Έλεγχος ηλεκτρικού αυτοματισμού: Όροι βιομηχανικού ελέγχου, Όροι οργάνων και μετρήσεων
Έλεγχος ηλεκτρικού αυτοματισμού: Όροι βιομηχανικού ελέγχου, Όροι οργάνων και μετρήσεων
Βιομηχανικός Έλεγχος
Κλειστό - Έλεγχος βρόχου
Μια θεμελιώδης ιδέα στη θεωρία ελέγχου, ο έλεγχος κλειστού βρόχου διαφέρει από τον έλεγχο ανοιχτού βρόχου τροφοδοτώντας την ελεγχόμενη έξοδο πίσω στο άκρο εισόδου για να επηρεάσει τον έλεγχο. Αυτός ο μηχανισμός ανάδρασης επιτρέπει στην έξοδο να επιστρέψει στην είσοδο μέσω μιας "πλευρικής αλυσίδας", επιτρέποντας στην είσοδο να ασκεί έλεγχο στην έξοδο. Ο πρωταρχικός σκοπός του ελέγχου κλειστού βρόχου είναι η επίτευξη ρύθμισης με βάση την ανάδραση.
Σημεία I/O
Ένας συχνά χρησιμοποιούμενος όρος στα συστήματα ελέγχου, τα σημεία εισόδου/εξόδου αναφέρονται σε σημεία εισόδου/εξόδου. Οι είσοδοι είναι παράμετροι μέτρησης από όργανα που εισέρχονται στο σύστημα ελέγχου, ενώ οι έξοδοι είναι παράμετροι ελέγχου που αποστέλλονται από το σύστημα στους ενεργοποιητές. Η κλίμακα ενός συστήματος ελέγχου συχνά ορίζεται από τον μέγιστο αριθμό σημείων I/O που μπορεί να φιλοξενήσει.
Αναλογικές και μεταγωγικές ποσότητες
Στα συστήματα ελέγχου, οι παράμετροι μπορεί να είναι αναλογικές ή μεταγωγικές ποσότητες. Οι αναλογικές ποσότητες είναι συνεχώς μεταβαλλόμενες τιμές μέσα σε ένα συγκεκριμένο εύρος, όπως θερμοκρασία ή πίεση. Οι ποσότητες μεταγωγής, ωστόσο, έχουν μόνο δύο καταστάσεις, όπως οι καταστάσεις ενεργοποίησης/απενεργοποίησης ενός διακόπτη ή ρελέ.
Βρόχος ελέγχου
Για τον αναλογικό έλεγχο, ένας ελεγκτής προσαρμόζει μια έξοδο με βάση μια είσοδο χρησιμοποιώντας συγκεκριμένους κανόνες και αλγόριθμους, σχηματίζοντας έναν βρόχο ελέγχου. Οι βρόχοι ελέγχου μπορεί να είναι ανοιχτοί - ή κλειστοί - βρόχοι. Ο κλειστός - ο έλεγχος βρόχου, ή ο έλεγχος ανάδρασης, είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος, όπου η έξοδος ανατροφοδοτείται πίσω στην είσοδο για σύγκριση με την καθορισμένη τιμή.
Δύο - Έλεγχος θέσης
Η απλούστερη μορφή ελέγχου ανάδρασης, γνωστή και ως έλεγχος διακόπτη. Ενεργοποιεί ένα σήμα μεταγωγής όταν η μετρούμενη τιμή φτάσει στο μέγιστο ή το ελάχιστο. Αν και η μετρούμενη τιμή μπορεί να είναι αναλογική, η έξοδος ελέγχου είναι ψηφιακή. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται συνήθως σε βιομηχανικούς θερμορυθμιστές και διακόπτες στάθμης.
Αναλογικός Έλεγχος
Η έξοδος του ελεγκτή είναι ανάλογη με την απόκλιση μεταξύ της μετρούμενης τιμής και της καθορισμένης τιμής ή του σημείου αναφοράς. Ο αναλογικός έλεγχος παρέχει πιο ομαλή ρύθμιση από τον έλεγχο δύο θέσεων και εξαλείφει τα προβλήματα ταλάντωσης που σχετίζονται με τον έλεγχο δύο θέσεων.
Ολοκληρωμένος έλεγχος
Στον ολοκληρωτικό έλεγχο, η αλλαγή στην ελεγχόμενη μεταβλητή σχετίζεται με το χρόνο που χρειάζεται για να γίνει αποτελεσματική η έξοδος του συστήματος ελέγχου. Η έξοδος του ενεργοποιητή φτάνει σταδιακά την καθορισμένη τιμή. Αυτή η μέθοδος ελέγχου χρησιμοποιείται συνήθως σε συστήματα ελέγχου θερμοκρασίας.
