Управление электроавтоматизацией: термины промышленного контроля, термины приборов и измерений
Управление электроавтоматизацией: термины промышленного контроля, термины приборов и измерений
Промышленный контроль
Замкнутый контур управления
Фундаментальное понятие теории управления, управление с обратной связью, отличается от управления с разомкнутым контуром тем, что управляемый выходной сигнал подается обратно на вход, чтобы влиять на управление. Этот механизм обратной связи позволяет выходу возвращаться ко входу через «боковую цепь», позволяя входу контролировать выход. Основной целью управления с обратной связью является достижение регулирования на основе обратной связи.
Точки ввода-вывода
Часто используемый термин в системах управления, точки ввода/вывода относятся к точкам ввода/вывода. Входные параметры — это параметры измерения от приборов, поступающих в систему управления, а выходные — это параметры управления, передаваемые из системы на исполнительные механизмы. Масштаб системы управления часто определяется максимальным количеством точек ввода-вывода, которые она может разместить.
Аналоговые и коммутационные величины
В системах управления параметры могут быть аналоговыми или переключаемыми величинами. Аналоговые величины — это постоянно меняющиеся значения в определенном диапазоне, например, температура или давление. Однако переключающие величины имеют только два состояния, как состояния включения/выключения переключателя или реле.
Контур управления
При аналоговом управлении контроллер регулирует выходной сигнал на основе входного сигнала, используя определенные правила и алгоритмы, образуя контур управления. Контуры управления могут быть разомкнутыми или замкнутыми. Управление с обратной связью или управление с обратной связью является наиболее распространенным типом, при котором выходной сигнал подается обратно на вход для сравнения с заданным значением.
Два – контроль положения
Простейшая форма управления с обратной связью, также известная как переключательное управление. Он запускает сигнал переключения, когда измеренное значение достигает максимума или минимума. Хотя измеренное значение может быть аналоговым, выход управления является цифровым. Этот метод обычно используется в промышленных терморегуляторах и переключателях уровня.
Пропорциональное управление
Выходной сигнал контроллера пропорционален отклонению между измеренным значением и заданным значением или контрольной точкой. Пропорциональное управление обеспечивает более плавное регулирование, чем двухпозиционное управление, и устраняет проблемы колебаний, связанные с двухпозиционным управлением.
Интегральный контроль
В интегральном управлении изменение регулируемой переменной связано со временем, необходимым для того, чтобы выходной сигнал системы управления стал эффективным. Выходная мощность привода постепенно достигает заданного значения. Этот метод управления обычно используется в системах контроля температуры.
Производное управление
Производное управление обычно используется в сочетании с пропорциональным и интегральным управлением. Это позволяет системе управления быстрее реагировать на отклонения, предотвращая вялую реакцию системы. Вместе с пропорциональным и интегральным управлением это помогает управляемой переменной быстрее достичь стабильного состояния без колебаний.
ПИД-регулятор
В зависимости от конкретных требований системы управления, методами управления могут быть P (пропорциональное), PI (пропорционально-интегральное), PD (пропорционально-дифференциальное) или ПИД-регулирование (пропорционально-интегрально-производное). ПИД-регулирование является наиболее распространенным режимом управления в системах управления.
Управление задержкой
* Обычно используемый в приложениях управления переключением, контроль задержки вводит временную задержку между изменением состояния переключателя и выходным действием контроллера. Например, на производственных линиях бесконтактные переключатели часто требуют задержки в несколько секунд, прежде чем следующий ролик начнет работу после позиционирования заготовки.
Блокировочное управление
* Часто используемый в сценариях управления переключением, контроль блокировки устанавливает взаимосвязи между переключателями. Например, переключатель C может быть активирован только тогда, когда переключатели A и B оба разомкнуты, или переключатель C должен размыкаться, когда размыкается переключатель A. Блокировочное управление широко распространено в критически важных для безопасности приложениях, таких как выпускной клапан в реакторе, который должен открываться немедленно, когда давление достигает определенного уровня.
Электрический контроль
* Относится к системам управления, в которых выходной сигнал достигается за счет электрических величин или электронных сигналов, ориентированных на компоненты с электрическим приводом, такие как реле, электромагнитные клапаны и сервоприводы. Большинство систем автоматического управления включают в себя электрические элементы управления.
