KR20230134695A - PID control device and method for temperature controller - Google Patents

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KR20230134695A KR1020220031791A KR20220031791A KR20230134695A KR 20230134695 A KR20230134695 A KR 20230134695A KR 1020220031791 A KR1020220031791 A KR 1020220031791A KR 20220031791 A KR20220031791 A KR 20220031791A KR 20230134695 A KR20230134695 A KR 20230134695A
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신용각
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엘에스일렉트릭(주)
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
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    • G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P.I., P.I.D.
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means

Abstract

본 발명은 온도 제어기의 PID 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 온도 제어대상의 온도를 검출하는 온도 센서와, 설정된 제어 분해능으로 상기 온도 센서의 아날로그 출력값을 디지털 신호로 변환하는 AD 변환부와, 상기 AD 변환부의 검출 온도와 목표 온도의 차를 구하는 오차 산출부와, 상기 오차 산출부의 산출 결과에 따라 제어대상의 온도를 제어하는 온도 제어부와, 표시 분해능 설정 정보를 입력받고, 상기 AD 변환부로부터 검출 온도 정보를 수신하여, 입력된 표시 분해능 설정 정보에 따라 검출 온도 정보를 변환하여, 표시부에 표시하는 표시 제어부를 포함할 수 있다.The present invention relates to a PID control device and method for a temperature controller, including a temperature sensor that detects the temperature of a temperature control target, an AD converter that converts the analog output value of the temperature sensor into a digital signal with a set control resolution, and the AD An error calculation unit that calculates the difference between the detection temperature of the conversion unit and the target temperature, a temperature control unit that controls the temperature of the control target according to the calculation result of the error calculation unit, receives display resolution setting information, and detects the temperature from the AD conversion unit. It may include a display control unit that receives the information, converts the detected temperature information according to the input display resolution setting information, and displays it on the display unit.

Description

온도 제어기의 PID 제어 장치 및 방법{PID control device and method for temperature controller}PID control device and method for temperature controller {PID control device and method for temperature controller}

본 발명은 온도 제어기의 PID 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 표시 분해능과 제어 분해능을 구분할 수 있는 PID 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a PID control device and method for a temperature controller, and more specifically, to a PID control device and method that can distinguish between display resolution and control resolution.

일반적으로, 온도 제어기는 제어 대상을 설정된 온도로 유지하기 위한 장치이다. 온도 제어기는 온도 센서로부터 입력을 받아서 히터나 팬 같은 제어 요소들에 연결된 출력을 만들어 낸다. Generally, a temperature controller is a device for maintaining a controlled object at a set temperature. A temperature controller receives input from a temperature sensor and produces outputs that are connected to control elements such as heaters and fans.

상당수의 작업 인원을 투입하지 않고 프로세스 온도를 정확히 제어하기 위하여 온도 제어 시스템은 온도 제어기에 의존하며 제어기는 열전대(Thermocouple) 또는 측온저항체(RTD: Resistance Temperature Detector)와 같은 온도 센서로부터 온도 정보를 입력 받는다.In order to accurately control process temperature without involving a significant number of workers, the temperature control system relies on a temperature controller, which receives temperature information from a temperature sensor such as a thermocouple or resistance temperature detector (RTD). .

온도 제어기는 실제 온도를 원하는 제어 온도 또는 설정 점과 비교하여 제어 요소들에 제어신호를 출력한다. 온도 제어기는 전체 제어 시스템 일부이며 적절한 제어기의 선택을 위하여 전체 시스템을 분석해야 한다. The temperature controller compares the actual temperature to the desired control temperature or set point and outputs control signals to the control elements. The temperature controller is part of the overall control system and the entire system must be analyzed to select an appropriate controller.

온도 제어기는 제어 유형에 따라, 통상 세 가지의 기본적인 유형을 가질 수 있는데, 이는 온오프 제어, 비례 제어, PID 제어로 알려져 있다. Depending on the control type, temperature controllers can generally be of three basic types, known as on-off control, proportional control, and PID control.

이 중 PID 제어는, 적분 및 미분과 함께 비례 제어를 제공한다. 이러한 제어기는 비례 제어와 두 가지 추가 조정을 결합하여 장비가 시스템 내부의 변화를 자동으로 보상하는데 도움을 준다. Among these, PID control provides proportional control along with integration and differentiation. These controllers combine proportional control with two additional adjustments to help the machine automatically compensate for changes within the system.

이러한 조정은 적분과 미분이며 시간에 기반한 단위로 표시된다. 비례, 적분 그리고 미분 조건들은 시행착오를 통하여 특정 시스템에 맞춰 개별적으로 조정되거나 보정되어야 한다. PID 제어는 세 가지 제어 유형 중에서 가장 정확하고 안정적인 제어를 제공하며 상대적으로 작은 질량을 가진, 프로세스에 추가된 에너지의 변화에 빠르게 반응하는 시스템에 가장 적합하다. These adjustments are integral and differential and are expressed in time-based units. Proportionality, integral and derivative conditions must be adjusted or calibrated individually for the specific system through trial and error. PID control provides the most accurate and stable control of the three control types and is best suited for systems that have relatively small masses and respond quickly to changes in energy added to the process.

