Электрлік автоматтандыруды басқару: өнеркәсіптік бақылау шарттары, приборлар және өлшеу шарттары
Электрлік автоматтандыруды басқару: өнеркәсіптік бақылау шарттары, приборлар және өлшеу шарттары
Өнеркәсіптік бақылау
Жабық - циклды басқару
Басқару теориясындағы іргелі тұжырымдама, жабық циклды басқару ашық циклды басқарудан басқарылатын шығысты басқаруға әсер ету үшін кіріс ұшына қайтару арқылы ерекшеленеді. Бұл кері байланыс механизмі шығысты «бүйірлік тізбек» арқылы кіріске қайтаруға мүмкіндік береді, бұл кіріске шығысты басқаруға мүмкіндік береді. Жабық циклды басқарудың негізгі мақсаты кері байланысқа негізделген реттеуге қол жеткізу болып табылады.
Енгізу/шығару нүктелері
Басқару жүйелерінде жиі қолданылатын термин, енгізу/шығару нүктелері Кіріс/Шығару нүктелеріне жатады. Кірістер басқару жүйесіне кіретін аспаптардан алынған өлшем параметрлері, ал шығыстар жүйеден жетектерге жіберілетін басқару параметрлері болып табылады. Басқару жүйесінің масштабы көбінесе ол орналастыра алатын енгізу/шығару нүктелерінің максималды санымен анықталады.
Аналогтық және коммутациялық шамалар
Басқару жүйелерінде параметрлер аналогтық немесе коммутациялық шамалар болуы мүмкін. Аналогтық шамалар температура немесе қысым сияқты белгілі бір ауқымдағы үздіксіз өзгеретін мәндер. Дегенмен, коммутациялық шамалардың қосқыштың немесе реленің қосу/өшіру күйлері сияқты тек екі күйі болады.
Басқару циклі
Аналогтық басқару үшін контроллер басқару циклін құра отырып, арнайы ережелер мен алгоритмдерді пайдалана отырып, кіріс негізінде шығысты реттейді. Басқару контурлары ашық немесе жабық контур болуы мүмкін. Жабық - циклды басқару немесе кері байланысты басқару - ең көп таралған түрі, мұнда шығыс орнатылған мәнмен салыстыру үшін кіріске қайтарылады.
Екі - позицияны басқару
Кері байланысты басқарудың қарапайым түрі, коммутаторды басқару деп те аталады. Ол өлшенетін мән максимумға немесе минимумға жеткенде ауысу сигналын іске қосады. Өлшенетін мән аналогты болуы мүмкін болса да, басқару шығысы сандық болып табылады. Бұл әдіс әдетте өнеркәсіптік терморегуляторларда және деңгейлік ажыратқыштарда қолданылады.
Пропорционалды бақылау
Контроллердің шығысы өлшенген мән мен орнатылған мән немесе анықтамалық нүкте арасындағы ауытқуға пропорционал. Пропорционалды басқару екі позициялық басқаруға қарағанда тегіс реттеуді қамтамасыз етеді және екі позициялық басқарумен байланысты тербеліс мәселелерін жояды.
Интегралды басқару
Интегралды басқаруда бақыланатын айнымалының өзгеруі басқару жүйесінің шығысының нәтижелі болуына кететін уақытпен байланысты. Жетектің шығысы бірте-бірте белгіленген мәнге жетеді. Бұл басқару әдісі әдетте температураны реттеу жүйелерінде қолданылады.
Туынды бақылау
Туынды бақылау әдетте пропорционалды және интегралдық бақылаумен бірге қолданылады. Ол басқару жүйесіне ауытқуларға жылдамырақ жауап беруге мүмкіндік береді, жүйенің баяу жауаптарын болдырмайды. Пропорционалды және интегралдық басқарумен бірге ол басқарылатын айнымалының тербеліссіз тұрақты күйге тезірек жетуіне көмектеседі.
PID басқару
Басқару жүйесінің нақты талаптарына байланысты басқару әдістері P (пропорционалды), PI (пропорционалды - интегралдық), PD (пропорционалды - туынды) немесе PID (пропорционалды - интегралдық - туынды) басқару болуы мүмкін. PID басқару - басқару жүйелеріндегі ең көп таралған басқару режимі.
