विद्युत स्वचालन नियंत्रण: औद्योगिक नियंत्रण शर्तें, इंस्ट्रुमेंटेशन और मापन शर्तें
विद्युत स्वचालन नियंत्रण: औद्योगिक नियंत्रण शर्तें, इंस्ट्रुमेंटेशन और मापन शर्तें
औद्योगिक नियंत्रण
बंद - लूप नियंत्रण
नियंत्रण सिद्धांत में एक मौलिक अवधारणा, बंद-लूप नियंत्रण नियंत्रण को प्रभावित करने के लिए नियंत्रित आउटपुट को वापस इनपुट छोर पर फीड करके खुले-लूप नियंत्रण से भिन्न होता है। यह फीडबैक तंत्र आउटपुट को "साइड चेन" के माध्यम से इनपुट पर लौटने की अनुमति देता है, जिससे इनपुट आउटपुट पर नियंत्रण स्थापित कर पाता है। बंद-लूप नियंत्रण का प्राथमिक उद्देश्य फीडबैक-आधारित विनियमन प्राप्त करना है।
I/O अंक
नियंत्रण प्रणालियों में अक्सर इस्तेमाल किया जाने वाला शब्द, I/O पॉइंट इनपुट/आउटपुट पॉइंट को संदर्भित करता है। इनपुट नियंत्रण प्रणाली में प्रवेश करने वाले उपकरणों से माप पैरामीटर हैं, जबकि आउटपुट सिस्टम से एक्चुएटर्स को भेजे गए नियंत्रण पैरामीटर हैं। एक नियंत्रण प्रणाली के पैमाने को अक्सर उसके द्वारा समायोजित किए जा सकने वाले I/O बिंदुओं की अधिकतम संख्या से परिभाषित किया जाता है।
एनालॉग और स्विचिंग मात्राएँ
नियंत्रण प्रणालियों में, पैरामीटर एनालॉग या स्विचिंग मात्रा हो सकते हैं। एनालॉग मात्राएँ एक विशिष्ट सीमा, जैसे तापमान या दबाव, के भीतर लगातार बदलते मान हैं। हालाँकि, स्विचिंग मात्रा में केवल दो अवस्थाएँ होती हैं, जैसे स्विच या रिले की चालू/बंद अवस्थाएँ।
नियंत्रण पाश
एनालॉग नियंत्रण के लिए, एक नियंत्रक विशिष्ट नियमों और एल्गोरिदम का उपयोग करके इनपुट के आधार पर आउटपुट को समायोजित करता है, जिससे एक नियंत्रण लूप बनता है। नियंत्रण लूप खुले - या बंद - लूप हो सकते हैं। बंद - लूप नियंत्रण, या फीडबैक नियंत्रण, सबसे सामान्य प्रकार है, जहां आउटपुट को निर्धारित मूल्य के साथ तुलना के लिए इनपुट पर वापस फीड किया जाता है।
दो - स्थिति नियंत्रण
फीडबैक नियंत्रण का सबसे सरल रूप, जिसे स्विच नियंत्रण भी कहा जाता है। जब मापा गया मान अधिकतम या न्यूनतम तक पहुँच जाता है तो यह एक स्विचिंग सिग्नल को ट्रिगर करता है। यद्यपि मापा गया मान एनालॉग हो सकता है, नियंत्रण आउटपुट डिजिटल है। इस विधि का उपयोग आमतौर पर औद्योगिक थर्मोरेगुलेटर और लेवल स्विच में किया जाता है।
आनुपातिक नियंत्रण
नियंत्रक का आउटपुट मापा मूल्य और निर्धारित मूल्य या संदर्भ बिंदु के बीच विचलन के समानुपाती होता है। आनुपातिक नियंत्रण दो-स्थिति नियंत्रण की तुलना में आसान विनियमन प्रदान करता है और दो-स्थिति नियंत्रण से जुड़े दोलन मुद्दों को समाप्त करता है।
अभिन्न नियंत्रण
अभिन्न नियंत्रण में, नियंत्रित चर में परिवर्तन नियंत्रण प्रणाली के आउटपुट को प्रभावी होने में लगने वाले समय से संबंधित होता है। एक्चुएटर का आउटपुट धीरे-धीरे निर्धारित मूल्य तक पहुंचता है। यह नियंत्रण विधि आमतौर पर तापमान नियंत्रण प्रणालियों में उपयोग की जाती है।
