1200 ڈگری ڈیزائن پی آئی ڈی پروگرام درجہ حرارت کنٹرول لیبارٹری باکس کی قسم الیکٹرک فرنس

1200 ڈگری لیبارٹری باکس - ٹائپ الیکٹرک فرنس کے درجہ حرارت کو کنٹرول کرنے کے لئے ایک PID پروگرام ڈیزائن کرنا۔ 1200 ڈگری باکس - ٹائپ الیکٹرک فرنس کے لئے پی آئی ڈی درجہ حرارت کنٹرول پروگرام تیار کرنے کی کلید ریاضی کا ماڈل قائم کرنے میں ہے۔ تھرموکوپل انشانکن اور سردی - جنکشن معاوضہ مکمل کرنے کے بعد ، اگلا مرحلہ نان لائنر درجہ حرارت کی حد میں متحرک ردعمل کو دور کرنا ہے۔ جب درجہ حرارت 600 ڈگری سے اوپر بڑھتا ہے تو ، بھٹی کے مواد کی تابکاری کی خصوصیات نمایاں طور پر تبدیل ہوتی ہیں ، جس کی وجہ سے روایتی PID پیرامیٹرز میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔ ہم نے ایک سیگمنٹڈ پیرامیٹر تغیر کی حکمت عملی اپنائی ، حرارتی وکر کو تین کنٹرول حدود میں تقسیم کرتے ہوئے: عام درجہ حرارت (0-300 ڈگری) ، درمیانے درجے کا درجہ حرارت (300-800 ڈگری) ، اور اعلی درجہ حرارت (800-1200 ڈگری)۔

الگورتھم کے نفاذ میں ، پی آئی ڈی ریگولیشن کی مدد کے لئے فجی کنٹرول متعارف کرایا گیا ہے۔ جب درجہ حرارت کا سینسر پتہ لگاتا ہے کہ حرارتی شرح سیٹ کی حد سے 15 فیصد سے زیادہ ہے تو ، نظام خود بخود فجی کنٹرول موڈ میں بدل جاتا ہے ، اور ممبرشپ کے افعال کا استعمال کرتے ہوئے پی ، I ، اور D کوفیفینس کو متحرک طور پر ایڈجسٹ کرتا ہے۔ تجرباتی اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ یہ ہائبرڈ کنٹرول اپروچ اعلی - درجہ حرارت کی حد میں ± 2 ڈگری کے اندر اندر اوورشوٹ کو کنٹرول کرسکتا ہے ، جو روایتی PID الگورتھم کے مقابلے میں استحکام کو 40 ٪ تک بہتر بناتا ہے۔

I. بنیادی ضروریات اور درجہ حرارت پر قابو پانے کے مقاصد

لیبارٹری باکس - ٹائپ الیکٹرک فرنس (1200 ڈگری) کے لئے بنیادی تقاضے مستحکم درجہ حرارت پر قابو پانے کی درستگی (عام طور پر ± 1 - 2 ڈگری) ، قابو پانے کے قابل حرارتی شرح (جیسے ، 5-20 ڈگری /منٹ) ، اور طویل مدتی آپریشنل قابل اعتماد (زیادہ گرمی اور درجہ حرارت میں اتار چڑھاو سے گریز کرتے ہیں)۔
کلیدی مقاصد:

ہدف درجہ حرارت: کمرے کا درجہ حرارت 1200 ڈگری (سایڈست) ؛

درجہ حرارت پر قابو پانے کی درستگی: 1 ڈگری سے کم یا اس کے برابر (انعقاد کا مرحلہ) ؛

ردعمل کی رفتار: حرارتی نظام کے دوران کوئی اہم اوورشوٹ (5 ڈگری سے کم یا اس کے برابر) نہیں ، اور ٹھنڈک/خلل کے بعد 30 سیکنڈ کے اندر استحکام پر واپس آجائے۔

ii. ہارڈ ویئر کا انتخاب (درجہ حرارت پر قابو پانے کی بنیادی باتیں)

