رفتن به مطلب

ارسال های توصیه شده

هدف از كنترل، تنظيم فرايند درشرايط مورد نظر است. در آغاز سيستمهاي كنترليِ صنعتي، عموماً سيستمهاي نيوماتيك ( بادي) بودند كه هم براي انتقال فرمان ها (سيگنال ها) و هم براي تنظيم شيركنترل مورد استفاده قرار مي گرفتند. برخي مفاهيم اساسي در بحث كنترل عبارتند از:

متغيرهاي كنترلي، مقايسه، كنترلر،فرمان، فرايند، پس خور، اغتشاش و بار، حالت يكنواخت و تاخير زماني مي باشد. در بحث طراحي كنترلر يكي از مهمترين قسمت ها بررسي پايداري سيستم مي باشد . يك سيستم هنگامي پايدار است كه اگر يك ورودي محدود به سيستم وارد شود پس از مدت زمان معيني خروجي محدود بماند.

روش هاي مهم در طراحي كنترلر را مي توان بدين ترتيب تقسيم كرد:

سيستم مدار بسته ، كنترل پيش خور ،كنترلر ”Feed Forward/Feed Back“، كنترل زنجيره اي.

لینک به دیدگاه

مقدمه:

 

سير تحولات سيستمهاي كنترلي :

 

در آغاز سيستمهاي كنترليِ صنعتي، عموماً سيستمهاي نيوماتيك( بادي) بودند كه هم براي انتقال فرمان ها (سيگنال ها) و هم براي تنظيم شيركنترل مورد استفاده قرار مي گرفتند. سيگنالهاي نيوماتيك همگي فشاري هستند و با فشاري بين 3 تا 15 psi قادر به تنظيم فرمانها مي باشند.

سيستمهاي نيوماتيك با وجود ايمني زياد( به خاطر استفاده از هوا) داراي مشكلات فراواني مي باشند . زيرا تمامي قسمتهاي سيستم مكانيكي هستند و اصطكاك زياد و به هم خوردن كاليبراسيون همواره براي واحدهاي صنعتي ايجاد مشكل مي كنند. مشكل مهم اين سيستمها هنگام انتقال سيگنالها و (فرمانها) از قسمت دستگاهها تا اتاق كنترل مي باشد كه زمان طولاني احتياج دارد و مشكلات زيادي براي كنترل سيستم به وجود مي آورد.

در دهه 60 به علت مشكلات به وجود آمده توسط سيستمهاي كنترلي بادي و همگام با گسترش صنايع الكترونيكي مهندسان به استفاده بيشتر از تجهيزات الكتريكي روي آوردند . در اين زمان با استفاده از قطعات الكترونيكي مثل مقاومت، ديود و سلف تواستند سيگنالهاي الكتريكي را جهت تنظيم و كنترل به كار گيرند . مزاياي استفاده از چنين سيستمهايي عبارتند از:

 

  • ارزانتر بودن نسبت به سيستمهاي نيوماتيك
  • نداشتن تاخير زماني

با وجود اين مزيتهاي مهم به علت مسائل ايمني، در ابتدا اين صنعت زياد مورد استقبال قرار نگرفت . اما مشكل جرقه زدن با استفاده از short circuit حل شد و پس از آن به سرعت وارد صنعت گرديد.

در اين زمان شيرهاي كنترلي جديدي به نام شيرهاي موتوري وارد بازار شدند كه دقت زيادي داشتند اما به علت ديناميك كند مورد استقبال قرار نگرفتند. عمدتاً ثابت زماني شيرهاي كنترلي موتوري در حد چند دقيقه مي باشد در حاليكه ثابت زماني شيرهاي كنترلي بادي در حد چند ثانيه مي باشد.

با توجه به ديناميك سريع شيركنترل هاي بادي و مزاياي سيستمهاي كنترل الكترونيكي در اين دهه دستگاهي به نام I to P convector به بازار عرضه شد. I to P اين اجازه را به طراح مي دهد كه تا سر شير كنترل تمامي فرمانها الكترونيكي باشند و درست در بالاي شير كنترل با استفاده از يك I to P اين فرمانهاي الكتريكي به فركانسهاي نيوماتيك تبديل مي گردند.