व्युत्पन्न नियंत्रण
व्युत्पन्न नियंत्रण का उपयोग आमतौर पर आनुपातिक और अभिन्न नियंत्रण के संयोजन में किया जाता है। यह नियंत्रण प्रणाली को विचलनों पर अधिक तेजी से प्रतिक्रिया करने की अनुमति देता है, जिससे सुस्त प्रणाली प्रतिक्रियाओं को रोका जा सकता है। आनुपातिक और अभिन्न नियंत्रण के साथ, यह नियंत्रित चर को बिना किसी दोलन के अधिक तेजी से स्थिर स्थिति तक पहुंचने में मदद करता है।
पीआईडी नियंत्रण
नियंत्रण प्रणाली की विशिष्ट आवश्यकताओं के आधार पर, नियंत्रण विधियाँ पी (आनुपातिक), पीआई (आनुपातिक - इंटीग्रल), पीडी (आनुपातिक - व्युत्पन्न), या पीआईडी (आनुपातिक - इंटीग्रल - व्युत्पन्न) नियंत्रण हो सकती हैं। नियंत्रण प्रणालियों में पीआईडी नियंत्रण सबसे आम नियंत्रण मोड है।
विलंब नियंत्रण
* आमतौर पर स्विचिंग नियंत्रण अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, विलंब नियंत्रण स्विच स्थिति परिवर्तन और नियंत्रक की आउटपुट कार्रवाई के बीच समय विलंब का परिचय देता है। उदाहरण के लिए, उत्पादन लाइनों में, निकटता स्विचों को अक्सर वर्कपीस की स्थिति के बाद अगले रोलर के संचालन शुरू करने से पहले कई सेकंड की देरी की आवश्यकता होती है।
इंटरलॉक नियंत्रण
* अक्सर स्विचिंग नियंत्रण परिदृश्यों में उपयोग किया जाता है, इंटरलॉक नियंत्रण स्विचों के बीच संबंध स्थापित करता है। उदाहरण के लिए, स्विच सी को केवल तभी सक्रिय किया जा सकता है जब स्विच ए और बी दोनों खुले हों, या स्विच ए खुलने पर स्विच सी को खुलना चाहिए। सुरक्षा-महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में इंटरलॉक नियंत्रण आम है, जैसे रिएक्टर में वेंट वाल्व, जिसे दबाव एक निश्चित स्तर तक पहुंचने पर तुरंत खुलना चाहिए।
विद्युत नियंत्रण
* नियंत्रण प्रणालियों को संदर्भित करता है जहां आउटपुट विद्युत मात्रा या इलेक्ट्रॉनिक संकेतों के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, जो रिले, सोलनॉइड वाल्व और सर्वो ड्राइवरों जैसे विद्युत चालित घटकों को लक्षित करता है। अधिकांश स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों में विद्युत नियंत्रण तत्व शामिल होते हैं।
हाइड्रोलिक नियंत्रण
* हाइड्रोलिक नियंत्रण प्रणालियों का उपयोग मशीन और उपकरण संचालन में किया जाता है, विशेष रूप से निरंतर गति नियंत्रण अनुप्रयोगों में। अत्यधिक कुशल और सटीक इलेक्ट्रो-हाइड्रोलिक एक्चुएटर्स बनाने के लिए हाइड्रोलिक नियंत्रण को अक्सर इलेक्ट्रिक सर्वो नियंत्रण के साथ जोड़ा जाता है।
वायवीय नियंत्रण
