전기 자동화 제어: 산업 제어 용어, 계측 및 측정 용어
전기 자동화 제어: 산업 제어 용어, 계측 및 측정 용어
산업 제어
폐쇄형 - 루프 제어
제어 이론의 기본 개념인 폐쇄 루프 제어는 제어된 출력을 입력 끝으로 다시 공급하여 제어에 영향을 준다는 점에서 개방 루프 제어와 다릅니다. 이 피드백 메커니즘을 통해 출력이 "사이드 체인"을 통해 입력으로 돌아갈 수 있으므로 입력이 출력을 제어할 수 있습니다. 폐쇄 루프 제어의 주요 목적은 피드백 기반 조절을 달성하는 것입니다.
I/O 포인트
제어 시스템에서 자주 사용되는 용어인 I/O 포인트는 입력/출력 포인트를 나타냅니다. 입력은 제어 시스템에 입력되는 계측기의 측정 매개변수이고, 출력은 시스템에서 액추에이터로 전송되는 제어 매개변수입니다. 제어 시스템의 규모는 수용할 수 있는 최대 I/O 포인트 수로 정의되는 경우가 많습니다.
아날로그 및 스위칭 수량
제어 시스템에서 매개변수는 아날로그 또는 스위칭 수량일 수 있습니다. 아날로그 수량은 온도나 압력과 같은 특정 범위 내에서 지속적으로 변화하는 값입니다. 그러나 스위칭 수량에는 스위치나 릴레이의 켜짐/꺼짐 상태와 같은 두 가지 상태만 있습니다.
제어 루프
아날로그 제어의 경우 컨트롤러는 특정 규칙과 알고리즘을 사용하여 입력을 기반으로 출력을 조정하여 제어 루프를 형성합니다. 제어 루프는 개방형 또는 폐쇄형 루프일 수 있습니다. 폐쇄 루프 제어 또는 피드백 제어는 가장 일반적인 유형으로, 설정 값과 비교하기 위해 출력이 입력으로 다시 피드백됩니다.
2 - 위치 제어
피드백 제어의 가장 간단한 형태로, 스위치 제어라고도 합니다. 측정된 값이 최대 또는 최소에 도달하면 스위칭 신호를 트리거합니다. 측정된 값은 아날로그일 수 있지만 제어 출력은 디지털입니다. 이 방법은 산업용 온도 조절기 및 레벨 스위치에 일반적으로 사용됩니다.
비례제어
컨트롤러의 출력은 측정값과 설정값 또는 기준점 간의 편차에 비례합니다. 비례 제어는 2위치 제어보다 더 부드러운 조절을 제공하고 2위치 제어와 관련된 진동 문제를 제거합니다.
통합제어
적분 제어에서 제어 변수의 변화는 제어 시스템의 출력이 유효해지는 데 걸리는 시간과 관련됩니다. 액츄에이터의 출력은 점차 설정값에 도달합니다. 이 제어 방법은 온도 제어 시스템에서 일반적으로 사용됩니다.
미분 제어
미분 제어는 일반적으로 비례 및 적분 제어와 함께 사용됩니다. 이를 통해 제어 시스템은 편차에 보다 신속하게 대응할 수 있어 시스템 응답이 느려지는 것을 방지할 수 있습니다. 비례 및 적분 제어와 함께 제어 대상 변수가 진동 없이 보다 빠르게 안정 상태에 도달하도록 도와줍니다.
PID 제어
제어 시스템의 특정 요구 사항에 따라 제어 방법은 P(비례), PI(비례 - 적분), PD(비례 - 미분) 또는 PID(비례 - 적분 - 미분) 제어가 될 수 있습니다. PID 제어는 제어 시스템에서 가장 일반적인 제어 모드입니다.
지연 제어
* 스위칭 제어 애플리케이션에 일반적으로 사용되는 지연 제어는 스위치 상태 변경과 컨트롤러의 출력 동작 사이에 시간 지연을 도입합니다. 예를 들어, 생산 라인에서 근접 스위치는 공작물 위치를 지정한 후 다음 롤러가 작동을 시작하기 전에 몇 초의 지연이 필요한 경우가 많습니다.
인터록 제어
* 스위칭 제어 시나리오에서 자주 사용되는 인터록 제어는 스위치 간의 관계를 설정합니다. 예를 들어, 스위치 C는 스위치 A와 B가 모두 열려 있을 때만 활성화될 수 있거나, 스위치 A가 열릴 때 스위치 C도 열려야 합니다. 인터록 제어는 압력이 특정 수준에 도달하면 즉시 열려야 하는 원자로의 환기 밸브와 같이 안전이 중요한 응용 분야에서 일반적입니다.