در دهه 70 عمده تحولات در بخش كنترل به وجود آمد و پس از مدتي وسايل انداره گيري پيشرفته نيز عرضه شد. اين بار ميكروپروسسور به جاي قطعات الكتريكي همچون مقاومت ديود و سلف به كار گرفته شد .

مزاياي ميكروپروسسور عبارتند از:

 

  • ارزانتر بودن
  • قابليت محاسبه با سرعت بسيار زياد
  • به كارگيري تنظيم كننده خودكار (Auto tuner mode)

petronet-controller-9134.JPG

شكل 1 - اتاق كنترل يك سيستم كنترلي ديجيتال

در دهه 80 با استفاده از يك كامپيوتر قوي تحول عمده اي در صنعت كنترل صورت گرفت . تا قبل از استفاده از سيستم هاي DCS هر حلقه كنترلي با يك ميكروپروسسور كنترل مي شد اما پس از ابداع DCS كل plant با استفاده از يك ميكروپروسسور قوي كنترل مي شود.

تنها مشكل DCS اين است كه اگر ميكروپروسسور از كار بيفتد تمامي plant به تبع آن از كار مي افتد . در نيمه اين دهه با قسمت كردن plant تا حدود زيادي مشكل حل شد اما از آنجا كه هر قسمت يك ميكروپروسسور لازم دارد، هزينه كنترل بالا رفت. امروزه جهت مقابله با اين مشكل از دو ميكروپروسسور به صورت موازي استفاده مي شود. يعني كل plant با دو ميكروپروسسور كنترل مي شود. اين عمل بدين صورت است كه هر دو ميكروپروسسور ورودي دارند و محاسبات را همزمان انجام مي دهند اما تنها يكي از اين دو خروجي دارد و ديگري در حالت آماده به كار (Stand By) مي باشد تا اگر ميكروپروسسور اول از كار افتاد (fail كرد) سريعا دومي در همان لحظه وارد عمل گردد.

 

petronet-controller-9135.JPG

شكل 2 - نمايي از نحوه كنترل فرآيند توسط سيستم DCS

petronet-controller-9136.JPG

شكل 3- اتاق كنترل يك سيستم DCS

لینک به دیدگاه

شرح و توصيف:

هدف از كنترل، تنظيم فرايند درشرايط مورد نظر است. در ابتدا جهت آشنايي با برخي از مفاهيم كنترل فرايند به شكل ساده اي از كنترل يك فرايند مي پردازيم. فرايند مورد نظر براي گرم كردن آب (توسط يك سيال داغ) بكار رفته است.

نحوه عمل بدين صورت است كه ابتدا آب وارد يك مخزن به عنوان آب گرمكن مي شود و توسط يك كويل حرارتي (لوله هايي كه در آن يك سيال داغ وجود دارد) آب گرم مي شود.

 

petronet-controller-9137.JPG

شكل 4 - نمايي از نحوه كنترل فرآيند توسط مسئول

لینک به دیدگاه

الف) اندازه گيري:

توسط مسئول دستگاه و با استفاده از لمس نمودن آب خروجي از آب گرمكن ميزان گرم يا سرد بودن آب اندازه گيري مي شود.

ب) مقايسه:

مسئول دستگاه، ميزان گرمي آب خروجي را با ميزان گرمي مطلوب ( آنچه بايد باشد ) در ذهن مقايسه مي كند.

ج) كنترل:

حال با توجه به مقايسه صورت گرفته و متناسب با ميزان دوري از حالت مطلوب، شير ”ج” را باز يا بسته مي نمايد و سعي مي نمايد اختلاف دماي موجود را كاهش دهد.

اين مجموعه عمليات الف-ب-ج آنقدر ادامه مي يابد تا در نهايت ميزان گرمي آب خروجي برابر مقدار مطلوب شود. اين مثال ساده اساس كار يك كنترلر متداول مي باشد اما مسلم است كه در صنعت هيچگاه از يك شخص به طور مستقيم و مداوم نمي توان استفاده كرد.

براي درك بهتر و راحت تر كردن محاسبات هيچگاه از شكل فوق استفاده نمي شود و بجاي آن از نمودار جعبه اي به شكل زير استفاده مي شود.

