Thailand Web Stat Truehits.net
Image Alternative text

โทรสอบถามข้อมูลเพิ่มเติม 
กรอกข้อมูลเพื่อให้เจ้าหน้าที่ติดต่อกลับ CLICK

     เครื่องควบคุมอุณหภูมิ (Temperature Controller) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการควบคุมอุณหภูมิ ที่เหมาะกับงานในอุตสาหกรรมทุกประเภท โดย Temperature Controller แม้ชื่อจะเป็น Temperature (แปลว่า อุณหภูมิ) แต่จริง ๆ แล้วอุปกรณ์ตัวนี้สามารถควบคุมได้ทุกอย่างไม่ใช่แค่อุณหภูมิ เช่น ความดัน, ความชื้น, อัตราการไหล, ระดับ ฯลฯ เพียงแต่งานควบคุมอุณหภูมิมักจะมีมากที่สุด ยกตัวอย่างงานที่ใช้เครื่องควบคุมอุณหภูมิ เช่น อุตสาหกรรมพลาสติก, อุตสาหกรรมยาง, อุตสาหกรรมทางเคมีภัณฑ์, อุตสาหกรรมอาหาร, อุตสาหกรรมเซรามิค ไปจนถึงห้องทดสอบและเครื่องบรรจุภัณฑ์ต่าง ๆ ฯลฯ การทำงานของเครื่องควบคุมอุณหภูมิจะควบคุมอุณหภูมิให้ได้ตามค่าอุณหภูมิที่กำหนดไว้ โดยจะนำมาใช้ในการสั่งงานให้กับอุปกรณ์สำหรับทำความร้อนหรืออุปกรณ์สำหรับทำความเย็นทำงานตามที่ได้ตั้งค่าอุณหภูมิไว้ การนำมาใช้งานและการควบคุมก็ขึ้นอยู่กับจุดประสงค์ของการใช้งานที่ตัวเครื่องควบคุมอุณหภูมิจะมีส่วนที่รับอุณหภูมิ (Input) จากหัววัดอุณหภูมิหรือที่เรียกกันว่าเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ แล้วมาแสดงผลที่หน้าจอ Display พร้อมกับประมวลผลเพื่อควบคุมอุณหภูมิให้ได้ตามค่าที่ได้กำหนดไว้ หากอุณหภูมิไม่ได้ตามที่กำหนดไว้ก็จะมีในส่วนของการสั่งงาน (Output) ไปสั่งให้อุปกรณ์สำหรับทำความร้อนหรืออุปกรณ์ทำความเย็นทำงานให้ได้ตามค่าที่กำหนดไว้นั่นเอง

     SP คือ Set point หรือ ค่าที่ต้องการควบคุม เช่น ต้องการต้มน้ำที่ 100 ํC
     PV คือ Process Variable หรือ ค่าที่วัดมาจากโพรเซส เช่น อุณหภูมิในถังน้ำที่อุณหภูมิปกติเป็น 30 ํC
     MV คือ Manipulated Variable หรือ สัญญาณควบคุมที่เครื่องควบคุมคำนวณได้มีหน่วยเป็น % (0-100 %)
     E คือ Error หรือ ผลต่างระหว่างค่าที่ต้องการควบคุมกับค่าที่วัดได้ (E = SP-PV)
 
     เอาต์พุตของเครื่องควบคุมอุณหภูมิ (Control Output) คือ เอาต์พุตที่ทำงานตามการควบคุมของตัวควบคุม โดยจะแปรเปลี่ยนไปตามค่าตัวแปร Manipulate Variable (MV) ที่คำนวณได้จากการควบคุม PID หรือ ON/OFF ซึ่งเอาต์พุตนี้จะทำหน้าที่ตอบสนองต่อค่าเซตพอยต์ (Target response) หรือ การรบกวนจากภายนอก (Disturbance response)
 
ลักษณะการควบคุมของเครื่องควบคุมอุณหภูมิ แบ่งได้เป็น 2 ประเภทคือ
     1. การควบคุมแบบตัดต่อ (ON/OFF Control) 
     2. การควบคุมแบบอนาลอก (PID Control)
 
การควบคุมแบบ ON - OFF
     ในระบบควบคุมแบบ ON-OFF เครื่องควบคุมจะสั่งเอาท์พุตทำงานเพียง 2 สภาวะเท่านั้น คือ ON และ OFF เป็นการควบคุมแบบง่าย ๆ และราคาไม่แพง ดังนั้นจึงนิยมใช้กันอย่างกว้างขวางในงานควบคุมทางอุตสาหกรรม ในกรณีที่ผลจากการแกว่งของอุณหภูมิเป็นที่ยอมรับได้
     กำหนดให้สัญลักษณ์เอาต์พุตของเครื่องควบคุมเป็น MV และผลต่างระหว่าง SV กับ PV เป็น E (Error) ฉะนั้นในการควบคุมแบบ ON-OFF สัญญาณ MV จะมีค่าเป็น 100% (ON) หรือ 0% (OFF) เท่านั้น โดยจะขึ้นอยู่กับว่า E มีค่าเป็น + หรือเป็น - นั่นคือ
          MV = 100% (ON) เมื่อ E > 0 (PV < SP)
          MV = 0% (OFF) เมื่อ E < 0 (PV > SP)




