آٽوميشن ۾ پي آءِ ڊي ڪنٽرول ٽيڪنڪس
صنعتي آٽوميشن جي دنيا ۾، هڪ مستحڪم ۽ ٽارگيٽڊ عمل کي برقرار رکڻ هڪ بنيادي ضرورت آهي. ڇا اهو هڪ مخصوص قدر تي تندور جي گرمي پد کي برقرار رکڻ، ٽينڪ ۾ مائع جي سطح کي برقرار رکڻ، ڪنويئر موٽر جي رفتار کي منظم ڪرڻ، يا نيوميٽڪ سسٽم ۾ دٻاءُ کي ڪنٽرول ڪرڻ آهي - سڀني کي هڪ قابل اعتماد ڪنٽرول حڪمت عملي جي ضرورت آهي. ان جي سادگي، اثرائتي، ۽ عمل درآمد جي آساني جي ڪري سڀ کان وڌيڪ استعمال ٿيندڙ طريقن مان هڪ PID (متناسب-انٽيگرل-ڊيريويٽو) ڪنٽرول آهي. هي مضمون PID جي بنيادي تصورن تي بحث ڪري ٿو ، هر جزو ڪيئن ڪم ڪري ٿو، آٽوميشن ۾ ان جي درخواست، ۽ بهترين سسٽم جي ڪارڪردگي لاءِ ٽيوننگ طريقا.
PID ڪنٽرول ڇا آهي؟
پي آءِ ڊي هڪ فيڊ بيڪ ڪنٽرول الگورٿم آهي جيڪو ريفرنس ويليو (سيٽ پوائنٽ) ۽ ماپيل ويليو (پروسيس ويريئيبل/پي وي) جي وچ ۾ فرق جي بنياد تي ڪنٽرول سگنل جو حساب لڳائي ٿو. هن فرق کي ايرر چيو ويندو آهي. پي آءِ ڊي ڪنٽرول جو مقصد سسٽم کي تمام گهڻو ڊگھو ڪرڻ يا غير مستحڪم ٿيڻ کان سواءِ غلطي کي جلد کان جلد گھٽائڻ آهي.
عام طور تي، هڪ ڪنٽرولر هڪ آئوٽ پُٽ پيدا ڪندو (مثال طور، والو اوپننگ، موٽر وولٽيج، يا PWM ڊيوٽي سائيڪل) جيڪو عمل کي متاثر ڪري ٿو. سينسر آئوٽ پُٽ کي پڙهندا آهن ۽ ان جو سيٽ پوائنٽ سان مقابلو ڪندا آهن. هي چڪر PLC ، DCS، يا ايمبيڊڊ ڪنٽرولر ۾ مسلسل جاري رهندو آهي.
مسلسل فارم PID جو بنيادي فارمولا:
u(t) = Kp e(t) + Ki ∫ e(t) dt + Kd · (de(t)/dt)
ڊجيٽل سسٽم (جهڙوڪ PLCs) ۾، حساب ڪتاب مخصوص نموني جي وقتن جي بنياد تي الڳ الڳ ڪيا ويندا آهن.
پي آءِ ڊي جزا: پي، آءِ، ۽ ڊي
1) متناسب (P)
متناسب جزو موجوده غلطي جي شدت جي تناسب سان جواب فراهم ڪري ٿو. جيڪڏهن غلطي وڏي آهي، ته اصلاح جي پيداوار به وڏي هوندي. فائدو تيز ۽ سادو جواب آهي.
جڏهن ته، صرف پي ڪنٽرول عام طور تي هڪ مستحڪم-حالت واري غلطي ڇڏي ٿو (اهو غلطي جيڪو سسٽم جي مستحڪم ٿيڻ کان پوءِ رهي ٿو). مثال طور، گرمي پد ڪنٽرول ۾، گرمي پد سيٽ پوائنٽ کان ٿورو هيٺ ٿي سگهي ٿو ڇاڪاڻ ته پي اصلاح جي قوت گهٽجي ويندي آهي جيئن غلطي گهٽجي ويندي آهي.
اهم پيرا ميٽر: ڪي پي (متناسب فائدو)
- ڪي پي تمام ننڍو: سست جواب، غائب ٿيڻ ۾ ڊگهو وقت غلطي.
- ڪي پي تمام وڏو آهي: اوور شوٽ ۽ اوسيليشن جو خطرو.
