Elektronické riadenie automatizácie: Podmienky priemyselného riadenia, Inštrumentácia a Podmienky merania
Electrical Automation Control: Podmienky priemyselného riadenia, Inštrumentácia a Podmienky merania
Priemyselná kontrola
Uzavreté ovládanie - slučka
Základný koncept v teórii riadenia, riadenie s uzavretou slučkou, sa líši od riadenia s otvorenou slučkou tým, že privádza riadený výstup späť na vstupný koniec, aby ovplyvnil riadenie. Tento mechanizmus spätnej väzby umožňuje výstupu vrátiť sa na vstup cez "bočný reťazec", čo umožňuje vstupu vykonávať kontrolu nad výstupom. Primárnym účelom regulácie s uzavretou slučkou je dosiahnuť reguláciu založenú na spätnej väzbe.
I/O body
Často používaný termín v riadiacich systémoch, I/O body označujú vstupné/výstupné body. Vstupy sú parametre merania z prístrojov vstupujúcich do riadiaceho systému, zatiaľ čo výstupy sú riadiace parametre odosielané zo systému do akčných členov. Rozsah riadiaceho systému je často definovaný maximálnym počtom I/O bodov, ktoré môže pojať.
Analógové a spínané množstvá
V riadiacich systémoch môžu byť parametre analógové alebo spínané veličiny. Analógové veličiny sú plynule sa meniace hodnoty v určitom rozsahu, ako je teplota alebo tlak. Spínané veličiny však majú iba dva stavy, ako sú stavy zapnutia/vypnutia spínača alebo relé.
Riadiaca slučka
Pri analógovom riadení regulátor upravuje výstup na základe vstupu pomocou špecifických pravidiel a algoritmov, čím vytvára riadiacu slučku. Regulačné slučky môžu byť otvorené alebo uzavreté. Regulácia so spätnou väzbou alebo spätnoväzbová regulácia je najbežnejším typom, kde sa výstup privádza späť na vstup pre porovnanie s nastavenou hodnotou.
Dvojpolohové ovládanie
Najjednoduchšia forma spätnoväzbového ovládania, známa aj ako ovládanie spínačom. Spustí spínací signál, keď nameraná hodnota dosiahne maximum alebo minimum. Hoci nameraná hodnota môže byť analógová, riadiaci výstup je digitálny. Táto metóda sa bežne používa v priemyselných termoregulátoroch a hladinových spínačoch.
Proporcionálna kontrola
Výstup regulátora je úmerný odchýlke medzi nameranou hodnotou a nastavenou hodnotou alebo referenčným bodom. Proporcionálne riadenie poskytuje plynulejšiu reguláciu ako dvojpolohové riadenie a odstraňuje problémy s osciláciou spojené s dvojpolohovým riadením.
Integrálne ovládanie
Pri integrálnom riadení súvisí zmena regulovanej veličiny s časom, ktorý je potrebný na to, aby bol výstup riadiaceho systému účinný. Výkon servomotora postupne dosiahne nastavenú hodnotu. Táto metóda regulácie sa bežne používa v systémoch regulácie teploty.
Kontrola derivátov
Derivačné riadenie sa zvyčajne používa v kombinácii s proporcionálnym a integrálnym riadením. Umožňuje riadiacemu systému rýchlejšie reagovať na odchýlky, čím sa predchádza pomalým odozvám systému. Spolu s proporcionálnym a integrálnym riadením pomáha regulovanej veličine rýchlejšie dosiahnuť stabilný stav bez oscilácií.
PID riadenie
V závislosti od špecifických požiadaviek riadiaceho systému môžu byť metódy riadenia P (proporcionálne), PI (proporcionálne - integrálne), PD (proporcionálne - derivačné), alebo PID (proporcionálne - integrálne - derivačné) riadenie. PID regulácia je najbežnejším spôsobom regulácie v riadiacich systémoch.
Kontrola oneskorenia
* Bežne používané v aplikáciách riadenia spínania, riadenie oneskorenia zavádza časové oneskorenie medzi zmenou stavu spínača a výstupom regulátora. Napríklad vo výrobných linkách si bezdotykové spínače často vyžadujú oneskorenie niekoľkých sekúnd, kým začne činnosť ďalšieho valca po umiestnení obrobku.
Ovládanie blokovania
* Často používané v scenároch riadenia prepínania, riadenie blokovania vytvára vzťahy medzi spínačmi. Napríklad spínač C môže byť aktivovaný iba vtedy, keď sú oba spínače A a B otvorené, alebo spínač C sa musí otvoriť, keď sa spínač A otvorí. Riadenie blokovania je bežné v aplikáciách kritických z hľadiska bezpečnosti, ako je odvzdušňovací ventil v reaktore, ktorý sa musí okamžite otvoriť, keď tlak dosiahne určitú úroveň.
Elektrické ovládanie
* Vzťahuje sa na riadiace systémy, kde sa výstup dosahuje prostredníctvom elektrických veličín alebo elektronických signálov, zameraných na elektricky poháňané komponenty, ako sú relé, solenoidové ventily a servomotory. Väčšina automatických riadiacich systémov obsahuje elektrické ovládacie prvky.