Гидравлическое управление
* Гидравлические системы управления используются в работе машин и оборудования, особенно в приложениях с непрерывным контролем скорости. Гидравлическое управление часто комбинируется с электрическим сервоуправлением для создания высокоэффективных и точных электрогидравлических приводов.
Пневматическое управление
* Пневматические системы управления используются в различных сценариях. Они используют сжатый воздух в качестве источника энергии для передачи сигнала или срабатывания. Сжатый воздух широко используется на заводах благодаря своей доступности, чистоте, безопасности и простоте управления, что делает пневматические инструменты обычным явлением на многих производственных линиях.
Интерполяция
* Интерполяция — это процесс, с помощью которого система ЧПУ станка определяет траекторию инструмента, используя определенный метод. Он включает в себя вычисление промежуточных точек между известными точками данных на кривой, также известное как «уплотнение точек данных». Система ЧПУ генерирует необходимую контурную траекторию путем уплотнения данных между начальной и конечной точками сегмента программы.
Позиция, скорость и токовые петли
* Концепция циклов предполагает использование обратной связи для повышения стабильности и производительности прикладных систем.
* Управление токовой петлей направлено на регулирование напряжения с помощью передачи сигнала тока для компенсации потерь, падений напряжения и шума во время передачи напряжения.
* Связь между скоростью и положением основана на формуле: расстояние = скорость × время. Непрерывное изменение скорости в течение определенного интервала времени приводит к образованию интеграла скорости за этот интервал, который соответствует пройденному расстоянию (положению).
* Соотношение между скоростью и током определяется следующим образом: скорость = ускорение × время. Ускорение зависит от приложенного тока, а интеграл ускорения за интервал времени дает мгновенную скорость.
* В режиме управления крутящим моментом серводвигатель вращается с заданным крутящим моментом, поддерживая постоянный выходной сигнал токового контура. Если крутящий момент внешней нагрузки равен или превышает заданный выходной крутящий момент двигателя, выходной крутящий момент двигателя остается постоянным, и двигатель следует за движением нагрузки. И наоборот, если крутящий момент внешней нагрузки меньше заданного выходного крутящего момента двигателя, двигатель продолжает ускоряться до тех пор, пока не достигнет максимально допустимой скорости двигателя или привода, после чего срабатывает сигнал тревоги и двигатель останавливается.
* В режиме скорости задается скорость двигателя, а обратная связь по скорости от энкодера двигателя образует систему управления с замкнутым контуром. Цель состоит в том, чтобы обеспечить соответствие фактической скорости серводвигателя заданной скорости.
* Управляющий выход контура скорости служит в качестве уставки крутящего момента в режиме крутящего момента. В режиме управления положением заданное значение положения, предоставляемое главным компьютером, и сигнал обратной связи по положению от энкодера двигателя или обратная связь прямого измерения положения от оборудования сравниваются для формирования контура положения. Это гарантирует, что серводвигатель переместится в заданное положение. Выходной сигнал контура положения подается в контур скорости в качестве уставки контура скорости. Таким образом, в режиме управления крутящим моментом контур управления током используется как наиболее фундаментальный уровень. Контур управления скоростью построен на контуре управления по току, а контур управления положением построен на контурах управления как по скорости, так и по току.
Термины приборов и измерений
Диапазон
Непрерывный интервал величины, определяемый верхним и нижним пределами.
Диапазон измерения
Диапазон измеряемых величин, при котором прибор может достичь заданной точности.
Нижний предел диапазона измерения: минимальное измеренное значение, при котором прибор может достичь заданной точности.
Верхний предел диапазона измерения: максимальное измеренное значение, при котором прибор может достичь заданной точности.
Пролет
Алгебраическая разница между верхним и нижним пределами диапазона. Например, если диапазон составляет от -20°C до 100°C, диапазон составляет 120°C.
Характеристики производительности
Параметры, определяющие функцию и возможности прибора, и их количественные выражения.
Эталонная характеристика производительности: характеристика производительности, достигнутая в эталонных условиях эксплуатации.
