همانگونه که در مقدمه توضیح داده شد PID کنترلر یعنی کنترل هوشمندانه یک پارامتری از یک فرآیند صنعتی از قبیل :
کنترل فشار آب در یک خط لوله : به توسط کنترل دور پمپ که از طریق اینورتر کنترل میگردد کنترل دبی آب در یک خط لوله : به توسط کنترل دور پمپ که از طریق اینورتر کنترل میگردد کنترل فلو هوای یک سیستم دمنده به توسط کنترل دور فن که از طریق اینورتر کنترل میگردد کنترل دمای یک سالن به توسط کنترل دور فن دمنده هوای گرم که از طریق اینورتر کنترل میگردد همه این مثالها و مثالهایی از این قبیل را میتوان یک سیستم کنترلر PID نامید.
ساختمانی چند طبقه را در نظر بگیرید در طبقات پایین این ساختمان فشار آب تقریبا در تمام ساعات روز خوب بوده و ساکنین مشکلی از بایت فشار آب نخواهند داشت ولی طبقات بالاتر در ساعات مختلف روز و بسته به مصرف ساکنین ساختمان از بابت فشار آب مشکل دار خواهند بود. برای رفع این مشکل اکثر ساختمان ها از یک پمپ در مسیر لوله رفت آب به واحدها استفاده میکنند و این پمپ توسط یک سیستم تشخیص فشار بصورت ذیل کار میکند:
هر موقع فشار آب از یک حد معینی افت کند سنسور فشار به موتور فرمان روشن شدن میدهد و موتور به سرعت شروع به کار میکند ) و این خود بعضی مواقع باعث ایجاد یک ضربه در لوله ها میگردد که این موضوع نه تنها به سیستم لوله کشی صدمه میزند بلکه باعث خرابی پمپ نیز میگردد ) و به محض رسیدن فشار به مقدار دلخواه موتور دوباره خاموش میگردد. روشن و خاموش شدنهای مداوم پمپ نه تنها باعث بالا رفتن هزینه برق شده بلکه باعث کوتاه شدن عمر مفید موتور و پمپ میگردد و در ضمن هیچ وقت فشار داخل لوله ها تثبیت نمیگردد و فشار آب خروجی از شیر آب مداوم کم و زیاد میگردد .
لذا برای برطرف کردن این موضوع کافیست موتور متصل شده به پمپ اولا سه فاز باشد و در ثانی توسط یک اینورتر ADT بصورت PID کنترل شود. در این حالت از یک سنسور تشخیص فشار خط لوله بایستی استفاده نمود. بلوک دیاگرام نحوه کار بصورت زیر میباشد :
همانطور که در شکل بالا دیده میشود محلی جهت تنظیم فشار دلخواه در سیستم خواهد بود ( SV ) که اپراتور میتواند فشار دلخواه آب مصرفی را از آن محل تنظیم نماید اینورتر مقدار فشار خط را از طریق سنسور نصب شده در خروجی پمپ خوانده ( PV) و با مقدار ( SV ( تنظیم شده مقایسه میکند اگر فشار خط ( PV کمتر از مقدار فشار تنظیم شده ( SV ) باشد دور موتور را به آرامی افزایش میدهد تا فشار به نقطه مطلوب تنظیم شده برسد و به محض رسیدن فشار به نقطه تنظیم شده دور را ثابت نگه میدارد و اگر به هر دلیلی ( مثلا به دلیل بسته شدن شیر مصرف کننده ها ( فشار خط بالاتر از مقدار تنظیم شده رود دور موتور توسط اینورتر کاهش میابد تا جایی که دیگر نیازی به کارکرد پمپ نباشد که در این صورت پمپ کلا خاموش میگردد و به محض کاهش فشار دوباره سیکل بالا تکرار میگردد.
روش اجرای کار به صورت عملی :
در این مثال فرض میکنیم که یک پمپ آب در یک ساختمان چند طبقه جهت تامین فشار خط لوله آب مصرفی ساکنین نصب شده است و میخواهیم فشار آب مصرفی را توسط کنترل دور پمپ بصورت PID به تحوی کنترل نماییم که همیشه فشار آب در لوله ثابت باقی بماند و ساکنین طبقات بالاتر احساس افت فشار ننمایند.
مفروضات :
محل تنظیم فشار آب ولوم روی اینورتر در نظر گرفته شود ( Set Value
فشار خط لوله آب مصرفی توسط یک ترانسمیتر فشار دوسیمه ۴ تا ۲۰ میلی آمپر و ۰ تا ۱۰ بار
خوانده شده و به اینورتر وصل گردد
نقطه فشار تنظیم آب ۵ بار تنظیم گردد
پمپ آب ۳ فاز ۲۲۰ ولت و ۱ اسب در نظر گرفته شود
ج – راه اندازی :
ابتدا پارمتر E43 را جهت مشاهده مقدار SV روی نمایشگر برابر ۱۰ قرار میدهیم. مقدار ولوم اینورتر را روی کمترین مقدار تنظیم میکنیم در این حالت نمایشگر مقدار 0 را
دهد. نمایش می موتور را استارت میزنیم در این حالت اینورتر شروع به کار میکند ولی چون فرکانس خروجی 0 میباشد موتور شروع بکار نخواهد کرد. حال ولوم را میچرخانیم تا مقدار SV روی نمایشگر عدد ۵۰ را نمایش دهد در این حالت موتور شروع بکار کرده و فشار آب بالا میرود که برای مشاهده مقدار فشار PV روی نمایشگر مقدار E43 را روی ۱۲ قرار میدهیم ( در صورت وجود نمایشگر فشار روی خط لوله نیاز به
این مرحله نیست ) که در این حالت بایستی مقدار نمایشگر ۵۰ را نمایش دهد در غیر اینصورت مقدار پارامتر 103 که مربوط به (P (Gain میباشد را تغییر میدهیم تا مقدار PV ۵۰ تنظیم گردد.
حال ولوم را میچرخانیم تا مقدار SV روی نمایشگر عدد ۱۰۰ را نمایش دهد در این حالت دورموتور افزایش مییابد و فشار آب بالا میرود که برای مشاهده مقدار فشار PV نمایشگر مقدار E43 را روی ۱۲ قرار میدهیم که در این حالت بایستی مقدار نمایشگر . را نمایش دهد در غیر اینصورت مقدار پارامتر 103 که مربوط به (P (Gain میباشد را
تغییر میدهیم تا مقدار PV روی ۱۰۰ تنظیم گردد.
روش کارکنترلر PID به اینصورت میباشد که :
۱۰۰
ابتدا کنترل کننده P وارد عمل شده و عملکرد سیستم را بهبود میبخشد در این حالت ما خطای ماندگار خواهیم داشت ولی توسط کنترل کننده P به حداقل میرسد ولی به صفر نخواهد رسید.سپس کنترل کننده وارد عمل شده و خطای ماندگار را صفر میکند ولی در این حالت تعداد زیادی OVERSHOOT, UNDERSHOOT به سیستم اضافه خواهد گردید که نامناسب میباشد. به همین
دلیل کنترل کننده D وارد عمل شده و این نوسانات ناخواسته را حذف میکند.