Điều khiển tự động hóa điện: Thuật ngữ điều khiển công nghiệp, Thuật ngữ đo lường và thiết bị đo lường
Điều khiển tự động hóa điện: Thuật ngữ điều khiển công nghiệp, Thuật ngữ đo lường và thiết bị đo lường
Kiểm soát công nghiệp
Đã đóng - Kiểm soát vòng lặp
Một khái niệm cơ bản trong lý thuyết điều khiển, điều khiển vòng kín khác với điều khiển vòng hở ở chỗ đưa đầu ra được điều khiển trở lại đầu vào để tác động đến điều khiển. Cơ chế phản hồi này cho phép đầu ra quay trở lại đầu vào thông qua "chuỗi bên", cho phép đầu vào thực hiện kiểm soát đầu ra. Mục đích chính của điều khiển vòng kín là đạt được sự điều chỉnh dựa trên phản hồi.
Điểm vào/ra
Một thuật ngữ được sử dụng thường xuyên trong các hệ thống điều khiển, điểm I/O đề cập đến điểm Đầu vào/Đầu ra. Đầu vào là các thông số đo từ các thiết bị đi vào hệ thống điều khiển, trong khi đầu ra là các thông số điều khiển được gửi từ hệ thống đến các bộ truyền động. Quy mô của một hệ thống điều khiển thường được xác định bởi số lượng điểm I/O tối đa mà nó có thể đáp ứng.
Số lượng tương tự và chuyển đổi
Trong hệ thống điều khiển, các tham số có thể là đại lượng tương tự hoặc đại lượng chuyển mạch. Đại lượng tương tự là các giá trị thay đổi liên tục trong một phạm vi cụ thể, chẳng hạn như nhiệt độ hoặc áp suất. Tuy nhiên, đại lượng chuyển mạch chỉ có hai trạng thái, giống như trạng thái bật/tắt của công tắc hoặc rơle.
Vòng điều khiển
Đối với điều khiển tương tự, bộ điều khiển điều chỉnh đầu ra dựa trên đầu vào bằng các quy tắc và thuật toán cụ thể, tạo thành một vòng điều khiển. Vòng điều khiển có thể là vòng mở hoặc vòng kín. Điều khiển vòng kín hoặc điều khiển phản hồi là loại phổ biến nhất, trong đó đầu ra được đưa trở lại đầu vào để so sánh với giá trị đã đặt.
Kiểm soát hai vị trí
Hình thức điều khiển phản hồi đơn giản nhất, còn được gọi là điều khiển chuyển mạch. Nó kích hoạt tín hiệu chuyển mạch khi giá trị đo đạt mức tối đa hoặc tối thiểu. Mặc dù giá trị đo được có thể là analog nhưng đầu ra điều khiển là digital. Phương pháp này thường được sử dụng trong các bộ điều nhiệt công nghiệp và công tắc mức.
Kiểm soát tỷ lệ
Đầu ra của bộ điều khiển tỷ lệ thuận với độ lệch giữa giá trị đo được và giá trị cài đặt hoặc điểm tham chiếu. Điều khiển theo tỷ lệ cung cấp khả năng điều chỉnh mượt mà hơn so với điều khiển hai vị trí và loại bỏ các vấn đề dao động liên quan đến điều khiển hai vị trí.
Kiểm soát tích hợp
Trong điều khiển tích phân, sự thay đổi của biến được điều khiển có liên quan đến thời gian cần thiết để đầu ra của hệ thống điều khiển có hiệu lực. Đầu ra của bộ truyền động dần dần đạt đến giá trị cài đặt. Phương pháp điều khiển này thường được sử dụng trong các hệ thống điều khiển nhiệt độ.
Kiểm soát đạo hàm
Điều khiển vi phân thường được sử dụng kết hợp với điều khiển tỷ lệ và tích phân. Nó cho phép hệ thống điều khiển phản ứng với những sai lệch nhanh hơn, ngăn chặn phản ứng chậm chạp của hệ thống. Cùng với điều khiển tỷ lệ và tích phân, nó giúp biến điều khiển đạt trạng thái ổn định nhanh hơn mà không bị dao động.
