У термоэлектрического привода Oventrop 24 В две электрические команды: питание подано или снято. При этом XIOT может рассчитать промежуточный запрос нагрева, например 50%. Этот процент не задаёт положение штока: виртуальное устройство «Сервопривод» переводит его во время работы реле. Разберём, как вместе работают PID и медленный ШИМ и почему команда, движение клапана, расход и тепловая мощность — разные величины.
Из чего состоит контур управления
Комнатный датчик передаёт фактическую температуру виртуальному устройству «Радиатор». В нём PID-регулятор сравнивает значение с уставкой и рассчитывает потребность в тепле. «Сервопривод» получает результат, управляет реле медленным ШИМ, а реле подаёт или снимает питание с физического привода. Изменившаяся температура воздуха возвращается в следующий расчёт.
Как PID рассчитывает запрос тепла
Виртуальное устройство «Радиатор» сравнивает текущую температуру с желаемой. Если мы задали 22 °C, а датчик показывает 21,2 °C, ошибка равна 0,8 °C. Регулятор учитывает саму ошибку, её продолжительность и скорость изменения:
запрос тепла = P × текущая ошибка + I × накопленная ошибка + D × скорость изменения ошибки
- P определяет реакцию на текущую разницу температур;
- I учитывает длительный недогрев;
- D учитывает скорость приближения к уставке.
Результат ограничивается диапазоном 0–100% и передаётся виртуальному «Сервоприводу». Он не анализирует температуру и не выполняет второй PID-расчёт. Его задача — превратить готовый запрос во временную последовательность команд реле.
Что происходит при запросе 50%
Рассмотрим нормально закрытый привод и период ШИМ 10 минут. Первые пять минут XIOT подаёт питание: привод движется к открытому положению. Затем питание снимается на пять минут, и привод начинает закрывать клапан. Для нормально открытого исполнения направление электрической команды меняется.
Если привод успел открыться до окончания активной части периода, теплоноситель продолжает идти до снятия питания. После начала закрытия радиатор ещё отдаёт накопленное тепло. В следующем цикле PID оценивает температуру комнаты и корректирует запрос.
Период 10 минут не является универсальным. Его выбирают с учётом скорости привода и инерции отопительного контура.
Почему процент команды не равен проценту тепла
Нельзя провести прямую зависимость «50% команды → шток открыт на 50% → расход 50% → половина мощности радиатора». Между этими величинами работают разные физические процессы.
Управляющий процент определяет только длительность состояния реле. Привод перемещает шток с собственной скоростью. Расход зависит от характеристики клапана и перепада давления. Тепловой результат дополнительно зависит от температур подачи и обратной линии, радиатора и помещения.
Поэтому XIOT не пытается получить точное промежуточное положение штока двухпозиционного привода. Если комнате не хватает тепла, PID увеличивает долю времени открытия в следующих циклах. При приближении к уставке запрос уменьшается.
Два периода и две группы настроек
Период PID определяет, когда «Радиатор» полностью пересчитывает потребность комнаты. Период медленного ШИМ определяет, как «Сервопривод» раскладывает полученный процент на время работы реле.
| Уровень | Основные параметры | Что они меняют |
|---|---|---|
| «Радиатор» | Цикл PID, коэффициенты P, I и D | Реакцию регулятора на текущую, накопленную и изменяющуюся ошибку температуры |
| «Сервопривод» | Тип клапана НО/НЗ, период ШИМ, минимальный и максимальный управляющий процент | Направление команды и временную работу реле |
Коэффициенты и периоды настраивают по реакции конкретной комнаты. На неё влияют температура теплоносителя, расход, мощность радиатора, теплопотери и положение датчика. Датчик рядом с батареей прогреется раньше остального помещения, поэтому настройка PID не исправит неудачную точку измерения.
Что мы видим в приложении XIOT
На странице радиатора мы включаем устройство и задаём желаемую температуру воздуха. Здесь же видны фактическая температура и рассчитанный запрос нагрева.
Надпись «Нагрев 100%» означает максимальный запрос PID. Она не подтверждает крайнее положение штока или паспортную мощность радиатора. Если запрос долго остаётся максимальным, а температура не растёт, проверку продолжают по цепочке: реле, питание привода, клапан, циркуляция и температура подачи.
Плавным становится тепло, а не положение штока
PID рассчитывает потребность комнаты, а медленный ШИМ превращает её в долю времени работы двухпозиционного привода. Шток движется, поток меняется по законам гидравлики, радиатор накапливает и отдаёт тепло. Следующий расчёт корректируется по температуре воздуха — именно так дискретные команды создают плавный тепловой результат.
В проекте важно сохранить это разделение ролей: «Радиатор» рассчитывает, сколько тепла требуется комнате, а «Сервопривод» исполняет запрос во времени. Тогда процент в приложении остаётся понятным управляющим запросом, а результат проверяется по фактической температуре воздуха.
