کنترلر PID چیست؟

 کنترلر PID یا کنترل کننده پی آی دی (PID controller) از رایج‌ترین الگوریتم های کنترلی است که در بسیاری از فرایندهای کنترلی نظیر موارد زیر کاربرد دارد:

  • کنترل سرعت موتور DC
  • کنترل فشار
  • کنترل دما
  • و موارد دیگر

در این مقاله به طور کامل در مورد نحوه عملکرد کنترلرهای pid صحبت خواهیم کرد.

همچنین در ابتدای کار، یک ویدئو از بسته آموزشی TIA را مشاهده می کنیم که
مرتبط با آموزش عملی اجرای pid کنترلر در پی ال سی زیمنس 1200 و نرم افزار TIA Portal می باشد.
(دقت کنید که به عنوان نمونه کنترلر pid دما را هم با استفاده از PLC و هم با استفاده از کنترلر دما می توان پیاده سازی کرد)

آموزش کنترلر pid با پی ال سی 1200 زیمنس

۱- نحوه کار کنترلر PID

اول از همه می پردازیم به این مسئله که کنترلر PID به چه معناست؟

pid کنترل چیست

PID مخفف کلمات Proportional (تناسبی)، Integral (انتگرال ­گیر)، Derivative  (مشتق­ گیر) است.

اگر لازم باشد که چیزی را ثابت نگه داریم، مثلا درجه حرارت ودما، از این روش استفاده می‌کنیم.

اساسا، کنترل کننده PID از حلقه های فیدبکی (control loop feedback) که با سنسور دما ایجاد می شود، استفاده میکند.
تا اطمینان حاصل شود که خروجی درخواست شده همان چیزی باشد که دریافت می‌کنیم.

تنظیم ضرائب (PID (P – I – D

یکی از مسائل بسیار مهم در استفاده از کنترلر های پی آی دی ، تنظیم ضرائب پی آی دی می باشد.
اهمیت این کار در کارکرد صحیح سنسورها و حلقه کنترل دما می باشد.

به سادگی و با استفاده از PLC یا کنترلر دما می توانیم سیستم را تنظیم کرده (tune) و
دما یا فشار یا دور موتور را به خوبی کنترل کنیم.

در گام سوم همین مقاله به پی آی دی کنترلر با کنترلر دما اشاره می کنیم.
همچنین در بسته آموزشی TIA به طورکامل در مورد پی آی دی نرم افزاری آموزش می دهیم.

کنترلر pid به زبان ساده

کنترلرهای PID چه هستند؟ و چه زمانی در اتوماسیون صنعتی و PLC ها از آنها استفاده میشود؟

۲- کنترلر پی آی دی در کروز کنترل خودرو

سامانه کنترل سرعت در خودرو یا کروز کنترل (cruise control)، یکی از ضروری ترین PID کنترلرهای مورد استفاده در زندگی روزمره ما است.
ابتدا سرعت ماشین را به سرعت مدنظرمان می رسانیم، سپس کروز کنترل خودرو را تنظیم می­کنیم.
کروز کنترل سیگنال­های خروجی را برای تنظیم سرعت، به throttle (خفه کننده) ارسال میکند.
یک سنسور سرعت (speed sensor) با بدست آوردن فیدبک حلقه کنترل و ارسال آن به کروز، کم یا زیاد شدن سرعت و مقدار این افزایش یا کاهش را برای throttle ماشین تعیین میکند.

۳- کنترل دما با کنترلر PID  (تاسیسات حرارتی)

PID های کنترل کننده دما یک نوع مستقل و رایج مورد استفاده در تولید و صنعت هستند.
این کنترل کننده ها کارایی بالایی درکنترل درجه حرارت تجهیزات مختلف دارند و استفاده و راه اندازی از آنها بسیار ساده است.

برای مثال، یک کنترل کننده PID درجه حرارت لوله های فرایند را کنترل می کند.

در ابتدا، مثلا، 200 درجه فارنهایت را به عنوان نقطه تنظیم (set point) وارد میکنیم.
حال کنترلر، سیگنالی را به خروجی می­فرستد تا گرمایش را آغاز کند.
فیدبک حلقه کنترل به شکل یک ترموکوپل است که درجه حرارت را می­خواند.
در مثال ما، کنترلر PID میتواند به عنوان کنترل خاموش-روشن در سیستم ایجاد گرمایش کار کند.

 

 

همراه با نقطه تنظیم 200 درجه، ما کنترل کننده را در چند درجه بالا و پایین 200 نیز قرار می دهیم.
هنگامی که ترموکوپل دمای 202 درجه را ­خواند، گرمایش خاموش میشود.
هنگامی که 198 درجه را ­خواند، گرمایش روشن میشود.
این ساده ترین شکل از کنترلر PID است.

۴- کنترلر PID در سیستم PLC

میتوانیم یک کنترلر PID را با PLC تنظیم کنیم.
به جای استفاده از یک واحد مستقل، میتوانیم از کارت های ورودی و خروجی موجود در PLC  استفاده کنیم.
متغیر فرآیند (process variable) یا فیدبک حلقه کنترل، به کارت ورودی ما مخابره و به PID برنامه میشود.
و خروجی کنترل شده، به کارت خروجی مخابره میشود.

PID  در PLC میتواند تمام ریاضیات را انجام داده و بر مبنای متغیرها و نقاط تنظیم تصمیم بگیرد.
مهم نیست که با چه روشی تنظیم را انجام میدهیم، کنترلر PID انتخابی عالی برای یک فرآیند خودکار است.

به طور خلاصه، یک کنترلر PID یک الگوریتم کنترلی، است. PID میتواند فرآیندهای خودکار مثل دما، فشار و یا جریان را به طور اتوماتیک ثابت نگه دارد.

PID ها با استفاده از فیدبک حلقه کنترل یا متغیرهای فرآیند، جایی که خروجی باید باشد را مانیتور میکنند.
و معمولا در قالب حسگرها و فاصله­ سنج ها (متر) این کار را انجام میدهند.
PID ها در اشکال مختلفی مثل واحدهای مستقل (standalone units) و برنامه نویسی PLC وجود دارند.

ما می­توانیم کارت های ورودی و خروجی خود را همراه با نرم افزار برنامه نویسی برای راه اندازی PID استفاده کنیم.

امیدوارم این مقاله در درک نحوه استفاده از یک کنترلر PID به شما کمک کند.

برای اطلاعات بیشتر میتوانید کتاب دکتر رحمانی راد راخریداری کنید

بزرگ ترین مجموعه آموزش پی ال سی در ایران

آموزش پی ال سی از صفر تا صد آموزش تخصوصی پی ای دی همراه با عکس