Process Control и Smart Control

Несмотря на контроль технологии стали неотъемлемой частью многих насосных систем, более половины наших читателей не выразил особого интереса к насос управления. Я думаю, я знаю, почему - контроль сегодняшнего просто не так интуитивно понятно, как это было раньше. Кто хочет читать о преимуществах ПИД-регулятор без базового понимания P, I, D ?


Это серии из двух частей занимает беглый взгляд на иерархию технологии управления и объясняет функция этих трех (часто сбивает с толку) буквы. Помните, что эта колонка имеет право насоса Эд 101 , не 301 , поэтому наша цель здесь заключается в представлении основы и мы надеемся сделать некоторые из них более продвинутый контроль статьи немного более понятным.


Прежде чем мы начнем, давайте определим срок и трех слов включает в себя, что может привести к некоторым из путаница управления. Термин "цикл управления технологическими процессами". Не так давно мы говорили, чтобы накачать контроль по назначению - постоянное давление, накачать, откачку, тираж и т.д. Но сегодня мы, как правило, единовременно все это в общий термин «управление процессом».


Процесс представляет собой систематический ряд действий, которые приводят к желаемому конечному продукту. Простой пример процесс удаления воды из поддона. Более сложным может привести к производству в 1000-фут катушка 20 жильный кабель. Но ключевым словам, систематическая и желанной, в равной степени относятся к обоим. Процесс должен быть повторяемым и обеспечить тот же результат каждый раз она выполняется.


Управление является применение направление или ограничений относительно того, как этот процесс продолжается. В принципе, управление осуществляет контроль за действиями этого процесса. Например, водоотливной насос может использовать простой активации поплавковый выключатель в качестве механизма контроля. Или, может пойти дальше и использовать датчик уровня и работают на разных скоростях, пытаясь сохранить в какой-то отстойник постоянном уровне.

Цикл состоит из набора инструкций (цифровой или аналоговый), от начала до конца, что контролирует процесс. Это называется цикл, потому что как только инструкции будут завершены они будут повторяться, когда процесс начинается снова. Есть много различных типов петель, и мы обсудим несколько подробнее чуть позже.

Немного истории
Есть ли ни с сего, чтобы те схемы часто встречаются на внутренней стороне двери, панель управления? Являются ли они результатом проб и ошибок, или есть иной форме участвуют логика?

Ну, еще в начале 1800-х годов английский математик Джордж Буль разработал систему логики известно как Булева алгебра. Он использует простые операторы, такие как ", если, и, или, и не", которые могут быть объединены в точных и логических выражений, которые проверяют "правду" о серии событий.

Это является основой для разработки всех систем управления, независимо от того, что они состоят из простых переключателей и реле или сложных микропроцессоров. Он также является основой для нескольких современных языков программирования. Схемы, которые определяют логику этих контроллеров просто графическое представление булевой алгебры. Давайте рассмотрим простой пример.

Предположим, вы хотите, чтобы ваши крыльце свет, чтобы включить в течение пяти минут каждый раз, когда раздается звонок в дверь. Если "А" на вход в дверь и "C" является таймером, который управляет светом, булевой логики будет выглядеть так: "Если бы тогда C." Перевод на английский язык, это заявление говорит, что если есть "истинная" (на), то С является "истинным" (включено). Поэтому каждый раз, когда раздается звонок в дверь, свет будет включаться и работать пока таймер отключает его.

Теперь, если вы скряга, вероятно, вы не хотите, чтобы свет включить в светлое время суток. Таким образом, вы добавить датчик (B), который обеспечивает вход в темное время суток на улице. Если добавить датчик к нашей первоначальной логики, становится: «Если А и В, затем С" Это заявление говорит, что А и Б должны быть истинными, если свет включить. Другими словами, оно должно быть темно, и в дверь должна звонить, прежде чем свет включается.

Если вы измените "А" до "или" логика была бы совсем другой. В течение дня свет будет включаться каждый раз, когда раздается звонок, и ночью, он будет оставаться постоянно. На рисунке 1 схематически различные версии этого "ABC" логики. Булева алгебра является элегантно простой метод определения шагов, необходимых для управления некоторыми процесса.

До 1980-х годов, большая часть оборудования, используемого для осуществления этой логики состоит из электромагнитных реле. Реле-прежнему популярны сегодня в простых контроллеров, поскольку неудачи легко диагностировать, и они могут быть заменены в качестве отдельного компонента.

Но транзистор взяла на себя большую часть этого рынка, поскольку цены, функции и следа. Теперь пару фишек или интегральных схем (IC), размером всего в несколько квадратных дюймов, содержащие сотни транзисторов и может заменить десятки реле.

Причина транзистор вписывается в так хорошо, что, как реле, но и выключатель. Она является частью семьи известны как полупроводники . Представьте это как переключатель с тремя выводами. В нормальных условиях полупроводникового материала не позволяет току течь между выводами 1 и 2, но если отдельные текущие (вход со стороны коммутатора или другой транзистор) применяется вести 3, полупроводникового материала становится проводником и приводит 1 и 2 связаны между собой.