Hydraulické ovládanie
* Hydraulické riadiace systémy sa používajú pri prevádzke strojov a zariadení, najmä v aplikáciách s plynulou reguláciou otáčok. Hydraulické ovládanie sa často kombinuje s elektrickým servoovládaním, čím sa vytvárajú vysoko účinné a presné elektrohydraulické pohony.
Pneumatické ovládanie
* Pneumatické riadiace systémy sa používajú v rôznych scenároch. Využívajú stlačený vzduch ako zdroj energie na prenos signálu alebo ovládanie. Stlačený vzduch je v továrňach široko používaný pre svoju dostupnosť, čistotu, bezpečnosť a jednoduché ovládanie, vďaka čomu je pneumatické náradie bežné v mnohých výrobných linkách.
Interpolácia
* Interpolácia je proces, ktorým CNC systém obrábacieho stroja určuje dráhu nástroja pomocou špecifickej metódy. Zahŕňa výpočet medziľahlých bodov medzi známymi dátovými bodmi na krivke, tiež známy ako „zhustenie dátových bodov“. CNC systém generuje požadovanú obrysovú trajektóriu zhustením údajov medzi počiatočným a koncovým bodom programového segmentu.
Poloha, rýchlosť a prúdové slučky
* Koncept slučiek zahŕňa použitie spätnej väzby na zvýšenie stability a výkonu aplikačných systémov.
* Riadenie prúdovej slučky má za cieľ regulovať napätie pomocou prenosu prúdového signálu na kompenzáciu strát, poklesov napätia a šumu počas prenosu napätia.
* Vzťah medzi rýchlosťou a polohou je založený na vzorci: vzdialenosť = rýchlosť × čas. Plynulá zmena rýchlosti v časovom intervale vedie k integrálu rýchlosti v tomto intervale, ktorý zodpovedá prejdenej vzdialenosti (polohe).
* Vzťah medzi rýchlosťou a prúdom je definovaný: rýchlosť = zrýchlenie × čas. Zrýchlenie závisí od použitého prúdu a integrál zrýchlenia za časový interval poskytuje okamžitú rýchlosť.
* V režime riadenia krútiaceho momentu sa servomotor otáča pri nastavenom krútiacom momente udržiavaním konštantného výstupu z prúdovej slučky. Ak sa krútiaci moment externej záťaže rovná alebo prekračuje nastavený výstupný krútiaci moment motora, výstupný krútiaci moment motora zostáva konštantný a motor sleduje pohyb záťaže. Naopak, ak je krútiaci moment externého zaťaženia menší ako nastavený výstupný krútiaci moment motora, motor pokračuje v zrýchľovaní, kým nedosiahne maximálnu povolenú rýchlosť motora alebo meniča, vtedy sa spustí alarm a motor sa zastaví.
* V režime rýchlosti sa nastavia otáčky motora a spätná väzba rýchlosti z enkodéra motora tvorí riadiaci systém s uzavretou slučkou. Účelom je zabezpečiť, aby sa skutočná rýchlosť servomotora zhodovala s nastavenou rýchlosťou.
* Riadiaci výstup rýchlostnej slučky slúži ako žiadaná hodnota momentu - režim prúdu - slučky. V režime riadenia polohy sa požadovaná hodnota polohy poskytovaná hostiteľským počítačom a signál spätnej väzby polohy z kódovača motora alebo spätná väzba priameho merania polohy zo zariadenia porovnávajú a vytvárajú polohovú slučku. Tým sa zabezpečí, že sa servomotor presunie do nastavenej polohy. Výstup polohovej slučky sa privádza do rýchlostnej slučky ako žiadaná hodnota rýchlosť - slučka. Režim riadenia krútiaceho momentu teda využíva prúdovú regulačnú slučku ako najzákladnejšiu vrstvu. Rýchlostná regulačná slučka je postavená na prúdovej regulačnej slučke a polohová regulačná slučka je postavená na rýchlostnej aj prúdovej regulačnej slučke.
Prístrojové vybavenie a podmienky merania
Rozsah
Súvislý interval veličiny definovaný hornou a dolnou hranicou.
Rozsah merania
Rozsah nameraných hodnôt, pre ktoré môže prístroj dosiahnuť špecifikovanú presnosť.
Dolný limit rozsahu merania: Minimálna nameraná hodnota, pre ktorú môže prístroj dosiahnuť špecifikovanú presnosť.
Horný limit rozsahu merania: Maximálna nameraná hodnota, pre ktorú môže prístroj dosiahnuť špecifikovanú presnosť.
Span
Algebraický rozdiel medzi hornou a dolnou hranicou rozsahu. Napríklad, ak je rozsah od -20 °C do 100 °C, rozsah je 120 °C.
Výkonnostná charakteristika
Parametre, ktoré definujú funkciu a schopnosti nástroja a ich kvantitatívne vyjadrenia.
Referenčná výkonová charakteristika: Výkonová charakteristika dosiahnutá za referenčných prevádzkových podmienok.
