Controllo dell'automazione elettrica: termini di controllo industriale, termini di strumentazione e misurazione
Controllo dell'automazione elettrica: termini di controllo industriale, termini di strumentazione e misurazione
Controllo industriale
Chiuso - Controllo del circuito
Un concetto fondamentale nella teoria del controllo, il controllo ad anello chiuso differisce dal controllo ad anello aperto poiché alimenta l'uscita controllata all'estremità di ingresso per influenzare il controllo. Questo meccanismo di feedback consente all'output di ritornare all'input tramite una "catena laterale", consentendo all'input di esercitare il controllo sull'output. Lo scopo principale del controllo a circuito chiuso è ottenere una regolazione basata sul feedback.
Punti di I/O
Un termine utilizzato frequentemente nei sistemi di controllo, i punti I/O si riferiscono ai punti di ingresso/uscita. Gli ingressi sono parametri di misurazione provenienti dagli strumenti che entrano nel sistema di controllo, mentre le uscite sono parametri di controllo inviati dal sistema agli attuatori. La scala di un sistema di controllo è spesso definita dal numero massimo di punti I/O che può ospitare.
Grandezze analogiche e di commutazione
Nei sistemi di controllo, i parametri possono essere quantità analogiche o di commutazione. Le quantità analogiche sono valori che variano continuamente all'interno di un intervallo specifico, come la temperatura o la pressione. Le grandezze di commutazione, tuttavia, hanno solo due stati, come gli stati on/off di un interruttore o relè.
Ciclo di controllo
Per il controllo analogico, un controller regola un'uscita in base a un ingresso utilizzando regole e algoritmi specifici, formando un anello di controllo. I circuiti di controllo possono essere ad anello aperto o chiuso. Il controllo ad anello chiuso, o controllo con feedback, è il tipo più comune, in cui l'uscita viene restituita all'ingresso per il confronto con il valore impostato.
Due: controllo della posizione
La forma più semplice di controllo del feedback, noto anche come controllo dell'interruttore. Genera un segnale di commutazione quando il valore misurato raggiunge il massimo o il minimo. Sebbene il valore misurato possa essere analogico, l'uscita di controllo è digitale. Questo metodo è comunemente utilizzato nei termoregolatori industriali e negli interruttori di livello.
Controllo proporzionale
L'uscita del controller è proporzionale alla deviazione tra il valore misurato e il valore impostato o il punto di riferimento. Il controllo proporzionale fornisce una regolazione più fluida rispetto al controllo a due posizioni ed elimina i problemi di oscillazione associati al controllo a due posizioni.
Controllo integrale
Nel controllo integrale, la variazione della variabile controllata è correlata al tempo necessario affinché l'uscita del sistema di controllo diventi effettiva. L'uscita dell'attuatore raggiunge gradualmente il valore impostato. Questo metodo di controllo è comunemente utilizzato nei sistemi di controllo della temperatura.
Controllo derivato
Il controllo derivativo viene generalmente utilizzato in combinazione con il controllo proporzionale e integrale. Consente al sistema di controllo di rispondere più rapidamente alle deviazioni, evitando risposte lente del sistema. Insieme al controllo proporzionale e integrale, aiuta la variabile controllata a raggiungere uno stato stabile più rapidamente senza oscillazioni.
Controllo PID
A seconda dei requisiti specifici del sistema di controllo, i metodi di controllo possono essere controllo P (proporzionale), PI (proporzionale - integrale), PD (proporzionale - derivato) o PID (proporzionale - integrale - derivato). Il controllo PID è la modalità di controllo più comune nei sistemi di controllo.
Controllo del ritardo
* Comunemente utilizzato nelle applicazioni di controllo della commutazione, il controllo del ritardo introduce un ritardo temporale tra il cambiamento dello stato dell'interruttore e l'azione dell'uscita del controller. Ad esempio, nelle linee di produzione, gli interruttori di prossimità spesso richiedono un ritardo di diversi secondi prima che il rullo successivo inizi a funzionare dopo il posizionamento di un pezzo.
Controllo dell'interblocco
* Utilizzato frequentemente negli scenari di controllo degli interruttori, il controllo dell'interblocco stabilisce relazioni tra gli interruttori. Ad esempio, l'interruttore C può essere attivato solo quando gli interruttori A e B sono entrambi aperti, oppure l'interruttore C deve aprirsi quando si apre l'interruttore A. Il controllo di interblocco è comune nelle applicazioni critiche per la sicurezza, come la valvola di sfiato in un reattore, che deve aprirsi immediatamente quando la pressione raggiunge un certo livello.
