Bộ điều khiển vị trí và điều khiển hai vị trí

Trong các đối tượng điều khiển không có tự cân bằng, bất kỳ hiệu ứng xáo trộn nào cũng không thể cục bộ nếu không có sự trợ giúp của bộ điều khiển tự động và trạng thái cân bằng sẽ không đạt được.

Hoạt động của bộ điều chỉnh tự động được xác định bởi loại mối quan hệ giữa độ lệch của tham số được điều khiển và hiệu ứng điều chỉnh của cơ quan điều chỉnh, xảy ra do chuyển động của nó. Sự phụ thuộc này được gọi là đặc tính động của bộ điều khiển hoặc luật điều chỉnh của bộ điều khiển... Theo loại phụ thuộc này, bộ điều chỉnh được chia thành vị trí, tĩnh hoặc tỷ lệ, bất tĩnh và đẳng hướng.

Bộ điều chỉnh trong bộ định vị có thể có hai hoặc nhiều vị trí cố định, mỗi vị trí tương ứng với các giá trị nhất định của tham số được điều khiển.

Theo số lượng vị trí, bộ điều chỉnh có thể là hai vị trí, ba vị trí và nhiều vị trí.

Trong thực tế, ứng dụng lớn nhất được tìm thấy là bộ điều chỉnh hai vị trí... Chúng cần được thảo luận chi tiết hơn.

Trong bộ điều chỉnh hai vị trí, khi tham số được điều khiển lệch khỏi giá trị đặt (một lượng lớn hơn độ nhạy của bộ điều chỉnh), cơ quan điều chỉnh chiếm một trong các vị trí cực trị tương ứng với lưu lượng tối đa hoặc tối thiểu của chất điều chỉnh . Trong một trường hợp cụ thể, giá trị tối thiểu có thể bằng không.

Chuyển động của cơ quan điều chỉnh từ vị trí đầu này sang vị trí đầu cuối khác với điều chỉnh bật tắt thường được thực hiện ở tốc độ cao — về mặt lý thuyết là tức thời trong khoảng thời gian tức thời bằng không.

Sự cân bằng giữa dòng vào và dòng ra không được quan sát đối với một giá trị nhất định của tham số được kiểm soát. Điều này chỉ có thể xảy ra ở tải tối đa hoặc tối thiểu. Do đó, trong điều khiển hai vị trí, hệ thống thường ở trạng thái không cân bằng. Kết quả là, tham số được điều khiển liên tục dao động theo cả hai hướng so với giá trị cài đặt.

Biên độ của các dao động này trong trường hợp không có độ trễ, vì dễ giả định, sẽ là một độ nhạy nhất định của bộ điều chỉnh... Vùng dao động có thể có của tham số được điều khiển phụ thuộc vào vùng chết của bộ điều chỉnh và được xác định với giả định rằng có là không chậm trễ.

Dải chết của bộ điều khiển là phạm vi thay đổi của tham số được điều khiển cần thiết để bắt đầu chuyển động của bộ điều khiển theo hướng thuận và ngược. Vì vậy, ví dụ, nếu bộ điều chỉnh nhiệt độ phòng, được đặt để duy trì 20 ° C, bắt đầu đóng bộ điều chỉnh khi cung cấp nước nóng cho lò sưởi, khi nhiệt độ không khí bên trong tăng lên 21 ° và mở nó ở nhiệt độ 19 ° , thì vùng chết của bộ điều chỉnh này bằng 2°.

Độ chính xác của việc duy trì các tham số đã đặt với bật tắt tương đối cao.

Nếu độ chính xác của điều khiển đủ cao, thì có vẻ như bộ điều khiển bật tắt có thể được sử dụng trong tất cả các cơ sở. Khả năng áp dụng điều khiển bật tắt trong hầu hết các trường hợp được xác định không phải bởi độ chính xác điều khiển đạt được mà bởi tần số chuyển mạch cho phép. Cần lưu ý rằng việc chuyển đổi thường xuyên dẫn đến sự hao mòn nhanh chóng của các bộ phận (rất thường là các tiếp điểm) của bộ điều chỉnh và do đó, làm giảm độ tin cậy trong hoạt động của nó.

