Soğutma ve HVAC Kontrol Döngüleri için PID Kontrol Sistemi Ayarlama Kılavuzu

Eksi 18 santigrat dereceye ayarlanmış, eksi 15 ile eksi 20 arasında değişen, kompresörün kısa devre yapmasına ve evaporatörün bir ucunun donmasına neden olan bir gömme dondurucuda genellikle soğutucu akışkan sıkıntısı yaşanmaz. İyi bir kontrol eksikliği var. PID kontrol sistemi, genleşme valfinin ne kadar açılacağına, sıvı hattı solenoidinin ne zaman kapanacağına ve bir kapı açık bırakıldıktan sonra odanın ne kadar hızlı toparlanacağına karar verir. Hiçbir şarj ayarı kendi kendine savaşan bir döngüyü düzeltmez.

Önce kısa cevap. PID kontrol sistemi, ölçülen değeri bir hedefle karşılaştıran ve üç ağırlıklı terimi (oransal, integral ve türev) kullanarak farkı düzelten kapalı döngü bir kontrol cihazıdır. Soğutma ve iklimlendirme işlerinde aritmetik işin basit kısmıdır. Döngünün hedefini tutturup tutmayacağına sensör, aktüatör ve ayarın yükün termal ataletiyle eşleşip eşleşmediğine karar verir.

PID Kontrol Sistemi Bir Hatayı Nasıl Düzeltir?

Her döngü aynı sırayı çalıştırır. Kontrolör süreç değişkenini okur, hatayı bulmak için onu ayar noktasından çıkarır, üç terimi hesaplar, bunları toplar ve sonucu son kontrol elemanına gönderir. Öğe harekete geçer, süreç yanıt verir, sensör rapor verir ve döngü tekrarlanır. Bir kompresörü on dakika çalıştıran ve beş dakika dinlendiren bir zamanlayıcı bunların hiçbirini yapmaz; bu nedenle açık döngü kontrolü, değişen yüke rağmen odayı tutamaz.

Üç Terim ve Her Birinin Düzelttiği Şeyler

Orantılı Eylem

Orantılı eylem, mevcut hatayla orantılı bir çıktı üretir. Oda ayar noktasının 2 K üzerindeyse ve kazanç, her kelvin modülasyon vanasını yüzde 8 oranında açacak şekilde ayarlanırsa vana yüzde 16'ya hareket eder. Bu terim, aşağı çekme sırasında işin çoğunu yapar.

Tek başına işi bitiremez. Oda ayar noktasına yaklaştıkça hata küçülür ve vana konumu yükü tam olarak dengeleyene kadar çıkış da onunla birlikte küçülür. Bu denge noktası ayar noktasından uzakta bulunur ve ofset veya kararlı durum hatası olarak adlandırılır. Yalnızca orantısal kontrol genellikle hedefin 1 ila 2 K dışına yerleşir; bu, şok dondurucu için değil, konfor soğutması için tolere edilebilir.

İntegral Eylem

İntegral eylem, zaman içindeki hatayı toplar ve bu toplamın büyümesi durana kadar ilerlemeye devam eder, bu da ofseti ortadan kaldırır. Maliyet zamandır ve agresif bir şekilde ayarlanırsa aşılır. Toplam, çıkışın yanıt veremediği bir dönemde (örneğin, buz çözme kilitlemesi) biriktiğinde, kilitlemenin ortadan kalktığı anda çıkışı sert bir şekilde çalıştırır. Bu, entegre bir kapatmadır ve bir deponun buz çözme sonrasında 5 K'lık aşmasının yaygın bir nedenidir.

Türev Eylem

Türev eylem, hatanın değişim hızına tepki verir ve bu da aşma eğiliminde olan bir döngüyü sönümler. Aynı zamanda sensör gürültüsüne de tepki verir, çünkü her örnekleme periyodunda 0,2 bar seğiren bir basınç dönüştürücü son derece hızlı bir değişim hızı gibi görünür. Çoğu soğutma kontrolörü türev terimini hata yerine süreç değişkenine uygular ve bunu bir ila üç saniyelik bir filtreyle eşleştirir. Çoğu devrede olduğu gibi taşıma gecikmesinin baskın olduğu yerde türev sıfırda bırakılır ve bunun yerine bir PI döngüsü kullanılır.

