Hot Plate Automatic Control System (HPACS): 3 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

Dette projekt har til formål at give en enkel intuitiv måde at forstå, hvordan man laver automatisk PID -tuning ved hjælp af en varmelegeme. Det, jeg har lavet, er baseret på Åström – Hägglund-metoden til at udlede parametre ved hjælp af bang-bang-kontrol for at afsløre systemegenskaber og derefter vælge parametre baseret på denne viden. Der er intet hemmeligt ved det, og info kan findes her: https://da.wikipedia.org/wiki/PID_controller#Loop… Og for at vælge parametre kan du læse lidt her: https://da.wikipedia.org/ wiki/PID_controller#sløjfe …

For at gøre det rart tilføjes en Nextion 3.2 HMI-grænseflade til brugerinput og visning af forskellige variabler i realtid. MEN jeg lavede også en seriel terminalversion af biblioteket, hvilket gør projektet langt billigere!

Den virkelige baggrundshistorie er, at jeg dels lovede min far at lave en temperaturkontrol til smeltende bivoks, dels ville jeg opdatere min grundlæggende kontrolteori og endelig ville jeg undersøge autotuning af PID -controllere. På siden lykkedes det mig også at bruge den til Sous Vide, der lavede dejlige bøffer og Bearnaisesauce som en del af testen!

ADVARSEL

Jeg arbejder med 230 V her, hvilket er farligt, hvis du ikke ved, hvad du laver! Jeg er elektriker og elektronikingeniør, så jeg har lidt erfaring her - men arbejd IKKE med 230 V, hvis du ikke er fortrolig med det, og pas meget på ikke at røre levende ledninger! Pas også på de billige SS-relæer med hensyn til mulig brandfare, da dette er blevet set af nogle mennesker (dog ikke af mig).

Forbrugsvarer

• En billig WASCO varmeplade (kunne være en bedre - f.eks. En Ikea -induktionsplade)
• Et billigt SS-relæ
• En Dallas onewire temperaturføler
• En Arduino Mega
• (Valgfrit) Et Nextion 3,2 "HMI -interface/display
• 5V strømforsyning til Arduino

Trin 1: Montering

Jeg byggede kun et kabinet til HMI -versionen af projektet, da det var det, jeg endte med at bruge. Så jeg lavede et kabinet til montering af relæ, HMI og Arduino. Jeg lavede også en klemme til temperatursensoren, bare fordi jeg kunne …

Trin 2: Kodning

Al koden til HMI og Arduino er tilgængelig på min Git -repo til projektet.

Jeg kommenterede meget i koden for at prøve at gøre det lettere at læse og forstå. Men i det væsentlige oprettede jeg en virkelig langsom PWM for kogepladen og en timer-afbrydelse for statsmaskinen/kontrollen, og det er virkelig det.

Så er der naturligvis tuningsrutinen og selve kontrollen + HMI eller Serial interface …

Jeg gør noget, som jeg ikke er en stor fan af i denne kode, og det er at bruge seriel udskrivning i en timer -afbrydelse. Serielt print tager meget tid og bør virkelig undgås i en timerafbrydelse …

Tuningen fungerer som følger:

1. Indstil PWM -driftscyklus til 40%
2. Vent, indtil setpunkttemperaturen er nået
3. Indstil PWM -driftscyklus til 0%
4. Vent, indtil temperaturen er under setpunktet
5. Gentag trin 1-4, indtil f.eks. 3 perioder med næsten samme tid og amplitude ses
6. Beregn paraemters for PID baseret på ovenstående

Ret simpelt;)

Trin 3: Test

Nu hvor kodningen er færdig, er det tid til test. I det tidligere afsnit viste jeg tuningen grafisk fra en test - så der er ikke meget tilbage at sige. Men et par tests ved hjælp af de opnåede parametre er vist her.