Кешіктіруді бақылау
* Көбінесе коммутацияны басқару қолданбаларында пайдаланылады, кешіктіруді басқару коммутатор күйінің өзгеруі мен контроллердің шығыс әрекеті арасындағы уақыт кідірісін енгізеді. Мысалы, өндірістік желілерде жақындық ажыратқыштары дайындама орналастырылғаннан кейін келесі шығыршық жұмыс істей бастағанға дейін жиі бірнеше секундтық кешіктіруді қажет етеді.
Құлыптауды басқару
* Коммутацияны басқару сценарийлерінде жиі пайдаланылады, блоктауды басқару коммутаторлар арасындағы қатынастарды орнатады. Мысалы, C қосқышы А және В қосқыштары екеуі де ашық болғанда ғана іске қосылуы мүмкін немесе А қосқышы ашылғанда C қосқышы ашылуы керек. Құлыптауды басқару қауіпсіздікте кең таралған - қысым белгілі бір деңгейге жеткенде дереу ашылуы керек реактордағы желдеткіш клапан сияқты маңызды қолданбаларда.
Электрмен басқару
* Реле, электромагниттік клапандар және серво драйверлері сияқты электрмен басқарылатын құрамдастарға бағытталған шығыс электрлік шамалар немесе электрондық сигналдар арқылы қол жеткізілетін басқару жүйелеріне жатады. Автоматты басқару жүйелерінің көпшілігінде электрлік басқару элементтері бар.
Гидравликалық бақылау
* Гидравликалық басқару жүйелері машиналар мен жабдықтар операцияларында, әсіресе үздіксіз жылдамдықты бақылау қолданбаларында қолданылады. Гидравликалық басқару көбінесе жоғары тиімді және дәл электрогидравликалық жетектерді қалыптастыру үшін электрлік сервобасқарумен біріктіріледі.
Пневматикалық басқару
* Пневматикалық басқару жүйелері әртүрлі сценарийлерде қолданылады. Олар сигнал беру немесе іске қосу үшін қуат көзі ретінде сығылған ауаны пайдаланады. Сығылған ауа қол жетімділігіне, тазалығына, қауіпсіздігіне және қарапайым басқару функционалдығына байланысты зауыттарда кеңінен қолданылады, бұл пневматикалық құралдарды көптеген өндірістік желілерде кең таралған етеді.
Интерполяция
* Интерполяция – бұл станок CNC жүйесі белгілі бір әдіс арқылы құрал жолын анықтайтын процесс. Ол қисықтағы белгілі деректер нүктелері арасындағы аралық нүктелерді есептеуді қамтиды, сонымен қатар «деректер нүктесінің тығыздалуы» деп те аталады. CNC жүйесі бағдарлама сегментінің бастапқы және соңғы нүктелері арасындағы деректерді тығыздау арқылы қажетті контур траекториясын жасайды.
Позиция, жылдамдық және ток циклдері
* Циклдер тұжырымдамасы қолданбалы жүйелердің тұрақтылығы мен өнімділігін арттыру үшін кері байланысты пайдалануды қамтиды.
* Ток контурын басқару кернеуді беру кезінде жоғалтуларды, кернеудің төмендеуін және шуды өтеу үшін ток сигналын беруді пайдалану арқылы кернеуді реттеуге бағытталған.
* Жылдамдық пен позиция арасындағы байланыс мына формулаға негізделген: қашықтық = жылдамдық × уақыт. Уақыт интервалындағы жылдамдықтың үздіксіз өзгеруі жүріп өткен қашықтыққа (позицияға) сәйкес келетін осы аралықтағы жылдамдықтың интегралды болуына әкеледі.
* Жылдамдық пен ток арасындағы байланыс мынамен анықталады: жылдамдық = үдеу × уақыт. Үдеу қолданылған токқа байланысты, ал уақыт аралығындағы үдеу интегралы лездік жылдамдықты береді.
