کنترلر صنعتی
کنترلرهای صنعتی، انواع تجهیزاتی هستند که برای کنترل فرآیند تولید در کارخانجات و واحد های تولید به کار گرفته می شوند. این مفهوم بسیار عمومی است و برای انواع تجهیزاتی که برای کنترل سیستم های صنعتی استفاده می شود کاربرد دارد. PLC یکی از انواع بسیار کامل برای کنترل سیستم صنعتی می باشد که به دلیل گستردگی موضوع، در یک پیج جداگانه به آن پرداخته شده است. کنترلرهایی که در این صفحه به آن می پردازیم، به پیچیدگی PLC نیستند و عموما برای مواردی که احتیاج به کنترل آسان توسط کاربر می باشد از آنها استفاده می شود.
از کنترلرهای صنعتی برای کنترل انواع پارامترهای فیزیکی، شیمیایی و برقی در سیستم اتوماسیون صنعتی استفاده می شود که انواع بسیار متفاوتی دارند. در این صفحه به معرفی محصولات مرتبط و انواع آن می پردازیم.
کنترلرهای صنعتی دارای یک بخش ورودی برای دریافت اطلاعات از سنسور نصب شده در پروسس بوده، عموما دارای سیتم کنترلی داخلی و صفحه نمایش برای انجام ستینگ و نمایش داده های فرآیند می باشند و در نهایت یک خروجی برای استپ و استارت و کنترل برای عملگرهایی نظر الکتروموتور، پمپ، ولو و غیره دارند.
از انواع کنترلر های صنعتی می توان به کنترلر دما، کنترلر رطوبت، کنترلر فشار، کنترلر فلو، کنترلر PH، کنترلر TDS، کنترلر EC و غیره اشاره کرد.
کنترل کننده در یک سیستم صنعتی مسئول تولید سیگنال کنترلی است. روش تولید سیگنال کنترلی توسط کنترل کننده الگوریتم‌های مختلفی دارد و به آن «عمل کنترلی» (Control Action) یا الگوریتم کنترل می‌گویند. در تصویر زیر بلوک دیاگرام یک کنترل کننده صنعتی را نشان می‌دهد.
در تصویر فوق نیز دیده می‌شود که مقدار انحراف سیگنال به دست آمده نسبت به سیگنال مرجع برابر با سیگنال خطا است و باید توسط کنترل کننده این مقدار خطا را «جبران» (Compensate) کرد تا در خروجی سیستم، یک سیگنال مطلوب به دست آید. در مقالات قبلی فرادرس به این موضوع اشاره کردیم که کنترل کننده می‌تواند سیستم را برای تولید مقادیر مختلف خروجی مدیریت کند، پس به عبارت دیگر در یک سیستم کنترلی، کنترل کننده مدیریت مورد نیاز برای سیستم را فراهم می‌کند تا مقدار خروجی لازم تولید شود. در ادامه انواع مختلف کنترل کننده ها را بررسی می‌کنیم که در سیستم‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
انواع کنترل کننده صنعتی
قبل از بررسی انواع مختلف کنترل کننده صنعتی، باید مودهای کنش کنترلی را بشناسیم؛ زیرا اساسا انواع مختلف کنترل کننده از مودهای مختلف کنش کنترلی سرچشمه می‌گیرد. دو نوع مود کنش کنترلی در نظر گرفته می‌شود که عبارتند از مود عملکرد پیوسته و مود عملکرد گسسته.
مود گسسته کنترل کننده صنعتی
مود عملکرد گسسته در کنترل کننده این امکان را فراهم می‌کند که کنترل کننده مقادیر گسسته را در خروجی ایجاد کند. در این مود کاری، خروجی متناسب با سیگنال تولید شده توسط کنترل کننده «تغییرات نرم» (Smooth Variation) ندارد و در عوض از یک مقدار به مقدار دیگری جهش می‌کند. بر اساس این مود کاری، کنترل کننده ها را می‌توان به دو نوع تقسیم کرد.
کنترل کننده دو موقعیتی یا خاموش و روشن (On-Off / Two-Position Controllers)
کنترل کننده چند موقعیتی (Multiposition Controllers)
مود پیوسته کنترل کننده صنعتی
این مود امکان تغییرات نرم خروجی کنترل شده را در سرتاسر بازه عملکرد ایجاد می‌کند. بنابراین خروجی سیستم کنترلی به صورت نرم متناسب با تمام یا بخشی از سیگنال خطا تغییر خواهد کرد. پس بر اساس ورودی اعمال شده به سیستم کنترل کننده در این مود را به انواع زیر تقسیم می‌کنند:
کنترل کننده تناسبی (Proportional Controller)
کنترل کننده انتگرال‌گیر (Integral Controller)
کنترل کننده مشتق‌گیر (Derivative Controller
کنترل کننده دما
همانطور که از اسم این دستگاه مشخص است، کنترلر دما، تجهیزی است که از آن جهت کنترل دمای پروسه صنعتی استفاده می شود، بدون اینکه نیاز به حضور اپراتور باشد. در این سیستم، کنترلر دما، دمای خروجی یک سنسور دما نظیر ترموکوپل و یا RTD را دریافت نموده، و دمای واقعی سنس شده توسط سنسور را با دمای مورد نیاز که توسط اپراتور در دستگاه ست شده است، مقایسه می کند و خروجی مناسب را به تجهیزات کنترلی نظیر فن و یا المنت که به آن متصل شده است ارسال می نماید.
انواع کنترلر دما و نحوه عملکرد آنها
کنترلر دما ON/OFF
کنترلر دما تناسبی Proportional Control
کنترل دما PID
ساختار کنترلر دما PID
ساختار کنترهای دما تاثیر مستقیمی بر روی تنظیم کنترلر ها دارد، انواع ساختار کنترلر دما PID به شرح زیر می باشد:
کنترلر دما PID با ساختار موازی
کنترلر دما PID با ساختار غیر تعاملی (استاندارد، ایده آل، ISA)
کنترلر دما PID با ساختار تعاملی (حقیقی، سری، کلاسیک)
کنترلر دما PID با ساختار موازی
این ساختار در سیستم های کنترل توزیع شده و کنترل کننده PLC کاربرد دارند. تنظیم این ساختار مشکل می باشد.
مزایا کنترلر دما PID
ساختار ساده
تنظیم راحت
حذف خطای حالت ماندگار
پیاده سازی راحت
قیمت پایین
ماژول تجاری
خروجی کنترلر دما
کنترلر دما وظیفه برقرای ارتباط و تغییر وضعیت جهت رسیدن دمای تجهیزات به دما ی مورد نظر را دارند و مقدار خروجی به صورت خروجی ولتاژ 0 تا 5 ولت DC یا جریان 4 تا 20 میلی آمپر می باشد. خروجی های کنترلر دما به شرح زیر می باشد
خروجی رله ای (Relay output)
خروجی رله حالت جامد (SSR)
خروجی رله ای