 

petronet-controller-9138.JPG

شكل 5 - نمودار جعبه اي

سيستم كنترل نشان داده شده در شكل، سيستم مدار بسته (Closed loop system) و نيز سيستم پس خور (feed back system) ناميده مي شود زيرا مقدار اندازه گيري شده متغير كنترل شونده(دماي آب) به مقايسه كننده پس خورانيده (feed back) مي شود. در مقايسه گر ، متغير كنترل شونده با مقدار مطلوب (مقدار مقرر ) مقايسه مي شود و اگر اختلافي بين مقدار متغير اندازه گيري شده و مقدار مطلوب موجود باشد توسط مقايسه گر، خطا (error) ايجاد مي شود و به كنترلر (Controller)) فرستاده مي شود. حال كنترلر با توجه به خطاي ورودي تنظيمات لازم را براي شيركنترل( عنصر كنترل نهايي) ارسال مي كند. حال دوباره اندازه گير( مثلاً دماسنج) با اندازه گيري هايي كه از سيستم به عمل مي آورد براي مقايسه كننده مشخص مي كند كه آيا به مقدار مطلوب رسيده ايم يا خير و پس از آن مجموعه مراحل فوق دوباره تكرار مي شود.

 

petronet-controller-9139.JPG

شكل 6 – مجموعه مراحل يك سيستم كنترلي براي كنترل فرآيند از اتاق كنترل تا سر شيركنترل

لینک به دیدگاه

برخي مفاهيم اساسي در بحث كنترل

متغيرهاي كنترلي: در بحث كنترل فرايند، متغيرهاي كنترلي عبارتند از 1-دما 2-فشار 3- جريان 4- سطح

- اندازه گيري: عمل اندازه گيري توسط عنصر اندازه گيرِ متغيرهاي كنترلي در يك فرايند( 4 مورد فوق )

صورت مي گيرد. چگونگي اندازه گيري و دستگاههاي مربوطه در ابزار دقيق به طور مفصل مورد بحث قرار گرفته اند.

- مقايسه: مقايسه توسط دستگاه مقايسه كننده صورت مي گيرد. اين مقايسه بين مقدار مطلوب (Set point) و كميت اندازه گيري شده توسط عنصر اندازه گير انجام مي گيرد. قلم هاي ثبات در كنترل كننده هاي قديمي اين عمل را انجام مي دهند و نتيجه را به صورت فاصله عقربه از مقدار مقرر براي كنترلر ارسال مي كنند.

- كنترلر: با توجه به خطاي (error) فرستاده شده از مقايسه گر فرمان مقتضي را براي شير كنترل ارسال مي كند. مثلاً در مرسوم ترين نوع كنترلر كه كنترلر PID (Proportional Integral Differential) مي باشد فرمان ارسال شده به صورت سيگنالهاي الكتريكي يا بادي مي باشد.

- فرمان (Signal) : پس از اندازه گيري تغييرات مشاهده شده در فرايند بايد اين تغييرات را به طريقي به ساير قسمتها منتقل كرد. در يك مدار كنترل از يكي از فرمانهاي زير استفاده مي شود.

1- فرمان برقي: فرمان برقي بيشتر براي مسافت هاي دور مورد استفاده قرار مي گيرد. مثلاً براي فرستادن فرمان از اتاق كنترل تا سر شيركنترل يا از وسايل اندازه گيري تا اتاق كنترل.

2- فرمان بادي: در فواصل كوتاه براي انتقال تغيير روند از فرمان هوايي استفاده مي گردد . در بعضي شرايط بجاي هوا ازگازها و يا مايعات (هيدروليكي) نيز استفاده مي گردد. به علت سرعت بالاي تغييرات در شير كنترل از فرمان بادي به صورت هواي فشرده استفاده مي گردد. بدين ترتيب از اتاق كنترل تا سر شير كنترل فرمان به صورت الكتريكي و براي سرعت بخشيدن به ديناميك سيستم از هواي فشرده جهت باز و بسته شدن اكثر شيرهاي كنترلي استفاده مي شود. البته گاهي اوقات شير كنترل با موتور الكتريكي به حركت در مي آيد كه همانطور كه گفته شد سرعت پاييني دارد.

3- فرمان مكانيكي: اين نوع فرمان در داخل ابزار دقيق مورد استفاده قرار مي گيرد و در مدار كنترل استفاده نمي شود.

