การควบคุมระบบอัตโนมัติทางไฟฟ้า: ข้อกำหนดการควบคุมทางอุตสาหกรรม ข้อกำหนดด้านเครื่องมือวัดและการวัด

การควบคุมระบบอัตโนมัติทางไฟฟ้า: ข้อกำหนดการควบคุมทางอุตสาหกรรม ข้อกำหนดด้านเครื่องมือวัดและการวัด

การควบคุมอุตสาหกรรม

ปิด - การควบคุมลูป

แนวคิดพื้นฐานในทฤษฎีการควบคุม การควบคุมแบบวงปิดแตกต่างจากการควบคุมแบบวงเปิดโดยการป้อนเอาต์พุตที่มีการควบคุมกลับไปที่ปลายอินพุตเพื่อให้มีอิทธิพลต่อการควบคุม กลไกป้อนกลับนี้ช่วยให้เอาท์พุตกลับไปยังอินพุทผ่าน "สายโซ่ด้านข้าง" ซึ่งทำให้อินพุทออกแรงควบคุมเอาท์พุตได้ วัตถุประสงค์หลักของการควบคุมวงปิดคือการบรรลุการควบคุมตามผลป้อนกลับ

จุด I/O

คำที่ใช้บ่อยในระบบควบคุม จุด I/O หมายถึงจุดอินพุต/เอาต์พุต อินพุตคือพารามิเตอร์การวัดจากเครื่องมือที่เข้าสู่ระบบควบคุม ในขณะที่เอาต์พุตคือพารามิเตอร์ควบคุมที่ส่งจากระบบไปยังแอคทูเอเตอร์ ขนาดของระบบควบคุมมักถูกกำหนดโดยจำนวนจุด I/O สูงสุดที่สามารถรองรับได้

ปริมาณอนาล็อกและการสลับ

ในระบบควบคุม พารามิเตอร์อาจเป็นปริมาณแบบอะนาล็อกหรือแบบสลับก็ได้ ปริมาณแอนะล็อกจะเปลี่ยนแปลงค่าอย่างต่อเนื่องภายในช่วงที่กำหนด เช่น อุณหภูมิหรือความดัน อย่างไรก็ตาม ปริมาณการสลับมีเพียงสองสถานะ เช่น สถานะเปิด/ปิดของสวิตช์หรือรีเลย์

ห่วงควบคุม

สำหรับการควบคุมแบบอะนาล็อก ตัวควบคุมจะปรับเอาต์พุตตามอินพุตโดยใช้กฎและอัลกอริธึมเฉพาะ ทำให้เกิดลูปควบคุม ลูปควบคุมอาจเป็นแบบเปิดหรือแบบปิด การควบคุมวงปิดหรือการควบคุมป้อนกลับเป็นประเภทที่พบบ่อยที่สุด โดยเอาต์พุตจะถูกป้อนกลับไปยังอินพุตเพื่อเปรียบเทียบกับค่าที่ตั้งไว้

การควบคุมสองตำแหน่ง

รูปแบบการควบคุมป้อนกลับที่ง่ายที่สุดหรือที่เรียกว่าการควบคุมสวิตช์ จะทริกเกอร์สัญญาณสวิตชิ่งเมื่อค่าที่วัดได้ถึงค่าสูงสุดหรือต่ำสุด แม้ว่าค่าที่วัดได้อาจเป็นแบบอะนาล็อก แต่เอาต์พุตควบคุมจะเป็นแบบดิจิทัล วิธีการนี้มักใช้ในเครื่องควบคุมอุณหภูมิและสวิตช์ระดับทางอุตสาหกรรม

การควบคุมตามสัดส่วน

เอาท์พุตของคอนโทรลเลอร์จะเป็นสัดส่วนกับการเบี่ยงเบนระหว่างค่าที่วัดได้กับค่าที่ตั้งไว้หรือจุดอ้างอิง การควบคุมตามสัดส่วนให้การควบคุมที่ราบรื่นกว่าการควบคุมแบบสองตำแหน่ง และขจัดปัญหาการแกว่งที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมแบบสองตำแหน่ง

การควบคุมแบบรวม

ในการควบคุมแบบรวม การเปลี่ยนแปลงในตัวแปรควบคุมจะสัมพันธ์กับเวลาที่ใช้เพื่อให้เอาต์พุตของระบบควบคุมมีประสิทธิผล เอาท์พุตของแอคชูเอเตอร์จะค่อยๆ ไปถึงค่าที่ตั้งไว้ วิธีการควบคุมนี้มักใช้ในระบบควบคุมอุณหภูมิ

