Controlul automatizărilor electrice: termeni de control industrial, termeni de instrumentare și măsurători
Controlul automatizărilor electrice: termeni de control industrial, termeni de instrumentare și măsurători
Control industrial
Închis - Control în buclă
Un concept fundamental în teoria controlului, controlul în buclă închisă diferă de controlul în buclă deschisă prin alimentarea ieșirii controlate înapoi la capătul de intrare pentru a influența controlul. Acest mecanism de feedback permite ieșirii să revină la intrare printr-un „lanț lateral”, permițând intrării să exercite controlul asupra ieșirii. Scopul principal al controlului în buclă închisă este de a obține o reglare bazată pe feedback.
Puncte I/O
Un termen folosit frecvent în sistemele de control, punctele I/O se referă la punctele de intrare/ieșire. Intrările sunt parametrii de măsurare de la instrumentele care intră în sistemul de control, în timp ce ieșirile sunt parametrii de control trimiși de la sistem către actuatoare. Scara unui sistem de control este adesea definită de numărul maxim de puncte I/O pe care le poate găzdui.
Mărimi analogice și de comutare
În sistemele de control, parametrii pot fi cantități analogice sau de comutare. Mărimile analogice sunt valori care variază continuu într-un interval specific, cum ar fi temperatura sau presiunea. Cu toate acestea, cantitățile de comutare au doar două stări, cum ar fi stările pornit/oprit ale unui comutator sau releu.
Bucla de control
Pentru controlul analogic, un controler ajustează o ieșire pe baza unei intrări folosind reguli și algoritmi specifici, formând o buclă de control. Buclele de control pot fi bucle deschise sau închise. Închis - controlul în buclă, sau controlul feedback-ului, este cel mai comun tip, în care ieșirea este transmisă înapoi la intrare pentru a fi comparată cu valoarea setată.
Două - Control de poziție
Cea mai simplă formă de control prin feedback, cunoscută și sub numele de control al comutatorului. Declanșează un semnal de comutare atunci când valoarea măsurată atinge un maxim sau minim. Deși valoarea măsurată poate fi analogică, ieșirea de control este digitală. Această metodă este utilizată în mod obișnuit în termoregulatoarele industriale și comutatoarele de nivel.
Control proporțional
Ieșirea controlerului este proporțională cu abaterea dintre valoarea măsurată și valoarea setată sau punctul de referință. Controlul proporțional oferă o reglare mai lină decât controlul în două poziții și elimină problemele de oscilație asociate cu controlul în două poziții.
Control integral
În controlul integral, modificarea variabilei controlate este legată de timpul necesar pentru ca ieșirea sistemului de control să devină efectivă. Ieșirea actuatorului atinge treptat valoarea setată. Această metodă de control este utilizată în mod obișnuit în sistemele de control al temperaturii.
Controlul derivat
Controlul derivat este utilizat de obicei în combinație cu controlul proporțional și integral. Permite sistemului de control să răspundă la abateri mai rapid, prevenind răspunsurile lente ale sistemului. Împreună cu controlul proporțional și integral, ajută variabila controlată să atingă o stare stabilă mai rapid, fără oscilații.
Control PID
În funcție de cerințele specifice ale sistemului de control, metodele de control pot fi controlul P (Proporțional), PI (Proporțional - Integral), PD (Proporțional - Derivat) sau PID (Proporțional - Integral - Derivat). Controlul PID este cel mai comun mod de control în sistemele de control.
Control întârziere
* Utilizat în mod obișnuit în aplicațiile de control al comutării, controlul întârzierii introduce o întârziere între o schimbare a stării comutatorului și acțiunea de ieșire a controlerului. De exemplu, în liniile de producție, comutatoarele de proximitate necesită adesea o întârziere de câteva secunde înainte ca următoarea rolă să înceapă să funcționeze după poziționarea piesei de prelucrat.
Control de interblocare
* Folosit frecvent în scenariile de control de comutare, controlul de interblocare stabilește relații între comutatoare. De exemplu, comutatorul C poate fi activat numai atunci când întrerupătoarele A și B sunt ambele deschise, sau întrerupătorul C trebuie să se deschidă când se deschide întrerupătorul A. Controlul de blocare este obișnuit în aplicații critice de siguranță, cum ar fi supapa de aerisire dintr-un reactor, care trebuie să se deschidă imediat când presiunea atinge un anumit nivel.
Control electric
* Se referă la sisteme de control în care ieșirea este obținută prin cantități electrice sau semnale electronice, care vizează componente acționate electric, cum ar fi relee, supape solenoide și servodriver. Majoritatea sistemelor de control automat încorporează elemente de control electric.
