در قلمرو اتوماسیون صنعتی و سیستم های کنترل سیال ، دریچه های کنترل نقش مهمی در تنظیم جریان ، فشار ، دما و سطح مایعات مختلف دارند. من به عنوان یک تأمین کننده شیر کنترل اختصاصی ، من از دست اول شاهد قدرت تحول آمیز کنترل بازخورد در تقویت عملکرد این اجزای مهم بوده ام. در این پست وبلاگ ، من به پیچیدگی های کنترل بازخورد می پردازم و بررسی می کنم که چگونه می تواند عملکرد و کارآیی دریچه های کنترل را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد.
درک دریچه های کنترل و عملکرد آنها
قبل از اینکه به جزئیات کنترل بازخورد بپردازیم ، ابتدا می توانیم درک اساسی از دریچه های کنترل و عملکردهای اصلی آنها را ایجاد کنیم. شیر کنترل یک وسیله مکانیکی است که با تغییر اندازه عبور جریان ، جریان یک سیال را تعدیل می کند. این بدن از بدنه دریچه ، محرک و یک موقعیت ساز تشکیل شده است. بدنه دریچه حاوی عبور جریان و تریم است که وظیفه کنترل سرعت جریان را بر عهده دارد. محرک نیروی لازم برای جابجایی پلاگین یا دیسک دریچه را فراهم می کند ، در حالی که موقعیت یار تضمین می کند که شیر با توجه به سیگنال کنترل به طور دقیق قرار گرفته است.
عملکرد اصلی یک شیر کنترل ، حفظ یک متغیر فرآیند مورد نظر مانند سرعت جریان ، فشار یا دما در یک محدوده مشخص است. این امر با تنظیم باز شدن دریچه بر اساس تفاوت بین متغیر فرآیند واقعی و نقطه تنظیم حاصل می شود. به عنوان مثال ، در یک سیستم کنترل جریان ، شیر کنترل باز می شود یا نزدیک می شود تا سرعت جریان را افزایش یا کاهش دهد تا سرعت جریان واقعی با نقطه تنظیم مطابقت داشته باشد.
محدودیت های کنترل حلقه باز
در یک سیستم کنترل حلقه باز ، شیر کنترل بر اساس یک سیگنال ورودی از پیش تعیین شده بدون در نظر گرفتن متغیر فرآیند واقعی کار می کند. این بدان معنی است که باز شدن دریچه بدون در نظر گرفتن هرگونه تغییر در شرایط فرآیند ثابت است. در حالی که کنترل حلقه باز می تواند ساده و مقرون به صرفه باشد ، اما محدودیت های مختلفی دارد.
یکی از اصلی ترین محدودیت های کنترل حلقه باز ، عدم توانایی آن در سازگاری با تغییرات در محیط فرآیند است. به عنوان مثال ، اگر فشار یا دمای سیال تغییر کند ، سرعت جریان نیز تغییر می کند ، حتی اگر باز شدن دریچه یکسان باشد. این می تواند منجر به کنترل نادرست و عملکرد فرایند ضعیف شود.
محدودیت دیگر کنترل حلقه باز حساسیت آن به اختلالات است. هر عوامل خارجی ، مانند تغییر در فشار تأمین یا وجود ناخالصی در مایعات ، می تواند بر متغیر فرآیند تأثیر بگذارد و باعث شود شیر کنترل نادرست عمل کند. بدون بازخورد ، سیستم کنترل هیچ راهی برای دانستن این که این اختلالات رخ داده است ندارد و نمی تواند بر این اساس دریچه را تنظیم کند.
مزایای کنترل بازخورد
کنترل بازخورد ، همچنین به عنوان کنترل حلقه بسته شناخته می شود ، با نظارت مداوم متغیر فرآیند واقعی و تنظیم باز شدن دریچه بر اساس تفاوت بین مقدار واقعی و نقطه تنظیم ، محدودیت های کنترل حلقه باز را برطرف می کند. این یک سیستم خود اصلاح ایجاد می کند که می تواند با تغییرات در محیط فرآیند سازگار شود و اختلالات را جبران کند.
یکی از مهمترین مزایای کنترل بازخورد ، توانایی آن در بهبود دقت کنترل است. با تنظیم مداوم باز شدن دریچه بر اساس متغیر فرآیند واقعی ، کنترل بازخورد تضمین می کند که متغیر فرآیند در محدوده مورد نظر باقی می ماند. این منجر به عملکرد فرآیند سازگار و قابل اطمینان تر می شود که برای بسیاری از کاربردهای صنعتی ضروری است.