2) انٽيگرل (I)
انٽيگرل ڪمپونٽ وقت سان گڏ غلطين کي گڏ ڪري ٿو. ان جو ڪم مستحڪم-حالت جي غلطين کي ختم ڪرڻ آهي، ڇاڪاڻ ته ننڍيون غلطيون به آئوٽ پُٽ کي هلائينديون رهنديون جيستائين غلطي صفر جي ويجهو نه پهچي.
نقصان اهو آهي ته انٽيگرلز ردعمل کي سست ڪري سگهن ٿا ۽ ممڪن طور تي اوور شوٽ يا اوسيليشن پيدا ڪري سگهن ٿا جيڪڏهن اهي تمام گهڻو جارحانه آهن. هڪ ٻيو ڪلاسيڪل مسئلو انٽيگرل ونڊ اپ آهي، جتي انٽيگرلز تمام گهڻو "تعمير" ڪندا آهن جڏهن ايڪٽيوٽر پنهنجي وڌ ۾ وڌ / گهٽ ۾ گهٽ حد (سنترپتي) تائين پهچي ٿو.
اهم پيرا ميٽرز: ڪي (انٽيگرل گين) يا ڪڏهن ڪڏهن ٽي (انٽيگرل ٽائيم) جي طور تي ظاهر ڪيو ويندو آهي.
- ڪي تمام ننڍو آهي: مستحڪم حالت جي غلطي تمام آهستي آهستي غائب ٿي ويندي آهي.
- ڪي تمام وڏو: اوچائي، ڦيرو، ۽ هوا جي ڦيري جو شڪار.
3) نڪتل (ڊي)
ڊيريويٽو جزو ان جي تبديلي جي شرح کي ڏسي غلطي جي رجحان جي اڳڪٿي ڪري ٿو. ڊي اوور شوٽ کي گهٽائڻ ۽ استحڪام کي بهتر بڻائڻ ۾ مدد ڪري سگھي ٿو، خاص طور تي سسٽم تي جيڪو ڦرڻ جو رجحان رکي ٿو.
جڏهن ته، ڊيريويٽو سينسر شور لاءِ تمام حساس هوندا آهن. شور جي ماپن ۾، ڊي آئوٽ پُٽ کي جهٽڪو ڏئي سگهي ٿو. تنهن ڪري، ڊي لاڳو ڪرڻ اڪثر ڪري فلٽر سان گڏ هوندا آهن (مثال طور، هڪ گهٽ پاس فلٽر) يا اوچتو سيٽ پوائنٽ تبديلين جي اثرن کي گهٽائڻ لاءِ PV (غلطي جي بدران) جي ڊيريويٽو طور لاڳو ڪيو ويندو آهي.
اهم پيرا ميٽرز: Kd (حاصل ڪيل نڪتل) يا Td (وقت نڪتل)
- Kd تمام ننڍو آهي: ڊمپنگ اثر گهٽ نظر اچي ٿو.
- Kd تمام وڏو آهي: آئوٽ پُٽ شور جي لحاظ کان حساس آهي، سسٽم بي آرام يا غير مستحڪم ٿي سگهي ٿو.
آٽوميشن ۾ PID ڇو مشهور آهي؟
PIDs ڪيترن ئي عملي سببن جي ڪري مشهور آهن:
1. لاڳو ڪرڻ ۾ آسان: تقريبن سڀني PLCs ۽ DCSs ۾ بلٽ ان PID فنڪشن بلاڪ آهن.
2. ڪافي لچڪدار: ڪيترن ئي عملن ۾ استعمال ڪري سگهجي ٿو (درجه حرارت، سطح، وهڪري، رفتار، دٻاءُ).
3. تفصيلي رياضياتي ماڊل جي ضرورت ناهي: ماڊل تي ٻڌل ڪنٽرول جي برعڪس، PID کي تجرباتي طريقي سان ترتيب ڏئي سگهجي ٿو.
4. گھڻن صنعتي ضرورتن لاءِ مناسب ڪارڪردگي: گھڻن عملن لاءِ، PID گھٽ قيمت تي "ڪافي سٺو" آھي.
جڏهن ته، PID سڀني ڪيسن لاءِ حل نه آهي - مثال طور، انتهائي غير لڪير واري عملن ۾، جيڪي وڏا ڊيڊ ٽائيم سان، يا مضبوط طور تي رابطي ڪندڙ ملٽي ويريبلز سان عمل. انهن حالتن ۾، ترقي يافته ڪنٽرول (مثال طور، MPC) ڪڏهن ڪڏهن وڌيڪ مناسب هوندو آهي.