Điều khiển PID
Tùy theo yêu cầu cụ thể của hệ thống điều khiển mà các phương pháp điều khiển có thể là điều khiển P (Tỷ lệ), PI (Tỷ lệ - Tích phân), PD (Tỷ lệ - Đạo hàm) hoặc điều khiển PID (Tỷ lệ - Tích phân - Đạo hàm). Điều khiển PID là chế độ điều khiển phổ biến nhất trong các hệ thống điều khiển.
Kiểm soát độ trễ
* Thường được sử dụng trong các ứng dụng điều khiển chuyển mạch, điều khiển độ trễ tạo ra độ trễ thời gian giữa thay đổi trạng thái chuyển mạch và hành động đầu ra của bộ điều khiển. Ví dụ, trong dây chuyền sản xuất, các công tắc lân cận thường yêu cầu độ trễ vài giây trước khi con lăn tiếp theo bắt đầu hoạt động sau khi phôi được định vị.
Kiểm soát khóa liên động
* Thường được sử dụng trong các tình huống điều khiển chuyển mạch, điều khiển khóa liên động thiết lập mối quan hệ giữa các công tắc. Ví dụ: công tắc C chỉ có thể được kích hoạt khi công tắc A và B đều mở hoặc công tắc C phải mở khi công tắc A mở. Kiểm soát khóa liên động là phổ biến trong các ứng dụng quan trọng - an toàn, chẳng hạn như van thông hơi trong lò phản ứng, van này phải mở ngay lập tức khi áp suất đạt đến một mức nhất định.
Điều khiển điện
* Đề cập đến các hệ thống điều khiển trong đó đầu ra đạt được thông qua đại lượng điện hoặc tín hiệu điện tử, nhắm mục tiêu vào các bộ phận được điều khiển bằng điện như rơle, van điện từ và trình điều khiển servo. Hầu hết các hệ thống điều khiển tự động đều kết hợp các bộ phận điều khiển điện.
Điều khiển thủy lực
* Hệ thống điều khiển thủy lực được sử dụng trong hoạt động của máy móc và thiết bị, đặc biệt là trong các ứng dụng điều khiển tốc độ liên tục. Điều khiển thủy lực thường được kết hợp với điều khiển servo điện để tạo thành các bộ truyền động điện - thủy lực hiệu quả và chính xác cao.
Điều khiển bằng khí nén
* Hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng trong nhiều tình huống khác nhau. Chúng sử dụng khí nén làm nguồn năng lượng để truyền hoặc truyền tín hiệu. Khí nén được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy do tính sẵn có, sạch sẽ, an toàn và chức năng điều khiển đơn giản khiến các công cụ khí nén trở nên phổ biến trong nhiều dây chuyền sản xuất.
Nội suy
* Nội suy là quá trình mà hệ thống CNC của máy công cụ xác định đường dẫn dao bằng một phương pháp cụ thể. Nó liên quan đến việc tính toán các điểm trung gian giữa các điểm dữ liệu đã biết trên một đường cong, còn được gọi là "mật độ điểm dữ liệu". Hệ thống CNC tạo ra quỹ đạo đường viền cần thiết bằng cách tăng mật độ dữ liệu giữa điểm bắt đầu và điểm kết thúc của phân đoạn chương trình.
Vị trí, vận tốc và vòng lặp hiện tại
* Khái niệm vòng lặp liên quan đến việc sử dụng phản hồi để nâng cao tính ổn định và hiệu suất của hệ thống ứng dụng.
* Điều khiển vòng lặp dòng điện nhằm mục đích điều chỉnh điện áp bằng cách sử dụng truyền tín hiệu dòng điện để bù đắp tổn thất, sụt áp và nhiễu trong quá trình truyền tải điện áp.
* Mối quan hệ giữa tốc độ và vị trí dựa trên công thức: quãng đường = tốc độ × thời gian. Sự thay đổi liên tục của tốc độ trong một khoảng thời gian dẫn đến tích phân của tốc độ trong khoảng thời gian đó, tương ứng với quãng đường đã đi (vị trí).
* Mối quan hệ giữa tốc độ và dòng điện được xác định bởi: tốc độ = gia tốc × thời gian. Gia tốc phụ thuộc vào dòng điện đặt vào và tích phân của gia tốc trong một khoảng thời gian mang lại tốc độ tức thời.