Controllo elettrico
* Si riferisce a sistemi di controllo in cui l'uscita viene ottenuta tramite quantità elettriche o segnali elettronici, destinati a componenti azionati elettricamente come relè, elettrovalvole e servoazionamenti. La maggior parte dei sistemi di controllo automatici incorporano elementi di controllo elettrici.
Controllo idraulico
* I sistemi di controllo idraulico vengono utilizzati nelle operazioni di macchine e apparecchiature, in particolare nelle applicazioni di controllo continuo della velocità. Il controllo idraulico è spesso combinato con il servocomando elettrico per formare attuatori elettroidraulici altamente efficienti e precisi.
Controllo pneumatico
* I sistemi di controllo pneumatico vengono impiegati in vari scenari. Utilizzano l'aria compressa come fonte di energia per la trasmissione o l'attuazione del segnale. L'aria compressa è ampiamente utilizzata nelle fabbriche grazie alla sua disponibilità, pulizia, sicurezza e semplice funzionalità di controllo, rendendo gli strumenti pneumatici comuni in molte linee di produzione.
Interpolazione
* L'interpolazione è il processo mediante il quale il sistema CNC di una macchina utensile determina il percorso utensile utilizzando un metodo specifico. Implica il calcolo dei punti intermedi tra i punti dati noti su una curva, noto anche come "densificazione dei punti dati". Il sistema CNC genera la traiettoria del contorno richiesta densificando i dati tra i punti iniziale e finale di un segmento di programma.
Posizione, velocità e anelli di corrente
* Il concetto di loop implica l'utilizzo del feedback per migliorare la stabilità e le prestazioni dei sistemi applicativi.
* Il controllo del circuito di corrente mira a regolare la tensione utilizzando la trasmissione del segnale di corrente per compensare perdite, cadute di tensione e rumore durante la trasmissione della tensione.
* La relazione tra velocità e posizione si basa sulla formula: distanza = velocità × tempo. La variazione continua della velocità in un intervallo di tempo dà come risultato l'integrale della velocità in quell'intervallo, che corrisponde alla distanza percorsa (posizione).
* La relazione tra velocità e corrente è definita da: velocità = accelerazione × tempo. L'accelerazione dipende dalla corrente applicata e l'integrale dell'accelerazione in un intervallo di tempo fornisce la velocità istantanea.
* Nella modalità di controllo della coppia, il servomotore ruota a una coppia impostata mantenendo un'uscita costante dal circuito di corrente. Se la coppia di carico esterno è uguale o superiore alla coppia di uscita impostata del motore, la coppia di uscita del motore rimane costante e il motore segue il movimento del carico. Al contrario, se la coppia di carico esterno è inferiore alla coppia di uscita impostata del motore, il motore continua ad accelerare fino a raggiungere la velocità massima consentita del motore o dell'azionamento, a quel punto viene attivato un allarme e il motore si arresta.
* Nella modalità velocità, la velocità del motore viene impostata e il feedback della velocità dall'encoder del motore forma un sistema di controllo ad anello chiuso. Lo scopo è garantire che la velocità effettiva del servomotore corrisponda alla velocità impostata.
* L'uscita di controllo dell'anello di velocità funge da setpoint coppia - modalità corrente - coppia dell'anello. Nella modalità di controllo della posizione, il setpoint di posizione fornito dal computer host e il segnale di feedback di posizione dall'encoder del motore o il feedback di misurazione della posizione diretta dall'apparecchiatura vengono confrontati per formare un anello di posizione. Ciò garantisce che il servomotore si sposti nella posizione impostata. L'uscita dell'anello di posizione viene immessa nell'anello di velocità come valore di riferimento dell'anello di velocità. Pertanto, la modalità di controllo della coppia utilizza il circuito di controllo della corrente come livello fondamentale. Il circuito di controllo della velocità è costruito sul circuito di controllo della corrente e il circuito di controllo della posizione è costruito sia sul circuito di controllo della velocità che su quello della corrente.
Termini di strumentazione e misurazione
Gamma
Un intervallo continuo di una quantità definita dai limiti superiore e inferiore.
Campo di misura
L'intervallo di valori misurati per i quali lo strumento può raggiungere la precisione specificata.
Limite inferiore dell'intervallo di misurazione: il valore minimo misurato per il quale lo strumento può raggiungere la precisione specificata.
Limite superiore intervallo di misurazione: il valore massimo misurato per il quale lo strumento può raggiungere la precisione specificata.
Durata
La differenza algebrica tra i limiti superiore e inferiore di un intervallo. Ad esempio, se l'intervallo va da -20°C a 100°C, l'intervallo è 120°C.
Caratteristica prestazionale
Parametri che definiscono la funzione e la capacità di uno strumento e le loro espressioni quantitative.
