أتمتة أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء: ضبط معلمات PID في الموقع

أثناء عملية التشغيل التجريبي، تم ضبط درجة حرارة هواء التغذية لوحدة مناولة الهواء على 18 درجة مئوية، لكن القيمة الفعلية ظلت تتذبذب بين 16 و21 درجة مئوية. في كل مرة تتجاوز فيها القيمة المحددة، استغرق الأمر عدة دقائق حتى تعود إلى وضعها الطبيعي. حاول المهندس زيادة الكسب النسبي، مما زاد التذبذب سوءًا؛ بينما أدى تقليله إلى استجابة بطيئة، كما لو أن الوحدة لا تتفاعل على الإطلاق. بعد محاولات مضنية، أصبحت المعايير غير مستقرة تمامًا.

01 قبل الضبط - إذا لم يكن هذان الأمران صحيحين، فإن ضبط المعلمات مضيعة للوقت

عندما تفشل عملية ضبط PID، فإن أول ما يتبادر إلى ذهن معظم الناس هو تعديل المعلمات.

الشرط الأساسي الأول: هل المستشعر في المكان الصحيح؟

يُحدد موقع تركيب حساس درجة الحرارة درجة الحرارة التي يتحكم بها نظام التحكم التناسبي التكاملي التفاضلي (PID). فإذا كان حساس درجة حرارة هواء التغذية في وحدة مناولة الهواء مُثبتاً على الجدار المقابل لمخرج هواء التغذية، فإنه يقيس درجة حرارة الهواء المختلط بهواء الغرفة، وليس درجة حرارة هواء التغذية الحقيقية. وسيكون التأخير كبيراً، وسيتذبذب نظام التحكم التناسبي التكاملي التفاضلي حتماً.

الموقع الصحيح: داخل قناة تهوية الهواء، على جزء مستقيم من الأنبوب على بُعد 0.5 إلى 1 متر من مخرج تهوية الهواء. وينطبق الأمر نفسه على حساسات فرق الضغط؛ فإذا وُضعت بشكل غير صحيح، فلن تعكس القراءات الطلب الفعلي عند وحدات التكييف.

المتطلب الثاني: معرفة الثابت الزمني للكائن الخاضع للتحكم

تستجيب أنظمة التكييف والتهوية ببطء. فمن لحظة فتح صمام الماء المبرد إلى لحظة تغير درجة حرارة الهواء المُزوَّد فعليًا، عادةً ما يكون هناك تأخير يتراوح بين 30 ثانية و3 دقائق، وذلك تبعًا لحجم الملف، وحجم الهواء، وتدفق الماء. فمجرد تحرك الصمام لا يعني بالضرورة تغير درجة الحرارة فورًا؛ كما أن عدم تغير درجة الحرارة لا يعني بالضرورة أن الصمام لا يؤدي وظيفته.

قبل الضبط، قم بتطبيق إشارة خطوة يدوياً (على سبيل المثال، قم بتحريك الصمام من 20% مباشرة إلى 80%) ولاحظ المدة التي تستغرقها درجة حرارة الهواء المزود للبدء في التغير والاستقرار في النهاية.

02 إحساس معلمات P و I و D

يتحكم P في السرعة، ويزيل I الخطأ، أما D فهو عديم الفائدة بشكل أساسي.

P - تناسبي: كلما زاد الخطأ، زادت صعوبة الإجراء. يحدد P مقدار القوة المطبقة بناءً على مدى بُعد درجة الحرارة الحالية عن القيمة المحددة. قيمة P العالية تعني استجابة سريعة ولكنها عرضة للتجاوز والتذبذب؛ قيمة P المنخفضة تعني استجابة بطيئة ولكنها مستقرة.

I - التكامل: كلما طالت مدة تراكم الخطأ، كلما قلّ الفرق تدريجيًا. الاعتماد على P فقط سيؤدي إلى خطأ ثابت (ستكون درجة الحرارة دائمًا منحرفة قليلًا عن القيمة المحددة). مهمة I هي تراكم هذا الانحراف الصغير تدريجيًا حتى يختفي الخطأ الثابت. إذا كانت I قوية جدًا، فقد تؤدي بسهولة إلى تراكم الخطأ التكاملي وتجاوز القيمة المطلوبة.

المشتق (D): يتنبأ بالخطأ ويكبحه بناءً على اتجاهه. يراقب معدل تغير الخطأ لتقليل الخرج بشكل استباقي. نظريًا، يمكنه تقليل التجاوز، لكن إشارات نظام التكييف والتهوية مشوشة، ويميل المشتق (D) إلى تضخيم هذا التشويش، مما يتسبب في اهتزاز الصمامات بشكل متكرر.

توصية في الموقع: اضبط قيمة D على 0 أولاً. لا تفكر في إضافتها إلا في حالات محددة للغاية.