صنعت ۾ PID ايپليڪيشنن جون مثالون
1. گرمي پد ڪنٽرول (هيٽر/اوون/بوائلر)
پي وي: ٿرموڪوپل/آر ٽي ڊي جو گرمي پد
آئوٽ پُٽ: هيٽر پاور (SSR/thyristor) يا اسٽيم والو اوپننگ
چئلينجز: حرارتي جڙتو ۽ ڊيڊ ٽائيم.
2. ٽينڪ جي سطح کي ڪنٽرول ڪريو
پي وي: مائع سطح (الٽراسونڪ/پريشر ٽرانسميٽر)
پيداوار: انليٽ والو کولڻ يا پمپ جي رفتار
چئلينج: خارجي وهڪري ۽ کثافت ۾ تبديلين جي ڪري خلل.
3. موٽر اسپيڊ ڪنٽرول
پي وي: انڪوڊر/ٽيڪوميٽر جو آر پي ايم
آئوٽ پُٽ: VFD/سرو ڊرائيو ڏانهن سگنل
چئلينجز: لوڊ تبديل ڪرڻ، رگڙ، ۽ مشيني جڙت.
4. دٻاءُ ڪنٽرول
پي وي: پريشر ٽرانسميٽر
آئوٽ پُٽ: والو ايڪٽيوٽر يا ڪمپريسر
چئلينجز: گئس جي دٻاءُ ۽ پائپ لائن جي حرڪت.
پي آءِ ڊي ٽيوننگ اصول (ٽوننگ)
ٽيوننگ Kp، Ki، ۽ Kd قدرن کي چونڊڻ جو عمل آهي ته جيئن سسٽم ڪارڪردگي جي معيارن کي پورو ڪري: سيٽ پوائنٽ تائين پهچڻ لاءِ تيز، گهٽ ۾ گهٽ اوور شوٽ، مستحڪم، ۽ خلل جي مزاحمتي.
اتي ڪيترائي عام ترتيب ڏيڻ جا طريقا آهن:
1) دستي ٽيوننگ (آزمائش ۽ غلطي)
عملي طريقا جيڪي اڪثر ميدان ۾ استعمال ٿيندا آهن:
- Ki = 0 ۽ Kd = 0 کان شروع.
- Kp وڌايو جيستائين جواب تيز نه ٿئي، پر اڃا تائين تمام گهڻو نه هلي.
- مستحڪم حالت جي غلطي کي ختم ڪرڻ لاءِ آهستي آهستي Ki شامل ڪريو.
- اوور شوٽ ۽ اوسيليشن کي گهٽائڻ لاءِ جيڪڏهن ضروري هجي ته Kd شامل ڪريو.
دستي ٽيوننگ جي ڪنجي ننڍيون تبديليون ڪرڻ، قدم جي جواب (سيٽ پوائنٽ ۾ تبديلي يا خلل) جو مشاهدو ڪرڻ، ۽ يقيني بڻائڻ آهي ته سسٽم محفوظ رهي.
2) زيگلر-نِڪولس (اوسليشن جو طريقو)
ڪلاسيڪل طريقو: Kp وڌايو جيستائين سسٽم مستحڪم طور تي اوسيليٽ نه ٿئي (حتمي فائدو)، اوسيليٽيشن جي مدت کي رڪارڊ ڪريو، پوءِ ٽيبل مان PID پيرا ميٽرز جو حساب لڳايو. هي طريقو تيز آهي، پر اڪثر ڪري وڏا اوور شوٽ پيدا ڪري ٿو، تنهن ڪري اهو هميشه حساس عملن لاءِ مناسب ناهي.
3) جديد ڪنٽرولرز تي آٽو ٽيوننگ
ڪيترائي پي ايل سي / گرمي پد ڪنٽرولر آٽو ٽيوننگ خاصيتون پيش ڪن ٿا. عام طور تي، ڊوائيس هڪ ٽيسٽ سگنل فراهم ڪندو، عمل جي جواب جي سڃاڻپ ڪندو، ۽ پوءِ شروعاتي پي آءِ ڊي پيرا ميٽرز جو حساب ڪندو. نتيجا عام طور تي شروعاتي نقطي جي طور تي ڪافي سٺا هوندا آهن، پر انهن کي عمل جي گهرجن جي بنياد تي ترتيب ڏيڻ جي ضرورت پئجي سگهي ٿي.
