ตัวควบคุมอัตโนมัติทำงานอย่างไรและทำงานอย่างไรกับตัวอย่างห้องบ่มเพาะ
รูปแบบที่ง่ายและพบได้บ่อยที่สุดของการควบคุมอัตโนมัติของการทำงานของอุปกรณ์ทางเทคนิคคือการควบคุมอัตโนมัติ ซึ่งเรียกว่าวิธีการรักษาพารามิเตอร์ให้คงที่ (เช่น ความเร็วในการหมุนเพลา อุณหภูมิปานกลาง แรงดันไอน้ำ) หรือวิธีการตรวจสอบ การเปลี่ยนแปลงตามกฎหมายบางอย่าง สามารถดำเนินการผ่านการกระทำของมนุษย์ที่เหมาะสมหรือโดยอัตโนมัติ นั่นคือด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์ทางเทคนิคที่เหมาะสม - ตัวควบคุมอัตโนมัติ
ตัวควบคุมที่รักษาค่าคงที่ของพารามิเตอร์เรียกว่าของตัวเองและตัวควบคุมที่ให้การเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ตามกฎหมายบางอย่างเรียกว่าซอฟต์แวร์
ในปี พ.ศ. 2308 ช่างเครื่องชาวรัสเซีย I. I. Polzunov ได้คิดค้นตัวควบคุมอัตโนมัติสำหรับวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรมซึ่งรักษาระดับน้ำในหม้อไอน้ำให้คงที่โดยประมาณ ในปี 1784 ช่างเครื่องชาวอังกฤษ J. วัตต์ได้ประดิษฐ์เครื่องควบคุมอัตโนมัติที่รักษาความเร็วคงที่ของการหมุนของเพลาของเครื่องยนต์ไอน้ำ
กระบวนการระเบียบ
พิจารณาว่าคุณจะรักษาอุณหภูมิในห้องให้คงที่ได้อย่างไร เทอร์โมตัวอย่างที่จะเป็นห้องบ่มเพาะ
ตู้ฟัก
เทอร์โมสตัทถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในภาคอุตสาหกรรมต่างๆ โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมอาหาร สุดท้าย พื้นที่ใช้สอยยังถือเป็นเทอร์โมสตัทในฤดูหนาวได้หากรักษาอุณหภูมิให้คงที่ด้วยความช่วยเหลือของวาล์วพิเศษบนหม้อน้ำทำความร้อน เรามาแสดงวิธีการควบคุมอุณหภูมิห้องแบบไม่อัตโนมัติกัน
สมมติว่าควรรักษาอุณหภูมิไว้ที่ 20 ° C มีการตรวจสอบโดยเครื่องวัดอุณหภูมิห้อง หากสูงขึ้นแสดงว่าวาล์วหม้อน้ำปิดเล็กน้อย สิ่งนี้จะชะลอการไหลของน้ำร้อนในช่วงหลัง อุณหภูมิจะลดลง ดังนั้นการไหลของพลังงานเข้ามาในห้องจึงลดลง โดยที่อุณหภูมิของอากาศจะลดลงด้วย
เมื่ออุณหภูมิของอากาศในห้องต่ำกว่า 20 ° C วาล์วจะเปิดขึ้นและทำให้การไหลของน้ำร้อนในหม้อน้ำเพิ่มขึ้นเนื่องจากอุณหภูมิในห้องสูงขึ้น
ด้วยกฎระเบียบดังกล่าวจะสังเกตเห็นความผันผวนเล็กน้อยของอุณหภูมิอากาศรอบ ๆ ค่าที่ตั้งไว้ (ในตัวอย่างที่พิจารณาคือประมาณ 20 ° C)
เทอร์โมสแตทเชิงกล
ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นว่าต้องดำเนินการบางอย่างในกระบวนการควบคุม:
- วัดพารามิเตอร์ที่ปรับได้
- เปรียบเทียบค่ากับค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้า (ในกรณีนี้จะมีการกำหนดข้อผิดพลาดในการควบคุมที่เรียกว่า - ความแตกต่างระหว่างค่าจริงและค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้า)
- เพื่อส่งผลต่อกระบวนการตามค่าและเครื่องหมายของข้อผิดพลาดในการควบคุม
ในการควบคุมที่ไม่ใช่แบบอัตโนมัติ การดำเนินการเหล่านี้ดำเนินการโดยผู้ปฏิบัติงานที่เป็นมนุษย์
ปรับอัตโนมัติ
กฎระเบียบสามารถทำได้โดยปราศจากการแทรกแซงของมนุษย์ กล่าวคือ โดยวิธีการทางเทคนิค ในกรณีนี้ เรากำลังพูดถึงการควบคุมอัตโนมัติซึ่งดำเนินการโดยใช้ตัวควบคุมอัตโนมัติ มาดูกันว่ามันประกอบด้วยส่วนใดบ้างและส่วนเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร
การวัดค่าที่แท้จริงของพารามิเตอร์ที่ควบคุมนั้นดำเนินการโดยอุปกรณ์การวัดที่เรียกว่าเซ็นเซอร์ (ในตัวอย่างตู้อบ — เซ็นเซอร์อุณหภูมิ).