전기 제어
* 릴레이, 솔레노이드 밸브, 서보 드라이버 등 전기적으로 구동되는 부품을 대상으로 전기량이나 전자 신호를 통해 출력을 얻는 제어 시스템을 말합니다. 대부분의 자동 제어 시스템에는 전기 제어 요소가 포함되어 있습니다.
유압 제어
* 유압 제어 시스템은 기계 및 장비 작동, 특히 지속적인 속도 제어 응용 분야에 사용됩니다. 유압 제어는 종종 전기 서보 제어와 결합되어 매우 효율적이고 정밀한 전기 유압 액츄에이터를 형성합니다.
공압 제어
* 공압 제어 시스템은 다양한 시나리오에서 사용됩니다. 신호 전송 또는 작동을 위한 전원으로 압축 공기를 사용합니다. 압축 공기는 가용성, 청결성, 안전성 및 간단한 제어 기능으로 인해 공장에서 널리 사용되며 공압 도구를 많은 생산 라인에서 일반적으로 사용합니다.
보간
* 보간(Interpolation)은 공작기계 CNC 시스템이 특정 방법을 사용하여 공구 경로를 결정하는 프로세스입니다. 여기에는 "데이터 포인트 밀도화"라고도 알려진 곡선의 알려진 데이터 포인트 사이의 중간 포인트를 계산하는 작업이 포함됩니다. CNC 시스템은 프로그램 세그먼트의 시작점과 끝점 사이의 데이터를 조밀화하여 필요한 윤곽 궤적을 생성합니다.
위치, 속도 및 전류 루프
* 루프의 개념은 피드백을 사용하여 응용 시스템의 안정성과 성능을 향상시키는 것을 포함합니다.
* 전류 루프 제어는 전류 신호 전송을 이용하여 전압 전송 중 손실, 전압 강하, 노이즈를 보상함으로써 전압을 조절하는 것을 목표로 합니다.
* 속도와 위치의 관계는 거리 = 속도 × 시간 공식을 기반으로 합니다. 시간 간격에 따른 속도의 연속적인 변화는 이동 거리(위치)에 해당하는 해당 간격에 대한 속도의 적분으로 이어집니다.
* 속도와 전류의 관계는 속도 = 가속도 × 시간으로 정의됩니다. 가속도는 적용된 전류에 따라 달라지며, 시간 간격에 따른 가속도를 적분하면 순간 속도가 산출됩니다.
* 토크 제어 모드에서는 전류 루프의 출력을 일정하게 유지하여 서보 모터가 설정된 토크로 회전합니다. 외부 부하 토크가 모터의 설정된 출력 토크와 같거나 초과하는 경우 모터의 출력 토크는 일정하게 유지되고 모터는 부하의 움직임을 따릅니다. 반대로, 외부 부하 토크가 모터의 설정된 출력 토크보다 작으면 모터는 모터 또는 드라이브의 최대 허용 속도에 도달할 때까지 계속 가속하며, 이 시점에서 알람이 발생하고 모터는 정지합니다.
* 속도 모드에서는 모터 속도가 설정되고 모터 인코더의 속도 피드백이 폐쇄 루프 제어 시스템을 형성합니다. 그 목적은 서보 모터의 실제 속도가 설정 속도와 일치하는지 확인하는 것입니다.
* 속도 루프의 제어 출력은 토크 - 모드 전류 - 루프 토크 설정점 역할을 합니다. 위치 제어 모드에서는 호스트 컴퓨터에서 제공하는 위치 설정점과 모터 인코더의 위치 피드백 신호 또는 장비의 직접 위치 측정 피드백을 비교하여 위치 루프를 형성합니다. 이는 서보 모터가 설정된 위치로 이동하는 것을 보장합니다. 위치 루프의 출력은 속도-루프 지령치로서 속도 루프에 공급됩니다. 따라서 토크 제어 모드는 전류 제어 루프를 가장 기본적인 계층으로 활용합니다. 속도 제어 루프는 전류 제어 루프를 기반으로 구축되고, 위치 제어 루프는 속도 및 전류 제어 루프를 기반으로 구축됩니다.
계측 및 측정 용어
범위
상한과 하한으로 정의된 수량의 연속 간격입니다.
측정 범위
기기가 지정된 정확도를 달성할 수 있는 측정값의 범위입니다.
측정 범위 하한: 기기가 지정된 정확도를 달성할 수 있는 최소 측정 값입니다.
측정 범위 상한: 기기가 지정된 정확도를 달성할 수 있는 최대 측정 값입니다.