Caratteristica prestazionale di riferimento: la caratteristica prestazionale ottenuta in condizioni operative di riferimento.
Scala lineare
Una scala in cui la spaziatura tra le divisioni della scala e i corrispondenti valori misurati hanno un rapporto proporzionale costante.
Scala non lineare
Una scala in cui la spaziatura tra le divisioni della scala e i corrispondenti valori misurati hanno un rapporto proporzionale non costante.
Soppresso - Scala Zero
Una scala in cui l'intervallo della scala non include il valore della scala corrispondente al valore zero della quantità misurata.
Scala ampliata
Una scala in cui una porzione sproporzionata della lunghezza della scala è occupata da una sezione espansa della scala.
Scala
Una serie di segni di scala ordinati e numeri associati che fanno parte di un dispositivo indicatore.
Intervallo di scala
* L'intervallo definito dai valori iniziale e finale della scala.
Segno di scala
* Un segno sul dispositivo indicatore corrispondente a uno o più valori misurati specifici.
Segno della scala zero
* Il segno o la linea sulla scala corrispondente al valore zero della quantità misurata.
Divisione della scala
* La porzione della scala compresa tra due segni di scala adiacenti.
Valore della divisione della scala
* La differenza tra i valori misurati corrispondenti a due segni di scala adiacenti.
Spaziatura divisione scala
* La distanza tra le linee centrali di due qualsiasi segni di scala adiacenti lungo la lunghezza della scala.
Lunghezza della scala
* La lunghezza del segmento di linea, reale o immaginario, che passa per i punti medi di tutti i segni della scala più corti tra i segni di inizio e di fine scala.
Valore iniziale scala
* Il valore misurato corrispondente al segno iniziale della scala.
Valore finale scala
* Il valore misurato corrispondente al segno di fondo scala.
Numerazione della scala
* L'insieme di numeri sulla scala corrispondenti ai valori misurati definiti dai segni della scala o che indicano l'ordine dei segni della scala.
Zero di uno strumento di misura
* L'indicazione diretta di uno strumento di misura quando viene applicata tutta l'energia ausiliaria richiesta per il suo funzionamento e il valore misurato è zero.
* Nei casi in cui lo strumento di misura utilizza energia ausiliaria, questo termine viene solitamente indicato come "zero elettrico".
* Quando lo strumento non è in funzione per assenza di energia ausiliaria, si usa spesso il termine "zero meccanico".
Costante dello strumento
* Coefficiente per il quale deve essere moltiplicata l'indicazione diretta di uno strumento di misura per ottenere il valore misurato.
Curva caratteristica
* Una curva che mostra la relazione funzionale tra il valore di uscita allo stato stazionario di uno strumento e una quantità di ingresso, con tutte le altre quantità di ingresso mantenute a valori costanti specificati.
Curva caratteristica specificata
* La curva che mostra la relazione funzionale tra il valore di uscita in stato stazionario di uno strumento e una quantità di ingresso in condizioni specificate.
Regolazione
* Operazioni effettuate per garantire che lo strumento sia in normali condizioni di funzionamento e per eliminare deviazioni per un corretto utilizzo.
* **Regolazione utente**: regolazioni che possono essere eseguite dall'utente.
Calibrazione
* L'operazione di stabilire, in condizioni specificate, la relazione tra i valori indicati da uno strumento o sistema di misura ed i corrispondenti valori noti della grandezza misurata.
Curva di calibrazione
* Una curva che mostra la relazione tra la quantità misurata e il valore effettivo misurato dello strumento in condizioni specificate.
Ciclo di calibrazione
* La combinazione della curva di calibrazione verso l'alto e della curva di calibrazione verso il basso tra i limiti dell'intervallo di calibrazione di uno strumento.
Tabella di calibrazione
* Una rappresentazione tabellare della curva di calibrazione.
Tracciabilità
* La proprietà di un risultato di misurazione che può essere correlato a standard appropriati (solitamente standard internazionali o nazionali) attraverso una catena ininterrotta di confronti.
Sensibilità
* Il quoziente tra la variazione dell'uscita dello strumento e la corrispondente variazione della quantità in ingresso.
Precisione
* Il grado di coerenza tra l'indicazione dello strumento e il valore reale della quantità misurata.
Classe di precisione
* La classificazione degli strumenti in base alla loro accuratezza.
Limiti di errore
* L'errore massimo consentito di uno strumento come specificato dalle norme o dalle specifiche tecniche.
Errore di base
* L'errore di uno strumento in condizioni di riferimento.
Conformità
* Il grado di coerenza tra la curva standard e la curva caratteristica specificata (come una linea retta, una curva logaritmica, una curva parabolica, ecc.).