Control hidraulic
* Sistemele de control hidraulic sunt utilizate în operațiunile de mașini și echipamente, în special în aplicațiile de control continuu al vitezei. Controlul hidraulic este adesea combinat cu servocontrolul electric pentru a forma actuatoare electrohidraulice extrem de eficiente și precise.
Control pneumatic
* Sistemele de control pneumatic sunt utilizate în diferite scenarii. Acestea folosesc aer comprimat ca sursă de energie pentru transmiterea sau acționarea semnalului. Aerul comprimat este utilizat pe scară largă în fabrici datorită disponibilității, curățeniei, siguranței și funcționalității simple de control, făcând instrumentele pneumatice comune în multe linii de producție.
Interpolare
* Interpolarea este procesul prin care un sistem CNC de mașini-unelte determină traseul sculei folosind o metodă specifică. Acesta implică calcularea punctelor intermediare între punctele de date cunoscute de pe o curbă, cunoscută și sub denumirea de „densificare a punctelor de date”. Sistemul CNC generează traiectoria de contur necesară prin densificarea datelor între punctele de început și de sfârșit ale unui segment de program.
Bucle de poziție, viteză și curent
* Conceptul de bucle implică utilizarea feedback-ului pentru a îmbunătăți stabilitatea și performanța sistemelor de aplicație.
* Controlul buclei de curent are ca scop reglarea tensiunii prin utilizarea transmisiei semnalului de curent pentru a compensa pierderile, căderile de tensiune și zgomotul în timpul transmisiei de tensiune.
* Relația dintre viteză și poziție se bazează pe formula: distanță = viteză × timp. Variația continuă a vitezei pe un interval de timp are ca rezultat integrala vitezei pe acel interval, care corespunde distanței parcurse (poziția).
* Relația dintre viteză și curent este definită de: viteză = accelerație × timp. Accelerația depinde de curentul aplicat, iar integrala accelerației pe un interval de timp dă viteza instantanee.
* În modul de control al cuplului, servomotorul se rotește la un cuplu stabilit, menținând o ieșire constantă din bucla de curent. Dacă cuplul de sarcină extern este egal sau depășește cuplul de ieșire setat al motorului, cuplul de ieșire al motorului rămâne constant, iar motorul urmează mișcarea sarcinii. În schimb, dacă cuplul de sarcină extern este mai mic decât cuplul de ieșire setat al motorului, motorul continuă să accelereze până când atinge viteza maximă permisă a motorului sau acționării, moment în care se declanșează o alarmă și motorul se oprește.
* În modul viteză, viteza motorului este setată, iar feedback-ul de viteză de la encoderul motorului formează un sistem de control în buclă închisă. Scopul este de a se asigura că viteza reală a servomotorului se potrivește cu viteza setată.
* Ieșirea de control a buclei de viteză servește ca punct de referință cuplu - curent mod - cuplu buclă. În modul de control al poziției, valoarea de referință de poziție furnizată de computerul gazdă și semnalul de feedback de poziție de la encoderul motorului sau feedbackul direct de măsurare a poziției de la echipament sunt comparate pentru a forma o buclă de poziție. Acest lucru asigură că servomotorul se deplasează în poziția setată. Ieșirea buclei de poziție este introdusă în bucla de viteză ca punct de referință viteză - buclă. Astfel, modul de control al cuplului utilizează bucla de control curent ca cel mai fundamental strat. Bucla de control viteză este construită pe bucla de control curent, iar bucla de control poziție este construită atât pe bucla de control al vitezei, cât și pe cea a curentului.
Termeni de instrumentare și măsurare
Gama
Un interval continuu al unei cantități definite de limitele superioare și inferioare.
Domeniul de măsurare
Gama de valori măsurate pentru care instrumentul poate atinge precizia specificată.
Limita inferioară a domeniului de măsurare: valoarea minimă măsurată pentru care instrumentul poate atinge precizia specificată.
Limita superioară a domeniului de măsurare: valoarea maximă măsurată pentru care instrumentul poate atinge precizia specificată.
Span
Diferența algebrică dintre limitele superioare și inferioare ale unui interval. De exemplu, dacă intervalul este de la -20°C la 100°C, intervalul este de 120°C.
Caracteristica de performanță
Parametrii care definesc funcția și capacitatea unui instrument și expresiile lor cantitative.
Caracteristică de performanță de referință: Caracteristica de performanță atinsă în condiții de funcționare de referință.
Scară liniară
O scară în care distanța dintre diviziunile scalei și valorile măsurate corespunzătoare au o relație proporțională constantă.