* वायवीय नियंत्रण प्रणालियाँ विभिन्न परिदृश्यों में कार्यरत हैं। वे सिग्नल ट्रांसमिशन या एक्चुएशन के लिए शक्ति स्रोत के रूप में संपीड़ित हवा का उपयोग करते हैं। इसकी उपलब्धता, स्वच्छता, सुरक्षा और सरल नियंत्रण कार्यक्षमता के कारण कारखानों में संपीड़ित हवा का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जिससे कई उत्पादन लाइनों में वायवीय उपकरण आम हो जाते हैं।
अंतर्वेशन
* इंटरपोलेशन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा एक मशीन टूल सीएनसी सिस्टम एक विशिष्ट विधि का उपयोग करके टूल पथ निर्धारित करता है। इसमें एक वक्र पर ज्ञात डेटा बिंदुओं के बीच मध्यवर्ती बिंदुओं की गणना करना शामिल है, जिसे "डेटा बिंदु घनत्व" के रूप में भी जाना जाता है। सीएनसी प्रणाली प्रोग्राम सेगमेंट के प्रारंभ और अंत बिंदुओं के बीच डेटा को सघन करके आवश्यक समोच्च प्रक्षेपवक्र उत्पन्न करती है।
स्थिति, वेग और वर्तमान लूप
* लूप की अवधारणा में एप्लिकेशन सिस्टम की स्थिरता और प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए फीडबैक का उपयोग करना शामिल है।
* करंट लूप नियंत्रण का उद्देश्य वोल्टेज ट्रांसमिशन के दौरान होने वाले नुकसान, वोल्टेज ड्रॉप और शोर की भरपाई के लिए करंट सिग्नल ट्रांसमिशन का उपयोग करके वोल्टेज को विनियमित करना है।
* गति और स्थिति के बीच संबंध सूत्र पर आधारित है: दूरी = गति × समय। एक समय अंतराल में गति में निरंतर परिवर्तन के परिणामस्वरूप उस अंतराल पर गति का अभिन्न अंग होता है, जो तय की गई दूरी (स्थिति) से मेल खाती है।
* गति और धारा के बीच संबंध को निम्न द्वारा परिभाषित किया गया है: गति = त्वरण × समय। त्वरण लागू धारा पर निर्भर करता है, और एक समय अंतराल पर त्वरण का अभिन्न अंग तात्कालिक गति उत्पन्न करता है।
* टॉर्क नियंत्रण मोड में, सर्वो मोटर वर्तमान लूप से निरंतर आउटपुट बनाए रखते हुए एक निर्धारित टॉर्क पर घूमती है। यदि बाहरी लोड टॉर्क मोटर के निर्धारित आउटपुट टॉर्क के बराबर या उससे अधिक है, तो मोटर का आउटपुट टॉर्क स्थिर रहता है, और मोटर लोड मूवमेंट का अनुसरण करता है। इसके विपरीत, यदि बाहरी लोड टॉर्क मोटर के निर्धारित आउटपुट टॉर्क से कम है, तो मोटर तब तक तेज होती रहती है जब तक कि यह मोटर या ड्राइव की अधिकतम अनुमत गति तक नहीं पहुंच जाती, जिस बिंदु पर एक अलार्म चालू हो जाता है और मोटर बंद हो जाती है।
* वेग मोड में, मोटर की गति निर्धारित की जाती है, और मोटर के एनकोडर से गति प्रतिक्रिया एक बंद-लूप नियंत्रण प्रणाली बनाती है। इसका उद्देश्य यह सुनिश्चित करना है कि सर्वो मोटर की वास्तविक गति निर्धारित गति से मेल खाती है।