도 1은 종래 PID 제어장치의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of a conventional PID control device.

도 1을 참조하면 종래 PID 제어장치는, 제어대상의 실제 온도를 검출하는 온도 센서(100)와, 온도 센서(100)의 검출결과를 디지털신호로 변환하는 AD 변환부(200)와, 상기 AD 변환부(200)의 온도 검출값(PV)과 목표 온도(SV)를 비교하여 오차를 산출하는 오차 산출부(300)와, 상기 오차 산출부(300)의 오차 산출값(EV)에 따라 온도 제어신호(MV)를 출력하는 온도 제어부(400)와, 현재 온도 등의 정보를 표시하는 표시부(500)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a conventional PID control device includes a temperature sensor 100 that detects the actual temperature of the control object, an AD converter 200 that converts the detection result of the temperature sensor 100 into a digital signal, and the AD An error calculation unit 300 that calculates an error by comparing the temperature detection value (PV) of the conversion unit 200 and the target temperature (SV), and a temperature according to the error calculation value (EV) of the error calculation unit 300. It is comprised of a temperature control unit 400 that outputs a control signal (MV) and a display unit 500 that displays information such as the current temperature.

이와 같은 구성에서 온도 제어부(400)는 PID 제어를 수행하는 것으로 한다.In this configuration, the temperature control unit 400 performs PID control.

온도 제어부(400)는 가열 장치와 냉각 장치를 각각 제어하여 제어대상의 온도를 목표 온도(SV)로 맞추기 위한 제어를 수행하는 것으로 한다.The temperature control unit 400 controls the heating device and the cooling device, respectively, to adjust the temperature of the control object to the target temperature (SV).

이때, AD 변환부(200)의 성능에 따라 제어 분해능이 결정될 수 있다.At this time, the control resolution may be determined according to the performance of the AD converter 200.

온도 센서(100)는 열전대, 측온 저항체를 사용할 수 있으며, 전류 또는 전압의 형태로 제어대상의 온도를 검출할 수 있다.The temperature sensor 100 can use a thermocouple or a resistance thermometer, and can detect the temperature of the control target in the form of current or voltage.

온도 센서(100)에서 검출된 온도는 아날로그 값이며, AD 변환부(200)에서 디지털 값으로 변환된다.The temperature detected by the temperature sensor 100 is an analog value and is converted to a digital value in the AD converter 200.

정확한 온도의 제어를 위해서 AD 변환부(200)의 성능에 따라 온도 제어의 정밀도가 결정된다. For accurate temperature control, the precision of temperature control is determined according to the performance of the AD converter 200.

예를 들어 종래의 AD 변환부(200)는 14bit의 분해능을 사용하며, 이때의 최대 분해능은 214인 16,384가 된다. 통상 온도 센서(100)의 온도 측정 범위를 -200 내지 800℃라고 하면, 0.1℃의 분해능으로 제어하기 위해서는 10,500의 분해능이 필요하기 때문에 14bit의 AD 변환부(200)를 사용해도 충분한 분해능의 온도 제어가 가능하게 된다.For example, the conventional AD converter 200 uses a resolution of 14 bits, and the maximum resolution at this time is 2 14 , or 16,384. Normally, if the temperature measurement range of the temperature sensor 100 is -200 to 800℃, a resolution of 10,500 is required to control with a resolution of 0.1℃, so temperature control with sufficient resolution can be achieved even by using the 14-bit AD converter 200. becomes possible.

그러나 0.05℃의 분해능을 온도 제어를 하기 위해서는 검출된 온도를 21,000의 분해능을 나누어야 하기 때문에 14bit의 AD 변환부(200)로는 제어할 수 없다.However, in order to control the temperature with a resolution of 0.05°C, the detected temperature must be divided by a resolution of 21,000, so it cannot be controlled with the 14-bit AD converter 200.

따라서 15bit의 AD 변환부(200)를 사용해야 한다.Therefore, a 15-bit AD conversion unit 200 must be used.

이처럼 온도 제어의 정밀도 요구에 따라 AD 변환부(200)의 종류를 결정하여 적용할 수 있다.In this way, the type of AD converter 200 can be determined and applied depending on the precision requirements for temperature control.

오차 산출부(300)는 상기 AD 변환부(200)의 출력인 온도 검출값(PV)을 입력받아 테이블을 이용하여 검출된 온도를 확인할 수 있다. 또한 오차 산출부(300)는 목표 온도(SV)를 입력받아 현재 검출된 온도(PV)와의 차이를 구하여 그 차에 대한 정보를 나타내는 오차 산출값(EV)을 출력한다.The error calculation unit 300 can receive the temperature detection value (PV), which is the output of the AD converter 200, and check the detected temperature using a table. Additionally, the error calculation unit 300 receives the target temperature (SV), calculates the difference from the currently detected temperature (PV), and outputs an error calculation value (EV) indicating information about the difference.

