Upravljanje električnom automatizacijom: pojmovi industrijskog upravljanja, pojmovi instrumentacije i mjerenja
Upravljanje električnom automatizacijom: pojmovi industrijskog upravljanja, pojmovi instrumentacije i mjerenja
Industrijska kontrola
Zatvorena - kontrola petlje
Temeljni koncept u teoriji upravljanja, upravljanje zatvorenom petljom razlikuje se od upravljanja otvorenom petljom vraćanjem kontroliranog izlaza natrag na ulazni kraj kako bi se utjecalo na upravljanje. Ovaj mehanizam povratne sprege omogućuje izlazu da se vrati na ulaz putem "bočnog lanca", omogućujući ulazu da vrši kontrolu nad izlazom. Primarna svrha upravljanja zatvorenom petljom je postići regulaciju temeljenu na povratnoj sprezi.
I/O točke
Često korišten izraz u sustavima upravljanja, I/O točke odnose se na ulazno/izlazne točke. Ulazi su parametri mjerenja od instrumenata koji ulaze u sustav upravljanja, dok su izlazi parametri upravljanja koji se šalju iz sustava u aktuatore. Mjerilo kontrolnog sustava često je definirano maksimalnim brojem I/O točaka koje može primiti.
Analogne i sklopne veličine
U sustavima upravljanja parametri mogu biti analogni ili sklopne veličine. Analogne veličine su kontinuirano promjenjive vrijednosti unutar određenog raspona, poput temperature ili tlaka. Preklopne veličine, međutim, imaju samo dva stanja, poput stanja uključeno/isključeno prekidača ili releja.
Kontrolna petlja
Za analogno upravljanje, regulator prilagođava izlaz na temelju ulaza koristeći određena pravila i algoritme, tvoreći kontrolnu petlju. Regulacijske petlje mogu biti otvorene ili zatvorene. Upravljanje zatvorenom petljom ili upravljanje povratnom spregom najčešći je tip, gdje se izlaz vraća na ulaz radi usporedbe s postavljenom vrijednošću.
Dva - kontrola položaja
Najjednostavniji oblik upravljanja povratnom spregom, poznat i kao upravljanje prekidačem. On aktivira signal prebacivanja kada izmjerena vrijednost dosegne maksimalnu ili minimalnu. Iako izmjerena vrijednost može biti analogna, upravljački izlaz je digitalan. Ova metoda se obično koristi u industrijskim termoregulatorima i sklopkama razine.
Proporcionalna kontrola
Izlaz regulatora proporcionalan je odstupanju između izmjerene vrijednosti i postavljene vrijednosti ili referentne točke. Proporcionalna regulacija pruža glatkiju regulaciju od regulacije s dva položaja i eliminira probleme s oscilacijom povezane s regulacijom s dva položaja.
Integralna kontrola
U integralnom upravljanju, promjena kontrolirane varijable povezana je s vremenom koje je potrebno da izlaz kontrolnog sustava postane učinkovit. Izlaz pogona postupno doseže zadanu vrijednost. Ova metoda upravljanja obično se koristi u sustavima za kontrolu temperature.
Kontrola izvedenica
Derivacijsko upravljanje obično se koristi u kombinaciji s proporcionalnim i integralnim upravljanjem. Omogućuje sustavu upravljanja da brže reagira na odstupanja, sprječavajući spore reakcije sustava. Zajedno s proporcionalnom i integralnom regulacijom, pomaže kontroliranoj varijabli da brže postigne stabilno stanje bez oscilacija.
PID kontrola
Ovisno o specifičnim zahtjevima regulacijskog sustava, metode regulacije mogu biti P (Proporcionalno), PI (Proporcionalno - integralno), PD (Proporcionalno - derivativno) ili PID (Proporcionalno - Integralno - derivativno) upravljanje. PID regulacija je najčešći način regulacije u regulacijskim sustavima.
Kontrola odgode
* Uobičajeno korištena u aplikacijama upravljanja sklopkama, kontrola odgode uvodi vremensku odgodu između promjene stanja sklopke i izlazne radnje regulatora. Na primjer, u proizvodnim linijama, blizinski prekidači često zahtijevaju odgodu od nekoliko sekundi prije nego što sljedeći valjak započne s radom nakon pozicioniranja obratka.
Kontrola blokade
* Često se koristi u scenarijima upravljanja sklopkama, kontrola blokade uspostavlja odnose između sklopki. Na primjer, prekidač C može se aktivirati samo kada su prekidači A i B otvoreni, ili prekidač C mora biti otvoren kada se prekidač A otvori. Kontrola blokade uobičajena je u sigurnosno kritičnim aplikacijama, kao što je odzračni ventil u reaktoru, koji se mora odmah otvoriti kada tlak dosegne određenu razinu.
Električna kontrola
* Odnosi se na upravljačke sustave gdje se izlaz postiže pomoću električnih veličina ili elektroničkih signala, ciljajući na komponente s električnim pogonom poput releja, solenoidnih ventila i servo pogona. Većina sustava automatskog upravljanja uključuje električne upravljačke elemente.