Линейный масштаб
Шкала, в которой расстояние между делениями шкалы и соответствующими измеренными значениями находится в постоянной пропорциональной зависимости.
Нелинейная шкала
Шкала, в которой расстояние между делениями шкалы и соответствующими измеренными значениями находится в непостоянной пропорциональной зависимости.
Подавлено – нулевой масштаб
Шкала, диапазон шкалы которой не включает значение шкалы, соответствующее нулевому значению измеряемой величины.
Расширенный масштаб
Масштаб, в котором непропорциональную часть длины шкалы занимает расширенная часть шкалы.
Масштаб
Набор упорядоченных меток шкалы и связанных с ними чисел, которые являются частью показывающего устройства.
Диапазон шкалы
* Диапазон, определяемый начальным и конечным значениями шкалы.
Масштабная отметка
* Отметка на показывающем устройстве, соответствующая одному или нескольким конкретным измеренным значениям.
Отметка нулевой шкалы
* Отметка шкалы или линия на шкале, соответствующая нулевому значению измеряемой величины.
Масштабный отдел
* Часть шкалы между любыми двумя соседними отметками шкалы.
Значение деления шкалы
* Разница между измеренными значениями, соответствующими двум соседним отметкам шкалы.
Интервал деления масштаба
* Расстояние между центральными линиями любых двух соседних меток шкалы по длине шкалы.
Длина шкалы
* Длина отрезка линии, действительного или воображаемого, проходящего через середины всех самых коротких отметок шкалы между начальной и конечной отметками шкалы.
Начальное значение шкалы
* Измеренное значение, соответствующее начальной отметке шкалы.
Конечное значение шкалы
* Измеренное значение соответствует конечной отметке шкалы.
Масштабная нумерация
* Набор цифр на шкале, соответствующий измеряемым значениям, определяемый отметками шкалы или указывающий порядок отметок шкалы.
Ноль измерительного прибора
* Непосредственное показание средства измерения, когда вся вспомогательная энергия, необходимая для его работы, приложена и измеренное значение равно нулю.
* В тех случаях, когда измерительный прибор использует вспомогательное питание, этот термин обычно называют «электрическим нулем».
* Когда прибор не работает из-за отсутствия какой-либо вспомогательной энергии, часто используется термин «механический ноль».
Постоянная прибора
* Коэффициент, на который необходимо умножить прямое показание средства измерений для получения измеряемой величины.
Характеристическая кривая
* Кривая, показывающая функциональную взаимосвязь между установившимся выходным значением прибора и одной входной величиной, при этом все остальные входные величины поддерживаются на заданных постоянных значениях.
Заданная характеристическая кривая
* Кривая, показывающая функциональную взаимосвязь между установившимся выходным значением прибора и одной входной величиной при определенных условиях.
Регулировка
* Операции, проводимые для обеспечения нормального рабочего состояния прибора и устранения отклонений для правильного использования.
* **Пользовательская настройка**: настройки, которые может выполнять пользователь.
Калибровка
* Операция установления при определенных условиях взаимосвязи между значениями, указанными измерительным прибором или системой, и соответствующими известными значениями измеряемой величины.
Калибровочная кривая
* Кривая, показывающая взаимосвязь между измеряемой величиной и фактическим измеренным значением прибора в заданных условиях.
Калибровочный цикл
* Комбинация восходящей калибровочной кривой и нисходящей калибровочной кривой между пределами диапазона калибровки прибора.
Калибровочная таблица
* Табличное представление калибровочной кривой.
Прослеживаемость
* Свойство результата измерения, которое можно соотнести с соответствующими стандартами (обычно международными или национальными стандартами) посредством непрерывной цепочки сравнений.
Чувствительность
* Частное изменения выходной мощности инструмента и соответствующего изменения входной величины.
Точность
* Степень соответствия показаний прибора истинному значению измеряемой величины.
Класс точности
* Классификация приборов по точности.
Пределы ошибки
* Предельно допустимая погрешность прибора, установленная стандартами или техническими условиями.
Основная ошибка
* Погрешность прибора в стандартных условиях.
Соответствие
* Степень соответствия стандартной кривой и заданной характеристической кривой (например, прямой, логарифмической кривой, параболической кривой и т. д.).