- فرايند: دستگاه يا مجموعه دستگاه هايي كه بايد در حد شرايط مورد نظر كنترل شوند را فرايند گويند.

- پس خور: اغلب راهكار تنظيم يك فرايند به صورت پس خور مي باشد يعني پس از آنكه تغييرات توسط كنترلر به سيستم اعمال شد، به صورت مستمر متغيرهاي سيستم(فرايند ) اندازه گيري مي شوند و به مقايسه گر پس خورانيده مي شوند تا آنكه خطا صفر شود.

- حالت يكنواخت: يك فرايند را هنگامي مي توان در حالت يكنواخت ناميد كه هيچ يك از متغيرها با گذشت زمان تغيير نكند. در اكثر فرايندهاي صنعتي تمامي دستگاهها بايد حول يك نقطه ثابت كه طراحي شده اند كار كنند كه نقطه يكنواخت ناميده مي شود.

- اغتشاش و بار: معمولاً فرايند ها هميشه در يك نقطه مشخص كه طراحي شده اند عمل نمي كنند . اين موضوع به علت نويزها مي باشد. به عنوان مثال غلظت يا دبي خوراك ورودي به يك واحد ممكن است همواره تغيير كند. اگر اغتشاش ورودي به فرايند قابل اندازه گيري باشد و به نوعي بتوان آنرا مدل كرد آنرا بار (load) مي نامند. راهكارهاي زيادي جهت مبارزه با نويزها و بارها وجود دارد.

- تاخير زماني (Lag): در اكثر فرايند هاي صنايع شيميايي همواره يك تاخير زماني بين ورودي و خروجي وجود دارد. در ساده ترين مورد هنگامي كه يك سيال از لوله عبور مي كند هيچگاه به محض ورود به لوله از سوي ديگر خارج نمي شود. يعني مدت زماني به اندازه زمانيكه لازم است تا لوله با سيال ورودي پر شود لازم است تا اثر ورود سيال در خروجي ظاهر شود. اين پديده را تاخير زماني يا Lag مي گوييم . به عنوان مثال اثر تغيير در شرايط خوراك ورودي به يك دستگاه تقطير ممكن است دهها دقيقه به طول بيانجامد تا تاثير آن در محصول تقطير شده خروجي از بالاي برج مشخص گردد.

لینک به دیدگاه

طراحي كنترلر

در حالت كلي به سه منظور كنترلر طراحي مي گردد:

 

  1. اگر سيستم خيلي تند باشد و بخواهيم سرعت آنرا تعديل كنيم. به عنوان مثال در مواردي سيستم بسيار حساس است و با يك تغيير كوچك عكس العمل هاي شديدي ممكن است به شير كنترل وارد كند كه باعث استهلاك آن مي گردد. در نتيجه بايدكنترلري طراحي شود تا مانع از عكس العمل هاي شديد شيركنترل شود. در اين حالت اصطلاحاً مي گوييم يك ديناميك در سيستم وارد كرده ايم.
  2. گاهي سيستم مورد نظر بسيار كند است و مي خواهيم سيستم سريعتر به جواب برسد . در اين حالت بايد مدار كنترلي بخشي از ديناميك فرايند را خنثي سازد. اين كار با مدلسازي فرايند و حذف ديناميك سيستم تا جاي ممكن عملي مي شود.
  3. سيستم ناپايدار است و بايد پايدار شود. بحث پايداري مهمترين بحث طراحي كنترلر مي باشد و تمامي سيستمها بايد به دقت مورد مطالعه واقع شوند تا ببينيم سيستم پايدار است يا خير. در صورت پايداري بايد با الگوريتم هاي موجود آنرا پياده سازي كنيم. حتي اگر سيستم پايدار باشد بايد مواظب باشيم تا پس از بستن مدار و طراحي كنترلر سيستم ناپايدار نگردد. در هنگام طراحي از اين عامل به عنوان يكي از پارامترهاي طراحي استفاده مي كنيم.
     

petronet-controller-9140.JPG

petronet-controller-9141.JPG

شكل 7 - الف. يك سيستم درجه دو كه خروجي شديدي دارد. ب. پس از قراردادن يك ديناميك در سيستم پاسخ تعديل شده است.

لینک به دیدگاه

تنظيم كنترلر

در تنظيم كنترلر همواره دو عامل در نظر گرفته مي شود:

 

پايداري

در بحث طراحي كنترلر يكي از مهمترين قسمت ها بررسي پايداري سيستم مي باشد . يك سيستم هنگامي پايدار است كه اگر يك ورودي محدود به سيستم وارد شود پس از مدت زمان معيني خروجي محدود بماند. به عنوان مثال اگر يك تغيير در دما يا دبي ورودي راكتور به وجود بيايد پس از يك مدت زمان معين انتظار آنست كه شرايط عملياتي راكتور و كيفيت محصول خارج شده مقدار معيني باشد نه آنكه پس از مدتي راكتور از كنترل خارج شود و مثلاً منفجر گردد. هنگام تنظيم كردن؟ ”tune“ كنترلر بايد متوجه موضوع پايداري بود.

عملكرد كنترلر

در بحث عملكرد كنترلر معمولاً چند عامل در نظر گرفته مي شوند و سعي طراح بر آن است كه كنترلر را طوري تنظيم كند كه به بهترين جواب برسد. برخي از مهمترين پارامترهايي كه در تنظيم عملكرد كنترلر در نظر گرفته مي شوند عبارتند از :

 

  • سرعت رسيدن به جواب نهايي
  • آفست يا خطاي ماندگار در برخي از سيستم ها به وجود مي آيد و باعث مي شود كه سيستم هيچگاه به جواب نهايي نرسد و تنها در حدود جواب نهايي قرار گيرد. معمولاً در طراحي ها سعي مي شود مقدار انحراف به حداقل برسد.
  • اورشوت: در برخي سيستمها به وجود مي آيد. در اين حالت سيستم در لحظه اي كه ورودي به آن وارد مي شود عكس العمل شديدي نشان مي دهد. اين موضوع باعث بالا رفتن سرعت رسيدن به جواب نهايي مي شود .اما از طرف ديگر باعث استهلاك كنترلر و خراب شدن محصولات نيز مي گردد . ميزان اورشوت بايد بهينه مي باشد. (شكل 7 - الف )
  • انتگرال خطا: سطح زير نمودار مي باشد. مشخص است كه هرچه اين سطح كوچكتر باشد كنترلر عملكرد بهتري دارد. عموماً در طراحي دو عامل پايداري و عملكرد با هم در تقابل مي باشند. بدين معنا كه غالباً به خاطر پايداري بايد مقداري از كيفيت عملكرد سيستم بكاهيم. به عنوان مثال براي اينكه سيستم معيار پايداري بهتري داشته باشد خصوصاً در مقابل خطاي مدلسازي مقاومت نشان دهد و اصطلاحاً ”Robust“ باشد مجبوريم از سرعت ديناميكي سيستم بكاهيم و به نوعي مانع از ورودي هاي شديد به سيستم شويم . در تنظيم كنترلر معمولاً از روشها و جداول استاندارد استفاده مي شود. يكي از مهمترين اين روشها تنظيم كنترلر با روش زيگلر-نيكولز مي باشد كه با رجوع به جداول مربوطه مي توان كنترلرهاي PID را تنظيم كرد.

petronet-controller-9142.JPG

شكل 8 – نمودار خطا بر حسب زمان ( براي سيستم شكل 6 ) هر قدر سطح زيرنمودار كمتر باشد، سيستم بهتر عمل مي كند

لینک به دیدگاه

روش هاي مهم در طراحي كنترلر

سيستم مدار بسته (Closed loop system)

اين روش طراحي، مهمترين روش كنترل كردن سيستمهاي كنترلي مي باشد. در مورد اين روش در ابتداي اين بخش توضيحات كافي داده شده است. به طور كلي مبناي اين روش استفاده از اطلاعات فرايند و مقايسه آن با مقدار مطلوب مي باشد. سپس بر اساس دوري و نزديكي از مقدار مطلوب (set point) كنترلر عكس العمل ها ي مقتضي را صادر مي كند(رجوع شود به شكل 5 )

يكي از اثرات مهم سيستم مدار بسته كاهش حساسيت مي باشد اما با عدم قطعيت سيستم به خوبي مقابله مي كند. نكته مهم آنكه در اكثر الگوريت مهاي كنترلي در نهايت پس از انجام همه مراحل سيستم را مدار بسته نيز مي كنند. در روش كنترل پيش خور بيشتر راجع به اين موضوع بحث خواهيم نمود.