ڊجيٽل پي آءِ ڊي لاڳو ڪرڻ ۾ اهم شيون
1. نموني وٺڻ جو وقت (Ts)
تمام سست نموني کڻڻ سان ڪنٽرول سست رد عمل ڪري سگهي ٿو. تمام جلدي نموني کڻڻ سان شور وڌي سگهي ٿو ۽ سي پي يو کي اوورلوڊ ڪري سگهجي ٿو. پروسيس ڊائنامڪس جي مطابق ٽي چونڊيو: تيز عملن لاءِ ننڍي ٽي جي ضرورت هوندي آهي، جڏهن ته سست عمل وڏي ٽي جي استعمال ڪري سگهن ٿا.
2. آئوٽ پُٽ سنترپتي ۽ اينٽي ونڊ اپ
جڏهن آئوٽ پُٽ هڪ حد تائين پهچي ٿو (مثال طور، 0-100٪)، ته انٽيگرل وڌندو رهي سگهي ٿو ۽ جڏهن سسٽم معمول تي اچي ٿو ته اوور شوٽ جو سبب بڻجي سگهي ٿو. اينٽي ونڊ اپ انٽيگرلز جي غير ضروري جمع کي روڪي ٿو.
3. ڊيريويٽوز ۽ پي وي لاءِ فلٽرنگ
سينسر اڪثر ڪري شور ڪندا آهن. گهٽ پاس فلٽر مدد ڪندو آهي، خاص طور تي جڏهن ڊي اجزاء استعمال ڪيا ويندا آهن.
4. سيٽ پوائنٽ ريمپ/نرم شروعات
اوچتو سيٽ پوائنٽ تبديليون اوور شوٽ جو سبب بڻجي سگهن ٿيون. سيٽ پوائنٽ کي تيز ڪرڻ سان منتقلي آسان ٿي ويندي آهي.
عام ڪارڪردگي جي معيار جو جائزو ورتو ويو
آٽوميشن ۾، PID ٽيوننگ عام طور تي هيٺيان جي ميلاپ جي پيروي ڪري ٿي:
- تيز اڀرڻ جو وقت (اڀرڻ جو وقت سيٽ پوائنٽ تائين).
- ننڍو اوور شوٽ (سيٽ پوائنٽ کان تمام گهڻو پري نه ٿو وڃي).
- مختصر آباد ٿيڻ جو وقت (جلدي مستحڪم).
- گھٽ ۾ گھٽ مستحڪم حالت جي غلطي.
- سٺي مضبوطي (لوڊ/خرابي ۾ تبديلين جي باوجود به مستحڪم رهي ٿي).
هر شيءِ کي هڪ ئي وقت بهتر نه ٿو ڪري سگهجي. مثال طور، تمام تيز اڀرڻ جي وقت لاءِ ڪوشش ڪرڻ اڪثر ڪري اوور شوٽ وڌائي ٿو. تنهن ڪري، ٽيوننگ عمل جي ترجيحن تي منحصر آهي: حفاظت، پيداوار جي معيار، توانائي جي ڪارڪردگي، يا آپريشنل آرام.
پينوٽ اپ
پي آءِ ڊي ڪنٽرول ٽيڪنڪ ڪيترن ئي آٽوميشن سسٽم جي ريڙهه جي هڏي آهن ڇاڪاڻ ته اهي نسبتاً سادي عمل درآمد سان عملن کي مؤثر طريقي سان ڪنٽرول ڪرڻ جي صلاحيت رکن ٿا. پي، آءِ، ۽ ڊي حصن جي ڪردارن کي سمجهڻ، ۽ سٺي ٽيوننگ ۽ عمل درآمد جي طريقن کي استعمال ڪندي - جهڙوڪ اينٽي ونڊ اپ، فلٽرنگ، ۽ سيمپلنگ ٽائيمنگ - پي آءِ ڊي صنعتي ايپليڪيشنن جي وسيع رينج ۾ مستحڪم، جوابدار، ۽ غلطي برداشت ڪندڙ ڪارڪردگي فراهم ڪري سگهي ٿي . وڌيڪ جديد ڪنٽرول طريقن جي دستيابي جي باوجود، پي آءِ ڊي ڪارڪردگي، سادگي، ۽ قيمت جي بهترين توازن جي ڪري ڪيترن ئي عملن لاءِ ترجيحي پسند رهي ٿي.
جيڪڏهن توهان چاهيو ته، مان هن مضمون کي هڪ مخصوص حوالي سان ترتيب ڏئي سگهان ٿو (مثال طور، سيمينس/اومرون پي ايل سي تي پي آءِ ڊي، ايس ايس آر سان گرمي پد ڪنٽرول، يا موٽر/ٽينڪ ليول سسٽم لاءِ ٽيوننگ ڳڻپيوڪر جو مثال).