การควบคุมอนุพันธ์

โดยทั่วไปการควบคุมอนุพันธ์จะใช้ร่วมกับการควบคุมตามสัดส่วนและอินทิกรัล ช่วยให้ระบบควบคุมตอบสนองต่อการเบี่ยงเบนได้รวดเร็วยิ่งขึ้น ป้องกันการตอบสนองของระบบที่เชื่องช้า เมื่อใช้ร่วมกับการควบคุมตามสัดส่วนและอินทิกรัล ช่วยให้ตัวแปรควบคุมเข้าถึงสถานะเสถียรได้รวดเร็วยิ่งขึ้นโดยไม่มีการสั่น

การควบคุมพีไอดี

ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะของระบบควบคุม วิธีการควบคุมอาจเป็นการควบคุมแบบ P (ตามสัดส่วน), PI (ตามสัดส่วน - อินทิกรัล), PD (ตามสัดส่วน - อนุพันธ์) หรือการควบคุม PID (ตามสัดส่วน - อินทิกรัล - อนุพันธ์) การควบคุม PID เป็นโหมดการควบคุมที่พบบ่อยที่สุดในระบบควบคุม

การควบคุมความล่าช้า

* ที่ใช้กันทั่วไปในแอปพลิเคชันควบคุมการสลับ การควบคุมการหน่วงเวลาทำให้เกิดการหน่วงเวลาระหว่างการเปลี่ยนแปลงสถานะสวิตช์และการทำงานของเอาต์พุตของตัวควบคุม ตัวอย่างเช่น ในสายการผลิต พรอกซิมิตี้สวิตช์มักจะต้องหน่วงเวลาหลายวินาทีก่อนที่ลูกกลิ้งถัดไปจะเริ่มทำงานหลังจากวางชิ้นงานแล้ว

การควบคุมลูกโซ่

* ใช้บ่อยในสถานการณ์การควบคุมการสลับ การควบคุมลูกโซ่จะสร้างความสัมพันธ์ระหว่างสวิตช์ ตัวอย่างเช่น สวิตช์ C สามารถเปิดใช้งานได้เฉพาะเมื่อสวิตช์ A และ B เปิดอยู่ทั้งคู่ หรือต้องเปิดสวิตช์ C เมื่อสวิตช์ A เปิด การควบคุมอินเทอร์ล็อกเป็นเรื่องปกติในด้านความปลอดภัย - การใช้งานที่สำคัญ เช่น วาล์วระบายอากาศในเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งจะต้องเปิดทันทีเมื่อความดันถึงระดับหนึ่ง

ระบบควบคุมไฟฟ้า

* หมายถึงระบบควบคุมที่ได้รับเอาต์พุตผ่านปริมาณไฟฟ้าหรือสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ โดยกำหนดเป้าหมายไปที่ส่วนประกอบที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า เช่น รีเลย์ โซลินอยด์วาล์ว และไดรเวอร์เซอร์โว ระบบควบคุมอัตโนมัติส่วนใหญ่มีองค์ประกอบควบคุมไฟฟ้ารวมอยู่ด้วย

การควบคุมไฮดรอลิก

* ระบบควบคุมไฮดรอลิกใช้ในการใช้งานเครื่องจักรและอุปกรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานควบคุมความเร็วอย่างต่อเนื่อง การควบคุมด้วยระบบไฮดรอลิกมักใช้ร่วมกับการควบคุมเซอร์โวไฟฟ้าเพื่อสร้างแอคทูเอเตอร์ไฮดรอลิกไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพสูงและแม่นยำ

การควบคุมด้วยลม

* ระบบควบคุมด้วยลมถูกนำมาใช้ในสถานการณ์ต่างๆ พวกเขาใช้อากาศอัดเป็นแหล่งพลังงานในการส่งสัญญาณหรือการกระตุ้น อากาศอัดถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงงาน เนื่องจากมีความพร้อมใช้งาน ความสะอาด ความปลอดภัย และฟังก์ชันการควบคุมที่เรียบง่าย ทำให้เครื่องมือเกี่ยวกับลมใช้กันทั่วไปในสายการผลิตจำนวนมาก