* वेग लूप का नियंत्रण आउटपुट टॉर्क-मोड करंट-लूप टॉर्क सेटपॉइंट के रूप में कार्य करता है। स्थिति नियंत्रण मोड में, होस्ट कंप्यूटर द्वारा प्रदान की गई स्थिति सेटपॉइंट और मोटर के एनकोडर से स्थिति फीडबैक सिग्नल या उपकरण से प्रत्यक्ष स्थिति माप प्रतिक्रिया की तुलना स्थिति लूप बनाने के लिए की जाती है। यह सुनिश्चित करता है कि सर्वो मोटर निर्धारित स्थिति में चलती है। स्थिति लूप का आउटपुट वेग-लूप सेटपॉइंट के रूप में वेग लूप में फीड किया जाता है। इस प्रकार, टॉर्क-नियंत्रण मोड सबसे मौलिक परत के रूप में वर्तमान-नियंत्रण लूप का उपयोग करता है। वेग-नियंत्रण लूप वर्तमान-नियंत्रण लूप पर बनाया गया है, और स्थिति-नियंत्रण लूप वेग-और वर्तमान-नियंत्रण लूप दोनों पर बनाया गया है।
इंस्ट्रुमेंटेशन और मापन शर्तें
रेंज
ऊपरी और निचली सीमाओं द्वारा परिभाषित किसी मात्रा का निरंतर अंतराल।
मापने की सीमा
मापे गए मानों की वह सीमा जिसके लिए उपकरण निर्दिष्ट सटीकता प्राप्त कर सकता है।
मापने की सीमा निचली सीमा: न्यूनतम मापा मूल्य जिसके लिए उपकरण निर्दिष्ट सटीकता प्राप्त कर सकता है।
मापने की सीमा ऊपरी सीमा: अधिकतम मापा मूल्य जिसके लिए उपकरण निर्दिष्ट सटीकता प्राप्त कर सकता है।
अवधि
किसी श्रेणी की ऊपरी और निचली सीमा के बीच बीजगणितीय अंतर। उदाहरण के लिए, यदि रेंज -20°C से 100°C तक है, तो स्पैन 120°C है।
प्रदर्शन विशेषता
पैरामीटर जो किसी उपकरण के कार्य और क्षमता और उनकी मात्रात्मक अभिव्यक्तियों को परिभाषित करते हैं।
संदर्भ प्रदर्शन विशेषता: संदर्भ परिचालन स्थितियों के तहत हासिल की गई प्रदर्शन विशेषता।
रैखिक पैमाना
एक पैमाना जहां पैमाने के विभाजनों और संबंधित मापे गए मानों के बीच के अंतर में निरंतर आनुपातिक संबंध होता है।
अरेखीय पैमाना
एक पैमाना जहां स्केल विभाजनों और संबंधित मापे गए मानों के बीच के अंतर में एक गैर-निरंतर आनुपातिक संबंध होता है।
दबा हुआ - शून्य पैमाना
एक पैमाना जहां स्केल रेंज में मापी गई मात्रा के शून्य मान के अनुरूप स्केल मान शामिल नहीं होता है।
विस्तारित पैमाना
एक पैमाना जहां स्केल की लंबाई का अनुपातहीन हिस्सा स्केल के एक विस्तारित खंड द्वारा कब्जा कर लिया जाता है।
पैमाना
क्रमबद्ध पैमाने के चिह्नों और संबंधित संख्याओं का एक सेट जो एक संकेतक उपकरण का हिस्सा बनता है।
स्केल रेंज
* पैमाने के आरंभ और अंत मानों द्वारा परिभाषित सीमा।
स्केल मार्क
* एक या अधिक विशिष्ट मापित मानों के अनुरूप संकेतक उपकरण पर एक निशान।
जीरो स्केल मार्क
* मापी गई मात्रा के शून्य मान के अनुरूप पैमाने पर अंकित चिह्न या रेखा।
स्केल प्रभाग
* किन्हीं दो आसन्न स्केल चिह्नों के बीच का स्केल का भाग।
स्केल डिवीजन वैल्यू
* दो आसन्न स्केल चिह्नों के अनुरूप मापे गए मानों के बीच का अंतर।
स्केल डिवीजन स्पेसिंग
* किन्हीं दो आसन्न स्केल की केंद्र रेखाओं के बीच की दूरी को स्केल की लंबाई के साथ चिह्नित किया जाता है।
स्केल की लंबाई
* प्रारंभ और अंत पैमाने के निशानों के बीच सभी सबसे छोटे पैमाने के निशानों के मध्य बिंदुओं से गुजरने वाले रेखा खंड की लंबाई, वास्तविक या काल्पनिक।
स्केल प्रारंभ मान
* प्रारंभ स्केल चिह्न के अनुरूप मापा गया मान।
स्केल अंतिम मान