یکی دیگر از مزایای کنترل بازخورد ، توانایی آن در تقویت ثبات سیستم است. در یک سیستم کنترل حلقه باز ، هرگونه اختلال می تواند باعث شود که متغیر فرآیند از نقطه تنظیم منحرف شود و منجر به بی ثباتی و آسیب رساندن به تجهیزات شود. از طرف دیگر ، کنترل بازخورد می تواند این اختلالات را تشخیص داده و باز کردن دریچه را برای مقابله با اثرات آنها تنظیم کند و ثبات سیستم را حفظ کند.
کنترل بازخورد همچنین بهره وری انرژی بهبود یافته را ارائه می دهد. با تنظیم باز شدن دریچه بر اساس نیازهای فرآیند واقعی ، کنترل بازخورد می تواند میزان مصرف انرژی سیستم را کاهش دهد. به عنوان مثال ، در یک سیستم کنترل جریان ، شیر کنترل می تواند بسته شود که سرعت جریان از نقطه تنظیم پایین باشد و انرژی مورد نیاز برای پمپ کردن مایع را کاهش می دهد.
چگونه کنترل بازخورد در یک سیستم دریچه کنترل کار می کند
در یک سیستم کنترل بازخورد ، شیر کنترل به یک کنترلر متصل می شود ، که متغیر فرآیند واقعی را از یک سنسور دریافت می کند و آن را با نقطه تنظیم مقایسه می کند. بر اساس تفاوت بین مقدار واقعی و نقطه تنظیم ، کنترل کننده سیگنال کنترل مناسب را محاسبه می کند و آن را به محرک شیر می فرستد. سپس محرک پلاگین یا دیسک دریچه را برای تنظیم باز شدن دریچه حرکت می دهد که به نوبه خود متغیر فرآیند را تغییر می دهد.
حلقه بازخورد در یک سیستم دریچه کنترل بسته به کاربرد و الزامات خاص ، می تواند از چند طریق اجرا شود. یک روش متداول استفاده از یک کنترلر متناسب-انتگرال (PID) است که نوعی کنترل کننده بازخورد است که از سه عمل کنترل مختلف استفاده می کند: متناسب ، یکپارچه و مشتق.
عمل متناسب یک کنترلر PID ، باز کردن دریچه را به نسبت تفاوت بین متغیر فرآیند واقعی و نقطه تنظیم تنظیم می کند. عمل انتگرال خطا را به مرور زمان جمع می کند و باز کردن دریچه را تنظیم می کند تا هرگونه خطای حالت پایدار را از بین ببرد. عمل مشتق روند آینده خطا را پیش بینی می کند و باز کردن دریچه را تنظیم می کند تا از بیش از حد جلوگیری شود.
روش دیگر اجرای کنترل بازخورد در یک سیستم دریچه کنترل استفاده از یک کنترلر مبتنی بر مدل است که از یک مدل ریاضی فرآیند برای پیش بینی رفتار سیستم و محاسبه سیگنال کنترل مناسب استفاده می کند. کنترل کننده های مبتنی بر مدل می توانند دقیق تر و کارآمدتر از کنترل کننده های PID باشند ، به خصوص در فرآیندهای پیچیده با پویایی غیرخطی.
نمونه های دنیای واقعی کنترل بازخورد در برنامه های شیر کنترل کنترل
برای نشان دادن مزایای کنترل بازخورد در برنامه های شیرآلات کنترل ، بیایید به برخی از نمونه های دنیای واقعی نگاه کنیم.
در صنعت نفت و گاز ، از کنترل بازخورد برای تنظیم جریان نفت و گاز از طریق خطوط لوله استفاده می شود. با نظارت مداوم بر فشار و سرعت جریان سیال ، شیر کنترل می تواند دهانه دریچه را تنظیم کند تا سرعت جریان ثابت را حفظ کند و از فشار بیش از حد جلوگیری کند. این امر به اطمینان از ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم خط لوله کمک می کند و خطر نشت و نشت را کاهش می دهد.
در صنعت شیمیایی از کنترل بازخورد برای کنترل دما و فشار واکنشهای شیمیایی استفاده می شود. با تنظیم سرعت جریان واکنش دهنده ها و آب خنک کننده ، شیر کنترل می تواند شرایط و فشار مورد نظر را حفظ کند و از کیفیت و قوام محصولات شیمیایی اطمینان حاصل کند.