* Ở chế độ điều khiển mô-men xoắn, mô tơ servo quay với mô-men xoắn đã đặt bằng cách duy trì đầu ra không đổi từ vòng lặp hiện tại. Nếu mômen tải bên ngoài bằng hoặc vượt quá mômen đầu ra đã đặt của động cơ thì mômen đầu ra của động cơ không đổi và động cơ tuân theo chuyển động của tải. Ngược lại, nếu mômen tải bên ngoài nhỏ hơn mômen đầu ra đã đặt của động cơ, thì động cơ sẽ tiếp tục tăng tốc cho đến khi đạt tốc độ tối đa cho phép của động cơ hoặc bộ truyền động, lúc này cảnh báo sẽ được kích hoạt và động cơ dừng lại.
* Ở chế độ vận tốc, tốc độ động cơ được đặt và phản hồi tốc độ từ bộ mã hóa của động cơ tạo thành một hệ thống điều khiển vòng kín. Mục đích là để đảm bảo tốc độ thực tế của mô tơ servo phù hợp với tốc độ đã đặt.
* Đầu ra điều khiển của vòng lặp vận tốc đóng vai trò là điểm thiết lập mô-men xoắn - dòng điện chế độ - mô-men xoắn vòng lặp. Trong chế độ điều khiển vị trí, điểm đặt vị trí do máy tính chủ cung cấp và tín hiệu phản hồi vị trí từ bộ mã hóa của động cơ hoặc phản hồi đo vị trí trực tiếp từ thiết bị được so sánh để tạo thành một vòng lặp vị trí. Điều này đảm bảo rằng mô tơ servo di chuyển đến vị trí đã đặt. Đầu ra của vòng lặp vị trí được đưa vào vòng lặp vận tốc dưới dạng điểm đặt vận tốc - vòng lặp. Vì vậy, chế độ điều khiển mô-men xoắn sử dụng vòng điều khiển dòng điện làm lớp cơ bản nhất. Vòng điều khiển vận tốc được xây dựng dựa trên vòng điều khiển dòng điện và vòng điều khiển vị trí được xây dựng dựa trên cả vòng điều khiển vận tốc và dòng điện.
Điều khoản về thiết bị và đo lường
Phạm vi
Khoảng liên tục của một đại lượng được xác định bởi giới hạn trên và giới hạn dưới.
Phạm vi đo
Phạm vi các giá trị đo mà thiết bị có thể đạt được độ chính xác quy định.
Giới hạn dưới của phạm vi đo: Giá trị đo tối thiểu mà thiết bị có thể đạt được độ chính xác được chỉ định.
Giới hạn trên của phạm vi đo: Giá trị đo tối đa mà thiết bị có thể đạt được độ chính xác được chỉ định.
Khoảng cách
Hiệu đại số giữa giới hạn trên và giới hạn dưới của một phạm vi. Ví dụ: nếu phạm vi từ -20°C đến 100°C thì phạm vi là 120°C.
Đặc tính hiệu suất
Các thông số xác định chức năng và khả năng của một công cụ cũng như các biểu thức định lượng của chúng.
Đặc tính hiệu suất tham chiếu: Đặc tính hiệu suất đạt được trong các điều kiện vận hành tham chiếu.
Thang đo tuyến tính
Thang đo trong đó khoảng cách giữa các vạch chia thang đo và các giá trị đo tương ứng có mối quan hệ tỷ lệ không đổi.
Thang đo phi tuyến
Thang đo trong đó khoảng cách giữa các vạch chia thang đo và các giá trị đo tương ứng có mối quan hệ tỷ lệ không cố định.
Bị đàn áp - Tỷ lệ bằng 0
Thang đo trong đó phạm vi thang đo không bao gồm giá trị thang đo tương ứng với giá trị 0 của đại lượng được đo.
Quy mô mở rộng
Thang đo trong đó phần mở rộng của thang đo chiếm một phần không cân xứng của chiều dài thang đo.
quy mô
Một tập hợp các vạch chia tỷ lệ theo thứ tự và các số liên quan tạo thành một phần của thiết bị chỉ thị.
Phạm vi tỷ lệ
* Phạm vi được xác định bởi giá trị bắt đầu và kết thúc của thang đo.
Đánh dấu tỷ lệ
* Dấu hiệu trên thiết bị chỉ thị tương ứng với một hoặc nhiều giá trị đo cụ thể.
Dấu tỷ lệ 0
* Dấu hoặc vạch trên thang đo tương ứng với giá trị 0 của đại lượng đo.
Phân chia quy mô
* Phần thang đo nằm giữa hai vạch liền kề bất kỳ của thang đo.