Hidrauličko upravljanje
* Hidraulički sustavi upravljanja koriste se u radu strojeva i opreme, posebno u aplikacijama kontinuirane kontrole brzine. Hidrauličko upravljanje često se kombinira s električnim servo upravljanjem kako bi se formirali visoko učinkoviti i precizni elektrohidraulični aktuatori.
Pneumatsko upravljanje
* Pneumatski sustavi upravljanja koriste se u različitim scenarijima. Oni koriste komprimirani zrak kao izvor energije za prijenos signala ili aktiviranje. Komprimirani zrak naširoko se koristi u tvornicama zbog svoje dostupnosti, čistoće, sigurnosti i jednostavne funkcije upravljanja, što pneumatske alate čini uobičajenim u mnogim proizvodnim linijama.
Interpolacija
* Interpolacija je proces kojim CNC sustav alatnog stroja određuje putanju alata koristeći određenu metodu. Uključuje izračun međutočaka između poznatih podatkovnih točaka na krivulji, također poznat kao "zgušnjavanje podatkovnih točaka". CNC sustav generira potrebnu trajektoriju konture zgušnjavanjem podataka između početne i krajnje točke segmenta programa.
Petlje položaja, brzine i struje
* Koncept petlji uključuje korištenje povratnih informacija za poboljšanje stabilnosti i performansi aplikacijskih sustava.
* Kontrola strujne petlje ima za cilj regulirati napon korištenjem prijenosa strujnog signala za kompenzaciju gubitaka, padova napona i šuma tijekom prijenosa napona.
* Odnos između brzine i položaja temelji se na formuli: udaljenost = brzina × vrijeme. Kontinuirano mijenjanje brzine u vremenskom intervalu rezultira integralom brzine u tom intervalu, koji odgovara prijeđenoj udaljenosti (poziciji).
* Odnos između brzine i struje definiran je izrazom: brzina = ubrzanje × vrijeme. Ubrzanje ovisi o primijenjenoj struji, a integral ubrzanja kroz vremenski interval daje trenutnu brzinu.
* U načinu upravljanja zakretnim momentom, servo motor se okreće postavljenim zakretnim momentom održavajući konstantan izlaz iz strujne petlje. Ako je moment vanjskog opterećenja jednak ili veći od postavljenog izlaznog momenta motora, izlazni moment motora ostaje konstantan, a motor prati kretanje opterećenja. Obrnuto, ako je moment vanjskog opterećenja manji od postavljenog izlaznog momenta motora, motor nastavlja ubrzavati sve dok ne postigne maksimalnu dopuštenu brzinu motora ili pogona, u kojoj se točki aktivira alarm i motor se zaustavlja.
* U brzinskom načinu rada, brzina motora je postavljena, a povratna informacija o brzini iz enkodera motora tvori sustav upravljanja zatvorenom petljom. Svrha je osigurati da stvarna brzina servo motora odgovara postavljenoj brzini.
* Upravljački izlaz petlje brzine služi kao zadana vrijednost momenta zakretnog momenta - struja - petlja. U načinu upravljanja položajem, zadana vrijednost položaja koju daje glavno računalo i povratni signal položaja iz enkodera motora ili izravna povratna informacija mjerenja položaja iz opreme uspoređuju se kako bi se formirala petlja položaja. Ovo osigurava da se servo motor pomiče u postavljeni položaj. Izlaz petlje položaja dovodi se u petlju brzine kao zadana vrijednost petlje brzine. Stoga način upravljanja momentom koristi petlju upravljanja strujom kao najosnovniji sloj. Petlja upravljanja brzinom izgrađena je na petlji upravljanja strujom, a petlja upravljanja položajem izgrađena je na petlji upravljanja brzinom i strujom.
Uvjeti instrumentacije i mjerenja
Raspon
Kontinuirani interval veličine definiran gornjom i donjom granicom.
Mjerni raspon
Raspon izmjerenih vrijednosti za koje instrument može postići specificiranu točnost.
Donja granica mjernog raspona: Minimalna izmjerena vrijednost za koju instrument može postići navedenu točnost.
Gornja granica mjernog raspona: Maksimalna izmjerena vrijednost za koju instrument može postići specificiranu točnost.
Raspon
Algebarska razlika između gornje i donje granice raspona. Na primjer, ako je raspon od -20°C do 100°C, raspon je 120°C.
Karakteristike izvedbe
Parametri koji definiraju funkciju i sposobnost instrumenta i njihovi kvantitativni izrazi.
Referentna radna karakteristika: Radna karakteristika postignuta u referentnim radnim uvjetima.
Linearna ljestvica
Ljestvica u kojoj je razmak između podjela skale i odgovarajućih izmjerenih vrijednosti u stalnom proporcionalnom odnosu.