การแก้ไข

* การประมาณค่าเป็นกระบวนการที่ระบบ CNC ของเครื่องมือกลกำหนดเส้นทางของเครื่องมือโดยใช้วิธีการเฉพาะ โดยเกี่ยวข้องกับการคำนวณจุดกึ่งกลางระหว่างจุดข้อมูลที่ทราบบนเส้นโค้ง หรือที่เรียกว่า "ความหนาแน่นของจุดข้อมูล" ระบบ CNC สร้างเส้นโคจรของรูปร่างที่ต้องการโดยทำให้ข้อมูลหนาแน่นระหว่างจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของส่วนของโปรแกรม

ตำแหน่ง ความเร็ว และลูปปัจจุบัน

* แนวคิดของลูปเกี่ยวข้องกับการใช้ผลตอบรับเพื่อเพิ่มเสถียรภาพและประสิทธิภาพของระบบแอปพลิเคชัน

* การควบคุมลูปกระแสมีจุดมุ่งหมายเพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าโดยใช้การส่งสัญญาณปัจจุบันเพื่อชดเชยการสูญเสีย แรงดันไฟฟ้าตก และสัญญาณรบกวนระหว่างการส่งแรงดันไฟฟ้า

* ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วและตำแหน่งขึ้นอยู่กับสูตร: ระยะทาง = ความเร็ว × เวลา การแปรผันของความเร็วอย่างต่อเนื่องในช่วงเวลาหนึ่งส่งผลให้เกิดอินทิกรัลของความเร็วในช่วงเวลานั้น ซึ่งสอดคล้องกับระยะทางที่เคลื่อนที่ (ตำแหน่ง)

* ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วและกระแสกำหนดโดย: ความเร็ว = ความเร่ง × เวลา ความเร่งขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้าที่ใช้ และอินทิกรัลของการเร่งความเร็วในช่วงเวลาหนึ่งจะให้ความเร็วชั่วขณะ

* ในโหมดควบคุมแรงบิด เซอร์โวมอเตอร์จะหมุนด้วยแรงบิดที่ตั้งไว้โดยคงเอาท์พุตจากลูปกระแสให้คงที่ หากแรงบิดโหลดภายนอกเท่ากับหรือเกินกว่าแรงบิดเอาท์พุตที่ตั้งไว้ของมอเตอร์ แรงบิดเอาท์พุตของมอเตอร์จะคงที่ และมอเตอร์จะติดตามการเคลื่อนที่ของโหลด ในทางกลับกัน หากแรงบิดโหลดภายนอกน้อยกว่าแรงบิดเอาท์พุตที่ตั้งไว้ของมอเตอร์ มอเตอร์จะเร่งความเร็วต่อไปจนกว่าจะถึงความเร็วสูงสุดที่อนุญาตของมอเตอร์หรือตัวขับเคลื่อน ณ จุดนี้สัญญาณเตือนจะถูกกระตุ้นและมอเตอร์จะหยุด

* ในโหมดความเร็ว ความเร็วของมอเตอร์จะถูกตั้งค่า และการตอบสนองความเร็วจากตัวเข้ารหัสของมอเตอร์จะสร้างระบบควบคุมวงปิด จุดประสงค์คือเพื่อให้แน่ใจว่าความเร็วที่แท้จริงของเซอร์โวมอเตอร์ตรงกับความเร็วที่ตั้งไว้

* เอาต์พุตควบคุมของลูปความเร็วทำหน้าที่เป็นจุดตั้งค่าแรงบิด - กระแสของโหมด - แรงบิดของลูป ในโหมดควบคุมตำแหน่ง จะมีการเปรียบเทียบเซ็ตพอยต์ตำแหน่งที่ได้รับจากคอมพิวเตอร์โฮสต์และสัญญาณป้อนกลับตำแหน่งจากตัวเข้ารหัสของมอเตอร์หรือค่าป้อนกลับการวัดตำแหน่งโดยตรงจากอุปกรณ์เพื่อสร้างลูปตำแหน่ง เพื่อให้แน่ใจว่าเซอร์โวมอเตอร์จะเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งที่ตั้งไว้ เอาท์พุตของลูปตำแหน่งจะถูกป้อนเข้าไปในลูปความเร็วเป็นจุดที่ตั้งไว้ของความเร็ว - ลูป ดังนั้น โหมดควบคุมแรงบิดจึงใช้ลูปควบคุมกระแสเป็นเลเยอร์พื้นฐานที่สุด ความเร็ว - ลูปควบคุมถูกสร้างขึ้นบนกระแส - ลูปควบคุม และตำแหน่ง - ลูปควบคุมถูกสร้างขึ้นบนทั้งลูปควบคุมความเร็วและกระแส

