nhiệt độ mong muốn. Chúng sẽ hoạt độ liên tục và điều chỉnh tín hiệu ngõ ra liên tục sao cho nhiệt độ luôn ở mức ổn định nhất.

Cách điều chỉnh thông số PID

Về bộ điều khiển PID này thì hầu hết trên thị trường hiền này thì đều hoạt động dưới dạng Auto. Mà không cần phải cài đặt sẵn cacds thông số Kp, Kd, Ki cho chúng.

Tức là mọi thông số về thời gian đáp ứng, độ vọt lố hay biên độ giao động thì đều được bộ điều khiển PID này cài sẵn và chạy tự động bên trong.

Các bạn chỉ cần xác đinh rõ nhiệt độ bạn muốn đạt được là bao nhiêu. Mọi việc còn lại thì đều được bộ điều khiển PID này xử lý hết.

Các phương pháp điều khiển nhiệt độ bằng PID

Có hai phương pháp chính mà Trọng muốn đề cập trong bài viết này. Các bạn nắm bắt đc hai phương pháp này thì gần như xử lý được toàn bộ các bài toán về PID đơn giản trong công nghiệp.

Điều khiển đóng ngắt PID

Điều khiển đóng ngắt PID là ứng dụng được sử dụng tương đối nhiều. Bộ điều khiển sẽ nhận giá trị đầu vào dạng analog và xuất ra tín hiệu relay. Cụ thể hơn mình sẽ đi vào một hệ thống điều khiển của chúng nhé.

Dạng điều khiển này thích hợp cho các đối tượng diều khiển mà nhiệt độ của chúng khồng cần ổn định cao. Chỉ cần trong một phạm vi nào đó là được rồi.

Ví dụ như khi cần điều khiển nhiệt độ ở một mức từ 200- 300 độ cho một bếp lửa nào đó. Khi nhiệt độ giảm xuống 200oC thì bộ điều khiển sẽ kích hoạt relay đó tín hiệu giúp bật máy tạo nhiệt độ.

Máy tạo nhiệt độ hoạt động một khoảng thời gian thì nhiệt độ tăng vượt quá 300oC thì bộ điều khiển sẽ ngay lập tức xuất tín hiệu relay thứ hai để thông báo ngắt. Quá trình này hoàn toàn hoạt động tự động.

Điều khiển PID analog nhiệt độ

Khác một chút với loại PID on/off thì bộ điều khiển này sẽ xuất tín hiệu analog. Điều khiện dạng này khá khó và phực táp hơn nhiều so với loại trên. Nhưng chúng cũng được ứng dụng rất nhiều.

Các bạn có thể để ý thấy cái máy lạnh ngay trong nhà của các bạn. Chúng là thiết bị dùng thuật toán PID để điều khiển đấy ạ. Giả định như nhiệt độ ngoài phòng lúc này là 30oC còn nhiệt độ bạn muốn bật là 25oC.

Khi các bạn bật điều hoà lên, ở khoảng thời gian ban đầu thì chúnh hoạt động rất mạnh để làm mát phòng nhanh. Sao cho nhiệt độ phòng giảm xuống 25oC nhanh nhất. và khi phòng đã đạt nhiệt độ 25oC rồi thì điều hoà sẽ điều tiết lượng nhiệt toả ra yếu hơn và luôn dữ mức duy trì.

Trong công nghiệp cũng thế. Các hệ thống làm mát hầu hết đều ứng dụng PID để điều khiển nhiệt độ. Chúng sẽ nhận tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ và thưc hiện so sánh chúng với nhiệt độ cài đặt.

 Nếu nhiệt độ môi trường chưa đạt tới ngưỡng thì chúng sẽ đièu khiển tăng giảm và xuất tín hiệu tương ứng dạng 4-20mA để điều khiển cơ cấu tạo nhiệt.

Báo giá bộ điều khiển PID giá rẻ

Hiện bên mình đnag cung cấp cả hai bộ điểu khiển PID này. Bạn nào có nhu cầu thì liên hệ trực tiếp với mình để được tư vấn hỗ trợ nhanh nhất. Mình sẽ hỗ trợ miễn phí các phương án giải quyết bài toán và cung cáp thiết bị chính hãng cho các bạn.

Các thiết bị này bên mình nhập hàng trực tiếp từ EU nên các bạn sử dụng yên tâm về chất lượng cũng như giá cả rất cạnh tranh.

Bài viết tham khảo: Bộ điều khiển PID áp suất

 

 Liên hệ

Kỹ Sư Cơ Điện Tử – Mr Trọng

Mobi/Zalo: 0975 116 329

Mail: trongle@huphaco.vn