* Крутящий моментті басқару режимінде сервоқозғалтқыш ток контурынан тұрақты шығысты сақтау арқылы белгіленген моментте айналады. Сыртқы жүктеме моменті қозғалтқыштың орнатылған шығыс моментіне тең немесе одан асса, қозғалтқыштың шығыс моменті тұрақты болып қалады, ал қозғалтқыш жүктеме қозғалысын бақылайды. Керісінше, егер сыртқы жүктеме моменті қозғалтқыштың орнатылған шығыс моментінен аз болса, қозғалтқыш қозғалтқыштың немесе жетектің рұқсат етілген ең жоғары жылдамдығына жеткенше үдеуін жалғастырады, осы кезде дабыл сигналы іске қосылады және қозғалтқыш тоқтайды.
* Жылдамдық режимінде қозғалтқыш жылдамдығы орнатылады, ал қозғалтқыштың кодерінен жылдамдықтың кері байланысы тұйық циклді басқару жүйесін құрайды. Мақсат - сервоқозғалтқыштың нақты жылдамдығының белгіленген жылдамдыққа сәйкес келуін қамтамасыз ету.
* Жылдамдық контурының басқару шығысы айналу моменті - режим тогы - контурдың моментінің белгіленген мәні ретінде қызмет етеді. Позицияны басқару режимінде негізгі компьютер ұсынатын позицияның орнату нүктесі және қозғалтқыштың кодерінен позицияның кері байланыс сигналы немесе жабдықтан тікелей позицияны өлшеу кері байланысы позиция циклін қалыптастыру үшін салыстырылады. Бұл сервоқозғалтқыштың белгіленген күйге ауысуын қамтамасыз етеді. Позиция контурының шығысы жылдамдық контурына жылдамдық - контурдың орнату нүктесі ретінде беріледі. Осылайша, момент - басқару режимі ең негізгі қабат ретінде ток - басқару циклін пайдаланады. Жылдамдық – басқару контуры ток – басқару контурына, ал позиция – басқару контуры жылдамдыққа – және токқа – басқару контурларына салынған.
Аспаптар және өлшеу шарттары
Ауқым
Жоғарғы және төменгі шектермен анықталған шаманың үздіксіз интервалы.
Өлшеу диапазоны
Құрал көрсетілген дәлдікке қол жеткізе алатын өлшенген мәндер ауқымы.
Өлшеу диапазонының төменгі шегі: Құрал көрсетілген дәлдікке қол жеткізе алатын ең аз өлшенген мән.
Өлшеу диапазоны Жоғарғы шек: Құрал көрсетілген дәлдікке қол жеткізе алатын ең үлкен өлшенген мән.
Аралық
Ауқымның жоғарғы және төменгі шекараларының алгебралық айырмашылығы. Мысалы, диапазон -20°C пен 100°C аралығында болса, аралық 120°C болады.
Өнімділік сипаттамасы
Құралдың қызметі мен мүмкіндігін анықтайтын параметрлер және олардың сандық өрнектері.
Анықтамалық өнімділік сипаттамасы: Анықтамалық жұмыс жағдайында қол жеткізілетін өнімділік сипаттамасы.
Сызықтық масштаб
Шкала бөлімдері мен сәйкес өлшенетін мәндер арасындағы аралық тұрақты пропорционалды қатынасқа ие шкала.
Сызықты емес масштаб
Шкала бөлімдері мен сәйкес өлшенетін мәндер арасындағы аралық тұрақты емес пропорционалды қатынасқа ие шкала.
Басылған - нөлдік масштаб
Шкала диапазоны өлшенетін шаманың нөлдік мәніне сәйкес шкала мәнін қамтымайтын шкала.
Кеңейтілген масштаб
Масштаб ұзындығының пропорционалды емес бөлігін шкаланың кеңейтілген бөлімі алып жатқан шкала.
Масштаб
Көрсеткіш құрылғының бөлігін құрайтын реттелген масштаб белгілері мен байланысты сандар жиынтығы.
Масштаб диапазоны
* Шкаланың бастапқы және соңғы мәндерімен анықталған ауқым.
Масштаб белгісі
* Бір немесе бірнеше нақты өлшенген мәндерге сәйкес келетін индикаторлық құрылғыдағы белгі.
Нөлдік шкала белгісі
* Өлшенетін шаманың нөлдік мәніне сәйкес келетін шкала белгісі немесе шкаладағы сызық.