ข้อกำหนดด้านเครื่องมือวัดและการวัด

พิสัย

ช่วงเวลาต่อเนื่องของปริมาณที่กำหนดโดยขีดจำกัดบนและล่าง

ช่วงการวัด

ช่วงของค่าที่วัดได้ซึ่งเครื่องมือสามารถบรรลุความแม่นยำตามที่กำหนด

ช่วงการวัดขีดจำกัดล่าง: ค่าที่วัดได้ขั้นต่ำซึ่งเครื่องมือสามารถบรรลุความแม่นยำตามที่กำหนด

ช่วงการวัดขีดจำกัดบน: ค่าที่วัดได้สูงสุดซึ่งเครื่องมือสามารถบรรลุความแม่นยำตามที่กำหนด

ช่วง

ความแตกต่างทางพีชคณิตระหว่างขีดจำกัดบนและล่างของช่วง ตัวอย่างเช่น หากช่วงคือตั้งแต่ -20°C ถึง 100°C ช่วงคือ 120°C

ลักษณะการทำงาน

พารามิเตอร์ที่กำหนดฟังก์ชันและความสามารถของเครื่องมือและนิพจน์เชิงปริมาณ

ลักษณะประสิทธิภาพอ้างอิง: คุณลักษณะประสิทธิภาพที่ได้รับภายใต้สภาวะการทำงานอ้างอิง

สเกลเชิงเส้น

สเกลที่ระยะห่างระหว่างการแบ่งสเกลและค่าที่วัดได้ที่สอดคล้องกันมีความสัมพันธ์ตามสัดส่วนคงที่

สเกลไม่เชิงเส้น

สเกลที่ระยะห่างระหว่างการแบ่งสเกลและค่าที่วัดได้ที่สอดคล้องกันมีความสัมพันธ์ตามสัดส่วนที่ไม่คงที่

ถูกระงับ - ระดับศูนย์

สเกลที่ช่วงสเกลไม่รวมค่าสเกลที่สอดคล้องกับค่าศูนย์ของปริมาณที่วัดได้

มาตราส่วนขยาย

มาตราส่วนที่มีส่วนที่ไม่ได้สัดส่วนของความยาวของมาตราส่วนถูกครอบครองโดยส่วนที่ขยายของมาตราส่วน

สเกล

ชุดเครื่องหมายมาตราส่วนและหมายเลขที่เกี่ยวข้องซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์บ่งชี้

ช่วงสเกล

* ช่วงที่กำหนดโดยค่าเริ่มต้นและสิ้นสุดของมาตราส่วน

สเกลมาร์ค

* เครื่องหมายบนอุปกรณ์บ่งชี้ที่สอดคล้องกับค่าที่วัดได้เฉพาะหนึ่งค่าขึ้นไป

เครื่องหมายสเกลเป็นศูนย์

* เครื่องหมายมาตราส่วนหรือเส้นบนมาตราส่วนซึ่งสอดคล้องกับค่าศูนย์ของปริมาณที่วัดได้

กองมาตราส่วน

* ส่วนของมาตราส่วนระหว่างเครื่องหมายมาตราส่วนสองอันที่อยู่ติดกัน

มูลค่ากองมาตราส่วน

* ความแตกต่างระหว่างค่าที่วัดได้ซึ่งสอดคล้องกับเครื่องหมายมาตราส่วนสองอันที่อยู่ติดกัน

ระยะห่างกองสเกล

* ระยะห่างระหว่างเส้นกึ่งกลางของเครื่องหมายมาตราส่วนสองอันที่อยู่ติดกันตลอดความยาวของมาตราส่วน

ความยาวสเกล

* ความยาวของส่วนของเส้นตรง ไม่ว่าจะเป็นเส้นจริงหรือจินตภาพ ที่ลากผ่านจุดกึ่งกลางของเส้นมาตราส่วนที่สั้นที่สุดทั้งหมดระหว่างเครื่องหมายมาตราส่วนเริ่มต้นและจุดสิ้นสุด

