Cách thức hoạt động của bộ điều chỉnh tự động và hoạt động trên ví dụ về buồng ấp trứng

Hình thức điều khiển tự động đơn giản và phổ biến nhất đối với hoạt động của các thiết bị kỹ thuật là điều khiển tự động, được gọi là phương pháp giữ cho một tham số nhất định không đổi (ví dụ: tốc độ quay của trục, nhiệt độ trung bình, áp suất hơi) hoặc phương pháp đảm bảo sự biến đổi của nó theo một quy luật nhất định. Nó có thể được thực hiện thông qua các hành động thích hợp của con người hoặc tự động, nghĩa là với sự trợ giúp của các thiết bị kỹ thuật thích hợp - bộ điều chỉnh tự động.

Bộ điều chỉnh duy trì giá trị không đổi của tham số được gọi là của riêng chúng và bộ điều khiển cung cấp thay đổi tham số theo một luật nhất định được gọi là phần mềm.

Năm 1765, thợ máy người Nga I. I. Polzunov đã phát minh ra bộ điều chỉnh tự động cho mục đích công nghiệp, giúp duy trì mực nước gần như không đổi trong nồi hơi. Năm 1784, thợ cơ khí người Anh J. Watt đã phát minh ra một bộ điều tốc tự động duy trì tốc độ quay không đổi của trục động cơ hơi nước.

quy trình quy định

Hãy xem xét làm thế nào bạn có thể duy trì nhiệt độ không đổi trong một buồng gọi là máy điều nhiệt, một ví dụ trong số đó sẽ là buồng ấp trứng.

lồng ấp

Bộ ổn nhiệt được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau, đặc biệt là trong ngành thực phẩm. Cuối cùng, không gian sống cũng có thể được coi là một bộ điều nhiệt vào mùa đông nếu nó duy trì nhiệt độ không đổi với sự trợ giúp của các van đặc biệt được cung cấp trên bộ tản nhiệt sưởi ấm. Hãy chỉ ra cách thực hiện kiểm soát nhiệt độ phòng không tự động.

Giả sử rằng mong muốn duy trì nhiệt độ 20 ° C. Nó được theo dõi bằng nhiệt kế trong phòng. Nếu nó tăng cao hơn, thì van tản nhiệt hơi đóng. Điều này làm chậm dòng chảy của nước nóng sau này. Nhiệt độ của nó giảm và do đó dòng năng lượng vào phòng giảm, nơi nhiệt độ không khí cũng trở nên thấp hơn.

Khi nhiệt độ không khí trong phòng thấp hơn 20 ° C, van sẽ mở ra và do đó lưu lượng nước nóng trong bộ tản nhiệt tăng lên, do đó nhiệt độ trong phòng tăng lên.

Với quy định như vậy, các dao động nhỏ về nhiệt độ không khí xung quanh giá trị cài đặt được quan sát (trong ví dụ được xem xét là khoảng 20 ° C).

nhiệt cơ

Ví dụ này cho thấy rằng một số hành động nhất định cần được thực hiện trong quy trình điều tiết:

• đo tham số điều chỉnh;
• so sánh giá trị của nó với giá trị đặt trước (trong trường hợp này, cái gọi là lỗi điều khiển được xác định - chênh lệch giữa giá trị thực và giá trị đặt trước);
• để tác động đến quá trình theo giá trị và dấu của sai số điều khiển.

Trong quy định không tự động, những hành động này được thực hiện bởi một người vận hành.

điều chỉnh tự động

Quy định có thể được thực hiện mà không cần sự can thiệp của con người, tức là bằng các phương tiện kỹ thuật. Trong trường hợp này, chúng ta đang nói về quy định tự động, được thực hiện bằng bộ điều chỉnh tự động. Chúng ta hãy tìm hiểu xem nó bao gồm những phần nào và các phần này tương tác với nhau như thế nào.

Phép đo giá trị thực tế của tham số được kiểm soát được thực hiện bởi một thiết bị đo được gọi là cảm biến (trong ví dụ về lồng ấp — cảm biến nhiệt độ).