 

كنترل پيش خور (Feed Forward)

 

جهت مقابله با اثرات بار (Load يا اغتشاشات قابل اندازه گيري) از اين روش استفاده مي شود . مبناي اين روش رساندن اطلاعات مربوط به اغتشاش ورودي در همان لحظات اوليه به كنترلر مي باشد تا كنترلر اثر بار ورودي را در همان ابتدا خنثي سازد.

petronet-controller-9143.JPG

شكل 9 - پاسخ مدار بسته سيستم (شكل 7) . پس از بستن مدار و ورودي پله در خروجي 50% آفست داريم كه نشان ميدهد كنترلر بايد بهتر تنظيم شود.

جهت روشن شدن موضوع يك گرم كننده خوراك را مطابق شكل زير در نظر بگيريد . در اين فرآيند مي خواهيم دماي خروجي جريان خوراك از گرمكن را توسط تغيير در شدت جريان سوخت ورودي به گرمكن كنترل كنيم. يك مداركنترل پس خور ساده نمي تواند به طور مناسب عمل كنترل را انجام دهد، زيرا جريان خوراك عملاً داراي نوسانات فشار و دبي مي باشد.

با قراردادن يك اندازه گيرِجريان روي وروردي خوراك (بار) مي توان (شكل 11) عملكرد سيستم را به طور قابل توجهي بهبود داد. دقت شودكه تمام عمليات تنها با يك شير كنترل، تنظيم مي شود.

 

كنترلر ”Feed Forward/Feed Back“

همانطور كه گفته شد پس از طراحي كنترلرها عموماً سيستم را مدار بسته مي كنند. يعني پس از اينكه سعي شد اثر بار ورودي با پيش خور خنثي شود سپس با مدار پس خور فرايند كنترل مي شود تا مشخص شود سيستم به جواب مورد نظر رسيده يا نه(شكل فوق). علت اين موضوع آنست كه ما در مدلسازي سيستمهاي فرايندي همواره با خطا روبرو هستيم كه با سيستم مدار بسته اين اثرات را خنثي مي كنيم. البته شايد اين سوال پيش بيايد.

petronet-controller-9144.JPG

شكل 10 - فرآيند گرم كنندة خوراك. با يك كنترل پس خور به تنهايي نمي توان دماي خروجي را به طور مناسب كنترل كرد

petronet-controller-9145.JPG

شكل 11 - با اندازه گيري load (جريان خوراك) مي توان سرعت وعملكرد سيستم را بهبود داد.

كه پس حالا كه از مدار پس، ديگر چه نيازي به مدار پيش خور است . جواب اين سوال آنست كه با مدار پيش خور تا حد بسيار خوبي مي توان عملكرد سيستم را بهبود بخشيد و با اثرات load مقابله كرده و از طرفي با استفاده از مدار پس خور، سيستم را مقاوم (Robust) كرد تا كنترلر با اثرات خطاي مدلسازي مقابله كند. در نتيجه سيستم كنترلي خيلي بهتر عمل خواهد كرد.

لینک به دیدگاه

كنترل زنجيره اي (Cascade)

 

براي مقابله با اثر نويز (noise) در اغتشاشاتي كه به سيستم وارد مي شود و كثيرالاتفاق مي باشند از اين روش كنترلي استفاده مي شود. در اين حالت يك وسيله اندازه گيري در قسمتي كه اغتشاش وارد مي شود قرار مي دهيم و سعي مي كنيم عمل كنترل سيستم را تنها با يك شير كنترل انجام دهيم. با مثال زير علت گذاشتن كنترل Cascade مشخص مي شود. در يك ستون تقطير عموماً جهت تنظيم سطح در ته برج از اين روش استفاده مي شود . در شكل 12 كنترل سطح با يك مدار پس خور ساده نشان داده شده است. به علت تغييرات ارتفاع (فشار )جريان خروجي از لوله پايين آورنده داراي اغتشاش زيادي مي باشد كه بركاهش عملكرد شير كنترل تاثير زيادي مي گذارد و باعث مي شود زمان زيادي طول بكشد تا كنترلر بتواند با هر تغيير روي سيستم مقابله كند.