Lineárna mierka
Stupnica, kde vzdialenosť medzi dielikmi stupnice a zodpovedajúcimi nameranými hodnotami majú konštantný proporcionálny vzťah.
Nelineárna mierka
Stupnica, kde vzdialenosť medzi dielikmi stupnice a zodpovedajúcimi nameranými hodnotami má nekonštantný proporcionálny vzťah.
Potlačený - nulová mierka
Stupnica, kde rozsah stupnice nezahŕňa hodnotu stupnice zodpovedajúcu nulovej hodnote meranej veličiny.
Rozšírená mierka
Mierka, kde neúmernú časť dĺžky stupnice zaberá rozšírená časť stupnice.
Mierka
Sada usporiadaných značiek stupnice a súvisiacich čísel, ktoré tvoria súčasť indikačného zariadenia.
Rozsah mierky
* Rozsah definovaný počiatočnými a koncovými hodnotami stupnice.
Značka stupnice
* Značka na indikačnom zariadení zodpovedajúca jednej alebo viacerým špecifickým nameraným hodnotám.
Značka nulovej stupnice
* Značka alebo čiara na stupnici zodpovedajúca nulovej hodnote meranej veličiny.
Rozdelenie stupnice
* Časť stupnice medzi akýmikoľvek dvoma susednými značkami stupnice.
Hodnota divízie stupnice
* Rozdiel medzi nameranými hodnotami zodpovedajúci dvom susedným značkám na stupnici.
Mierka delenia stupnice
* Vzdialenosť medzi stredovými čiarami akýchkoľvek dvoch susedných značiek stupnice pozdĺž dĺžky stupnice.
Dĺžka stupnice
* Dĺžka úsečky, či už skutočnej alebo imaginárnej, prechádzajúca cez stredy všetkých najkratších značiek mierky medzi značkami začiatku a konca.
Počiatočná hodnota mierky
* Nameraná hodnota zodpovedajúca značke štartovacej stupnice.
Mierka koncovej hodnoty
* Nameraná hodnota zodpovedajúca značke koncovej stupnice.
Číslovanie mierky
* Súbor čísel na stupnici zodpovedajúci nameraným hodnotám definovaným značkami na stupnici alebo označujúci poradie značiek na stupnici.
Nula meracieho prístroja
* Priama indikácia meracieho prístroja, keď je privedená všetka pomocná energia potrebná na jeho činnosť a nameraná hodnota je nulová.
* V prípadoch, keď merací prístroj využíva pomocné napájanie, tento výraz sa zvyčajne označuje ako „elektrická nula“.
* Keď prístroj nie je v prevádzke kvôli absencii akejkoľvek pomocnej energie, často sa používa termín „mechanická nula“.
Prístrojová konštanta
* Koeficient, ktorým sa musí vynásobiť priama indikácia meracieho prístroja, aby sa získala nameraná hodnota.
Charakteristická krivka
* Krivka zobrazujúca funkčný vzťah medzi ustálenou výstupnou hodnotou prístroja a jednou vstupnou veličinou, pričom všetky ostatné vstupné veličiny sa udržiavajú na špecifikovaných konštantných hodnotách.
Špecifikovaná charakteristická krivka
* Krivka zobrazujúca funkčný vzťah medzi ustálenou výstupnou hodnotou prístroja a jednou vstupnou veličinou za špecifikovaných podmienok.
Úprava
* Operácie vykonávané s cieľom zabezpečiť, aby bol prístroj v normálnom prevádzkovom stave a aby sa odstránili odchýlky pre správne používanie.
* **Úprava používateľa**: Úpravy, ktoré môže vykonať používateľ.
Kalibrácia
* Operácia stanovenia vzťahu medzi hodnotami indikovanými meracím prístrojom alebo systémom a zodpovedajúcimi známymi hodnotami meranej veličiny za stanovených podmienok.
Kalibračná krivka
* Krivka znázorňujúca vzťah medzi nameranou veličinou a skutočnou nameranou hodnotou prístroja za špecifikovaných podmienok.
Kalibračný cyklus
* Kombinácia vzostupnej kalibračnej krivky a zostupnej kalibračnej krivky medzi limitmi kalibračného rozsahu prístroja.
Kalibračná tabuľka
* Tabuľkové znázornenie kalibračnej krivky.
Vysledovateľnosť
* Vlastnosť výsledku merania, ktorú možno priradiť k príslušným normám (zvyčajne medzinárodným alebo národným normám) prostredníctvom neprerušeného reťazca porovnávaní.
Citlivosť
* Podiel zmeny výkonu prístroja a zodpovedajúcej zmeny vstupnej veličiny.
Presnosť
* Stupeň zhody medzi indikáciou prístroja a skutočnou hodnotou meranej veličiny.
Trieda presnosti
* Klasifikácia prístrojov podľa ich presnosti.
Limity chýb
* Najväčšia dovolená chyba prístroja podľa noriem alebo technických špecifikácií.
Základná chyba
* Chyba prístroja pri referenčných podmienkach.
Zhoda
* Stupeň konzistencie medzi štandardnou krivkou a špecifikovanou charakteristickou krivkou (ako je priamka, logaritmická krivka, parabolická krivka atď.).