그 다음, 온도 제어부(400)는 오차 산출값(EV)에 따라 온도 제어신호(MV)를 출력한다. 온도 제어신호(MV)는 검출된 온도(PV)가 목표 온도(SV)보다 높은 경우 팬 등의 냉각 수단을 제어하여 제어대상의 온도를 낮추는 제어를 하게 되며, 반대로 검출된 온도(PV)가 목표 온도(SV)보다 낮으면 히터 등의 가열 수단을 제어하여 제어대상의 온도를 높이는 제어를 하게 된다.Next, the temperature control unit 400 outputs a temperature control signal (MV) according to the error calculation value (EV). The temperature control signal (MV) controls cooling means such as fans to lower the temperature of the controlled object when the detected temperature (PV) is higher than the target temperature (SV). Conversely, if the detected temperature (PV) is higher than the target temperature (SV), the temperature control signal (MV) controls cooling means such as a fan to lower the temperature of the controlled object. If it is lower than the temperature (SV), heating means such as a heater is controlled to increase the temperature of the controlled object.

이와 같은 상태에 표시부(500)에는 설정에 따라 현재 온도(PV)를 표시한다.In this state, the display unit 500 displays the current temperature (PV) according to the settings.

종래 표시부(500)에 표시되는 온도 정보는 제어 분해능의 단위로 온도를 표시하게 된다.Conventionally, temperature information displayed on the display unit 500 displays temperature in units of control resolution.

예를 들어, 0.1℃의 분해능을 가지는 온도 제어기의 경우 현재 온도를 0.1℃ 단위로 표시한다. 그 예로서 현재 온도가 153.04℃인 경우 153.0℃로 표시한다.For example, in the case of a temperature controller with a resolution of 0.1℃, the current temperature is displayed in 0.1℃ units. For example, if the current temperature is 153.04℃, it is displayed as 153.0℃.

또한, 0.05℃의 분해능을 가지는 온도 제어기의 경우 현재 온도를 0.05℃의 단위로 표시한다. 예를 들어 현재 온도가 153.04℃인 경우 153.05℃로 표시한다.Additionally, in the case of a temperature controller with a resolution of 0.05℃, the current temperature is displayed in units of 0.05℃. For example, if the current temperature is 153.04℃, it is displayed as 153.05℃.

이와 같이 제어 정밀도를 나타내는 분해능의 차이에 따라 표시되는 방법에 차이가 있을 수 있으며, 분해능이 증가할수록 표시되는 소수점 이하의 자리 수가 증가하게 된다.In this way, there may be differences in the way it is displayed depending on the difference in resolution representing the control precision, and as the resolution increases, the number of displayed decimal places increases.

즉, 고정밀의 온도 제어기는 표시되는 온도의 소수점 이하 숫자가 증가하게 되며, 시인성을 저하시키게 된다.In other words, with a high-precision temperature controller, the number of decimal points in the displayed temperature increases and visibility decreases.

또한, 사용자는 실제 제어 정밀도와 무관하게 대략적인 온도 값을 표시하기를 원할 수 있으나, 종래에는 제어 정밀도에 부합하는 온도 값을 표시하기 때문에 사용자의 니즈에 부합하는 온도 표시상태를 제공할 수 없으며, 사용자의 표시 제어 자유도가 저하되는 문제점이 있었다.In addition, the user may want to display an approximate temperature value regardless of the actual control precision, but since the conventional temperature value is displayed according to the control precision, it is not possible to provide a temperature display state that meets the user's needs. There was a problem that the user's degree of freedom in controlling the display was reduced.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 온도 제어를 위한 분해능과 사용자 표시를 위한 분해능을 구분하여 제공할 수 있는 온도 제어기의 PID 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.The problem to be solved by the present invention in consideration of the problems of the prior art as described above is to provide a PID control device and method for a temperature controller that can provide separate resolution for temperature control and resolution for user display.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 온도 제어기의 PID 제어 장치는, 온도 제어대상의 온도를 검출하는 온도 센서와, 설정된 제어 분해능으로 상기 온도 센서의 아날로그 출력값을 디지털 신호로 변환하는 AD 변환부와, 상기 AD 변환부의 검출 온도와 목표 온도의 차를 구하는 오차 산출부와, 상기 오차 산출부의 산출 결과에 따라 제어대상의 온도를 제어하는 온도 제어부와, 표시 분해능 설정 정보를 입력받고, 상기 AD 변환부로부터 검출 온도 정보를 수신하여, 입력된 표시 분해능 설정 정보에 따라 검출 온도 정보를 변환하여, 표시부에 표시하는 표시 제어부를 포함할 수 있다.The PID control device of a temperature controller according to one aspect of the present invention to solve the above technical problem includes a temperature sensor that detects the temperature of a temperature control target, and an analog output value of the temperature sensor into a digital signal with a set control resolution. An AD conversion unit that converts, an error calculation unit that calculates the difference between the detected temperature of the AD conversion unit and the target temperature, a temperature control unit that controls the temperature of the control target according to the calculation result of the error calculation unit, and inputs display resolution setting information. It may include a display control unit that receives the detected temperature information from the AD converter, converts the detected temperature information according to the input display resolution setting information, and displays the detected temperature information on the display unit.

