کنترل اتوماسیون الکتریکی: شرایط کنترل صنعتی، شرایط ابزار دقیق و اندازه گیری

کنترل اتوماسیون الکتریکی: شرایط کنترل صنعتی، شرایط ابزار دقیق و اندازه گیری

کنترل صنعتی

بسته - کنترل حلقه

یک مفهوم اساسی در تئوری کنترل، کنترل حلقه بسته با کنترل حلقه باز با تغذیه خروجی کنترل شده به انتهای ورودی برای تأثیرگذاری بر کنترل متفاوت است. این مکانیسم بازخورد اجازه می دهد تا خروجی از طریق یک زنجیره جانبی به ورودی بازگردد و ورودی را قادر می سازد تا بر خروجی کنترل داشته باشد. هدف اصلی کنترل حلقه بسته دستیابی به مقررات مبتنی بر بازخورد است.

نقاط ورودی/خروجی

یک اصطلاح رایج در سیستم های کنترلی، نقاط ورودی/خروجی به نقاط ورودی/خروجی اشاره دارد. ورودی ها پارامترهای اندازه گیری از ابزارهایی هستند که وارد سیستم کنترل می شوند، در حالی که خروجی ها پارامترهای کنترلی هستند که از سیستم به محرک ها ارسال می شوند. مقیاس یک سیستم کنترل اغلب با حداکثر تعداد نقاط ورودی/خروجی که می تواند در خود جای دهد تعریف می شود.

مقادیر آنالوگ و سوئیچینگ

در سیستم های کنترل، پارامترها می توانند کمیت های آنالوگ یا سوئیچینگ باشند. کمیت های آنالوگ مقادیری هستند که به طور مداوم در یک محدوده خاص مانند دما یا فشار تغییر می کنند. با این حال، کمیت های سوئیچینگ فقط دو حالت دارند، مانند حالت های روشن/خاموش یک کلید یا رله.

حلقه کنترل

برای کنترل آنالوگ، یک کنترلر یک خروجی را بر اساس یک ورودی با استفاده از قوانین و الگوریتم های خاص تنظیم می کند و یک حلقه کنترل را تشکیل می دهد. حلقه های کنترل می توانند حلقه باز یا بسته باشند. کنترل حلقه بسته یا کنترل بازخورد رایج ترین نوع است که در آن خروجی برای مقایسه با مقدار تنظیم شده به ورودی بازگردانده می شود.

دو - کنترل موقعیت

ساده ترین شکل کنترل بازخورد که به کنترل سوئیچ نیز معروف است. هنگامی که مقدار اندازه گیری شده به حداکثر یا حداقل می رسد، یک سیگنال سوئیچینگ را راه اندازی می کند. اگرچه مقدار اندازه گیری شده ممکن است آنالوگ باشد، خروجی کنترل دیجیتال است. این روش معمولا در ترمورگولاتورهای صنعتی و سوئیچ های سطح استفاده می شود.

کنترل متناسب

خروجی کنترلر متناسب با انحراف بین مقدار اندازه گیری شده و مقدار تنظیم شده یا نقطه مرجع است. کنترل تناسبی تنظیم نرم تری نسبت به کنترل دو وضعیتی فراهم می کند و مشکلات نوسان مرتبط با کنترل دو موقعیت را حذف می کند.

کنترل یکپارچه

در کنترل انتگرال، تغییر در متغیر کنترل شده به مدت زمانی که طول می کشد تا خروجی سیستم کنترل موثر واقع شود، مرتبط است. خروجی محرک به تدریج به مقدار تنظیم شده می رسد. این روش کنترل معمولاً در سیستم های کنترل دما مورد استفاده قرار می گیرد.

کنترل مشتق

کنترل مشتق معمولاً در ترکیب با کنترل متناسب و انتگرال استفاده می شود. این به سیستم کنترل اجازه می دهد تا به انحرافات سریعتر پاسخ دهد و از پاسخ های کند سیستم جلوگیری کند. همراه با کنترل متناسب و انتگرال، به متغیر کنترل شده کمک می کند تا بدون نوسان سریعتر به حالت پایدار برسد.

کنترل PID

بسته به نیازهای خاص سیستم کنترل، روش های کنترل می تواند کنترل P (متناسب)، PI (متناسب - انتگرال)، PD (متناسب - مشتق)، یا PID (متناسب - انتگرال - مشتق) باشد. کنترل PID رایج ترین حالت کنترل در سیستم های کنترل است.

کنترل تاخیر

* معمولاً در برنامه های کنترل سوئیچینگ استفاده می شود، کنترل تاخیر یک تاخیر زمانی بین تغییر وضعیت سوئیچ و عملکرد خروجی کنترل کننده را معرفی می کند. به عنوان مثال، در خطوط تولید، سوئیچ های مجاورت اغلب به تأخیر چند ثانیه ای نیاز دارند تا غلتک بعدی پس از قرار گرفتن قطعه کار شروع به کار کند.

کنترل اینترلاک

* کنترل اینترلاک که اغلب در سناریوهای کنترل سوئیچینگ استفاده می شود، روابط بین سوئیچ ها را برقرار می کند. به عنوان مثال، سوئیچ C فقط زمانی فعال می شود که سوئیچ های A و B هر دو باز باشند یا سوئیچ C باید با باز شدن سوئیچ A باز شود. کنترل اینترلاک در ایمنی رایج است - کاربردهای حیاتی، مانند دریچه هواگیری در یک راکتور، که باید بلافاصله پس از رسیدن فشار به سطح معینی باز شود.

کنترل الکتریکی

* به سیستم‌های کنترلی اطلاق می‌شود که در آن خروجی از طریق کمیت‌های الکتریکی یا سیگنال‌های الکترونیکی به دست می‌آید و اجزای الکتریکی مانند رله‌ها، شیرهای برقی و درایورهای سروو را هدف قرار می‌دهند. اکثر سیستم های کنترل اتوماتیک دارای عناصر کنترل الکتریکی هستند.

کنترل هیدرولیک

* سیستم های کنترل هیدرولیک در عملیات ماشین آلات و تجهیزات، به ویژه در برنامه های کنترل سرعت مداوم استفاده می شود. کنترل هیدرولیک اغلب با کنترل سروو الکتریکی ترکیب می شود تا محرک های الکترو هیدرولیک بسیار کارآمد و دقیق را تشکیل دهد.

کنترل پنوماتیک

* سیستم های کنترل پنوماتیک در سناریوهای مختلفی به کار می روند. آنها از هوای فشرده به عنوان منبع انرژی برای انتقال یا تحریک سیگنال استفاده می کنند. هوای فشرده به دلیل در دسترس بودن، تمیزی، ایمنی و عملکرد کنترل ساده، به طور گسترده در کارخانه ها استفاده می شود و ابزارهای پنوماتیک را در بسیاری از خطوط تولید رایج می کند.

درون یابی

* درون یابی فرآیندی است که در آن یک سیستم CNC ماشین ابزار با استفاده از یک روش خاص مسیر ابزار را تعیین می کند. این شامل محاسبه نقاط میانی بین نقاط داده شناخته شده بر روی یک منحنی است که به عنوان "تراکم نقطه داده" نیز شناخته می شود. سیستم CNC با متراکم کردن داده ها بین نقطه شروع و پایان یک بخش برنامه، مسیر کانتور مورد نیاز را ایجاد می کند.

حلقه های موقعیت، سرعت و جریان

* مفهوم حلقه ها شامل استفاده از بازخورد برای افزایش پایداری و عملکرد سیستم های کاربردی است.

* هدف کنترل حلقه جریان تنظیم ولتاژ با استفاده از انتقال سیگنال جریان برای جبران تلفات، افت ولتاژ و نویز در طول انتقال ولتاژ است.

* رابطه بین سرعت و موقعیت بر اساس فرمول: فاصله = سرعت × زمان است. تغییر مداوم سرعت در یک بازه زمانی منجر به انتگرال سرعت در آن بازه می شود که با مسافت طی شده (موقعیت) مطابقت دارد.

* رابطه بین سرعت و جریان با: سرعت = شتاب × زمان تعریف می شود. شتاب به جریان اعمال شده بستگی دارد و انتگرال شتاب در یک بازه زمانی، سرعت لحظه ای را به دست می دهد.