Έλεγχος παραγώγων
Ο παράγωγος έλεγχος χρησιμοποιείται συνήθως σε συνδυασμό με τον αναλογικό και τον ολοκληρωτικό έλεγχο. Επιτρέπει στο σύστημα ελέγχου να ανταποκρίνεται σε αποκλίσεις πιο γρήγορα, αποτρέποντας τις αργές αποκρίσεις του συστήματος. Μαζί με τον αναλογικό και ολοκληρωτικό έλεγχο, βοηθά την ελεγχόμενη μεταβλητή να φτάσει σε σταθερή κατάσταση πιο γρήγορα χωρίς ταλάντωση.
Έλεγχος PID
Ανάλογα με τις ειδικές απαιτήσεις του συστήματος ελέγχου, οι μέθοδοι ελέγχου μπορεί να είναι έλεγχος P (Proportional), PI (Proportional - Integral), PD (Proportional - Derivative) ή PID (Proportional - Integral - Derivative). Ο έλεγχος PID είναι ο πιο κοινός τρόπος ελέγχου στα συστήματα ελέγχου.
Έλεγχος καθυστέρησης
* Ο έλεγχος καθυστέρησης που χρησιμοποιείται συνήθως σε εφαρμογές ελέγχου μεταγωγής εισάγει μια χρονική καθυστέρηση μεταξύ μιας αλλαγής κατάστασης διακόπτη και της ενέργειας εξόδου του ελεγκτή. Για παράδειγμα, στις γραμμές παραγωγής, οι διακόπτες εγγύτητας συχνά απαιτούν καθυστέρηση αρκετών δευτερολέπτων πριν αρχίσει να λειτουργεί ο επόμενος κύλινδρος μετά την τοποθέτηση ενός τεμαχίου εργασίας.
Έλεγχος Interlock
* Ο έλεγχος εναλλαγής που χρησιμοποιείται συχνά σε σενάρια ελέγχου μεταγωγής δημιουργεί σχέσεις μεταξύ των διακοπτών. Για παράδειγμα, ο διακόπτης C μπορεί να ενεργοποιηθεί μόνο όταν οι διακόπτες A και B είναι και οι δύο ανοιχτοί ή ο διακόπτης C πρέπει να ανοίξει όταν ανοίγει ο διακόπτης A. Ο έλεγχος μπλοκαρίσματος είναι κοινός σε εφαρμογές ασφαλείας - κρίσιμες, όπως η βαλβίδα εξαερισμού σε έναν αντιδραστήρα, η οποία πρέπει να ανοίξει αμέσως όταν η πίεση φτάσει σε ένα ορισμένο επίπεδο.
Ηλεκτρικός Έλεγχος
* Αναφέρεται σε συστήματα ελέγχου όπου η έξοδος επιτυγχάνεται μέσω ηλεκτρικών μεγεθών ή ηλεκτρονικών σημάτων, στοχεύοντας ηλεκτρικά κινούμενα εξαρτήματα όπως ρελέ, ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες και οδηγούς σερβομηχανισμού. Τα περισσότερα συστήματα αυτόματου ελέγχου ενσωματώνουν ηλεκτρικά στοιχεία ελέγχου.
Υδραυλικός Έλεγχος
* Τα υδραυλικά συστήματα ελέγχου χρησιμοποιούνται σε λειτουργίες μηχανημάτων και εξοπλισμού, ιδιαίτερα σε εφαρμογές συνεχούς ελέγχου ταχύτητας. Ο υδραυλικός έλεγχος συχνά συνδυάζεται με τον ηλεκτρικό σερβο έλεγχο για να σχηματίσει ηλεκτροϋδραυλικούς ενεργοποιητές υψηλής απόδοσης και ακρίβειας.
Πνευματικός έλεγχος
* Τα πνευματικά συστήματα ελέγχου χρησιμοποιούνται σε διάφορα σενάρια. Χρησιμοποιούν πεπιεσμένο αέρα ως πηγή ενέργειας για μετάδοση ή ενεργοποίηση σήματος. Ο πεπιεσμένος αέρας χρησιμοποιείται ευρέως στα εργοστάσια λόγω της διαθεσιμότητας, της καθαριότητας, της ασφάλειας και της απλής λειτουργικότητας ελέγχου, καθιστώντας τα πνευματικά εργαλεία κοινά σε πολλές γραμμές παραγωγής.