본 발명의 실시 예에서, 상기 표시 제어부는, 표시 분해능 설정 정보와 상기 AD 변환부의 제어 분해능 정보를 비교하여, 표시 분해능이 제어 분해능 이하인 경우에만 검출 온도 정보를 변환하여 표시할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the display control unit may compare display resolution setting information with control resolution information of the AD converter, and convert and display detection temperature information only when the display resolution is lower than the control resolution.

본 발명의 실시 예에서, 상기 표시 제어부는, AD 변환부의 출력 비트 수를 확인하여 제어 분해능 정보를 추정할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the display control unit may estimate control resolution information by checking the number of output bits of the AD converter.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 온도 제어기의 PID 제어 방법은, a) 표시 분해능 정보를 입력받는 단계와, b) 표시 분해능이 제어 분해능 이하인지 확인하는 단계와, c) 표시 분해능이 제어 분해능 이하이면, 입력된 검출 온도 정보를 표시 분해능 정보에 따라 변환하는 단계와, d) 변환된 검출 온도 정보를 표시부에 표시하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the PID control method of the temperature controller according to another aspect of the present invention includes the steps of a) receiving display resolution information, b) checking whether the display resolution is less than or equal to the control resolution, and c) the display resolution is less than or equal to the control resolution. In this case, the step may include converting the input detection temperature information according to display resolution information, and d) displaying the converted detection temperature information on the display unit.

본 발명의 실시 예에서, 상기 b) 단계의 판단결과 표시 분해능이 제어 분해능을 초과하는 경우, 검출 온도 정보를 제어 분해능에 따라 변환하여 표시부에 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, if the display resolution as a result of the determination in step b) exceeds the control resolution, the step of converting the detected temperature information according to the control resolution and displaying it on the display unit may be further included.

본 발명의 실시 예에서, 상기 b) 단계의 제어 분해능은, 온도 센서의 아날로그 온도 검출값을 디지털신호로 변환한 AD 변환부의 비트 수를 검출하여 확인할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the control resolution of step b) can be confirmed by detecting the number of bits of the AD converter that converts the analog temperature detection value of the temperature sensor into a digital signal.

본 발명은, 온도 제어를 위한 제어 분해능과 표시부에 표시하기 위한 표시 분해능을 분리하여 제공함으로써, 제어 분해능의 증가에도 표시부에 표시되는 온도를 사용자가 임의로 조정 가능하도록할 수 있어, 온도 표시의 시인성을 향상시킴과 아울러 표시 자유도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention provides separate control resolution for temperature control and display resolution for display on the display unit, allowing the user to arbitrarily adjust the temperature displayed on the display unit even as the control resolution increases, thereby improving the visibility of the temperature display. This has the effect of improving the degree of freedom of display.

도 1은 종래 PID 제어 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PID 제어 장치의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PID 제어 방법의 순서도이다.1 is a block diagram of a conventional PID control device.
Figure 2 is a block diagram of a PID control device according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flowchart of a PID control method according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.In order to fully understand the configuration and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various forms and various changes can be made. However, the description of this embodiment is provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to fully inform those skilled in the art of the present invention of the scope of the invention. In the attached drawings, components are shown enlarged in size for convenience of explanation, and the proportions of each component may be exaggerated or reduced.