Sự hiện diện của độ trễ làm xấu đi quá trình điều chỉnh, vì nó làm tăng biên độ dao động của tham số, nhưng mặt khác, độ trễ làm giảm tần số chuyển mạch và do đó mở rộng phạm vi điều chỉnh bật tắt.

Sơ đồ nguyên lý của bộ điều khiển nhiệt độ hai vị trí điện trong lò sấy được thể hiện trong hình. 1.

Cơm. 1. Sơ đồ nguyên lý của bộ điều nhiệt hai vị trí điện trong tủ sấy: 1 — cảm biến lưỡng kim; 2 — phần tử điện gia nhiệt

Bộ điều chỉnh này bao gồm một cảm biến 1 và một bộ phận làm nóng bằng điện 2. Cảm biến bao gồm hai tấm tiếp xúc lưỡng kim, dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, có thể tiếp cận nhau, đóng hoặc ngược lại, mở mạch điện.

Thông thường, nhiệt độ 105 ° C được duy trì trong tủ sấy, sau đó, khi đạt đến nhiệt độ cài đặt, các tiếp điểm phải được đóng lại và thao tác một phần của bộ phận làm nóng.Giá trị yêu cầu của Qpr sau khi điều khiển lò sưởi có thể được chọn sao cho nó bù hoàn toàn tổn thất nhiệt từ Qst của lò sấy.

Nhưng nó cũng có thể được điều chỉnh sao cho khi đạt đến nhiệt độ cài đặt, lò sưởi sẽ tắt hoàn toàn. Trong biến thể đầu tiên, có thể đạt được Qpr = Qst đó, sau đó bộ điều chỉnh sẽ không chuyển đổi.

Trong bộ lễ phục. Hình 2 cho thấy đặc điểm của quá trình điều khiển hai vị trí. Hình này cho thấy những thay đổi trong tham số được kiểm soát theo thời gian sau một thay đổi đột ngột duy nhất trong tải đối tượng Qpr hoặc Qst. Chuyển động của cơ thể điều hòa theo thời gian cũng được thể hiện ở đây.

Cơm. 2. Đặc điểm của quá trình điều khiển hai vị trí

Cần lưu ý rằng trong quy định hai vị trí, sự thay đổi tải gây ra sự thay đổi giá trị trung bình của giá trị được kiểm soát, tức là được đặc trưng bởi những bất thường nhất định. Độ lệch so với giá trị trung bình của tham số được kiểm soát có thể được tính theo công thức

ΔPcm = (ΔTzap /W) (Qpr/2 — Qct),

trong đó ΔPcm — độ dịch chuyển tối đa của tham số được kiểm soát so với giá trị đặt trung bình; ΔTzap — thời gian trễ truyền; W là hệ số công suất của vật.

Trong trường hợp bình thường, Qpr = Qct và ΔTzap — giá trị không đáng kể. Do đó, sự dịch chuyển không thể rất đáng kể và không vượt quá vùng chết của bộ điều chỉnh.

Các lĩnh vực ứng dụng của bộ điều khiển bật và tắt

Bộ điều khiển hai vị trí có thể được sử dụng trong trường hợp mức độ tự cân bằng của đối tượng được điều khiển gần bằng một và độ nhạy của đối tượng với nhiễu không vượt quá 0,0005 1 / s, nếu không có lý do nào khác buộc bạn phải để từ bỏ bộ điều khiển này. Những lý do này bao gồm:

1. Bật tắt bộ điều chỉnh thường xuyên, ít hơn 4 - 5 phút, thường được thực hiện ở các trang web có hệ số công suất thấp và tải trang web thay đổi thường xuyên.