Scară neliniară
O scară în care distanța dintre diviziunile scalei și valorile măsurate corespunzătoare au o relație proporțională neconstantă.
Suprimat - scară zero
O scară în care intervalul de scară nu include valoarea scalei corespunzătoare valorii zero a mărimii măsurate.
Scară extinsă
O scară în care o porțiune disproporționată a lungimii scalei este ocupată de o secțiune extinsă a scalei.
Scară
Un set de semne de scară ordonate și numere asociate care fac parte dintr-un dispozitiv indicator.
Interval de scară
* Domeniul definit de valorile de început și de sfârșit ale scalei.
Marca de scară
* Un marcaj pe dispozitivul indicator care corespunde uneia sau mai multor valori măsurate specifice.
Marcaj la scară zero
* Marca sau linia scalei de pe scară corespunzătoare valorii zero a mărimii măsurate.
Diviziunea la scară
* Porțiunea scalei dintre oricare două semne de scară adiacente.
Valoarea diviziunii la scară
* Diferența dintre valorile măsurate corespunzătoare a două semne de scară adiacente.
Spațierea diviziunii la scară
* Distanța dintre liniile centrale ale oricăror două semne de scară adiacente de-a lungul lungimii scalei.
Lungimea scalei
* Lungimea segmentului de linie, real sau imaginar, care trece prin punctele mijlocii ale tuturor marcajelor de scară cele mai scurte dintre semnele de scară de început și de sfârșit.
Scalați valoarea de pornire
* Valoarea măsurată corespunzătoare marcajului scalei de început.
Scala valoarea finală
* Valoarea măsurată corespunzătoare marcajului final al scalei.
Numerotarea la scară
* Setul de numere de pe scară corespunzătoare valorilor măsurate definite de marcajele scalei sau indicând ordinea marcajelor scalei.
Zero al unui instrument de măsurare
* Indicarea directă a unui instrument de măsurare când se aplică toată energia auxiliară necesară pentru funcționarea acestuia și valoarea măsurată este zero.
* În cazurile în care instrumentul de măsurare utilizează putere auxiliară, acest termen este de obicei denumit „zero electric”.
* Când instrumentul nu este în funcțiune din cauza absenței oricărei energii auxiliare, se folosește adesea termenul „zero mecanic”.
Constanta instrumentului
* Un coeficient prin care indicația directă a unui instrument de măsurare trebuie înmulțită pentru a obține valoarea măsurată.
Curba caracteristică
* O curbă care arată relația funcțională dintre valoarea de ieșire în regim de echilibru a unui instrument și o cantitate de intrare, cu toate celelalte cantități de intrare menținute la valori constante specificate.
Curba caracteristică specificată
* Curba care arată relația funcțională dintre valoarea de ieșire în regim de echilibru a unui instrument și o cantitate de intrare în condiții specificate.
Ajustare
* Operațiuni efectuate pentru a asigura că instrumentul este în stare normală de funcționare și pentru a elimina abaterile pentru utilizarea corectă.
* **Ajustare utilizator**: Ajustări permise să fie efectuate de utilizator.
Calibrare
* Operația de stabilire, în condiții specificate, a relației dintre valorile indicate de un instrument sau sistem de măsură și valorile corespunzătoare cunoscute ale mărimii măsurate.
Curba de calibrare
* O curbă care arată relația dintre cantitatea măsurată și valoarea măsurată reală a instrumentului în condiții specificate.
Ciclul de calibrare
* Combinația dintre curba de calibrare în sus și curba de calibrare în jos între limitele intervalului de calibrare ale unui instrument.
Tabel de calibrare
* O reprezentare tabelară a curbei de calibrare.
Trasabilitate
* Proprietatea unui rezultat de măsurare care poate fi legată de standarde adecvate (de obicei standarde internaționale sau naționale) printr-un lanț neîntrerupt de comparații.
Sensibilitate
* Coeficientul dintre modificarea ieșirii instrumentului și modificarea corespunzătoare a cantității de intrare.
Precizie
* Gradul de consistență dintre indicația instrumentului și valoarea reală a mărimii măsurate.
Clasa de precizie
* Clasificarea instrumentelor în funcție de acuratețea acestora.
Limitele erorii
* Eroarea maximă admisă a unui instrument, așa cum este specificată de standarde sau specificații tehnice.
Eroare de bază
* Eroarea unui instrument în condiții de referință.
Conformitatea
* Gradul de consistență dintre curba standard și curba caracteristică specificată (cum ar fi o linie dreaptă, curbă logaritmică, curbă parabolică etc.).