'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.Terms such as 'first' and 'second' may be used to describe various components, but the components should not be limited by the above terms. The above terms may be used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, the 'first component' may be named 'the second component' without departing from the scope of the present invention, and similarly, the 'second component' may also be named 'the first component'. You can. Additionally, singular expressions include plural expressions, unless the context clearly dictates otherwise. Unless otherwise defined, terms used in the embodiments of the present invention may be interpreted as meanings commonly known to those skilled in the art.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 PID 제어 장치 및 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a PID control device and method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PID 제어 장치의 블록 구성도이다.Figure 2 is a block diagram of a PID control device according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면 본 발명 PID 제어 장치는, 제어대상의 온도를 검출하는 온도 센서(10)와, 온도 센서(10)의 아날로그 출력을 디지털 변환하는 AD 변환부(20)와, 상기 AD 변환부(20)의 검출 온도(PV)와 목표 온도(SV)의 차를 구하여 오차 산출값(EV)을 출력하는 오차 산출부(30)와, 표시 온도의 표시 분해능 설정을 입력받는 설정 입력부(60)와, 상기 표시 분해능 설정에 따라 입력된 검출 온도(PV)를 변환하여 표시부(50)에 표시하는 표시 제어부(70)와, 상기 오차 산출부(30)의 오차 산출값(EV)을 입력받아 제어 분해능에 따라 온도 제어신호(MV)를 출력하는 온도 제어부(40)를 포함하여 구성된다.Referring to Figure 2, the PID control device of the present invention includes a temperature sensor 10 that detects the temperature of the control object, an AD converter 20 that converts the analog output of the temperature sensor 10 to digital, and the AD converter. An error calculation unit 30 that calculates the difference between the detection temperature (PV) and the target temperature (SV) of (20) and outputs an error calculation value (EV), and a setting input unit 60 that receives the display resolution setting of the display temperature. and a display control unit 70 that converts the detected temperature (PV) input according to the display resolution setting and displays it on the display unit 50, and receives and controls the error calculation value (EV) of the error calculation unit 30. It is configured to include a temperature control unit 40 that outputs a temperature control signal (MV) according to the resolution.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 온도 제어기의 PID 제어 장치의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the PID control device of the temperature controller of the present invention configured as described above will be described in more detail.

먼저, 온도 센서(10)는 제어대상의 온도를 검출한다. 이때 온도 센서(10)에서 검출한 온도는 전류 또는 전압 신호로서 출력되는 것으로 아날로그 값을 가진다.First, the temperature sensor 10 detects the temperature of the control object. At this time, the temperature detected by the temperature sensor 10 is output as a current or voltage signal and has an analog value.

AD 변환부(20)는 온도 센서(10)에서 검출된 온도를 디지털 신호로 변환한다. 이때 AD 변환부(20)는 사용자의 온도 제어 요구에 따라 적합한 분해능을 가지는 것이 사용될 수 있다. The AD converter 20 converts the temperature detected by the temperature sensor 10 into a digital signal. At this time, the AD converter 20 may be used with an appropriate resolution according to the user's temperature control request.

에를 들어 온도 센서(10)가 PT100 센서일 때, 온도 측정 범위는 통상 -200~850℃로 주어진다. 온도 표시 최소 단위는 통상 0.1℃이므로, 해당 온도 범위의 분해능은 10,500(-200.0~850.0℃)이 된다.For example, when the temperature sensor 10 is a PT100 sensor, the temperature measurement range is usually given as -200 to 850°C. Since the minimum temperature display unit is usually 0.1℃, the resolution of the temperature range is 10,500 (-200.0~850.0℃).

이와 같은 분해능을 표현하기 위한 AD 변환부(20)의 최소 성능은 14bit(214 = 16,384)가 된다. The minimum performance of the AD converter 20 to express this resolution is 14 bits (2 14 = 16,384).

온도 제어의 민감도를 향상시키기 위하여 PT100 센서의 온도를 0.05℃ 단위로 표시하는데 필요한 분해능은 21,000(1,050℃/0.05℃)이므로, 0.05℃의 온도 표현을 위해서는 15bit의 AD 변환부(20)를 사용해야 한다.In order to improve the sensitivity of temperature control, the resolution required to display the temperature of the PT100 sensor in 0.05℃ units is 21,000 (1,050℃/0.05℃), so a 15-bit AD converter (20) must be used to express the temperature of 0.05℃. .

또한, 0.025℃의 분해능을 얻기 위해서는, 해당 온도 범위를 42,000(1,050℃/0.025℃) 등분할 수 있어야 한다. 따라서 필요한 AD 변환부의 분해능은 16bit(216 = 65,536)를 사용해야 한다.Additionally, in order to obtain a resolution of 0.025℃, the temperature range must be divided into 42,000 (1,050℃/0.025℃). Therefore, the required resolution of the AD converter must be 16 bits (2 16 = 65,536).

이처럼 본 발명은 사용자의 요구 또는 제어대상의 온도 제어 정밀도 요구치에 따라 적절한 성능의 AD 변환부(20)를 사용할 수 있다.In this way, the present invention can use the AD converter 20 with appropriate performance according to the user's request or the temperature control precision requirement of the control object.

AD 변환부(20)의 출력은 현재 검출된 온도(PV)가 되며, 오차 산출부(30)에서 목표 온도(SV)와의 차가 산출되어 오차 산출값(EV)으로 온도 제어부(40)로 제공된다.The output of the AD converter 20 is the currently detected temperature (PV), and the error calculation unit 30 calculates the difference from the target temperature (SV) and provides it to the temperature control unit 40 as the error calculation value (EV). .

이때 목표 온도(SV)와 검출된 온도(PV)의 차는 앞서 설명한 분해능의 차이에 따른다.At this time, the difference between the target temperature (SV) and the detected temperature (PV) depends on the difference in resolution described above.