Somut bir örnek. Aşırı ısıyı 5 ila 8 K'de tutan bir elektronik genleşme valfi, yükü izlemek için oransal harekete ve durma hatasını temizlemek için entegre harekete dayanır. Kızgınlık 2 K ile 15 K arasında salınırsa türev terimi nadiren suçlu olur. Sensör tepki süresi ve valf adımı çözünürlüğü genellikle aynıdır.

Soğutma Kızgın Isı Kontrolü için Termal Genleşme Vanası Ticari ve endüstriyel soğutma uygulamaları için ayarlanabilir 0–8°C statik kızgınlığa sahip kompakt pirinç veya paslanmaz çelik vana. Ürünü Görüntüle →

Ayarlama Yöntemleri ve Gerçekçi Sayılar

Ayarlama, teorinin tesisle buluştuğu yerdir. Üç yaklaşım işin çoğunu kapsıyor.

1. Manuel ayarlama. İntegral ve türev terimlerini sıfırlayın, döngü sabit bir şekilde salınana kadar orantısal kazancı artırın, ardından yarıya indirin. Kabul edilebilir bir süre içerisinde ofset temizlenene kadar integral eylemi ekleyin. Türevi yalnızca aşmanın hala önemli olması durumunda ekleyin.
2. Ziegler ve Nichols. Salınım testindeki nihai kazanç ve periyodu okuyun ve yayınlanan tabloyu uygulayın. Sonuç hızlı ve biraz agresiftir; bu da yavaş sıcaklık döngülerine uygundur.
3. Röle otomatik ayarı. Kontrolör ayar noktası etrafında küçük bir limit çevrimi zorlar ve modeli genlik ve periyottan türetir. Kullanışlıdır, ancak kötü yerleştirilmiş bir sensör de dahil olmak üzere döngüyü tam olarak bulunduğu gibi ayarlar.

Yararlı referans noktaları. Bir oda döngüsü saniyede bir güncellenir. Bir aşırı ısınma döngüsü her 100 ila 200 ms'de bir güncellenir. Soğutulmuş bir su döngüsü 0,5 K dahilinde ve bir vitrin 1 K dahilinde tutmalıdır. Prosesin yanıt verebileceğinden çok daha hızlı örnekleme, çoğunlukla gürültüyü artırır.

Kontrol Döngüsünün Donanımla Buluştuğu Yer

Üç donanım kararı, sonucu herhangi bir ayar sabitinden daha fazla şekillendirir.

• Sensör yerleşimi ve hızı. Dönüş havasındaki bir sonda odayı görürken, bobine bağlanan bir sonda da bobini görür. Birinde ayarlanan ve diğerinde çalıştırılan bir döngü avlanacaktır.
• Aktüatör çözünürlüğü. Açma ve kapama solenoid valfi döngüye iki konum verir, böylece kontrolör yalnızca görev döngüsünü değiştirebilir. Modülasyonlu bir valf ona 200 veya daha fazla konum sağlar.
• Bağımsız koruma. Soğutma basınç kontrolörü, sıcaklık döngüsünün talep ettiği şeye bakılmaksızın kompresörü veya kondenser fanını sabit bir basınçta çalıştırır; bu, arızalı bir sensörün arızalı bir kompresöre dönüşmesini önler.

Zaman içindeki davranışlar, devreye alma günündeki davranışlar kadar önemlidir. Her 40 saniyede bir dönen bir sıvı hattı solenoidi, birkaç yıl içinde yüz binlerce işlemi biriktirecektir; dolayısıyla koltuk tasarımı, bobin yalıtım sınıfı ve manuel geçersiz kılma erişimi, pratik seçim kriterleri haline gelir. Hakkında notlar EVR solenoid valfini uzun hizmet ömrü boyunca sabit tutmak Bisiklet kullanma oranı sabitlenmeden önce okumaya değer.