รูปแสดงการควบคุมแบบ ON - OFF

     ในกรณีอุณหภูมิที่โพรเซสมีการกระเพื่อมที่ Set point จะมีผลทำให้เอาต์พุตของเครื่องควบคุม ON และ OFF อยู่ตลอดเวลา ซึ่งสามารถแก้ไขได้โดยกำหนด Hysteresis หรือ Differential gap หรือ Dead band เพื่อลดการตัด-ต่อที่เกิดขึ้น แต่ผลเสียคือจะทำให้เกิด Overshoot มากขึ้น

     ลักษณะของ ON - OFF Control คือจะเกิดการแกว่งของอุณหภูมิ (Oscillation) อยู่ตลอดเวลา โดยในกรณีที่มี Hysterresis ความถี่ในการตัดต่อจะลดลง แต่ค่า Overshoot จะมากขึ้นในระบบที่ช้า คาบในการแกว่งจะยาวกว่าในระบบที่เร็วกว่า

การควบคุมแบบ PID Control หรือ Proportional Integral Derivative Control
     เป็นกระบวนการควบคุมอย่างหนึ่ง ที่นิยมนำมาใช้ในการควบคุมอุณหภูมิ โดยสามารถแก้ไขปัญหา การเกิด Offset Error ที่สถานะคงตัวของระบบได้ โดยสามารถหาค่าตัวแปรของ PID

ผลของ P ACTION
     สามารถเพิ่มผลของ P action ได้โดยลดค่า PB ลง จะมีผลทำให้
          • มีค่า Offset น้อยลง
          • มี Overshoot สูงขึ้น เกิดการแกว่งมากขึ้น
          • ระบบขาดเสถียรภาพมากขึ้น ถ้าลดค่า PB มากเกินไป จะทำให้ระบบ Oscillate

ผลของ I ACTION
     สามารถเพิ่มผลของ I action ได้โดยลดค่า TI ลง จะมีผลทำให้
          • ไม่มี Offset
          • มี Overshoot สูงขึ้น เกิดการแกว่งมากขึ้น
          • ระบบขาดเสถียรภาพมากขึ้น ถ้าลดค่า TI มากเกินไป จะทำให้ระบบ Oscillate หรือ Unstable

ผลของ D ACTION
     สามารถเพิ่มผลของ D action ได้โดยเพิ่มค่า TD ลง จะมีผลทำให้
          • มี Overshoot ลดลงมีคาบการแกว่งสั้นลง
          • ระบบมีเสถียรภาพมากขึ้น ไวขึ้น
          • ในระบบที่เร็วอยู่แล้ว จะขาดเสถียรภาพ



รูปแสดงกระบวนการทำงานของ PID Control

     จากรูป จะเห็นได้ว่าในการควบคุมแบบ PID Control นั้น เมื่อมีการเพิ่มค่า Kp เข้าไปในระบบ จะทำให้ค่า PV นั้นเข้าสู่เป้าหมาย SV ที่ตั้งไว้ได้  แต่ยังคงเกิดค่า OFFSET error จึงมีการเพิ่มในส่วนของค่า Ki เข้าไป จึงทำให้ลดค่า OFFSET error ลงไปได้ แต่ก็ยังมีปัญหาเรื่องการแกว่งของระบบ หรือ ออสซีลเลส จึงได้เพิ่มค่า Kd เข้าไปเพื่อลดค่าการแกว่งเหล่านั้น และทำให้ PV เข้าสู่ SV ในสถานะคงตัวในที่สุด โดย P คือค่าสัดส่วนโดยตรงกับ ค่า Error ส่วนค่า I หรือค่าเฉื่อยนั้นจะเป็นอิสระจากตัวแปร P และ D และสุดท้ายค่า D หรือแรงต้าน ซึ่งเกิดจากหน่วงของระบบ โดยจะเป็นการรวมของผลต่างขอค่า Error ในอดีต โดยจะมีจำนวนเท่ากับ t-1 เนื่องจากตอนเริ่มต้นระบบจะไม่มี Error ก่อนหน้า

อ้างอิง
https://www.supremelines.co.th/
https://www.factomart.com/

โทรสอบถามข้อมูลเพิ่มเติม 
กรอกข้อมูลเพื่อให้เจ้าหน้าที่ติดต่อกลับ CLICK