پی آئی ڈی درجہ حرارت پر قابو پانے کے لئے "درجہ حرارت کی پیمائش - حساب کتاب - عملدرآمد" کے ایک بند لوپ کی ضرورت ہوتی ہے۔ ہارڈ ویئر بنیادی ہے اور اسے 1200 ڈگری تک اعلی - درجہ حرارت کے منظرنامے کے ساتھ ہم آہنگ ہونا چاہئے:

ماڈیول

انتخاب کی ضروریات

تجویز کردہ حل

درجہ حرارت کی پیمائش کا عنصر: اعلی درستگی اور تیز ردعمل کے ساتھ ، درجہ حرارت 1200 ڈگری سے زیادہ کے خلاف مزاحم۔ سگنل مداخلت سے گریز کرتا ہے۔ ایس - ٹائپ تھرموکوپل (پلاٹینم - روڈیم 10 - پلاٹینم): لمبی - اصطلاح 1300 ڈگری تک مزاحمت ، ± 0.5 ڈگری (0-1300 ڈگری) کی درستگی ، تھرموکوپل معاوضہ کو کم کرنے کے لئے۔

درجہ حرارت کنٹرول کور: PID الگورتھم ، AD کے نمونے لینے (تھرموکوپلس کے لئے) ، PWM آؤٹ پٹ (حرارتی کنٹرول کے لئے) ، اور مضبوط اینٹی - مداخلت کی صلاحیتوں کی حمایت کرتا ہے۔ STM32 MCU (جیسے STM32F103) یا سرشار درجہ حرارت کنٹرول PLC (جیسے سیمنز S7-1200 ، صنعتی منظرناموں کے لئے موزوں)۔

حرارتی عملدرآمد: حرارتی طاقت کو ایڈجسٹ کرتا ہے (سائیکلوں سے دور - پر بار بار گریز کرتا ہے) اور بجلی کی بھٹی حرارت کے عناصر (جیسے سلکان کاربن کی سلاخوں اور مزاحمتی تار) کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے۔ ٹھوس - ریاستی ریلے (ایس ایس آر ، جیسے ڈی سی - AC ماڈل: PWM سگنل کے ذریعہ کنٹرول شدہ - وقت پر (جیسے ، 50 ہ ہرٹز AC ، 20MS سائیکل ، ایڈجسٹ ڈیوٹی سائیکل)۔

حرارتی عنصر: 1200 ڈگری پر مستحکم حرارتی نظام ، بجلی کی گنجائش کے ساتھ بھٹی کی گنجائش کے ساتھ (جیسے ، ایک 10 ایل فرنس کو عام طور پر 3 - 5kW کی ضرورت ہوتی ہے)۔ سلیکن کاربن کی سلاخیں (1000 ڈگری اور 1400 ڈگری کے درمیان درجہ حرارت کے لئے موزوں ، آکسیکرن کے خلاف مزاحم) یا نکل کرومیم مصر دات مزاحمتی تار (درجہ حرارت کے لئے موزوں ہے جو 1200 ڈگری سے کم یا اس کے برابر ہے ، کم قیمت)۔

معاون ماڈیولز: فلٹرنگ (تھرموکوپل سگنل مداخلت) ، گرمی کی کھپت (ایس ایس آر اور مائکروکونٹرولر) ، اور الارم (اوورٹیمپریٹریچر)۔ کم - پاس فلٹر سرکٹ (اعلی - تعدد مداخلت کو دور کرنے کے لئے RC فلٹر) ؛ ہیٹ سنک (ایس ایس آر) ؛ بوزر + ریلے (اوورپرمیچر ہیٹنگ کٹ آف)۔

iii. PID درجہ حرارت کنٹرول کور الگورتھم ڈیزائن

PID (متناسب - لازمی - مشتق) "انحراف ایڈجسٹمنٹ" کے ذریعہ درجہ حرارت پر مستحکم کنٹرول حاصل کرتا ہے۔ بنیادی فارمولا یہ ہے:
آؤٹ پٹ پاور یو (ٹی)=KP × E (T) + KI × ∫E (T) DT + KD × DE (T)/DT
جہاں: E (t)=ہدف درجہ حرارت T_SET - اصل درجہ حرارت T_ACT (انحراف) ؛ کے پی (متناسب گتانک) ، کی (لازمی گتانک) ، اور کے ڈی (تفریق گتانک) بنیادی پیرامیٹرز ہیں۔