Programmierbare Logikregler (SPS) sind immer noch die am weitesten verbreiteten Einheiten für die Regelungs- und Automatisierungstechnik. Ihre Vielseitigkeit macht sie für eine Vielzahl von Aufgaben geeignet. Dedicated Proportional Integral derivative (PID)-Regler enthalten jedoch spezielle Algorithmen, die normalerweise zur Regelung von Wärme und Temperatur dienen.
Wann wird also ein Allzweck-SPS-System all Ihre Anforderungen erfüllen und wann benötigen Sie einen dedizierten PID-Regler? Können Sie SPS-Hardware und einen PID-Algorithmus (oder umgekehrt) verwenden? Wann lohnt es sich, beides zu integrieren? Wenn Sie Ihren Kopf zerkratzen und versuchen, sich das Venn-Diagramm des dedizierten PID-Reglers gegenüber der SPS vorzustellen, könnte ein Blick auf die Kernunterschiede Ihnen helfen, das optimale System zu entwerfen.
PLC vs. Dedizierter PID-Regler: Lesen der Alphabet-Suppe
Das schiere Volumen der Sensoren und Regler reicht aus, um fast jedermann eine Analyselähmung zu ermöglichen. Hier sind die Unterschiede zwischen PLC und PID:
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SPS |
Spezieller PID-Regler für thermische Anwendungen |
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Stromversorgung der Heizelemente |
Erfordert einen externen Netzschalter, um das Heizelement mit Strom zu versorgen. PLC-Hardware treibt häufig externe Geräte an, um „schwerere“ Lasten zu tragen |
Kann Heizelemente in vielen Anwendungen direkt mit Strom versorgen |
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Verwenden Sie |
Wird mit einer Vielzahl von Sensoren verwendet, oft zum Zählen oder zur binären Bestimmung |
Verwendet spezielle Algorithmen zur Überwachung oder Steuerung eines Prozesses mit einem oder mehreren Regelkreisen |
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Toleranzen |
Allzweckgerät; Temperaturregelung mit engen Toleranzen nicht eingebaut |
Speziell entwickelt für Temperaturregelung mit engen Toleranzen |
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Firmware |
SPS-Hersteller verwenden ihre eigenen Betriebssysteme; Programmierer müssen mit dem entsprechenden Betriebssystem arbeiten |
Watlow®-Geräte werden auch auf einem Root-Betriebssystem ausgeführt, aber die Konfiguration erfolgt sofort. Jedes Gerät verfügt über integrierte Regelkreise, die Funktionsblöcke bieten, um Sensoren und Ausgänge virtuell mit der Software zu verbinden |
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Einrichtung |
Programmiert über Code mit eigener Syntax und Formatierung; erfordert häufig, dass Entwickler Leiterlogikdiagramme erstellen |
Kann komplexe Funktionen einfach durch Kombination von Funktionsblöcken auf unterschiedliche Weise ausführen |
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Kosten der Komponenten |
Ca. 1.000 USD pro Regelkreis, abhängig von den ausgewählten Eingängen und Ausgängen |
Ca. 200 USD für Watlow-Hardware, pro Regelkreis, je nach Paket |
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Betriebskosten |
Bezahlung für Software-Lizenzierung, Wartungsgebühren |
Laden Sie die’proprietäre Software von Watlow kostenlos herunter |
Es gibt auch Ähnlichkeiten zwischen PLCs und dedizierten PID-Reglern wie viele von Watlow ’s Geräten. Zum Beispiel gibt es erhebliche Überschneidungen bei der Hardware: Das Gerät muss ein Thermoelement lesen, dann ein mechanisches Relais antreiben oder einen Transistor-Transistor-Logik-Ausgang (TTL) bereitstellen, um ein Halbleiterrelais anzusteuern.
PID vs. PLC: Wann sollte jeder verwendet werden?
Zu den Hauptvorteilen der PID-Regler-Route für thermische Anwendungen gehören eine schnellere Betriebszeit bis zur Leistung und erhebliche Einsparungen bei den Betriebskosten. Sollten Sie also einen Watlow® Regler für Ihr gesamtes System verwenden?
Nicht unbedingt. Eine SPS kann die Steuerung eines gesamten Systems umfassen, und manchmal ist diese Flexibilität erforderlich. Ein dedizierter PID-Regler hingegen wurde speziell für die Regelung der thermischen Komponenten des Systems entwickelt. Da es diese enge Funktion hat, kann der dedizierte PID-Regler sowohl für eine präzise Regelung als auch für eine Verlängerung der Lebensdauer des Systems optimiert werden. Darüber hinaus verwenden die Regler’von Watlow (wie der F4T® Temperatur- und Prozessregler ) fortschrittliche Algorithmen, um thermische Systeme mit Genauigkeit zu steuern, die über den Industriestandard hinausgeht. Solche Algorithmen werden nützlich, wenn ein bestehender Prozess von einer weiter verfeinerten thermischen Regelung profitiert.
