کنترلر

کنترلر:

کنترلر مغز متفکر یک پردازش صنعتی است و تمامی فرمانهایی راکه یک متخصص در نظر دارد ایجادکند تاجریان استاندارد خود را در پیش گیرد و نهایتا پاسخ مطلوب حاصل شود از طریق کنترلر به سیستم فهمانده می شود.

انتخاب کنترلر با توجه به درجه اهمیت پاسخ گذرا یا ماندگار و یا هردو و همچنین ملاحظات اقتصادی ویزه صورت می پذیرد.

یک کنترلر چگونه عمل میکند؟

ابتدا سیگنال خروجی از سنسور وارد کنترلر می شود و با مقدار مبنا مقایسه می شود و نتیجه مقایسه که همان سیگنال خطا است در داخل کنترلر هم تقویت شده و هم بسته به نوع کنترلر و پارامترهای مورد نظر، عملیاتی خاص روی ان انجام می گیرد سپس حاصل این عملیات به عنوان سیگنال خروجی کنترل کننده به بلوک بعدی وارد می شود.

کنترلر ها از نظر نوع عملکرد به انواع زیر تقسیم بندی می شوند:

الف_کنترلر های ناپیوسته (گسسته):

این نوع کنترلر ها ساختمانی ساده و کم حجم دارند و ارزنتر از دیگر کنترلرهای پیچیده هستند به همین خاطر کاربردهای فروانی در صنعت ودر مکانهایی که کنترل ترکیبی ،پیوسته و پیچیده مورد نظر نیست دارند.

ب_کنترلر های پیوسته:

کنترلر تناسبی:دراین نوع کنترلربین خروجی و ورودی یک نسبت مستقیم وجود دارد با یک ضریب مشخص که به ان بهره کنترل کننده می گویند. کنترلر تناسبی به تنهایی کافی نیست زیرا وقتی خروجی سیستم بسمت مقدار مطلوب می رود،خطا کاهش یافته وخروجی کنترلی کم می شود.پس همواره یک خطای ماندگار بین مقدار مطلوب و خروجی واقعی وجوددارد.

کنترلر انتگرالی:بین ورودی و خروجی یک رابطه انتگرالی برقراراست،این کنترلر برای جبران خطای ماندگار به کار می رود،چون تا وقتی که خطایی در خروجی باشد،جمله انتگرال تغییر پیدا می کند وخطای خروجی رفته رفته کاهش می یابد.

کنترلر تناسبی – انتگرالی:ترکیبی از کنترلر انتگرالی و تناسبی است که به صورت موازی بهم وصل شده اند.اگر بطور صحیح طراحی شود مزایای هردونوع کنترل انتگرالی و تناسبی را خواهد داشت .پایداری ، سرعت و نداشتن خطای حالت ماندگار از ویژگیهای این کنترلر است.

کنترلر تناسبی مشتق گیر:

از ترکیب موازی دونوع کنترلر مشتق گیر و انتگرالی ایجاد می شود.در مواردی ک پاسخ سریع خروجی مد نظر است می توان از این نوع کنترلر ها استفاده کرد. چون عمل مشتق گیری باعث تقویت نویزهای موجود در محیط پروسه می شوندوچون مشتق گیرها تنها نسبت به تغییرات ورودی حساسیت نشان میده،مشتق گیرها به تنهایی مورد استفاده قرار نمی گیرند وهروقت نیاز به خاصیت مشتق گیری در یک پروسه باشدکنترلر انرا به صورت مشتق گیر-تناسبی یا مشتق گیر-انتگرالی یا مشتق گیر-تناسبی – انتگرالی می سازند.

کنترلر تناسبی_انتگرالی_مشتق گیر:از ترکیب موازی سه کنترلر تناسبی ،انتگرالی و مشتق گیر ایجاد می شود و متداولترین نوع کنترلر در صنایع می باشد.