* अंतिम स्केल चिह्न के अनुरूप मापा गया मान।
स्केल क्रमांकन
* स्केल चिह्नों द्वारा परिभाषित मापे गए मानों के अनुरूप पैमाने पर संख्याओं का सेट या स्केल चिह्नों के क्रम को इंगित करना।
एक मापने के उपकरण का शून्य
* किसी मापने वाले उपकरण का प्रत्यक्ष संकेत तब होता है जब उसके संचालन के लिए आवश्यक सभी सहायक ऊर्जा लागू होती है और मापा मूल्य शून्य होता है।
* ऐसे मामलों में जहां मापने वाला उपकरण सहायक शक्ति का उपयोग करता है, इस शब्द को आमतौर पर "इलेक्ट्रिक शून्य" कहा जाता है।
* जब किसी सहायक ऊर्जा के अभाव के कारण उपकरण चालू नहीं होता है, तो "यांत्रिक शून्य" शब्द का प्रयोग अक्सर किया जाता है।
साधन स्थिरांक
* एक गुणांक जिसके द्वारा मापा मूल्य प्राप्त करने के लिए मापने वाले उपकरण के प्रत्यक्ष संकेत को गुणा किया जाना चाहिए।
विशेषता वक्र
* एक उपकरण के स्थिर-स्थिति आउटपुट मूल्य और एक इनपुट मात्रा के बीच कार्यात्मक संबंध दिखाने वाला एक वक्र, अन्य सभी इनपुट मात्राएं निर्दिष्ट स्थिर मूल्यों पर बनाए रखी जाती हैं।
निर्दिष्ट विशेषता वक्र
* किसी उपकरण के स्थिर-स्थिति आउटपुट मान और निर्दिष्ट शर्तों के तहत एक इनपुट मात्रा के बीच कार्यात्मक संबंध दिखाने वाला वक्र।
समायोजन
* यह सुनिश्चित करने के लिए कि उपकरण सामान्य कार्यशील स्थिति में है और उचित उपयोग के लिए विचलन को खत्म करने के लिए संचालन किया गया।
* **उपयोगकर्ता समायोजन**: समायोजन को उपयोगकर्ता द्वारा किए जाने की अनुमति है।
अंशांकन
* निर्दिष्ट शर्तों के तहत, माप उपकरण या प्रणाली द्वारा इंगित मूल्यों और मापी गई मात्रा के संबंधित ज्ञात मूल्यों के बीच संबंध स्थापित करने का संचालन।
अंशांकन वक्र
* निर्दिष्ट शर्तों के तहत मापी गई मात्रा और उपकरण के वास्तविक मापा मूल्य के बीच संबंध दिखाने वाला एक वक्र।
अंशांकन चक्र
* किसी उपकरण की अंशांकन सीमा सीमाओं के बीच ऊपर की ओर अंशांकन वक्र और नीचे की ओर अंशांकन वक्र का संयोजन।
अंशांकन तालिका
* अंशांकन वक्र का एक सारणीबद्ध प्रतिनिधित्व।
पता लगाने की क्षमता
* माप परिणाम की संपत्ति जो तुलना की एक अटूट श्रृंखला के माध्यम से उपयुक्त मानकों (आमतौर पर अंतरराष्ट्रीय या राष्ट्रीय मानकों) से संबंधित हो सकती है।
संवेदनशीलता
* उपकरण के आउटपुट में परिवर्तन का भागफल और इनपुट मात्रा में तदनुरूपी परिवर्तन।
सटीकता
* उपकरण के संकेत और मापी गई मात्रा के सही मूल्य के बीच स्थिरता की डिग्री।
सटीकता वर्ग
* उपकरणों का उनकी सटीकता के अनुसार वर्गीकरण।
त्रुटि की सीमा
* मानकों या तकनीकी विशिष्टताओं द्वारा निर्दिष्ट किसी उपकरण की अधिकतम स्वीकार्य त्रुटि।
मूल त्रुटि
* संदर्भ शर्तों के तहत किसी उपकरण की त्रुटि।
अनुरूपता
* मानक वक्र और निर्दिष्ट विशेषता वक्र (जैसे सीधी रेखा, लघुगणक वक्र, परवलयिक वक्र, आदि) के बीच स्थिरता की डिग्री।