Wenn also der thermische Teil eines Prozesses geschäftskritisch ist, macht ein dedizierter Regler Sinn. Es gibt auch den zusätzlichen Vorteil der Einfachheit: Die Trennung des thermischen System-PID von der SPS bedeutet, dass Ihr SPS-Code einfacher zu implementieren und zu testen ist und es keine unerwarteten Interaktionen zwischen dem PID und dem Rest Ihrer Steuerungen geben wird. Dies bedeutet ein zuverlässigeres und robusteres Systemdesign.
Können Sie den Auftrag nur mit SPS erledigen?
Die Art der Unterschiede zwischen PLCs und dedizierten PID-Reglern macht es so, dass die beiden in Harmonie mehr arbeiten, als sie miteinander konkurrieren. Es gibt jedoch Zeiten, in denen es sich nicht lohnt, zwei separate Pakete zu verwenden. Eine Toleranz von +/-20°F z. B. rechtfertigt nicht unbedingt einen spezialisierten PID-Algorithmus.
Sobald ein solch großer Bereich inakzeptabel wird, bieten spezialisierte Thermoregler wie Watlow-Geräte einen Wert, der die Kosten bei weitem überwiegt. Dies ist besonders in der Energieabteilung üblich, wo die Temperaturtoleranzen niedrig sind.
Beispielsweise ist eine genaue Temperaturregelung bei der Herstellung von Halbleiterwafern unerlässlich. Der– Verdampfungsprozess von Gasen, die während der Produktion benötigt werden, aber für das fertige Produkt unsicher sind,–erfordert eine bestimmte Temperatur. Zuvor war es die beste Methode, einfach eine Temperatur über 130°F zu erreichen. Heute wissen wir, dass eine Temperatur im engen Bereich von 145°F-150° F sehr vorzuziehen ist.
Was ist mit PID Software + PLC Hardware?
Die Programmierung von erweiterten Algorithmen in SPS-Hardware bleibt ebenfalls eine Option. Es gibt jedoch einige Dinge zu beachten:
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SPS unterscheiden sich in der Art und Weise, wie sie programmiert/codiert werden. Der Ingenieur muss die Programmierung von Open-Source-Algorithmen in der angegebenen SPS für die Anwendung komfortabel gestalten.
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Open-Source-PID-Algorithmen übertreffen nicht die Industriestandards und können flach fallen, wenn die Toleranzen eng werden.
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Die Stromversorgung von PID-Software mit SPS-Hardware kann teuer werden, da die Hardware nicht für eine solche Anwendung entwickelt wurde.
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Kosten können ebenfalls ein Problem sein. Drei SPS-Eingänge können mit einer Eingangskarte ungefähr 1.500 bis 2.500 USD kosten. Manchmal erfordert es eine Kombination von SPS- und PID-Technologien, um die Kosten zu kontrollieren.
Ja, die Versuchung besteht darin, eine SPS für alles zu verwenden, besonders wenn es sich um Geräte handelt, mit denen Sie bereits vertraut sind. Obwohl es nichts grundsätzlich falsch mit dem Ansatz ist, ist es oft schneller, einfacher und effizienter, einen dedizierten PID-Regler mit den thermischen Aspekten umgehen zu lassen.
Erste Schritte mit Watlow ’s Thermoreglern
Auch hier machen dedizierte PID-Regler SPS nicht überflüssig. Im Gegenteil, die thermischen Regler’von Watlow sind für die einfache Integration in Prozesse ausgelegt, in denen SPSs hilfreich oder sogar erforderlich sind. Unsere Geräte eignen sich für Situationen, in denen eine spezielle Temperaturregelung einen positiven Effekt auf das Endprodukt haben kann.
Unser Team von Thermoregler-Spezialisten denkt in Bezug auf SPS und Watlow-Regler mehr als SPS im Vergleich zu Watlow-Reglern. Wir arbeiten mit Ihren SPS zusammen, anstatt sie zu ersetzen, um thermische Anforderungen zu erfüllen, die die SPS nicht erfüllen können. Wenn Ihre Prozesse enge Temperaturtoleranzen erfordern, können Sie uns anrufen, um Ihre PID-Arbeit zu erledigen.
Wenn thermische Präzision zu einer Pressanforderung wird, sind unsere Experten für thermische Regelung bereit, Ihnen zu helfen. Kontaktieren Sie uns, um zu erfahren, wie Watlow durch die Integration in Ihr bestehendes System einen Mehrwert schaffen könnte.