예를 들어 분해능이 0.1℃ 단위인 경우에, 목표 온도(SV)가 153.0℃라고 하면, 실제 제어대상의 온도가 153.04℃인 경우에는 목표 온도(SV)와 실제 검출된 온도(PV)가 동일한 것으로 판단한다. 즉, EV가 0인 것으로 판단하여 제어하지 않는다.For example, if the resolution is in units of 0.1°C and the target temperature (SV) is 153.0°C, if the actual temperature of the control target is 153.04°C, the target temperature (SV) and the actually detected temperature (PV) are the same. judge. In other words, EV is judged to be 0 and is not controlled.

그러나 분해능이 0.05℃인 경우, 위에서 PV는 153.05℃로 SV에 비하여 0.05℃ 높은 것으로 취급된다. 즉, EV는 0.05℃가 된다.However, if the resolution is 0.05℃, PV is treated as 153.05℃, which is 0.05℃ higher than SV. In other words, EV becomes 0.05°C.

온도 제어부(40)는 EV의 값에 따른 온도 제어신호(MV)를 출력하여 제어대상의 온도를 목표 온도(SV)에 부합하도록 제어한다.The temperature control unit 40 outputs a temperature control signal (MV) according to the value of EV to control the temperature of the control object to meet the target temperature (SV).

이처럼 본 발명은 AD 변환부(20)의 성능에 따라 다양한 제어 분해능으로 PID 제어를 수행할 수 있다.In this way, the present invention can perform PID control with various control resolutions depending on the performance of the AD converter 20.

또한, 본 발명은 제어 분해능과는 별도로 표시 분해능을 사용한다. 표시 분해능은 제어 분해능 이하의 분해능인 것으로 한다.Additionally, the present invention uses display resolution separately from control resolution. The display resolution is assumed to be a resolution equal to or lower than the control resolution.

예를 들어 제어 분해능이 0.1℃인 경우, 표시 분해능은 0.1℃ 이하인 것으로 한다. 구체적으로 제어 분해능이 0.1℃인 경우 표시 분해능은 0.5℃일 수 있다.For example, if the control resolution is 0.1℃, the display resolution is set to be 0.1℃ or less. Specifically, if the control resolution is 0.1°C, the display resolution may be 0.5°C.

이는 실질적으로 PID 제어에 사용하는 제어 분해능은 0.1℃ 단위로 제어되나, 표시부(50)에 표시되는 온도는 최소 0.5℃ 단위로 표시되는 것일 수 있다.In practice, the control resolution used for PID control is controlled in units of 0.1°C, but the temperature displayed on the display unit 50 may be displayed in units of at least 0.5°C.

물론 제어 분해능과 동일하게 0.1℃ 단위로 표시될 수 있다.Of course, it can be displayed in 0.1℃ units, the same as the control resolution.

이러한 표시 분해능의 설정은 설정 입력부(60)를 통해 사용자가 설정할 수 있는 것으로 한다.This display resolution can be set by the user through the setting input unit 60.

예를 들어 제어 분해능이 0.01℃인 경우 표시부에 소수점 두 자리까지 온도가 표시되고, 0.001℃의 제어 분해능을 사용하는 경우에는 소수점 세 자리까지 표시부(50)에 표시되나 이는 시인성의 저하를 발생시킬 수 있다.For example, when the control resolution is 0.01℃, the temperature is displayed on the display to two decimal places, and when a control resolution of 0.001℃ is used, the temperature is displayed on the display to three decimal places. However, this may cause a decrease in visibility. there is.

따라서 사용자가 표시부(50)에 표시할 표시 분해능을 직접 설정할 수 있다. Therefore, the user can directly set the display resolution to be displayed on the display unit 50.

설정 입력부(60)를 통해 입력된 표시 분해능 정보는 표시 제어부(70)로 입력되며, 표시 제어부(70)는 현재 검출된 온도(PV)를 표시 분해능 정보에 따라 변환한다.The display resolution information input through the setting input unit 60 is input to the display control unit 70, and the display control unit 70 converts the currently detected temperature (PV) according to the display resolution information.

예를 들어 표시 제어부(70)는 제어 분해능이 0.1℃이고, 표시 분해능이 0.5℃으로 설정된 상태에서, 검출된 온도(PV)가 153.1℃인 경우 표시부(50)에 153.0℃의 온도가 표시되도록 제어할 수 있다.For example, when the control resolution is 0.1°C and the display resolution is set to 0.5°C, the display control unit 70 controls the display unit 50 to display a temperature of 153.0°C when the detected temperature (PV) is 153.1°C. can do.

이때 실제 온도 제어는 0.1℃ 단위로 제어된다.At this time, actual temperature control is controlled in 0.1℃ units.

다른 예로 표시 제어부(70)는 표시 분해능이 0.1℃로 설정된 경우라면, 위의 예에서 표시부(50)에 153.1℃를 표시한다.As another example, if the display resolution is set to 0.1°C, the display control unit 70 displays 153.1°C on the display unit 50 in the example above.