Giá trị chia tỷ lệ
* Chênh lệch giữa các giá trị đo tương ứng với hai vạch chia liền kề.
Khoảng cách phân chia tỷ lệ
* Khoảng cách giữa các đường tâm của hai vạch tỷ lệ liền kề bất kỳ dọc theo chiều dài tỷ lệ.
Chiều dài quy mô
* Độ dài của đoạn thẳng, thực hoặc ảo, đi qua trung điểm của tất cả các điểm tỷ lệ ngắn nhất giữa điểm bắt đầu và điểm kết thúc.
Giá trị bắt đầu của thang đo
* Giá trị đo tương ứng với vạch bắt đầu của thang đo.
Giá trị cuối thang đo
* Giá trị đo được tương ứng với dấu cuối thang đo.
Đánh số tỷ lệ
* Tập hợp các số trên thang đo tương ứng với các giá trị đo được xác định bằng các vạch thang đo hoặc biểu thị thứ tự của các vạch thang đo.
Số không của dụng cụ đo lường
* Chỉ thị trực tiếp của dụng cụ đo khi tất cả năng lượng phụ cần thiết cho hoạt động của nó được sử dụng và giá trị đo được bằng 0.
* Trong trường hợp dụng cụ đo sử dụng nguồn điện phụ, thuật ngữ này thường được gọi là "số 0 điện".
* Khi thiết bị không hoạt động do không có bất kỳ năng lượng phụ trợ nào, thuật ngữ "số 0 cơ học" thường được sử dụng.
Hằng số dụng cụ
* Hệ số mà số chỉ trực tiếp của dụng cụ đo phải được nhân với nhau để thu được giá trị đo được.
Đường cong đặc trưng
* Đường cong thể hiện mối quan hệ hàm số giữa giá trị đầu ra ở trạng thái ổn định của một thiết bị và một đại lượng đầu vào, với tất cả các đại lượng đầu vào khác được duy trì ở các giá trị không đổi được chỉ định.
Đường cong đặc trưng được chỉ định
* Đường cong biểu thị mối quan hệ hàm số giữa giá trị đầu ra ở trạng thái ổn định của một thiết bị và một đại lượng đầu vào trong các điều kiện xác định.
Điều chỉnh
* Các hoạt động được thực hiện để đảm bảo thiết bị ở tình trạng hoạt động bình thường và loại bỏ các sai lệch để sử dụng đúng cách.
* **Điều chỉnh của người dùng**: Những điều chỉnh được người dùng cho phép thực hiện.
Hiệu chuẩn
* Hoạt động thiết lập, trong các điều kiện quy định, mối quan hệ giữa các giá trị được biểu thị bằng dụng cụ hoặc hệ thống đo và các giá trị tương ứng đã biết của đại lượng đo.
Đường cong hiệu chuẩn
* Đường cong thể hiện mối quan hệ giữa đại lượng đo và giá trị đo thực tế của dụng cụ trong các điều kiện xác định.
Chu kỳ hiệu chuẩn
* Sự kết hợp giữa đường cong hiệu chuẩn hướng lên và đường cong hiệu chuẩn hướng xuống giữa các giới hạn phạm vi hiệu chuẩn của thiết bị.
Bảng hiệu chuẩn
* Một biểu diễn dạng bảng của đường cong hiệu chuẩn.
Truy xuất nguồn gốc
* Đặc tính của kết quả đo có thể liên quan đến các tiêu chuẩn phù hợp (thường là tiêu chuẩn quốc tế hoặc quốc gia) thông qua một chuỗi so sánh không gián đoạn.
Độ nhạy
* Thương số của sự thay đổi đầu ra của thiết bị và sự thay đổi tương ứng của lượng đầu vào.
Độ chính xác
* Mức độ nhất quán giữa chỉ thị của thiết bị và giá trị thực của đại lượng đo được.
Lớp chính xác
* Việc phân loại dụng cụ theo độ chính xác của chúng.
Giới hạn lỗi
* Sai số tối đa cho phép của một thiết bị được quy định theo tiêu chuẩn hoặc thông số kỹ thuật.
Lỗi cơ bản
* Lỗi của thiết bị trong điều kiện tham chiếu.
sự phù hợp
* Mức độ thống nhất giữa đường chuẩn và đường đặc tính xác định (như đường thẳng, đường logarit, đường parabol,…).