* در حالت کنترل گشتاور، سروو موتور با حفظ خروجی ثابت از حلقه جریان، با گشتاور تنظیم شده می چرخد. اگر گشتاور بار خارجی برابر یا بیشتر از گشتاور خروجی تنظیم شده موتور باشد، گشتاور خروجی موتور ثابت می ماند و موتور حرکت بار را دنبال می کند. برعکس، اگر گشتاور بار خارجی کمتر از گشتاور خروجی تنظیم شده موتور باشد، موتور به شتاب خود ادامه می دهد تا زمانی که به حداکثر سرعت مجاز موتور یا درایو برسد، در این نقطه زنگ هشدار به صدا در می آید و موتور متوقف می شود.

* در حالت سرعت، سرعت موتور تنظیم می شود و بازخورد سرعت از رمزگذار موتور یک سیستم کنترل حلقه بسته را تشکیل می دهد. هدف این است که اطمینان حاصل شود که سرعت واقعی سروو موتور با سرعت تنظیم شده مطابقت دارد.

* خروجی کنترل حلقه سرعت به عنوان نقطه تنظیم گشتاور - جریان حالت - گشتاور حلقه عمل می کند. در حالت کنترل موقعیت، نقطه تنظیم موقعیت ارائه شده توسط رایانه میزبان و سیگنال بازخورد موقعیت از رمزگذار موتور یا بازخورد اندازه گیری موقعیت مستقیم از تجهیزات برای تشکیل یک حلقه موقعیت مقایسه می شود. این تضمین می کند که سروو موتور به موقعیت تنظیم شده حرکت می کند. خروجی حلقه موقعیت به عنوان نقطه تنظیم سرعت - حلقه به حلقه سرعت وارد می شود. بنابراین، حالت کنترل گشتاور از حلقه کنترل جریان به عنوان اساسی ترین لایه استفاده می کند. حلقه کنترل سرعت بر روی حلقه کنترل جریان و حلقه کنترل موقعیت بر روی هر دو حلقه کنترل سرعت و جریان ساخته شده است.

شرایط ابزار دقیق و اندازه گیری

محدوده

یک فاصله پیوسته از یک کمیت که با حد بالا و پایین تعریف می شود.

محدوده اندازه گیری

محدوده مقادیر اندازه گیری شده که دستگاه می تواند دقت مشخص شده را برای آن بدست آورد.

حد پایین‌تر محدوده اندازه‌گیری: حداقل مقدار اندازه‌گیری شده‌ای که دستگاه می‌تواند به دقت مشخص شده دست یابد.

حد بالایی محدوده اندازه گیری: حداکثر مقدار اندازه گیری شده ای که دستگاه می تواند به دقت مشخص شده دست یابد.

دهانه

تفاوت جبری بین حد بالایی و پایینی یک محدوده. به عنوان مثال، اگر دامنه از -20 درجه سانتیگراد تا 100 درجه سانتیگراد باشد، دهانه 120 درجه سانتیگراد است.

مشخصه عملکرد

پارامترهایی که عملکرد و قابلیت یک ابزار و عبارات کمی آنها را تعریف می کنند.

مشخصه عملکرد مرجع: مشخصه عملکردی که تحت شرایط عملیاتی مرجع به دست می آید.

مقیاس خطی

مقیاسی که در آن فاصله بین تقسیم‌بندی مقیاس و مقادیر اندازه‌گیری شده مربوطه دارای یک رابطه تناسبی ثابت است.

مقیاس غیر خطی

مقیاسی که در آن فاصله بین تقسیم‌بندی‌های مقیاس و مقادیر اندازه‌گیری شده مربوطه دارای یک رابطه نسبتی غیر ثابت است.

سرکوب شده - مقیاس صفر

مقیاسی که در آن محدوده مقیاس مقدار مقیاس مربوط به مقدار صفر کمیت اندازه گیری شده را شامل نمی شود.

مقیاس گسترش یافته

مقیاسی که در آن بخش نامتناسبی از طول ترازو توسط یک بخش منبسط شده از مقیاس اشغال شده است.

مقیاس

مجموعه ای از علائم مقیاس مرتب و اعداد مرتبط که بخشی از یک دستگاه نشانگر را تشکیل می دهند.

محدوده مقیاس

* محدوده تعریف شده توسط مقادیر شروع و پایان مقیاس.

علامت گذاری مقیاس

* یک علامت روی دستگاه نشانگر مربوط به یک یا چند مقدار اندازه گیری شده خاص.

علامت مقیاس صفر

* علامت مقیاس یا خط روی مقیاس مربوط به مقدار صفر کمیت اندازه گیری شده.