이는 표시부(50) 온도 표시의 하나의 예이며, 제어 분해능과 표시 분해능의 차이가 클수록 표시부(50)에 표시되는 온도는 실제 온도와 더 큰 차이를 나타낼 수 있다.This is an example of the temperature display of the display unit 50, and the larger the difference between the control resolution and the display resolution, the greater the difference between the temperature displayed on the display unit 50 and the actual temperature.

예를 들어 제어 분해능이 0.01℃이고, 표시 분해능이 1.0℃로 설정된 경우, 실제 PID 제어는 0.01℃로 매우 정밀하게 제어되지만, 표시부(50)에는 소수점 아래의 온도는 표시되지 않는 상태가 된다. For example, if the control resolution is 0.01°C and the display resolution is set to 1.0°C, the actual PID control is very precisely controlled at 0.01°C, but the temperature below the decimal point is not displayed on the display unit 50.

이처럼 본 발명은 표시부(50)의 표시 상태를 사용자 임의로 변경 제어할 수 있으며, 필요에 따라 실제 제어 분해능 이하의 범위 내에서 자유롭게 표시 분해능을 설정할 수 있다.In this way, in the present invention, the display state of the display unit 50 can be changed and controlled by the user, and the display resolution can be freely set within a range below the actual control resolution as needed.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PID 제어 방법의 순서도이다.Figure 3 is a flowchart of a PID control method according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면 본 발명의 표시 제어부(70)는 설정 입력부(60)를 통해 입력된 표시 분해능 설정을 입력받고(S31), 입력된 표시 분해능 설정이 현재 제어장치의 AD 변환부(20)의 최대 분해능(제어 분해능) 이하인지 확인한다(S32).Referring to FIG. 3, the display control unit 70 of the present invention receives the display resolution setting input through the setting input unit 60 (S31), and the input display resolution setting is currently set to that of the AD converter 20 of the control device. Check if it is below the maximum resolution (control resolution) (S32).

즉, 사용자의 표시 요청에 부응할 수 있는 조건이 입력되었는지 확인한다.In other words, it checks whether conditions that can meet the user's display request have been entered.

앞서 설명한 바와 같이 AD 변환부(20)의 제어 분해능이 0.1℃인 경우, 표시 분해능을 0.05℃로 설정해도 0.05℃ 단위로 표시부(50)에 온도를 표시하는 것을 불가능하기 때문에 입력된 표시 분해능의 조건을 확인한다.As described above, when the control resolution of the AD converter 20 is 0.1°C, it is impossible to display the temperature on the display unit 50 in 0.05°C units even if the display resolution is set to 0.05°C, so the conditions of the input display resolution Check .

이때, 표시 제어부(70)는 제어 분해능의 크기를 AD 변환부(20)의 비트 수를 검출하여 결정할 수 있다.At this time, the display control unit 70 can determine the size of the control resolution by detecting the number of bits of the AD converter 20.

그 다음, S32단계의 판단 결과 표시 분해능이 제어 분해능 이하인 경우, S33단계와 같이 AD 변환부(20)의 검출 온도를 표시 분해능에 맞춰 변환한다.Next, if the display resolution is less than the control resolution as a result of the determination in step S32, the detected temperature of the AD converter 20 is converted to match the display resolution in step S33.

예를 들어 표시 제어부(70)는 표시 분해능이 0.5℃으로 설정된 상태에서, 검출된 온도(PV)가 153.1℃인 경우 표시부(50)에 153.0℃의 온도가 표시되도록 데이터를 변환한다.For example, when the display resolution is set to 0.5°C and the detected temperature (PV) is 153.1°C, the display control unit 70 converts the data so that a temperature of 153.0°C is displayed on the display unit 50.

그 다음, S34단계와 같이 변환된 온도를 표시부(50)에 표시한다.Next, the converted temperature is displayed on the display unit 50 as in step S34.

상기 S32단계의 판단 결과 표시 분해능이 제어 분해능을 초과하는 경우, S35단계와 같이 표시부(50)에 오류가 발생함을 표시한다.If the display resolution as a result of the determination in step S32 exceeds the control resolution, an error occurs in the display unit 50 as in step S35.

그 다음, S36단계와 같이 재설정 여부를 확인하여 일정한 시간 내에 표시 분해능의 새로운 입력이 있으면(S31) S32단계를 재수행한다.Next, as in step S36, whether to reset is checked, and if there is a new input of the display resolution within a certain time (S31), step S32 is re-performed.

만약 일정한 시간 내에 표시 분해능의 새로운 입력이 없으면, S37단계와 같이 제어 분해능에 따라 온도를 표시한다.If there is no new input of the display resolution within a certain time, the temperature is displayed according to the control resolution as in step S37.