03 طريقة ضبط المراقبة في الموقع - ابدأ بـ P، خطوة بخطوة

القاعدة الذهبية لضبط الإعدادات هي: تغيير مُعامل واحد فقط في كل مرة، والانتظار حتى يستقر قبل الانتقال إلى المُعامل التالي. إذا قمت بتغيير مُعاملين في آنٍ واحد، فلن تعرف أيّهما سبب المشكلة عند حدوثها.

الخطوة 1 : أوقف تشغيل I و D، واضبط P فقط

اضبط زمن التكامل على أقصى قيمة له (أو اضبط كسب التكامل على الصفر)، واضبط المشتقة على الصفر. يصبح النظام حينها تحكمًا تناسبيًا بحتًا. وبهذه الطريقة، يكون تأثير التناسب (P) أوضح ما يكون.

ابدأ بقيمة P صغيرة نسبيًا (مثلًا، كسب P = 0.5، أو نطاق تناسبي = 200%). أدخل اضطرابًا (مثلًا، غيّر نقطة الضبط يدويًا بمقدار 2 درجة مئوية) ولاحظ منحنى درجة الحرارة:

إذا كانت الاستجابة بطيئة للغاية ويستغرق الأمر وقتًا طويلاً للوصول إلى نقطة الضبط → فإن P صغيرة جدًا، فقم بزيادتها قليلاً.

إذا تجاوزت درجة الحرارة نقطة الضبط واستمرت في التذبذب ← فإن P كبيرة جدًا، فقم بتقليلها.

الهدف: يجب أن تتقارب درجة الحرارة بالقرب من القيمة المحددة في غضون تجاوز واحد إلى اثنين. يُعدّ وجود خطأ طفيف في حالة الاستقرار أمرًا طبيعيًا.

الخطوة الثانية : بمجرد استقرار P، أضف I ببطء للتخلص من خطأ الحالة المستقرة

في ظل التحكم النسبي البحت، ستستقر درجة الحرارة بالقرب من القيمة المحددة، ولكن مع انحراف طفيف (خطأ الحالة المستقرة). عند هذه النقطة، اضبط زمن التكامل من كبير إلى صغير (أو زد كسب التكامل من صغير إلى كبير) للسماح للتكامل بإزالة الانحراف تدريجيًا.

لا تقم بتقليص زمن التكامل بشكل كبير دفعة واحدة. قلله بنسبة 20% إلى 30% في كل مرة، ولاحظ دورة استجابة كاملة:

إذا اختفى خطأ الحالة المستقرة ولكن بدأت درجة الحرارة تتذبذب ببطء (تقلبات منخفضة التردد وكبيرة السعة) → I قوي جدًا، فقم بزيادة وقت التكامل قليلاً.

إذا لاحظت تراكمًا في وقت التكامل (تتجاوز درجة الحرارة نقطة الضبط بشكل كبير لفترة طويلة قبل أن تعود) → تحقق مما إذا كان هناك إعداد مضاد للتراكم، أو قم بزيادة وقت التكامل.

الهدف: استقرار درجة الحرارة في حدود ±0.5 درجة مئوية من نقطة الضبط دون تذبذب مستمر.

الخطوة 3 : اترك D بمفرده في سيناريوهات التكييف والتهوية

إذا كان النظام مستقرًا بعد ضبط P و I، فما عليك سوى ترك D عند 0. إشارات مستشعر التكييف تحتوي على ضوضاء، وسيقوم D بتضخيم هذه الضوضاء، مما يتسبب في اهتزاز الصمام بشكل طفيف ومتكرر، الأمر الذي يسرع من تآكل الصمام ولا يستحق التضحية.

لا يُنصح بإضافة D إلا في الحالات التالية: عندما يكون للنظام زمن استجابة قصير للغاية (مثل التحكم الدقيق في فرق الضغط في بعض غرف التنظيف)، ولا يزال هناك تذبذب سريع واضح بعد ضبط P+I. وحتى في هذه الحالة، ابدأ بقيمة صغيرة للغاية وقم بزيادتها بشكل طفيف في كل مرة.

الخطوة الرابعة : التحقق - اختبره في ظل ظروف تشغيل مختلفة

لا تضمن المعايير المُعدّة لظروف تشغيل معينة أداءً جيدًا في ظروف أخرى. تتغير أحمال نظام التكييف والتهوية مع تغير الفصول. بعد الضبط، يجب التحقق من المعايير في ظل حالتين نموذجيتين على الأقل: الحمل العالي والحمل المنخفض.

ظروف الحمل العالي: ارتفاع درجة الحرارة الخارجية، وفتح جميع وحدات التوصيل بالكامل، وارتفاع ضغط النظام.

ظروف انخفاض الحمل: خلال الليل أو في فترات ما بين المواسم، يتم إغلاق عدد كبير من وحدات المحطة الطرفية.

لا يمكن اعتبار عملية الضبط مكتملة حقًا إلا عندما تعمل المعايير بشكل مقبول في ظل كلا الشرطين.

شركة سوتشو فارما للآلات المحدودة

2026/07/31

جينو