Παρεμβολή
* Η παρεμβολή είναι η διαδικασία με την οποία ένα σύστημα CNC εργαλειομηχανών καθορίζει τη διαδρομή του εργαλείου χρησιμοποιώντας μια συγκεκριμένη μέθοδο. Περιλαμβάνει τον υπολογισμό ενδιάμεσων σημείων μεταξύ γνωστών σημείων δεδομένων σε μια καμπύλη, γνωστή και ως "πύκνωση σημείου δεδομένων". Το σύστημα CNC δημιουργεί την απαιτούμενη τροχιά περιγράμματος πυκνώνοντας τα δεδομένα μεταξύ των σημείων έναρξης και τέλους ενός τμήματος προγράμματος.
Βρόχοι θέσης, ταχύτητας και ρεύματος
* Η έννοια των βρόχων περιλαμβάνει τη χρήση ανατροφοδότησης για τη βελτίωση της σταθερότητας και της απόδοσης των συστημάτων εφαρμογών.
* Ο έλεγχος βρόχου ρεύματος στοχεύει στη ρύθμιση της τάσης χρησιμοποιώντας τη μετάδοση σήματος ρεύματος για να αντισταθμίσει τις απώλειες, τις πτώσεις τάσης και τον θόρυβο κατά τη μετάδοση τάσης.
* Η σχέση μεταξύ ταχύτητας και θέσης βασίζεται στον τύπο: απόσταση = ταχύτητα × χρόνος. Η συνεχής μεταβολή της ταχύτητας σε ένα χρονικό διάστημα έχει ως αποτέλεσμα το ολοκλήρωμα της ταχύτητας σε αυτό το διάστημα, το οποίο αντιστοιχεί στη διανυθείσα απόσταση (θέση).
* Η σχέση μεταξύ ταχύτητας και ρεύματος ορίζεται από: ταχύτητα = επιτάχυνση × χρόνο. Η επιτάχυνση εξαρτάται από το εφαρμοζόμενο ρεύμα και το ολοκλήρωμα της επιτάχυνσης σε ένα χρονικό διάστημα αποδίδει τη στιγμιαία ταχύτητα.
* Στη λειτουργία ελέγχου ροπής, ο σερβοκινητήρας περιστρέφεται με καθορισμένη ροπή διατηρώντας μια σταθερή έξοδο από τον βρόχο ρεύματος. Εάν η ροπή εξωτερικού φορτίου ισούται ή υπερβαίνει τη ρυθμισμένη ροπή εξόδου του κινητήρα, η ροπή εξόδου του κινητήρα παραμένει σταθερή και ο κινητήρας ακολουθεί την κίνηση του φορτίου. Αντίθετα, εάν η ροπή εξωτερικού φορτίου είναι μικρότερη από την καθορισμένη ροπή εξόδου του κινητήρα, ο κινητήρας συνεχίζει να επιταχύνει έως ότου φτάσει στη μέγιστη επιτρεπόμενη ταχύτητα του κινητήρα ή της μονάδας, οπότε ενεργοποιείται ένας συναγερμός και ο κινητήρας σταματά.
* Στη λειτουργία ταχύτητας, η ταχύτητα του κινητήρα ρυθμίζεται και η ανάδραση ταχύτητας από τον κωδικοποιητή του κινητήρα σχηματίζει ένα σύστημα ελέγχου κλειστού βρόχου. Ο σκοπός είναι να διασφαλιστεί ότι η πραγματική ταχύτητα του σερβοκινητήρα ταιριάζει με την καθορισμένη ταχύτητα.
* Η έξοδος ελέγχου του βρόχου ταχύτητας χρησιμεύει ως σημείο ρύθμισης ροπής - ρεύματος λειτουργίας - ροπής βρόχου. Στη λειτουργία ελέγχου θέσης, το σημείο ρύθμισης θέσης που παρέχεται από τον κεντρικό υπολογιστή και το σήμα ανάδρασης θέσης από τον κωδικοποιητή του κινητήρα ή η άμεση ανάδραση μέτρησης θέσης από τον εξοπλισμό συγκρίνονται για να σχηματίσουν έναν βρόχο θέσης. Αυτό διασφαλίζει ότι ο σερβοκινητήρας μετακινείται στην καθορισμένη θέση. Η έξοδος του βρόχου θέσης τροφοδοτείται στον βρόχο ταχύτητας ως σημείο ρύθμισης ταχύτητας - βρόχου. Έτσι, η λειτουργία ροπής - ελέγχου χρησιμοποιεί τον βρόχο ρεύματος - ελέγχου ως το πιο θεμελιώδες στρώμα. Ο βρόχος ταχύτητας - ελέγχου βασίζεται στον βρόχο ελέγχου ρεύματος και ο βρόχος ελέγχου θέσης βασίζεται και στους βρόχους ελέγχου ταχύτητας και ρεύματος.
Όροι οργάνων και μετρήσεων
Εύρος
Ένα συνεχές διάστημα μιας ποσότητας που ορίζεται από τα άνω και κάτω όρια.
Εύρος μέτρησης
Το εύρος των μετρούμενων τιμών για τις οποίες το όργανο μπορεί να επιτύχει την καθορισμένη ακρίβεια.
Κατώτερο όριο εύρους μέτρησης: Η ελάχιστη μετρούμενη τιμή για την οποία το όργανο μπορεί να επιτύχει την καθορισμένη ακρίβεια.
Ανώτερο όριο εύρους μέτρησης: Η μέγιστη μετρούμενη τιμή για την οποία το όργανο μπορεί να επιτύχει την καθορισμένη ακρίβεια.
Span
Η αλγεβρική διαφορά μεταξύ των άνω και κάτω ορίων ενός εύρους. Για παράδειγμα, εάν η περιοχή είναι από -20°C έως 100°C, το εύρος είναι 120°C.
Χαρακτηριστικό απόδοσης
Παράμετροι που καθορίζουν τη λειτουργία και την ικανότητα ενός οργάνου και τις ποσοτικές εκφράσεις τους.
Χαρακτηριστικό απόδοσης αναφοράς: Το χαρακτηριστικό απόδοσης που επιτυγχάνεται υπό συνθήκες αναφοράς λειτουργίας.
Γραμμική Κλίμακα
Μια κλίμακα όπου η απόσταση μεταξύ των διαιρέσεων κλίμακας και των αντίστοιχων μετρούμενων τιμών έχουν μια σταθερή αναλογική σχέση.
Μη γραμμική κλίμακα
Μια κλίμακα όπου η απόσταση μεταξύ των διαιρέσεων κλίμακας και των αντίστοιχων μετρούμενων τιμών έχει μια μη σταθερή αναλογική σχέση.
Καταστέλλεται - Κλίμακα μηδέν
Κλίμακα όπου το εύρος κλίμακας δεν περιλαμβάνει την τιμή κλίμακας που αντιστοιχεί στη μηδενική τιμή της μετρούμενης ποσότητας.
Διευρυμένη κλίμακα
Μια κλίμακα όπου ένα δυσανάλογο τμήμα του μήκους της κλίμακας καταλαμβάνεται από ένα διευρυμένο τμήμα της κλίμακας.
Κλίμακα
Ένα σύνολο διατεταγμένων σημαδιών κλίμακας και σχετικών αριθμών που αποτελούν μέρος μιας συσκευής ένδειξης.
Εύρος κλίμακας
* Το εύρος που ορίζεται από τις τιμές έναρξης και τέλους της κλίμακας.
Σήμα κλίμακας
* Ένα σημάδι στη συσκευή ένδειξης που αντιστοιχεί σε μία ή περισσότερες συγκεκριμένες μετρούμενες τιμές.
Σημάδι μηδενικής κλίμακας
* Το σημάδι ή η γραμμή κλίμακας στην κλίμακα που αντιστοιχεί στη μηδενική τιμή της μετρούμενης ποσότητας.
Διεύθυνση Κλίμακας
* Το τμήμα της κλίμακας μεταξύ οποιωνδήποτε δύο παρακείμενων σημαδιών κλίμακας.
Αξία διαίρεσης κλίμακας
* Η διαφορά μεταξύ των μετρούμενων τιμών που αντιστοιχούν σε δύο γειτονικά σημάδια κλίμακας.
Διαστήματα διαίρεσης κλίμακας
* Η απόσταση μεταξύ των κεντρικών γραμμών οποιωνδήποτε δύο παρακείμενων σημαδιών κλίμακας κατά μήκος του μήκους της κλίμακας.
Μήκος κλίμακας
* Το μήκος του ευθύγραμμου τμήματος, είτε πραγματικού είτε φανταστικού, που διέρχεται από τα μέσα όλων των μικρότερων σημείων κλίμακας μεταξύ των σημαδιών της κλίμακας έναρξης και τέλους.
Κλίμακα τιμής έναρξης
* Η μετρούμενη τιμή που αντιστοιχεί στο σημάδι της κλίμακας έναρξης.
Κλίμακα τελικής τιμής
* Η μετρούμενη τιμή που αντιστοιχεί στο σημάδι τελικής κλίμακας.