Cần lưu ý rằng tần số chuyển đổi cho phép được xác định bởi sự phức tạp về kỹ thuật của các bộ điều chỉnh ở cấp độ này. Những con số này được thiết lập bởi thực tế của hệ thống điều khiển tự động. Có lẽ trong tương lai chúng có thể được tinh chế, chủ yếu là hướng xuống dưới. Ngoài ra, cần lưu ý rằng có thể xác định tần số chuyển đổi cho phép bằng cách đặt tuổi thọ cần thiết của bộ điều chỉnh, đồng thời biết số lượng hoạt động (chu kỳ) tiêu chuẩn hóa tối thiểu của một trong các yếu tố điều chỉnh.

2. Không thể ngừng cung cấp chất mang nhiệt, ví dụ như bộ sưởi không khí của bộ thông gió cung cấp hoặc bộ sưởi không khí của bộ sưởi đầu tiên của bộ điều hòa không khí. Cần lưu ý rằng nếu trong mùa đông, việc cung cấp chất làm mát cho máy sưởi bị ngừng hoàn toàn hoặc thậm chí một phần, thì khi quạt hoạt động, hút không khí lạnh ở tốc độ cao, nó có thể bị đóng băng rất nhanh.

3.Không thể chấp nhận độ lệch lớn của các thông số môi trường không được kiểm soát... Ở đây có nghĩa là trong một số trường hợp, một trong các thông số không khí được điều chỉnh, trong khi thông số kia không được điều chỉnh, nhưng phải nằm trong giới hạn nhất định.

Ví dụ: bạn có thể gọi việc duy trì nhiệt độ nhất định trong các cửa hàng của ngành dệt may. Ở đây, nhiệm vụ là điều chỉnh nhiệt độ sao cho các điều kiện duy trì độ ẩm tương đối trong các giới hạn nhất định sẽ được duy trì. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ được giữ trong giới hạn quy định, sự dao động của độ ẩm tương đối sẽ vượt quá vùng cho phép.

Tình huống cuối cùng có thể được giải thích là do các hệ số công suất của đối tượng được kiểm soát liên quan đến nhiệt độ tương đối cao hơn so với các hệ số tương tự liên quan đến độ ẩm tương đối. Trong thực tế, rất thường xuyên, cần phải từ bỏ việc kiểm soát nhiệt độ bật tắt trong các xưởng như vậy.

4. Không thể chấp nhận độ lệch mạnh và đáng kể của các tham số của môi trường kiểm soát phù hợp với các yêu cầu đối với sự dao động của các tham số được kiểm soát.

Ví dụ, nhiệt độ của không khí cung cấp trong quá trình điều chỉnh bật tắt công suất sưởi ấm của bộ sưởi không khí buồng cung cấp có thể có những sai lệch đáng kể đến mức gây ra cảm giác khó chịu khi thổi ở nơi làm việc. Nói chung, dao động nhiệt độ bên trong sẽ không vượt quá giới hạn đã thiết lập.

Trường hợp này cũng có thể được giải thích bằng các giá trị khác nhau của hệ số công suất của bộ sưởi không khí là đối tượng kiểm soát nhiệt độ không khí cung cấp và phòng sản xuất là đối tượng kiểm soát nhiệt độ trong nhà.

Do đó, nếu có một tính năng phù hợp của đối tượng và không có lý do gì để từ bỏ bộ điều khiển bật tắt, bạn nên luôn đặt mục tiêu cài đặt bộ điều khiển sau. Loại bộ điều chỉnh này hóa ra là đơn giản nhất và rẻ nhất, hoạt động đáng tin cậy nhất và không yêu cầu bảo trì đủ tiêu chuẩn. Ngoài ra, bộ điều chỉnh như vậy đảm bảo chất lượng điều chỉnh ổn định.

Một thực tế quan trọng là hoạt động của bộ điều chỉnh hai vị trí thường yêu cầu mức tiêu thụ năng lượng tối thiểu, vì nó chỉ được sử dụng tại thời điểm đóng hoặc mở.

Bộ điều khiển hai vị trí thường được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ tự động trong lò nướng điện.