 

petronet-controller-9146.JPG

شكل 12 - كنترل پس خورِ سطح يك ستون تقطيرتنها با استفاد ه از انداز هگيري

براي بهبود سرعت عمليات كنترل بايد از يك كنترل cascade استفاده كرد (شكل 12). در اين صورت با قرار دادن يك اندازه گيرِ جريان، سرعت كنترل پنج برابر افزايش مي يابد . مدار LC را حلقه اوليه يا ارباب (master) و مدار FC راحلقه ثانويه يا برده (Slave) گويند.

petronet-controller-9147.JPG

شكل 13 – كنترل cascade سطح يك ستون تقطير با استفاده از اندازه گيري سطح كه با اندازه گيرِ جريان كوپل شده است.

براي آشنايي بيشتر با اين الگوريتم كنترل، مدار شكل 10 (گرمكن) را در نظر بگيريد. سوخت ورودي به گرمكن به علت تغييرات فشار داراي اغتشاش زيادي مي باشد كه عملكرد سيستم ر ا به شدت كم مي كند و حتي ممكن است آنرا ناپايدار كند. براي بالا بردن عملكرد و مخصوصاً سرعت كنترل ا ز يك كنترل cascade مطابق شكل 14 استفاده مي شود . در اين سيستم با قرار دادن يك سنسور و يك كنترلر ديگر با استفاده از يك شير كنترل سيستم ر ا كنترل كرده ايم.

 

petronet-controller-9148.JPG

شكل 14 – كنترل cascade براي مقابله با اثرات اغتشاش در جريان

كنترلر دماي جريان خوراك حلقه اوليه مي باشد كه point remote set ر ا براي حلقه ثانويه مي فرستد. به طور كلي يكي از مهمترين موارد كاربرد اين نوع كنترلر در كنترل جرياناتي مي باشد كه از واحد utility مي آيد و تغييرات زيادي دارد در اين حالت اين جريان ها يك عامل اغتشاش مي باشد و ميزان ثابتي ندارد . اگر تغييرات اين اغتشاش لحاظ نگردد مشكلات زيادي براي كنترل سيستم به وجود مي آيد و حتي ممكن است باعث ناپايداري فرايند گردد. در اين حالت بهترين كار آنست كه دما يا فشار اين جريان ها كنترل گردند.

لینک به دیدگاه

چند نكته در مورد كنترل زنجيره اي

 

به دليل اهميت و كاربرد گسترده اين نوع كنترلر به توضيحات زير لازم است توجه شود:

  1. در صنعت اگر متغير كنترلي، جريان باشد كه داراي اغتشاش زيادي مي باشد آنرا Cascade مي كنند ( معمولاً جريانهايي كه از utility مي آيد).
  2. اين كنترلر در جايي استفاده مي شود كه بيش از يك بار (load) وجود دارد.
  3. جهت تنظيم (tune) ابتدا بايد كنترلر را روي وضعيت manual قرار داده و حلقه داخلي را تنظيم كرد سپس آنرا remote مي كنيم و بعد از آن حلقه خارجي را تنظيم مي كنيم.

petronet-controller-9149.JPG

شكل 15 - الف. يك رآكتور با سيستم كنترل زنجيره اي (cascade)

ب. پاسخ سيستم به يك ورودي پله اي. پاسخ بالايي توسط يك مداركنترل پس خور معمولي

پاسخ پاييني توسط يك مدار كنترل cascade

لینک به دیدگاه

به گفتگو بپیوندید

هم اکنون می توانید مطلب خود را ارسال نمایید و بعداً ثبت نام کنید. اگر حساب کاربری دارید، برای ارسال با حساب کاربری خود اکنون وارد شوید .

مهمان
ارسال پاسخ به این موضوع ...

×   شما در حال چسباندن محتوایی با قالب بندی هستید.   حذف قالب بندی

  تنها استفاده از 75 اموجی مجاز می باشد.

×   لینک شما به صورت اتوماتیک جای گذاری شد.   نمایش به صورت لینک

×   محتوای قبلی شما بازگردانی شد.   پاک کردن محتوای ویرایشگر

×   شما مستقیما نمی توانید تصویر خود را قرار دهید. یا آن را اینجا بارگذاری کنید یا از یک URL قرار دهید.

×
×
  • اضافه کردن...