예를 들어 표시 제어부(70)는 제어 분해능이 0.1℃으로 설정된 상태에서, 검출된 온도(PV)가 153.1℃인 경우 표시부(50)에 153.1℃의 온도를 표시한다.For example, when the control resolution is set to 0.1°C and the detected temperature (PV) is 153.1°C, the display control unit 70 displays the temperature of 153.1°C on the display unit 50.

이처럼 본 발명은 사용자의 설정에 따라 제어 분해능과 표시 분해능을 구분할 수 있으며, 사용자의 필요에 따라 표시 온도의 범위를 임의로 변경할 수 있다.In this way, the present invention can distinguish between control resolution and display resolution according to the user's settings, and can arbitrarily change the display temperature range according to the user's needs.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although embodiments according to the present invention have been described above, they are merely illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent scope of embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the following claims.

10:온도 센서 20:AD 변환부
30:오차 산출부 40:온도 제어부
50:표시부 60:설정 입력부
70:표시 제어부10: Temperature sensor 20: AD conversion unit
30: error calculation unit 40: temperature control unit
50: Display part 60: Setting input part
70: Display control unit

Claims (6)

온도 제어대상의 온도를 검출하는 온도 센서;
설정된 제어 분해능으로 상기 온도 센서의 아날로그 출력값을 디지털 신호로 변환하는 AD 변환부;
상기 AD 변환부의 검출 온도와 목표 온도의 차를 구하는 오차 산출부;
상기 오차 산출부의 산출 결과에 따라 제어대상의 온도를 제어하는 온도 제어부; 및
표시 분해능 설정 정보를 입력받고, 상기 AD 변환부로부터 검출 온도 정보를 수신하여, 입력된 표시 분해능 설정 정보에 따라 검출 온도 정보를 변환하여, 표시부에 표시하는 표시 제어부를 포함하는 PID 제어 장치.A temperature sensor that detects the temperature of the temperature control target;
an AD converter that converts the analog output value of the temperature sensor into a digital signal with a set control resolution;
an error calculation unit that calculates the difference between the detected temperature of the AD converter and the target temperature;
a temperature control unit that controls the temperature of the control target according to the calculation result of the error calculation unit; and
A PID control device comprising a display control unit that receives display resolution setting information, receives detection temperature information from the AD converter, converts the detected temperature information according to the input display resolution setting information, and displays the detected temperature information on the display unit. 제1항에 있어서,
상기 표시 제어부는,
표시 분해능 설정 정보와 상기 AD 변환부의 제어 분해능 정보를 비교하여,
표시 분해능이 제어 분해능 이하인 경우에만 검출 온도 정보를 변환하여 표시하는 것을 특징으로 하는 PID 제어 장치.According to paragraph 1,
The display control unit,
By comparing the display resolution setting information and the control resolution information of the AD converter,
A PID control device characterized in that it converts and displays detection temperature information only when the display resolution is lower than the control resolution. 제2항에 있어서,
상기 표시 제어부는,
AD 변환부의 출력 비트 수를 확인하여 제어 분해능 정보를 추정하는 PID 제어 장치.According to paragraph 2,
The display control unit,
A PID control device that estimates control resolution information by checking the number of output bits of the AD converter. a) 표시 분해능 정보를 입력받는 단계;
b) 표시 분해능이 제어 분해능 이하인지 확인하는 단계;
c) 표시 분해능이 제어 분해능 이하이면, 입력된 검출 온도 정보를 표시 분해능 정보에 따라 변환하는 단계; 및
d) 변환된 검출 온도 정보를 표시부에 표시하는 단계를 포함하는 PID 제어 방법.a) receiving display resolution information;
b) checking whether the display resolution is less than or equal to the control resolution;
c) if the display resolution is lower than the control resolution, converting the input detection temperature information according to the display resolution information; and
d) PID control method including the step of displaying the converted detected temperature information on a display unit. 제4항에 있어서,
상기 b) 단계의 판단결과 표시 분해능이 제어 분해능을 초과하는 경우,
검출 온도 정보를 제어 분해능에 따라 변환하여 표시부에 표시하는 단계를 더 포함하는 PID 제어 방법.According to paragraph 4,
If the display resolution of the decision result in step b) above exceeds the control resolution,
A PID control method further comprising converting the detected temperature information according to the control resolution and displaying it on the display. 제4항에 있어서,
상기 b) 단계의 제어 분해능은,
온도 센서의 아날로그 온도 검출값을 디지털신호로 변환한 AD 변환부의 비트 수를 검출하여 확인하는 것을 특징으로 하는 PID 제어 방법.According to paragraph 4,
The control resolution of step b) is,
A PID control method characterized by detecting and checking the number of bits of the AD converter that converts the analog temperature detection value of the temperature sensor into a digital signal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117603809A (en) * 2023-12-06 2024-02-27 威海紫光科技园有限公司 Temperature control method and system applied to resuscitation in NK cell preparation process

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