มาตราส่วนค่าเริ่มต้น

* ค่าที่วัดได้สอดคล้องกับเครื่องหมายมาตราส่วนเริ่มต้น

สเกลค่าสิ้นสุด

* ค่าที่วัดได้สอดคล้องกับเครื่องหมายสเกลปลาย

การกำหนดหมายเลขมาตราส่วน

* ชุดตัวเลขบนมาตราส่วนสอดคล้องกับค่าที่วัดได้ซึ่งกำหนดโดยเครื่องหมายมาตราส่วนหรือระบุลำดับของเครื่องหมายมาตราส่วน

ศูนย์ของเครื่องมือวัด

* การบ่งชี้โดยตรงของเครื่องมือวัดเมื่อมีการใช้พลังงานเสริมทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการทำงานและค่าที่วัดได้เป็นศูนย์

 * ในกรณีที่เครื่องมือวัดใช้พลังงานเสริม คำนี้มักเรียกว่า "ศูนย์ไฟฟ้า"

 * เมื่อเครื่องมือไม่ทำงานเนื่องจากไม่มีพลังงานเสริม มักใช้คำว่า "ศูนย์ทางกล"

Instrument Constant

* ค่าสัมประสิทธิ์ที่ต้องคูณตัวบ่งชี้โดยตรงของเครื่องมือวัดเพื่อให้ได้ค่าที่วัดได้

Characteristic Curve

* เส้นโค้งที่แสดงความสัมพันธ์เชิงฟังก์ชันระหว่างค่าเอาท์พุตสถานะคงที่ของอุปกรณ์กับปริมาณอินพุตหนึ่งรายการ โดยปริมาณอินพุตอื่นๆ ทั้งหมดจะคงอยู่ที่ค่าคงที่ที่ระบุ

เส้นโค้งลักษณะเฉพาะที่ระบุ

* เส้นโค้งแสดงความสัมพันธ์เชิงฟังก์ชันระหว่างค่าเอาท์พุตสถานะคงที่ของอุปกรณ์กับปริมาณอินพุตหนึ่งรายการภายใต้เงื่อนไขที่ระบุ

Adjustment

* การดำเนินการเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องมืออยู่ในสภาพการทำงานปกติและขจัดความเบี่ยงเบนเพื่อการใช้งานที่เหมาะสม

 * **การปรับเปลี่ยนโดยผู้ใช้**: การปรับเปลี่ยนที่อนุญาตให้ดำเนินการโดยผู้ใช้

การสอบเทียบ

* การดำเนินการสร้างความสัมพันธ์ระหว่างค่าที่ระบุโดยเครื่องมือวัดหรือระบบภายใต้เงื่อนไขที่กำหนดกับค่าที่ทราบที่สอดคล้องกันของปริมาณที่วัดได้

Calibration Curve

* เส้นโค้งแสดงความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณที่วัดได้กับค่าที่วัดได้จริงของเครื่องมือภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด

Calibration Cycle

* การรวมกันของเส้นโค้งการสอบเทียบด้านบนและเส้นโค้งการสอบเทียบด้านล่างระหว่างขีดจำกัดช่วงการสอบเทียบของเครื่องมือ

Calibration Table

* การแสดงเส้นโค้งการสอบเทียบแบบตาราง

การตรวจสอบย้อนกลับ

* คุณสมบัติของผลการวัดที่สามารถเกี่ยวข้องกับมาตรฐานที่เหมาะสม (โดยปกติจะเป็นมาตรฐานสากลหรือมาตรฐานระดับชาติ) ผ่านการเปรียบเทียบอย่างต่อเนื่อง

ความไว

* ผลหารของการเปลี่ยนแปลงในเอาท์พุตของเครื่องมือและการเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้องกันในปริมาณอินพุต

ความแม่นยำ

* ระดับความสอดคล้องระหว่างข้อบ่งชี้ของเครื่องมือกับมูลค่าที่แท้จริงของปริมาณที่วัดได้

ระดับความแม่นยำ

* การจำแนกประเภทของเครื่องมือตามความถูกต้อง

Limits of Error

* ข้อผิดพลาดสูงสุดที่อนุญาตของเครื่องมือตามมาตรฐานหรือข้อกำหนดทางเทคนิค

Basic Error

* ข้อผิดพลาดของเครื่องมือภายใต้เงื่อนไขอ้างอิง

Conformity

* ระดับความสอดคล้องระหว่างเส้นโค้งมาตรฐานและเส้นโค้งลักษณะเฉพาะที่ระบุ (เช่น เส้นตรง เส้นโค้งลอการิทึม เส้นโค้งพาราโบลา ฯลฯ)