Soğutma Akış Kontrolü için EVR Solenoid Valfı Sıvı, emme veya sıcak gaz hatlarına yönelik, AC/DC bobin seçeneklerine ve soğutma sistemleri için dayanıklı contaya sahip EVR solenoid valfi. Ürünü Görüntüle →

Otomatik Sıfırlamalı Soğutma Yüksek/Alçak Basınç Kontrol Cihazı Sistem koruması için kompresörlere, fanlara ve tahliye vanalarına bağlı, gösterge göstergeli ve otomatik sıfırlamalı mekanik yüksek/düşük basınç kontrol cihazı. Ürünü Görüntüle →

Döngü Yanlış Davrandığında: Belirtiler ve Nedenleri

• Defrost sonrası büyük aşım: entegre sarma veya defrostun bobin sıcaklığı yerine zamana göre ayarlanması.
• Her iki ila beş dakikada bir düzenli salınım: orantısal kazanç çok yüksek veya yüke göre büyük bir valf.
• Hiçbir zaman silinmeyen sabit ofset: yalnızca oransal kontrol veya hareket sınırına ulaşmış bir aktüatör.
• Fiziksel bir nedeni olmayan rastgele titreşim: sensör gürültüsünü artıran türev eylem veya gevşek bir prob cebi.
• Hafif yükte kısa döngü: döngü ölü bandının altında ayarlanmış histerezis veya sensör doğruluğundan daha dar bir ölü bant.
• Kasanın bir kısmı soğuk ve geri kalanı sıcak: sensör konumu, ayar değil.

Kademeli kontrol bunun bir kısmını ortadan kaldırır. Dış döngü oda sıcaklığını okur ve bir ayar noktası yazarken, iç döngü evaporatör veya emme koşullarını okur ve vanayı çalıştırır. İç döngü, oda hareket etmeden önce saniyeler içinde tepki verir, bu da uzun taşıma gecikmesi olan sistemlerde aşımı azaltır.

Sipariş Vermeden Önce Kontrol Edilmesi Gerekenler

1. Hangi kontrol aralığı ve çözünürlük gereklidir? Yükün yüzde 10 ila 100'ü arasında modülasyon yapan bir valf, yüzde 20'de tamamen açılan bir valften farklı bir üründür.
2. Sensör doğruluğu ve tepki süresi nedir ve döngü ölü bandı sensör hatasından daha mı geniş?
3. Hizmet ömrü boyunca hangi döngü sayısı bekleniyor ve yuva ve bobin malzemeleri bunu destekliyor mu?
4. Bakır ve pirinç bağlantı parçaları ve valf malzemeleri kullanılan soğutucu ve yağa uygun mu?
5. Yedek parçalar, bobin voltajları ve manuel geçersiz kılma seçenekleri aynı seride mevcut mu, dolayısıyla onarım braketin yeniden işlenmesini gerektirmiyor mu?
6. Döngünün standart olmayan bir port boyutuna veya akış karakteristiğine ihtiyacı varsa tedarikçi bir çizimden veya örnekten çalışabilir mi?

Hem kontrol bileşenlerini oluşturan hem de içinde bulundukları döngüleri anlayan tedarikçiler bu boşlukları daha hızlı kapatıyor. Bir üretici kurum içi test laboratuvarı ve özel geliştirme kapasitesi bir akış katsayısını veya bobin değerini katalog dipnotundan ziyade çizimden doğrulayabilir.

Hatırlanması Gereken Önemli Noktalar

• PID kontrol sistemi kapalı bir döngüdür: ölçün, karşılaştırın, düzeltin, tekrarlayın.
• Orantılı eylem mevcut hataya tepki verir, integral eylem geçmişi temizler, türev eylem önümüzdeki birkaç saniyeyi öngörür.
• Çoğu soğutma döngüsü en iyi şekilde PI olarak çalışır ve türev iyi filtrelenmiş ve hızlı yanıt veren ölçümler için ayrılmıştır.
• Ayarlama, yavaş bir sensörü, büyük boyutlu bir valfi veya yanlış yerdeki bir probu telafi edemez.
• Döngü ömrü ve malzeme uyumluluğu, döngünün üçüncü yılda da çalışıp çalışmayacağını belirler.

Bir döngünün gerçek testi, devreye alma gününde verilen adım tepkisi değildir. Sorun, yılın en sıcak öğleden sonrasında, buzun çözülmesinden sonra ve kısmen tıkalı bobinle kasanın hala hedefi tutturup tutmadığıdır. Donanımı bu gereksinime göre tasarladığınızda ayar numaraları işin kolay kısmı haline gelir.