Когда эти маленькие переключатели встроены в программируемый логический контроллер (PLC), мы в конечном итоге с компьютеризированной системы коммутации, что обеспечивает широкий спектр функций управления. И, если процесс изменения требований, вы можете перепрограммировать его для удовлетворения этих изменяющихся условиях без внесения в них изменений Логика разделе.


Умные и не очень Smart Control
Типичный жилой спринклерная система управляется простой таймер, который включает системы на некоторое заданное время, а затем выключает его в другое заданное время. Это не имеет значения, если он льет как из ведра - это будет включать и выключать на основе таймера.

В процессе окружающей среды, это схема управления известен как "открытые петли" контроля. Ключевой характеристикой открытого контура управления является то, что регулятор не имеет понятия, что происходит в системе. Он просто следует его указаниям, в письме, независимо от его окружения. Открытый контур управления работает хорошо, пока он контролирует события повторяются и не может привести к повреждению от его действий. Если наши спринклерных активируется во время ливня, вода тратится впустую, но не ущерб. На рисунке ниже графическое представление этого регулирования.

Это немного другое, когда речь идет о системе отопления дома. Несмотря на открытом контуре управления могут быть использованы, результаты могли бы быть меньше, чем удовлетворительным. Вы испытали бы те периоды, когда он слишком теплый и другие, когда слишком холодно, а нагреватель будет запускать и останавливать основана на простом цикле времени.

Лучший способ управления даст некоторые «обратной связи» с нагревателем основаны на нужной температуры и фактической измеренной температуры в любой момент времени. Система может затем принять собственное решение о том, когда следует начинать и как долго он будет работать.

В типичной системе отопления дома это достигается с помощью термостата. Когда температура падает ниже определенного заданного уровня, термостат начинает системы отопления и запускает его на полную мощность, пока температура не поднимается до некоторого заданного максимума. Термостат останавливает системы отопления и ждет, чтобы начать новый цикл.

Это простой пример «замкнутого контура» контроля. В частности, он известен как "вкл / выкл, управления с обратной связью", как обогреватель либо полностью или полностью выключен, и нет никаких промежуточных параметров. Ключевая характеристика замкнутого цикла контроллера в том, что он получает некоторую форму обратной связи относительно того, что происходит внутри системы и поэтому может принимать более взвешенные решения. На следующем рисунке это графическое представление этой замкнутой пример цикла.


Smarter управления: P ПИД
Теперь предположим на минуту, что наш дом отопления, например, не использовать включения / выключения термостата, но вместо этого использует тот, который может передавать фактический измеренной температуры в помещении на контроллер системы отопления. Давайте также предположим, что система отопления может варьироваться своей продукции основаны на показания температуры он получает от термостата.

Когда температура в помещении приближается к своему «уставки», нагреватель не обязательно выключать, а вместо этого уменьшить его производства и стараться, чтобы в комнате желаемую температуру. Если температура падает, это приведет к увеличению его производства. Если температура увеличивается, то это либо уменьшить производственные возможности или отключить полностью.

Кроме того, эти изменения в объемах производства будет в "долю" с изменением температуры. Небольшое изменение температуры приводит к небольшому изменению объема производства, в то время как большие перепады температуры приведет к пропорционально большим изменениям в тепловой мощности.

Приведенный выше пример является одним из "пропорциональными, замкнутая петля" контроль и "P" в "PID". В насосных окружающей среды, пропорциональное управление видно ежедневно. Постоянная скорость, с несколькими насосами усилитель системы использования реле давления для запуска или остановки дополнительных насосов основана на изменении давления в системе. Станций сточных вод лифта использовать реле уровня для выполнения той же миссии в зависимости от изменений уровня жидкости.

Я хотел бы обратиться к этим приложениям, как "фиксированный, пропорциональное управление" как есть ограниченное число "пропорции" (насос комбинаций), доступных для управления с обратной связью. Пропорциональное управление лучше всего работает в системах, где изменение результатам измерений медленно. В примере, система оптимизации выше, обратная связь (давление) может быстро измениться, поэтому мы часто используют довольно большой перепад давления и, возможно, даже задержка таймера сохранить отставание от велосипедных насосов или слишком быстро.

Но в отличие от постоянной скоростью руля, регулировка скорости сегодняшних (динамическая) системы опираются на микропроцессор или PLC для выполнения булевой логики, необходимые для контроля давления насоса. Компьютерная программа или алгоритм, следит за давлением и принимает свои решения о внесении изменений в скорости насоса. Но когда условия быстро изменяются в динамической системе, пропорциональное управление само по себе не всегда делают хорошую работу.

В следующем месяце мы рассмотрим, как: "Я & D" в "PID" может помочь пропорциональное управление лучше выполнять свою работу в приложениях, где обратная связь изменения быстро.