Nelinearna ljestvica
Ljestvica kod koje razmak između podjela skale i odgovarajućih izmjerenih vrijednosti nije u konstantnom proporcionalnom odnosu.
Potisnuto - nula skala
Ljestvica gdje raspon skale ne uključuje vrijednost skale koja odgovara nultoj vrijednosti mjerene veličine.
Proširena ljestvica
Ljestvica u kojoj je nesrazmjeran dio duljine ljestvice zauzet proširenim dijelom ljestvice.
Skala
Skup uređenih oznaka ljestvice i pripadajućih brojeva koji čine dio pokaznog uređaja.
Raspon ljestvice
* Raspon definiran početnom i krajnjom vrijednosti ljestvice.
Oznaka ljestvice
* Oznaka na pokaznom uređaju koja odgovara jednoj ili više specifičnih izmjerenih vrijednosti.
Oznaka nulte skale
* Oznaka ljestvice ili crta na ljestvici koja odgovara nultoj vrijednosti mjerene veličine.
Podjela ljestvice
* Dio ljestvice između bilo koje dvije susjedne oznake ljestvice.
Vrijednost podjele ljestvice
* Razlika između izmjerenih vrijednosti koje odgovaraju dvjema susjednim oznakama ljestvice.
Razmak podjela ljestvice
* Udaljenost između središnjih linija bilo koje dvije susjedne oznake ljestvice duž duljine ljestvice.
Duljina ljestvice
* Duljina segmenta linije, stvarna ili imaginarna, koja prolazi središtima svih najkraćih oznaka ljestvice između početnih i krajnjih oznaka ljestvice.
Skala početne vrijednosti
* Izmjerena vrijednost koja odgovara početnoj oznaci skale.
Krajnja vrijednost ljestvice
* Izmjerena vrijednost koja odgovara krajnjoj oznaci ljestvice.
Numeriranje ljestvice
* Skup brojeva na ljestvici koji odgovaraju izmjerenim vrijednostima definiranim oznakama ljestvice ili pokazuju redoslijed oznaka ljestvice.
Nula mjernog instrumenta
* Izravno pokazivanje mjernog instrumenta kada je primijenjena sva pomoćna energija potrebna za njegov rad i izmjerena vrijednost je nula.
* U slučajevima kada mjerni instrument koristi pomoćno napajanje, ovaj izraz se obično naziva "električna nula".
* Kada instrument nije u pogonu zbog nedostatka bilo kakve pomoćne energije, često se koristi izraz "mehanička nula".
Konstanta instrumenta
* Koeficijent kojim se izravno pokazivanje mjernog instrumenta mora pomnožiti da bi se dobila izmjerena vrijednost.
Karakteristična krivulja
* Krivulja koja prikazuje funkcionalni odnos između izlazne vrijednosti stabilnog stanja instrumenta i jedne ulazne veličine, pri čemu se sve ostale ulazne veličine održavaju na određenim konstantnim vrijednostima.
Specificirana karakteristična krivulja
* Krivulja koja prikazuje funkcionalni odnos između izlazne vrijednosti instrumenta u stabilnom stanju i jedne ulazne veličine pod određenim uvjetima.
Prilagodba
* Provedene radnje kako bi se osiguralo da je instrument u normalnom radnom stanju i kako bi se uklonila odstupanja radi pravilne uporabe.
* **Korisnička prilagodba**: Prilagodbe koje može izvršiti korisnik.
Kalibracija
* Operacija uspostavljanja, pod određenim uvjetima, odnosa između vrijednosti koje pokazuje mjerni instrument ili sustav i odgovarajućih poznatih vrijednosti izmjerene količine.
Kalibracijska krivulja
* Krivulja koja pokazuje odnos između izmjerene količine i stvarne izmjerene vrijednosti instrumenta pod određenim uvjetima.
Ciklus kalibracije
* Kombinacija uzlazne kalibracijske krivulje i silazne kalibracijske krivulje između granica raspona kalibracije instrumenta.
Kalibracijska tablica
* Tablični prikaz kalibracijske krivulje.
Sljedivost
* Svojstvo mjernog rezultata koji se može povezati s odgovarajućim standardima (obično međunarodnim ili nacionalnim standardima) kroz neprekinuti lanac usporedbi.
Osjetljivost
* Kvocijent promjene izlaza instrumenta i odgovarajuće promjene ulazne količine.
Točnost
* Stupanj usklađenosti između pokazivanja instrumenta i prave vrijednosti izmjerene veličine.
Klasa točnosti
* Klasifikacija instrumenata prema njihovoj točnosti.
Granice pogreške
* Najveća dopuštena pogreška instrumenta prema standardima ili tehničkim specifikacijama.
Osnovna pogreška
* Pogreška instrumenta u referentnim uvjetima.
Sukladnost
* Stupanj dosljednosti između standardne krivulje i specificirane karakteristične krivulje (kao što je ravna linija, logaritamska krivulja, parabolična krivulja itd.).