Bagaimana pengawal selia automatik berfungsi dan berfungsi pada contoh ruang inkubator

Bentuk kawalan automatik yang paling mudah dan biasa bagi pengendalian peranti teknikal ialah kawalan automatik, yang dipanggil kaedah mengekalkan parameter tertentu yang tetap (contohnya, kelajuan putaran aci, suhu sederhana, tekanan stim) atau kaedah memastikan perubahannya mengikut undang-undang tertentu. Ia boleh dilakukan melalui tindakan manusia yang sesuai atau secara automatik, iaitu, dengan bantuan peranti teknikal yang sesuai — pengawal selia automatik.

Pengawal selia yang mengekalkan nilai tetap parameter dipanggil sendiri, dan pengawal yang menyediakan perubahan parameter mengikut undang-undang tertentu dipanggil perisian.

Pada tahun 1765, mekanik Rusia I. I. Polzunov mencipta pengawal selia automatik untuk tujuan perindustrian, yang mengekalkan paras air yang kira-kira tetap dalam dandang stim. Pada tahun 1784, mekanik Inggeris J. Watt mencipta gabenor automatik yang mengekalkan kelajuan putaran malar bagi aci enjin stim.

Proses peraturan

Pertimbangkan bagaimana anda boleh mengekalkan suhu malar dalam ruang yang dipanggil termostat, contoh yang akan menjadi ruang inkubator.

Inkubator

Termostat digunakan secara meluas dalam pelbagai sektor industri, terutamanya dalam industri makanan. Akhirnya, ruang tamu juga boleh dianggap sebagai termostat pada musim sejuk jika ia mengekalkan suhu malar dengan bantuan injap khas yang ditawarkan pada radiator pemanasan. Mari tunjukkan cara kawalan suhu bilik bukan automatik dilakukan.

Anggapkan bahawa adalah wajar untuk mengekalkan suhu 20 ° C. Ia dipantau oleh termometer bilik. Jika ia meningkat lebih tinggi, maka injap radiator ditutup sedikit. Ini memperlahankan aliran air panas di dalam air panas. Suhunya berkurangan dan oleh itu aliran tenaga ke dalam bilik berkurangan, di mana suhu udara juga menjadi lebih rendah.

Apabila suhu udara di dalam bilik kurang daripada 20 ° C, injap terbuka dan dengan itu aliran air panas dalam radiator meningkat, yang menyebabkan suhu di dalam bilik meningkat.

Dengan peraturan sedemikian, turun naik kecil dalam suhu udara di sekitar nilai yang ditetapkan diperhatikan (dalam contoh yang dipertimbangkan, kira-kira 20 ° C).

Termostat mekanikal

Contoh ini menunjukkan bahawa tindakan tertentu perlu dilakukan dalam proses pengawalseliaan:

• mengukur parameter boleh laras;
• bandingkan nilainya dengan nilai pratetap (dalam kes ini, ralat kawalan yang dipanggil ditentukan - perbezaan antara nilai sebenar dan nilai pratetap);
• untuk menjejaskan proses mengikut nilai dan tanda ralat kawalan.

Dalam peraturan bukan automatik, tindakan ini dilakukan oleh pengendali manusia.

Pelarasan automatik

Peraturan boleh dilakukan tanpa campur tangan manusia, iaitu dengan cara teknikal. Dalam kes ini, kita bercakap tentang peraturan automatik, yang dijalankan menggunakan pengawal selia automatik. Mari kita ketahui bahagian yang terdiri daripada bahagian dan bagaimana bahagian ini berinteraksi antara satu sama lain.

Pengukuran nilai sebenar parameter terkawal dijalankan oleh alat pengukur yang dipanggil sensor (dalam contoh inkubator — Pengesan suhu).

Keputusan pengukuran diberikan oleh sensor dalam bentuk beberapa isyarat fizikal (ketinggian lajur cecair termometrik, ubah bentuk plat dwilogam, nilai voltan atau arus pada output sensor, dll.).

Perbandingan nilai sebenar parameter terkawal dengan yang diberikan dibuat oleh pembanding khas yang dipanggil badan nol. Dalam kes ini, perbezaan antara nilai sebenar parameter terkawal dan nilai yang ditentukan (iaitu diperlukan) ditentukan. Perbezaan ini dipanggil ralat kawalan. Ia boleh menjadi positif dan negatif.

Nilai ralat kawalan ditukar kepada isyarat fizikal tertentu yang mempengaruhi eksekutif yang mengawal keadaan objek terkawal. Akibat kesan badan eksekutif pada objek, parameter terkawal bertambah atau berkurang bergantung pada tanda ralat pelarasan.

Oleh itu, bahagian utama pengawal selia automatik ialah: elemen pengukur (sensor), elemen rujukan (elemen sifar) dan elemen eksekutif.

Agar elemen sifar membandingkan nilai terukur pembolehubah terkawal dengan nilai yang ditetapkan, adalah perlu untuk memasukkan nilai set parameter dalam pengawal automatik. Ini dilakukan dengan bantuan peranti khas, yang dipanggil Master, yang menukar pelarasan automatik nilai set parameter kepada isyarat fizikal pada tahap tertentu.

Dalam kes ini, adalah penting bahawa isyarat fizikal output sensor dan nilai yang ditetapkan adalah sama. Hanya dalam kes ini adalah mungkin untuk membandingkan dengan badan nol.

Ia juga harus diperhatikan bahawa kuasa isyarat keluaran yang sepadan dengan ralat peraturan, sebagai peraturan, tidak mencukupi untuk mengawal operasi badan eksekutif. Dalam hal ini, isyarat yang ditentukan adalah pra-dikuatkan. Oleh itu, pengawal selia automatik, sebagai tambahan kepada tiga bahagian utama yang ditunjukkan (sensor, elemen sifar dan penggerak), juga termasuk tetapan dan penguat.

Gambar rajah blok tipikal sistem kawalan automatik

Seperti yang dapat dilihat dari rajah ini, sistem kawalan automatik ditutup. Dari objek kawalan, maklumat tentang nilai parameter terkawal pergi ke sensor, dan kemudian ke badan sifar, selepas itu isyarat yang sepadan dengan ralat kawalan melalui penguat ke badan eksekutif, yang mempunyai kesan yang diperlukan pada objek kawalan.

Pergerakan isyarat daripada objek kawalan ke badan nol ialah gelung maklum balas. Maklum balas adalah prasyarat untuk proses peraturan. Gelung tertutup sedemikian juga dipengaruhi oleh pengaruh luar.

Pertama (dan ini yang paling penting), objek peraturan terdedah kepada pengaruh luar.Pengaruh inilah yang menyebabkan perubahan dalam parameter keadaannya dan mengenakan peraturan.

Kedua, pengaruh luaran pada litar sistem kawalan automatik adalah input ke dalam badan sifar melalui nilai set nilai yang diperlukan parameter terkawal, yang ditentukan berdasarkan analisis mod operasi keseluruhan sistem, yang termasuk peranti automatik ini. Analisis ini dilakukan oleh manusia atau komputer kawalan.

Contoh pengawal selia automatik:

Peranti dan prinsip operasi termostat elektrik untuk seterika

Penggunaan pengawal PID dalam sistem automasi pada contoh TRM148 OWEN