스팬
범위의 상한과 하한 사이의 대수적 차이입니다. 예를 들어, 범위가 -20°C ~ 100°C인 경우 범위는 120°C입니다.
성능 특성
기기의 기능과 능력, 그리고 그 정량적 표현을 정의하는 매개변수입니다.
기준 성능 특성: 기준 작동 조건에서 달성된 성능 특성입니다.
선형 규모
눈금 눈금과 해당 측정값 사이의 간격이 일정한 비례 관계를 갖는 눈금입니다.
비선형 척도
눈금 구분과 해당 측정값 사이의 간격이 일정하지 않은 비례 관계를 갖는 눈금입니다.
억제됨 - 제로 스케일
측정량의 영점에 해당하는 눈금값이 눈금 범위에 포함되지 않는 눈금입니다.
확장된 규모
스케일 길이의 불균형한 부분이 스케일의 확장된 부분에 의해 차지하는 스케일입니다.
규모
표시 장치의 일부를 구성하는 일련의 정렬된 눈금 표시 및 관련 숫자입니다.
스케일 범위
* 스케일의 시작 및 끝 값으로 정의되는 범위입니다.
스케일 마크
* 하나 이상의 특정 측정값에 해당하는 표시 장치의 표시입니다.
제로 스케일 마크
* 측정량의 영점 값에 해당하는 눈금 위의 눈금 표시 또는 선입니다.
규모 구분
* 인접한 두 눈금 표시 사이의 눈금 부분입니다.
규모 구분 값
* 인접한 두 눈금 표시에 해당하는 측정값 간의 차이입니다.
축척 분할 간격
* 눈금 길이를 따라 인접한 두 눈금 표시의 중심선 사이의 거리입니다.
스케일 길이
* 시작 눈금 표시와 끝 눈금 표시 사이의 모든 가장 짧은 눈금 표시의 중간점을 통과하는 실제 또는 가상 선분의 길이입니다.
스케일 시작 값
* 시작 눈금 표시에 해당하는 측정값입니다.
스케일 종료 값
* 끝눈금 표시에 해당하는 측정값입니다.
스케일 번호 매기기
* 눈금 표시로 정의된 측정값에 해당하거나 눈금 표시의 순서를 나타내는 눈금 위의 숫자 집합입니다.
측정기의 영점
* 측정기기의 작동에 필요한 모든 보조에너지를 가하고 측정값이 0일 때 측정기기를 직접적으로 표시하는 것.
* 측정기가 보조전원을 사용하는 경우, 이 용어를 일반적으로 "전기영점"이라고 합니다.
* 보조 에너지가 없어 기기가 작동하지 않는 경우에는 "기계적 영점"이라는 용어가 자주 사용됩니다.
기기 상수
* 측정값을 얻기 위해서는 측정기기의 직접적인 지시값을 곱해야 하는 계수.
특성곡선
* 기기의 정상 상태 출력 값과 하나의 입력 수량 사이의 기능적 관계를 보여주는 곡선으로, 다른 모든 입력 수량은 지정된 상수 값으로 유지됩니다.
특정 특성 곡선
* 특정 조건 하에서 기기의 정상 상태 출력 값과 하나의 입력량 사이의 기능적 관계를 보여주는 곡선입니다.
조정
* 기기의 정상적인 작동 상태를 확인하고 올바른 사용을 위한 편차를 없애기 위해 수행되는 작업입니다.
* **사용자 조정**: 사용자가 수행할 수 있는 조정입니다.
교정
* 특정 조건에서 측정 장비 또는 시스템에 의해 표시된 값과 측정량의 해당 알려진 값 사이의 관계를 설정하는 작업입니다.
교정 곡선
* 특정 조건에서 측정량과 기기의 실제 측정값 사이의 관계를 나타내는 곡선입니다.
교정주기
* 기기의 교정 범위 한계 사이의 상향 교정 곡선과 하향 교정 곡선의 조합입니다.
교정표
* 교정 곡선을 표로 표현한 것입니다.
추적성
* 끊임없는 비교 체인을 통해 적절한 표준(일반적으로 국제 또는 국내 표준)과 연관될 수 있는 측정 결과의 속성입니다.
감도
* 기기의 출력 변화와 그에 따른 입력량 변화의 몫입니다.
정확도
* 기기의 표시와 측정량의 참값 사이의 일관성 정도.
정확도 등급
* 정확도에 따른 기기 분류.
오류의 한계
* 표준이나 기술 사양에 명시된 기기의 최대 허용 오차입니다.
기본 오류
* 기준 조건에서 기기의 오류.
적합성
* 표준 곡선과 지정된 특성 곡선(예: 직선, 로그 곡선, 포물선 등) 간의 일관성 정도.