주요 기술 매개변수의 제어 및 규제: 유량, 레벨, 압력 및 온도

일련의 단일 작업은 특정 기술 프로세스를 형성합니다. 일반적으로 기술 프로세스는 다음 작업의 시작이 이전 작업의 시작과 관련하여 이동될 때 병렬, 순차적 또는 조합으로 수행되는 기술 작업을 통해 수행됩니다.

프로세스 관리는 조직 및 기술 문제이며 오늘날 자동 또는 자동 프로세스 관리 시스템을 생성하여 해결됩니다.

기술 공정 제어의 목적은 일부 물리량의 안정화, 주어진 프로그램에 따른 변경 또는 더 복잡한 경우 일부 요약 기준의 최적화, 공정의 최고 생산성, 제품의 최저 비용 등일 수 있습니다.

제어 및 규제 대상이 되는 일반적인 프로세스 매개변수에는 유량, 레벨, 압력, 온도 및 여러 품질 매개변수가 포함됩니다.

폐쇄형 시스템은 출력 값에 대한 현재 정보를 사용하고 결정된 값 Yo)에서 편차 ε(T) 제어 값 Y(t)를 결정하고 ε(T)를 줄이거나 완전히 제거하기 위한 조치를 취합니다.

편차 제어 시스템이라고 하는 폐쇄 시스템의 가장 간단한 예는 그림 1과 같이 탱크의 수위를 안정화하는 시스템입니다. 이 시스템은 2단계 측정 변환기(센서), 장치 1 제어( 조절기) 및 조절 본체(밸브) 5의 위치를 ​​제어하는 ​​액추에이터 메커니즘 3.

쌀. 1. 자동 제어 시스템의 기능 다이어그램: 1 — 조절기, 2 — 레벨 측정 변환기, 3 — 구동 메커니즘, 5 — 조절 몸체.

흐름 제어

유량 제어 시스템은 낮은 관성과 빈번한 파라미터 맥동이 특징입니다.

일반적으로 흐름 제어는 밸브 또는 게이트를 사용하여 물질의 흐름을 제한하고 펌프 드라이브의 속도 또는 바이패스 정도(추가 채널을 통해 흐름의 일부 전환)를 변경하여 파이프라인의 압력을 변경합니다.

액체 및 기체 매체에 대한 유량 조절기의 적용 원리는 벌크 재료의 경우 그림 2, a에 나와 있습니다. 그림 2, b에 있습니다.

쌀. 2. 흐름 제어 방식: a — 액체 및 기체 매체, b — 벌크 재료, c — 매체 비율.

기술 프로세스의 자동화 실행에서 두 개 이상의 매체의 흐름 비율을 안정화해야 하는 경우가 있습니다.

그림 2, c에 표시된 계획에서 G1에 대한 흐름은 마스터이고 흐름 G2 = γG - 슬레이브, 여기서 γ - 조절기의 정적 조절 과정에서 설정되는 유량 비율입니다.

마스터 흐름 G1이 변경되면 FF 컨트롤러는 그에 비례하여 슬레이브 흐름 G2를 변경합니다.

제어 법칙의 선택은 필요한 매개변수 안정화 품질에 따라 달라집니다.

레벨 제어

레벨 제어 시스템은 흐름 제어 시스템과 동일한 특성을 가지고 있습니다. 일반적인 경우 레벨의 동작은 미분 방정식으로 설명됩니다.

D(dl/dt) = 진 — 통풍 + 가르,

여기서 S는 탱크의 수평 부분의 면적, L은 레벨, Gin, Gout은 입구와 출구에서 매체의 유속, Garr는 용량을 늘리거나 줄이는 매체의 양입니다. 0) 단위 시간당 T.

레벨의 불변성은 공급되고 소비되는 액체의 양이 동일함을 나타냅니다. 이 조건은 액체의 공급(그림 3, a) 또는 유량(그림 3, b)에 영향을 주어 보장할 수 있습니다. 그림 3, c에 표시된 조절기 버전에서 액체 공급 및 유량 측정 결과는 매개변수를 안정화하는 데 사용됩니다.

액체 레벨 펄스는 공급 및 유량이 변경될 때 발생하는 불가피한 오류로 인한 오류 누적을 제외하고 수정됩니다. 규제법의 선택은 또한 필요한 매개변수 안정화 품질에 따라 달라집니다. 이 경우 비례 제어뿐만 아니라 위치 제어도 사용할 수 있습니다.

쌀. 3. 레벨 제어 시스템의 구성: a — 전원 공급 장치에 영향을 미치고, b 및 c — 매체의 유량에 영향을 미칩니다.

압력 조절

압력의 일정함은 수평의 일정함과 마찬가지로 물체의 물질적 균형을 나타냅니다. 일반적인 경우 압력 변화는 다음 방정식으로 설명됩니다.

V(dp/dt) = 진 — 통풍 + 가르,

여기서 VE는 장치의 부피, p는 압력입니다.

압력 제어 방법은 레벨 제어 방법과 유사합니다.

온도 제어

온도는 시스템의 열역학적 상태를 나타내는 지표입니다. 온도 제어 시스템의 동적 특성은 공정의 물리화학적 매개변수와 장치 설계에 따라 달라집니다. 이러한 시스템의 특징은 물체와 종종 측정 변환기의 중요한 관성입니다.

온도 조절기의 구현 원리는 시설의 에너지 소비 제어를 고려하여 레벨 조절기의 구현 원리(그림 2)와 유사합니다. 규제법의 선택은 대상의 모멘텀에 따라 달라집니다. 대상이 클수록 규제법이 더 복잡해집니다. 측정 변환기의 시간 상수는 냉각수의 이동 속도를 높이고 보호 커버(슬리브)의 벽 두께를 줄이는 등의 방법으로 줄일 수 있습니다.

제품 구성 및 품질 매개변수 규제

주어진 제품의 구성이나 품질을 조정할 때 매개변수(예: 곡물 수분)가 개별적으로 측정되는 상황이 가능합니다. 이 상황에서 동적 조정 프로세스의 정보 손실 및 정확도 감소는 불가피합니다.

일부 중간 매개변수 Y(t)를 안정화하는 조정기의 권장 체계는 주요 제어 매개변수인 제품 품질 지표 Y(ti)에 따라 값이 달라지는 것이 그림 4에 나와 있습니다.

쌀. 4. 제품 품질 관리 시스템의 계획: 1 — 개체, 2 — 품질 분석기, 3 — 외삽 필터, 4 — 컴퓨팅 장치, 5 — 조정기.

연산 장치(4)는 매개변수 Y(t)와 Y(ti) 사이의 관계의 수학적 모델을 사용하여 품질 등급을 지속적으로 평가합니다. 외삽 필터(3)는 두 측정 사이의 추정된 제품 품질 매개변수 Y(ti)를 제공합니다.