เรียบเรียงโดย : SHIMAX

สวัสดีทุกท่านครับ ทุกท่านน่าจะเคยใช้ PID Temp Control กันอยู่แล้ว ซึ่งโดยหลักการทั่วไป PID Temp Control จ่าย Output ที่เรียกว่า MV ออกมาเป็น 0-100% ดังนั้น หาก Output เป็น Analog เช่น 4-20mA (หรือ 1-5V) ก็ทำให้เราเข้าใจได้โดยง่ายว่า 0% ก็คือจ่าย 4mA, 50% ก็คือจ่าย 12mA และ 100% ก็คือจ่าย 20mA แต่หลายท่านอาจเคยสงสัยว่า เอ๊ะ แล้วถ้า Output เป็น Relay หรือ Pulse ซึ่งมีลักษณะเป็น Ditital (On กับ Off) แล้วมันจะจ่ายค่า 0-100% ได้ยังไง สมมติ Controller จ่าย 50% แล้ว Relay จะจ่ายได้ยังไง ง้างหน้าสัมผัสไว้ครึ่งนึงเหรอ (ขำๆนะครับ) วันนี้เรามีคำตอบมาฝากกันครับ

เครื่องควบคุมที่มีเอาต์พุตเป็นรีเลย์ หรือพัลส์ Controller จะอาศัยหลักการที่เรียกว่า Duty Cycle เข้ามาแปรลักษณะ Digital (On-Off) ให้เป็น Analog (0-100%) นั่นคือ บนคาบคงที่ หากจ่าย % เยอะก็ On นานหน่อย Off สั้นหน่อย กลับกัน หากจ่าย % น้อย ก็ On สั้นหน่อย แล้ว Off นานหน่อย เช่น คาบ 10 วินาที MV จ่าย 25% ก็คือสั่ง On 2.5 วินาที และ Off 7.5 วินาที เป็นต้น เท่านี้เอง เราก็สามารถสั่งจ่าย MV 0-100% ผ่านทาง Relay ได้แล้วครับ

ยิ่งไปกว่านั้น Temp Control หลายยี่ห้อ ยกตัวอย่างยี่ห้อ Shimax จะอนุญาตให้เราสามารถเปลี่ยนแปลงค่าคาบของ Duty Cycle ได้ตามต้องการ นอกจากนี้ Temp Control ยังให้เราสามารถสั่งงานแบบ Manual โดยกำหนดช่วงเวลาที่จะ ON บนคาบคงที่นั้นได้ด้วย ว่าจะให้สั้นยาวเพียงใด
แล้วตั้งค่าอย่างไร? ขออธิบายตามนี้ครับ
เราต้องกำหนดให้ Temp ทำงานแบบ PID ก่อน และที่ตัว Temp จะมีอยู่ Parameter หนึ่งคือ Proportional cycle time เป็นการตั้งค่าช่วงเวลา ON (Duty Cycle) ตามค่าสัญญาณควบคุม ดังนั้นเปอร์เซ็นต์เอาท์พุต
0 - 100% ก็จะมีช่วงเวลา ON (Duty Cycle) ที่แตกต่างกันไปตามค่าที่เรากำหนดใน Proportional cycle time ของ Output นั่นเอง

DUTY CYCLE คืออะไร?
คือ อัตราส่วนของเวลาระหว่างที่ Load ON ต่อเวลารวมของรอบการทำงานเทียบเป็นเปอร์เซ็นต์ ตามสูตรได้ดังนี้

DC คือ Duty Cycle
ot = ช่วงเวลาที่ ON (วินาที)
T = เวลาใน 1 Cycle ( วินาที)

ตารางแสดงค่า %MV ในหน้าจอพื้นฐาน

ค่า Parameter ใน Mode 3

จากตารางใน Mode3 ค่า 1_oC เป็น 30S ถ้าเรากำหนดใหม่เป็น 10S และกำหนดค่า %MV เป็น 25% แล้วแทนค่าลงในสูตร เรารู้ค่า T = 10S, ค่า DC = 25% เราอยากรู้ว่าจะมี่ช่วงเวลา ON (ot) บนคาบคงที่ของ Duty Cycle เป็นเท่าไหร่

แทนค่าลงในสูตรจะได้
ot = (DC x T)/100%
= (25% x 10)/100%
= 2.5 S
ฉะนั้นช่วง ON จะมีค่าเป็น 2.5 S
และช่วง OFF จะมีค่าเป็น 10 S - 2.5 S = 7.5 S
จากค่าที่คำนวณจะได้การทำงานของ Duty Cycle ตามรูปด้านล่างนี้ครับ

จากการตั้งค่าของ Proportional cycle time ของ Output ทำให้เรากำหนดคาบคงที่ที่จะให้เอาต์พุตทำงานได้ ซึ่งข้อดีข้อเสียที่จะเกิดขึ้นก็คือ การตั้งค่าคาบให้ยาว มีประโยชน์คือถนอมอายุ Relay ที่ไม่ต้องตัดต่อบ่อยเกินไป เหมาะกับระบบที่ช้า (เช่น อุณหภูมิ) แต่กลับกัน การตั้งค่าคาบให้สั้น มีประโยชน์คือจะตอบสนองต่อระบบที่เร็วได้ดีและทันการณ์กว่า เหมาะกับระบบที่เร็ว (เช่น Level, Pressure) ดังนั้น ค่าคาบคงที่เท่าไหร่ที่เหมาะสมที่สุดจึงไม่สามารถตอบได้ชัดเจน ต้องขึ้นอยู่กับ Process นั้นๆด้วย
อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิต Temp Control ได้ตั้งค่า Default ที่เหมาะสมที่สุดในลักษณะกว้างๆมาให้แล้วจากโรงงาน หากใช้งานได้ดีก็ไม่มีความจำเป็นต้องแก้ไขค่านี้หรอกครับ ยกเว้นใช้แล้วพบปัญหาบางอย่าง เช่น หน้าสัมผัส Relay แตะบ่อย/ถี่มาก หรือรู้สึกว่าการควบคุมตอบสนองไม่เร็วพอ ก็สามารถเข้ามาแก้ไข Parameter นี้ได้ อันอาจเป็นอีกหนึ่งตัวช่วยที่ทำให้หน้างานเกิดประสิทธิภาพสูงสุดครับ