เซ็นเซอร์จะได้รับผลลัพธ์ของการวัดในรูปแบบของสัญญาณทางกายภาพบางอย่าง (ความสูงของคอลัมน์ของเหลวเทอร์โมเมตริก การเสียรูปของแผ่นโลหะคู่ ค่าของแรงดันหรือกระแสที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ ฯลฯ)
การเปรียบเทียบค่าจริงของพารามิเตอร์ที่ควบคุมกับค่าที่กำหนดจะทำโดยตัวเปรียบเทียบพิเศษที่เรียกว่า null body ในกรณีนี้ จะมีการกำหนดความแตกต่างระหว่างค่าจริงของพารามิเตอร์ควบคุมและค่าที่ระบุ (เช่น จำเป็น) ความแตกต่างนี้เรียกว่าข้อผิดพลาดในการควบคุม อาจเป็นได้ทั้งบวกและลบ
ค่าของข้อผิดพลาดในการควบคุมจะถูกแปลงเป็นสัญญาณทางกายภาพบางอย่างที่ส่งผลต่อผู้บริหารที่ควบคุมสถานะของวัตถุที่ถูกควบคุม อันเป็นผลมาจากผลกระทบของฝ่ายบริหารต่อวัตถุ พารามิเตอร์ที่ควบคุมจะเพิ่มขึ้นหรือลดลงขึ้นอยู่กับสัญญาณของข้อผิดพลาดในการปรับค่า
ดังนั้น ส่วนหลักของตัวควบคุมอัตโนมัติคือ: องค์ประกอบการวัด (เซ็นเซอร์), องค์ประกอบอ้างอิง (องค์ประกอบศูนย์) และองค์ประกอบผู้บริหาร
เพื่อให้องค์ประกอบศูนย์เปรียบเทียบค่าที่วัดได้ของตัวแปรควบคุมกับค่าที่ตั้งไว้ จำเป็นต้องป้อนค่าที่ตั้งไว้ของพารามิเตอร์ในตัวควบคุมอัตโนมัติ ทำได้โดยใช้อุปกรณ์พิเศษที่เรียกว่า Master ซึ่งจะแปลงการปรับอัตโนมัติของค่าที่ตั้งไว้ของพารามิเตอร์เป็นสัญญาณทางกายภาพที่ระดับหนึ่ง
ในกรณีนี้ สิ่งสำคัญคือต้องให้สัญญาณทางกายภาพของเอาต์พุตเซ็นเซอร์และค่าที่ตั้งไว้มีลักษณะเหมือนกัน เฉพาะในกรณีนี้เท่านั้นที่สามารถเปรียบเทียบกับตัวว่างได้
ควรสังเกตว่าพลังของสัญญาณเอาต์พุตที่สอดคล้องกับข้อผิดพลาดของกฎระเบียบนั้นไม่เพียงพอที่จะควบคุมการทำงานของฝ่ายบริหาร ในเรื่องนี้ สัญญาณที่ระบุจะถูกขยายล่วงหน้า ดังนั้น ตัวควบคุมอัตโนมัติ นอกเหนือจากส่วนหลักสามส่วนที่ระบุ (เซ็นเซอร์ องค์ประกอบศูนย์ และแอคชูเอเตอร์) ยังรวมถึงการตั้งค่าและแอมพลิฟายเออร์
บล็อกไดอะแกรมทั่วไปของระบบควบคุมอัตโนมัติ
ดังที่เห็นได้จากแผนผังนี้ ระบบควบคุมอัตโนมัติปิดอยู่ จากวัตถุควบคุม ข้อมูลเกี่ยวกับค่าของพารามิเตอร์ที่ควบคุมจะไปที่เซ็นเซอร์ จากนั้นไปที่ตัวศูนย์ หลังจากนั้นสัญญาณที่สอดคล้องกับข้อผิดพลาดในการควบคุมจะส่งผ่านแอมพลิฟายเออร์ไปยังตัวผู้บริหาร ซึ่งมีผลที่จำเป็นต่อ วัตถุควบคุม
การเคลื่อนที่ของสัญญาณจากวัตถุควบคุมไปยัง null body เป็นวงจรป้อนกลับ คำติชมเป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับกระบวนการควบคุม วงปิดดังกล่าวยังได้รับผลกระทบจากอิทธิพลภายนอก
ประการแรก (และนี่คือสิ่งที่สำคัญที่สุด) เป้าหมายของกฎระเบียบนั้นได้รับอิทธิพลจากภายนอกอิทธิพลเหล่านี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ของรัฐและกำหนดกฎระเบียบ
ประการที่สอง อิทธิพลภายนอกในวงจรของระบบควบคุมอัตโนมัติคืออินพุตเข้าสู่ตัวศูนย์ผ่านค่าที่ตั้งไว้ของค่าที่ต้องการของพารามิเตอร์ควบคุม ซึ่งพิจารณาจากการวิเคราะห์โหมดการทำงานของระบบทั้งหมด ซึ่ง รวมถึงอุปกรณ์อัตโนมัตินี้ การวิเคราะห์นี้ดำเนินการโดยมนุษย์หรือคอมพิวเตอร์ควบคุม
ตัวอย่างตัวควบคุมอัตโนมัติ: