Bộ điều khiển PID

Bộ điều khiển PID là gì? Nguyên lý và Ứng dụng trong Công nghiệp

Bộ điều khiển PID xuất hiện rất nhiều trong các ứng dụng quen thuộc quanh ta, những hệ thống sản xuất công nghiệp lớn đến các dây chuyền tự động hóa trong phòng thí nghiệm. Tuy vậy, không phải ai cũng hiểu rõ nguyên lý vận hành cũng như những lợi ích thực sự mà nó mang lại. Nắm vững kiến thức về PID sẽ giúp người dùng lựa chọn và khai thác thiết bị hiệu quả hơn, bài viết dưới đây EMIN sẽ chia sẻ toàn bộ về thiết bị thú vị này

Trước hết chúng ta cần hiểu PID là gì?

PID là viết tắt của Proportional Integral Derivative, được hiểu là một cơ chế phản hồi trong hệ thống điều khiển tự động. Khi một hệ thống cần duy trì giá trị mong muốn, ví dụ như nhiệt độ hoặc áp suất, PID sẽ tính toán sai số giữa giá trị thực tế và giá trị đặt. Dựa trên đó, bộ điều khiển đưa ra tín hiệu điều chỉnh để giảm thiểu sai số và đưa hệ thống về trạng thái ổn định.

Nguyên lý chung của PID luôn giữ nguyên, tuy nhiên mỗi hệ thống sẽ yêu cầu các tham số khác nhau. Việc điều chỉnh ba thông số P, I, D là bước quan trọng quyết định hiệu quả điều khiển. Một hệ thống được tinh chỉnh đúng cách có thể đạt sự cân bằng giữa tốc độ phản ứng, độ chính xác và độ ổn định, hạn chế tối đa sự dao động hoặc độ vọt lố.

Cách thức hoạt động của bộ điều khiển PID

Trong một hệ thống điều khiển vòng kín, các thành phần cơ bản thường bao gồm cơ cấu chấp hành như thiết bị gia nhiệt, bộ điều khiển được cài đặt thông qua màn hình HMI hoặc PLC, cùng với đó là các cảm biến phản hồi đo áp suất, nhiệt độ hay lưu lượng. Khi giá trị cài đặt được thiết lập, bộ điều khiển PID sẽ gửi tín hiệu để điều chỉnh cơ cấu chấp hành. Quá trình này diễn ra liên tục với tốc độ nhanh hoặc chậm tùy vào đặc tính hệ thống.

Lấy ví dụ trong điều khiển nhiệt độ, nếu cần duy trì mức 200°F, bộ điều khiển PID sẽ tự động đưa ra tín hiệu đóng ngắt. Khi nhiệt độ tăng vượt mức 202°F, bộ điều khiển ngắt để tránh quá nhiệt. Khi nhiệt độ hạ xuống 198°F, nó lại kích hoạt để duy trì giá trị mong muốn. Nhờ đó, hệ thống luôn giữ được mức nhiệt ổn định quanh giá trị đặt, tránh dao động quá lớn.

Một số dạng bộ điều khiển PID

Tùy vào yêu cầu cụ thể mà bộ điều khiển có thể được triển khai dưới nhiều dạng khác nhau. 

- P là bộ điều khiển tỉ lệ, hoạt động dựa trên sai số hiện tại và cho phản ứng nhanh. 

- PI kết hợp giữa tỉ lệ và tích phân, nhờ đó loại bỏ được sai số ổn định còn sót lại.

- PD kết hợp tỉ lệ và vi phân, giúp dự đoán xu hướng sai số để hệ thống phản ứng kịp thời.

- Hoàn chỉnh nhất là PID, tích hợp cả ba thành phần, đem lại sự cân bằng tối ưu giữa tốc độ, độ chính xác và độ ổn định.

Ứng dụng thực tế:

Trong sản xuất công nghiệp hiện đại, bộ điều khiểN PID này được ứng dụng rộng rãi trong điều khiển nhiệt độ của lò hơi, lò nung, trong việc kiểm soát tốc độ động cơ, điều chỉnh áp suất và lưu lượng trong hệ thống đường ống, hay quản lý mức chất lỏng trong bồn chứa. 

Với các hệ thống phức tạp như dây chuyền chế biến thực phẩm, hóa chất hoặc dược phẩm, PID giúp duy trì độ chính xác cao, giảm sai số và rút ngắn thời gian ổn định.

Trong các hệ thống HVAC, bộ điều khiển này giúp duy trì nhiệt độ phòng ổn định, mang lại sự thoải mái và tiết kiệm năng lượng.

Trong ngành ô tô và hàng không, PID được sử dụng để kiểm soát tốc độ, góc lái, thậm chí là cân bằng máy bay. Điều này cho thấy phạm vi ứng dụng của PID trải dài từ công nghiệp nặng đến công nghệ cao và đời sống hàng ngày.

Bộ điều khiển PID OMEGA hiện đang có sẵn tại EMIN

Để khai thác tối đa sức mạnh của PID, lựa chọn sản phẩm đến từ thương hiệu lớn là điều đáng cân nhắc. Một trong những thương hiệu nổi bật trên thị trường hiện nay là Omega, hãng sản xuất các thiết bị đo lường và điều khiển nổi tiếng toàn cầu. Các bộ điều khiển PID Omega được giới kỹ sư đánh giá cực kỳ tốt và dễ dàng sử dụng, mang lại khả năng điều khiển chính xác mà còn tích hợp nhiều tính năng hiện đại như cài đặt linh hoạt, hiển thị trực quan và khả năng kết nối với nhiều hệ thống tự động khác.

Tại Việt Nam, EMIN sẵn sàng mang đến cho khách hàng giải pháp toàn diện trong tự động hóa và kiểm soát quá trình. Với ưu thế về chất lượng, bộ điều khiển PID Omega đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng cần độ tin cậy cao như dây chuyền sản xuất liên tục, phòng thí nghiệm hoặc các hệ thống giám sát khắt khe. Người dùng có thể dễ dàng lựa chọn nhiều model khác nhau, từ các bộ điều khiển cơ bản đến dòng cao cấp tích hợp đa chức năng, tùy theo nhu cầu sử dụng thực tế.