در صنعت تصفیه آب ، از کنترل بازخورد برای تنظیم جریان آب از طریق کارخانه های تصفیه استفاده می شود. با نظارت بر پارامترهای کیفیت آب ، مانند pH ، کدورت و سطح کلر ، شیر کنترل می تواند دوز مواد شیمیایی و سرعت جریان آب را تنظیم کند تا اطمینان حاصل شود که آب تصفیه شده مطابق با استانداردهای مورد نیاز است.
انتخاب سیستم کنترل بازخورد مناسب برای شیر کنترل خود
هنگام انتخاب یک سیستم کنترل بازخورد برای شیر کنترل خود ، عوامل مختلفی برای در نظر گرفتن وجود دارد. اینها شامل نوع فرآیند ، الزامات صحت ، زمان پاسخ و هزینه است.
نوع فرآیند نوع سیستم کنترل بازخورد را که مناسب ترین است تعیین می کند. به عنوان مثال ، در یک سیستم کنترل جریان ساده ، یک کنترل کننده PID ممکن است کافی باشد ، در حالی که در یک فرآیند پیچیده با پویایی غیر خطی ، ممکن است یک کنترلر مبتنی بر مدل مورد نیاز باشد.
الزامات صحت همچنین بر انتخاب سیستم کنترل بازخورد تأثیر می گذارد. در صورت نیاز به دقت بالا ، ممکن است یک کنترلر پیشرفته تر مورد نیاز باشد ، در حالی که برای کاربردهای کمتر مهم ، یک کنترل کننده ساده تر ممکن است کافی باشد.
زمان پاسخ عامل مهم دیگری است که باید در نظر بگیرید. در برخی از برنامه ها ، زمان پاسخ سریع برای اطمینان از ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم ضروری است ، در حالی که در سایر برنامه ها ، زمان پاسخ آهسته تر ممکن است قابل قبول باشد.
سرانجام ، هزینه سیستم کنترل بازخورد نیز یک نکته مهم است. در حالی که کنترل کننده های پیشرفته تر ممکن است عملکرد بهتری داشته باشند ، اما آنها نیز گران تر هستند. بنابراین ، مهم است که هنگام انتخاب یک سیستم کنترل بازخورد ، نیازهای عملکرد را با محدودیت های هزینه متعادل کنید.
پایان
در نتیجه ، کنترل بازخورد ابزاری قدرتمند برای بهبود عملکرد دریچه های کنترل است. با نظارت مداوم متغیر فرآیند واقعی و تنظیم باز کردن دریچه بر اساس تفاوت بین مقدار واقعی و نقطه تنظیم ، کنترل بازخورد می تواند باعث افزایش دقت کنترل ، بهبود ثبات سیستم و افزایش راندمان انرژی شود. من به عنوان یک تأمین کننده دریچه کنترل ، من متعهد هستم که دریچه های کنترل با کیفیت بالا و سیستم های کنترل بازخورد را که نیازها و نیازهای خاص آنها را برآورده می کند ، در اختیار مشتریان خود قرار دهم.
اگر علاقه مند به کسب اطلاعات بیشتر در مورد کنترل بازخورد و چگونگی بهبود عملکرد شیرهای کنترل خود هستید ، لطفاً برای کشف طیف وسیعی از محصولات ما ، از جمله موارد ، به وب سایت ما مراجعه کنیدشیر 288241باشیر داش ترمز هواوتماژول کنترل داشبشر ما همچنین راه حل های سفارشی و پشتیبانی فنی را ارائه می دهیم تا به شما در بهینه سازی سیستم های دریچه کنترل خود کمک کنیم. امروز با ما تماس بگیرید تا در مورد نیازهای خود صحبت کنید و مذاکره تهیه را آغاز کنید.
منابع
- Dorf ، RC ، & Bishop ، RH (2017). سیستم های کنترل مدرن. پیرسون
- Franklin ، GF ، Powell ، JD ، & Emami-Naeini ، A. (2015). کنترل Feedbak سیستم های پویا. پیرسون
- Åström ، KJ ، & Murray ، RM (2010). سیستم های بازخورد: مقدمه ای برای دانشمندان و مهندسان. انتشارات دانشگاه پرینستون.