Κλίμακα αρίθμησης
* Το σύνολο αριθμών στην κλίμακα που αντιστοιχεί στις μετρούμενες τιμές που ορίζονται από τα σημάδια της κλίμακας ή υποδεικνύουν τη σειρά των σημείων της κλίμακας.
Μηδέν ενός οργάνου μέτρησης
* Η άμεση ένδειξη ενός οργάνου μέτρησης όταν εφαρμόζεται όλη η βοηθητική ενέργεια που απαιτείται για τη λειτουργία του και η μετρούμενη τιμή είναι μηδέν.
* Σε περιπτώσεις όπου το όργανο μέτρησης χρησιμοποιεί βοηθητική ισχύ, αυτός ο όρος αναφέρεται συνήθως ως «ηλεκτρικό μηδέν».
* Όταν το όργανο δεν είναι σε λειτουργία λόγω απουσίας οποιασδήποτε βοηθητικής ενέργειας, χρησιμοποιείται συχνά ο όρος «μηχανικό μηδέν».
Όργανο Constant
* Ένας συντελεστής με τον οποίο πρέπει να πολλαπλασιαστεί η άμεση ένδειξη ενός οργάνου μέτρησης για να ληφθεί η μετρούμενη τιμή.
Χαρακτηριστική Καμπύλη
* Μια καμπύλη που δείχνει τη λειτουργική σχέση μεταξύ της τιμής εξόδου σταθερής κατάστασης ενός οργάνου και μιας ποσότητας εισόδου, με όλες τις άλλες ποσότητες εισόδου να διατηρούνται σε καθορισμένες σταθερές τιμές.
Καθορισμένη χαρακτηριστική καμπύλη
* Η καμπύλη που δείχνει τη λειτουργική σχέση μεταξύ της τιμής εξόδου σταθερής κατάστασης ενός οργάνου και μιας ποσότητας εισόδου υπό καθορισμένες συνθήκες.
Προσαρμογή
* Λειτουργίες που πραγματοποιήθηκαν για να διασφαλιστεί ότι το όργανο είναι σε κανονική κατάσταση λειτουργίας και για να εξαλειφθούν οι αποκλίσεις για σωστή χρήση.
* **Προσαρμογή χρήστη**: Προσαρμογές που επιτρέπεται να εκτελούνται από τον χρήστη.
Βαθμονόμηση
* Η λειτουργία καθορισμού, υπό καθορισμένες συνθήκες, της σχέσης μεταξύ των τιμών που υποδεικνύονται από ένα όργανο ή σύστημα μέτρησης και των αντίστοιχων γνωστών τιμών της μετρούμενης ποσότητας.
Καμπύλη βαθμονόμησης
* Μια καμπύλη που δείχνει τη σχέση μεταξύ της μετρούμενης ποσότητας και της πραγματικής μετρούμενης τιμής του οργάνου υπό καθορισμένες συνθήκες.
Κύκλος βαθμονόμησης
* Ο συνδυασμός της ανοδικής καμπύλης βαθμονόμησης και της προς τα κάτω καμπύλης βαθμονόμησης μεταξύ των ορίων εύρους βαθμονόμησης ενός οργάνου.
Πίνακας βαθμονόμησης
* Πίνακας αναπαράστασης της καμπύλης βαθμονόμησης.
Ιχνηλασιμότητα
* Η ιδιότητα ενός αποτελέσματος μέτρησης που μπορεί να συσχετιστεί με κατάλληλα πρότυπα (συνήθως διεθνή ή εθνικά πρότυπα) μέσω μιας αδιάσπαστης αλυσίδας συγκρίσεων.
Ευαισθησία
* Το πηλίκο της μεταβολής στην έξοδο του οργάνου και της αντίστοιχης μεταβολής στην ποσότητα εισόδου.
Ακρίβεια
* Ο βαθμός συνέπειας μεταξύ της ένδειξης του οργάνου και της πραγματικής τιμής της μετρούμενης ποσότητας.
Κατηγορία Ακρίβειας
* Η ταξινόμηση των οργάνων ανάλογα με την ακρίβειά τους.
Όρια λάθους
* Το μέγιστο επιτρεπόμενο σφάλμα ενός οργάνου όπως καθορίζεται από πρότυπα ή τεχνικές προδιαγραφές.
Βασικό σφάλμα
* Το σφάλμα ενός οργάνου υπό συνθήκες αναφοράς.
Συμμόρφωση
* Ο βαθμός συνοχής μεταξύ της τυπικής καμπύλης και της καθορισμένης χαρακτηριστικής καμπύλης (όπως ευθεία γραμμή, λογαριθμική καμπύλη, παραβολική καμπύλη κ.λπ.).