Масштабты бөлу
* Шкаланың кез келген екі көршілес шкала белгілері арасындағы бөлігі.
Бөлу мәнін масштабтау
* Көршілес екі шкала белгілеріне сәйкес өлшенген мәндер арасындағы айырмашылық.
Масштабты бөлу аралығы
* Шкаланың ұзындығы бойынша кез келген көрші екі шкала белгілерінің орталық сызықтары арасындағы қашықтық.
Масштаб ұзындығы
* Бастау және аяқталу шкала белгілері арасындағы барлық ең қысқа масштаб белгілерінің орта нүктелері арқылы өтетін нақты немесе ойдан алынған сызық сегментінің ұзындығы.
Бастапқы мәнді масштабтау
* Бастау шкаласының белгісіне сәйкес өлшенген мән.
Соңғы мәнді масштабтау
* Соңғы шкала белгісіне сәйкес өлшенген мән.
Масштабты нөмірлеу
* Шкала белгілерімен анықталған өлшенген мәндерге сәйкес келетін немесе шкала белгілерінің ретін көрсететін шкаладағы сандар жиыны.
Өлшеу құралының нөлі
* Өлшеу құралының жұмысы үшін қажетті барлық көмекші энергия қолданылғанда және өлшенетін мән нөлге тең болғанда оның тікелей көрсеткіші.
* Өлшеу құралы қосалқы қуатты пайдаланатын жағдайларда бұл термин әдетте «электрлік нөл» деп аталады.
* Кез келген көмекші энергияның болмауына байланысты аспап жұмыс істемей тұрғанда «механикалық нөл» термині жиі қолданылады.
Құрал тұрақтысы
* Өлшенетін шаманы алу үшін өлшеу құралының тікелей көрсеткішін көбейту керек коэффициент.
Сипаттама қисығы
* Құралдың тұрақты күйдегі шығыс мәні мен бір кіріс шама арасындағы функционалдық қатынасты көрсететін қисық, барлық басқа кіріс шамалар белгіленген тұрақты мәндерде сақталады.
Белгіленген сипаттамалық қисық
* Құралдың тұрақты күйдегі шығыс мәні мен белгіленген шарттардағы бір кіріс шама арасындағы функционалдық байланысты көрсететін қисық.
Реттеу
* Құралдың қалыпты жұмыс жағдайын қамтамасыз ету және дұрыс пайдалану үшін ауытқуларды жою үшін орындалатын операциялар.
* **User Adjustment**: Пайдаланушы орындауға рұқсат етілген түзетулер.
Калибрлеу
* Белгіленген шарттарда өлшеу құралы немесе жүйе көрсеткен мәндер мен өлшенетін шаманың сәйкес белгілі мәндері арасындағы байланысты орнату операциясы.
Калибрлеу қисығы
* Белгіленген жағдайларда өлшенген шама мен құралдың нақты өлшенген мәні арасындағы байланысты көрсететін қисық.
Калибрлеу циклі
* Құралдың калибрлеу диапазонының шектері арасындағы жоғары калибрлеу қисығы мен төмен калибрлеу қисығының тіркесімі.
Калибрлеу кестесі
* Калибрлеу қисығының кестелік көрінісі.
Бақылау мүмкіндігі
* Салыстырудың үзілмейтін тізбегі арқылы тиісті стандарттармен (әдетте халықаралық немесе ұлттық стандарттар) байланысты болуы мүмкін өлшеу нәтижесінің қасиеті.
Сезімталдық
* Құралдың шығысының өзгеру коэффициенті және кіріс шамасының сәйкес өзгеруі.
Дәлдік
* Құралдың көрсеткіші мен өлшенетін шаманың шын мәні арасындағы сәйкестік дәрежесі.
Дәлдік класы
* Құралдардың дәлдігіне қарай жіктелуі.
Қате шегі
* Стандарттарда немесе техникалық сипаттамаларда көрсетілген аспаптың рұқсат етілген ең үлкен қателігі.
Негізгі қате
* Анықтамалық шарттардағы құралдың қателігі.
Сәйкестік
* Стандартты қисық пен берілген сипаттамалық қисық арасындағы сәйкестік дәрежесі (мысалы, түзу, логарифмдік қисық, параболалық қисық және т.б.).