بخش مقیاس

* بخشی از ترازو بین هر دو علامت ترازو مجاور.

ارزش تقسیم مقیاس

* تفاوت بین مقادیر اندازه گیری شده مربوط به دو علامت مقیاس مجاور.

فاصله تقسیم بندی مقیاس

* فاصله بین خطوط مرکزی هر دو علامت مقیاس مجاور در طول ترازو.

طول مقیاس

* طول پاره خط، اعم از واقعی یا خیالی، که از نقاط میانی همه کوتاه ترین علائم مقیاس بین علامت های مقیاس شروع و پایان می گذرد.

مقیاس مقدار شروع

* مقدار اندازه گیری شده مربوط به علامت مقیاس شروع.

مقیاس ارزش پایانی

* مقدار اندازه گیری شده مربوط به علامت مقیاس پایانی.

شماره گذاری مقیاس

* مجموعه اعداد در مقیاس مربوط به مقادیر اندازه گیری شده توسط علائم مقیاس تعریف شده یا نشان دهنده ترتیب علائم مقیاس است.

صفر یک ابزار اندازه گیری

* نشانگر مستقیم یک ابزار اندازه گیری زمانی که تمام انرژی کمکی مورد نیاز برای عملکرد آن اعمال می شود و مقدار اندازه گیری شده صفر است.

 * در مواردی که ابزار اندازه گیری از نیروی کمکی استفاده می کند، معمولاً از این اصطلاح به عنوان "صفر الکتریکی" یاد می شود.

 * هنگامی که ابزار به دلیل عدم وجود انرژی کمکی کار نمی کند، اغلب از اصطلاح "صفر مکانیکی" استفاده می شود.

ثابت ابزار

* ضریبی که برای بدست آوردن مقدار اندازه گیری شده باید علامت مستقیم ابزار اندازه گیری را در آن ضرب کرد.

منحنی مشخصه

* منحنی که رابطه عملکردی بین مقدار خروجی حالت ثابت یک ابزار و یک کمیت ورودی را نشان می‌دهد، با سایر کمیت‌های ورودی که در مقادیر ثابت مشخص نگهداری می‌شوند.

منحنی مشخصه مشخص شده

* منحنی نشان دهنده رابطه عملکردی بین مقدار خروجی حالت ثابت یک ابزار و یک کمیت ورودی در شرایط مشخص.

تنظیم

* عملیات انجام شده برای اطمینان از اینکه ابزار در شرایط کاری عادی قرار دارد و برای از بین بردن انحرافات برای استفاده مناسب.

 * **تنظیم کاربر**: تنظیماتی که مجاز به انجام توسط کاربر است.

کالیبراسیون

* عملیات ایجاد رابطه بین مقادیر نشان داده شده توسط دستگاه یا سیستم اندازه گیری و مقادیر شناخته شده مربوط به کمیت اندازه گیری شده، تحت شرایط مشخص.

منحنی کالیبراسیون

* منحنی که رابطه بین کمیت اندازه گیری شده و مقدار واقعی اندازه گیری شده ابزار را در شرایط مشخص نشان می دهد.

چرخه کالیبراسیون

* ترکیب منحنی کالیبراسیون رو به بالا و منحنی کالیبراسیون رو به پایین بین محدوده محدوده کالیبراسیون یک ابزار.

جدول کالیبراسیون

* نمایش جدولی از منحنی کالیبراسیون.

قابلیت ردیابی

* ویژگی یک نتیجه اندازه گیری که می تواند از طریق یک زنجیره ناگسستنی از مقایسه ها با استانداردهای مناسب (معمولا استانداردهای بین المللی یا ملی) مرتبط باشد.

حساسیت

* ضریب تغییر در خروجی ابزار و تغییر متناظر در کمیت ورودی.

دقت

* درجه سازگاری بین نشانه ابزار و مقدار واقعی کمیت اندازه گیری شده.

کلاس دقت

* طبقه بندی سازها بر اساس دقت آنها.

محدودیت های خطا

* حداکثر خطای مجاز یک ابزار که توسط استانداردها یا مشخصات فنی مشخص شده است.

خطای اساسی

* خطای یک ابزار در شرایط مرجع.

مطابقت

* درجه سازگاری بین منحنی استاندارد و منحنی مشخصه مشخص شده (مانند خط مستقیم، منحنی لگاریتمی، منحنی سهموی و غیره).