Kết quả của các phép đo được cảm biến đưa ra dưới dạng một số tín hiệu vật lý (chiều cao của cột chất lỏng đo nhiệt độ, biến dạng của tấm lưỡng kim, giá trị của điện áp hoặc dòng điện ở đầu ra của cảm biến, v.v.).

Việc so sánh giá trị thực của tham số được kiểm soát với giá trị đã cho được thực hiện bởi một bộ so sánh đặc biệt được gọi là phần thân rỗng. Trong trường hợp này, sự khác biệt giữa giá trị thực của tham số được kiểm soát và giá trị được chỉ định (nghĩa là bắt buộc) của nó được xác định. Sự khác biệt này được gọi là sai số điều khiển. Nó có thể là cả tích cực và tiêu cực.

Giá trị của sai số điều khiển được chuyển thành một tín hiệu vật lý nào đó tác động đến người thừa hành điều khiển trạng thái của đối tượng bị điều khiển. Do tác động của cơ quan điều hành lên đối tượng, thông số điều khiển tăng hoặc giảm tùy thuộc vào dấu hiệu của sai số điều chỉnh.

Do đó, các bộ phận chính của bộ điều chỉnh tự động là: phần tử đo (cảm biến), phần tử tham chiếu (phần tử zero) và phần tử điều hành.

Để phần tử số không so sánh giá trị đo được của biến điều khiển với giá trị cài đặt, cần phải nhập giá trị cài đặt của tham số vào bộ điều khiển tự động. Điều này được thực hiện với sự trợ giúp của một thiết bị đặc biệt, cái gọi là Master, chuyển đổi điều chỉnh tự động giá trị cài đặt của tham số thành tín hiệu vật lý ở một mức nhất định.

Trong trường hợp này, điều quan trọng là các tín hiệu vật lý của đầu ra cảm biến và giá trị cài đặt phải có cùng bản chất. Chỉ trong trường hợp này mới có thể so sánh với phần thân rỗng.

Cũng cần lưu ý rằng công suất của tín hiệu đầu ra tương ứng với lỗi quy định, theo quy luật, không đủ để kiểm soát hoạt động của cơ quan điều hành. Về vấn đề này, tín hiệu được chỉ định được khuếch đại trước. Do đó, bộ điều chỉnh tự động, ngoài ba phần chính được chỉ định (cảm biến, phần tử zero và bộ truyền động), còn bao gồm một cài đặt và bộ khuếch đại.

Sơ đồ khối điển hình của hệ thống điều khiển tự động

Như có thể thấy từ sơ đồ này, hệ thống điều khiển tự động đã đóng. Từ đối tượng điều khiển, thông tin về giá trị của tham số được điều khiển đi đến cảm biến, sau đó đến thân số 0, sau đó tín hiệu tương ứng với lỗi điều khiển đi qua bộ khuếch đại đến cơ quan điều hành, có tác dụng cần thiết đối với đối tượng điều khiển.

Chuyển động của các tín hiệu từ đối tượng điều khiển đến phần thân rỗng là một vòng phản hồi. Phản hồi là điều kiện tiên quyết cho quá trình điều tiết. Một vòng khép kín như vậy cũng bị ảnh hưởng bởi các tác động bên ngoài.

Đầu tiên (và đây là điều quan trọng nhất), đối tượng của quy định phải chịu các tác động từ bên ngoài.Chính những ảnh hưởng này gây ra những thay đổi trong các thông số về trạng thái của nó và áp đặt quy định.

Thứ hai, tác động bên ngoài lên mạch của hệ thống điều khiển tự động là đầu vào của thân số 0 thông qua giá trị cài đặt của giá trị yêu cầu của tham số được điều khiển, được xác định dựa trên phân tích chế độ vận hành của toàn bộ hệ thống. bao gồm thiết bị tự động này. Phân tích này được thực hiện bởi con người hoặc máy tính điều khiển.

Ví dụ về bộ điều chỉnh tự động:

Thiết bị và nguyên lý hoạt động của bộ điều nhiệt điện cho sắt

Việc sử dụng bộ điều khiển PID trong các hệ thống tự động hóa trên ví dụ về TRM148 OWEN