انواع دیگری از کنترلرها که از نظر منبع تغذیه مورداستفاده ،ساختمان داخلی و انواع کاربردها با کنترلر های ذکرشده کمی فرق دارند:

۱_کنترلر های نیوماتیکی(Pneumatic):این نوع کنترلر از باد و هوای فشرده بعنوان منبع تغذیه استفاده می کند.بدلیل ساختمان ساده،راحتی تعمیر و نگهداری ، ایمنی در برابر انفجار و اتش سوزی و ارزانی انها کاربردهای فراوانی در صنعت دارند.ولی امروزه بدلیل جایگزین شدن سیستمهای پیچیده الکترونیکی و نرم افزارهای کنترلی قابل تغییر و پیاده سازی بر روی سیستمهای الکترونیکی،کمتراز کنترلر های نیوماتیکی استفاده می شود.

۲_کنترلرهای هیدرولیکیy)Hydraulic):از نیروی روغن هیدرولیک تحت فشار به عنوان منبع تغذیه استفاده می کنند.در جاهایی که حرکات تحت فشار و وزن بالا انجام می پذیرد سیستمهای هیدرولیک بهترین و دقیق ترین عملکرد را از خود نشان می دهند.علاوه بر انجام حرکت سنگین بطور پیوسته دارای دقت و سرعت عمل بسیارخوبی هستند.

۳_کنترلرهای الکترونیکی (Electronic):از نیروی الکتریسیته جهت کنترل، هدایت وفرمان دادن استفاده می کنند .

“کنترل کننده ھای دور موتورھای الکتریکی یا درایو ھا”

درایوھای الکتریکی :

امروزه در بسیاری از صنایع و حتی در وسایل خانگی، نیاز به کنترل حرکت می باشد.به عنوان مثال می توان به کاربرد این کنترل کننده ھا در سیستمھای حمل و نقل، صنایع نورد ، کاغذسازی ، نظامی و نساجی و ھمچنین ماشین افزار ، ربات و ماشین لباسشوئی اشاره نمود.

درایو:

مجموعه سیستمی را که بوسیله آن حرکت یک بار مکانیکی در اشکال مختلف آن کنترل گردیده و امکان دستیابی به گشتاور و سرعت ھای مختلف فراھم می گردد ، یک درایو می نامند . در ھر درایو یک قسمت به نام موتور و یا محرک اصلی وجود دارد ، که در واقع منبع ایجاد حرکت می باشد این قسمت به صورت ھای مختلف ھیدرولیکی ، پنوماتیکی ، موتور مکانیکی و یا موتور الکتریکی می باشد.

درایو الکتریکی:

درایوی که در آن ایجاد حرکت به وسیله موتور الکتریکی انجام می شود،درایوالکتریکی نامیده می شود .

 اجزای درایوھای الکتریکی :

اجزای اصلی عبارتند از منبع تغذیه ، سیستم تنظیم کننده توان ، بلوک کنترل کننده و بار مکانیکی.

موتورھای الکتریکی :

در درایوھای الکتریکی از موتورھای الکتریکی مختلف استفاه می شود.موتورھای جریان دائم ، در انواع موازی ، سری ، کمپوند و مغناطیس دائم ، موتورھای القایی با رتور سیم پیچی شده و رتور قفسه ای و موتورھای جریان دائم فاقد جاروبک ، موتورھای پله ای و موتورھای سویچ رلکتانس.

تنظیم کننده توان :

قسمت دیگر یک درایو الکتریکی ، بلوک تنظیم کننده توان می باشد که می تواند وظایف زیر را انجام دهد:

۱)تنظیم توان جاری شده از منبع به سمت موتور، به نحوی که بتوان به نقطه کار مورد نظر بر روی مشخصه سرعت – گشتاور بار مکانیکی رسید .

۲)میزان جریان کشیده شده از منبع و یا جریان موتور، در مدت زمان عبور سیستم از حالت گذار به حالت پایدار ، مانند لحظه راه اندازی ، ترمز و یا معکوس کردن جھت چرخش، در حد مجاز نگه داشته می شود، تا از آسیب رسیدن به سیستم و یا افت ولتاژ ناشی از اضافه جریان جلوگیری شود.انرژی منبع به نوع مناسب، جھت تغذیه موتور تبدیل گردد . مثلا اگر منبع از نوع dc و موتور از نوع ac است باید از یک مبدل ac-dc استفاده گردد. در این حالت تظیم کننده توان کنوتور نامیده می شود .

۳)تنظیم و انتخاب جھت جاری شدن توان و انرژی بر حسب نواحی کاری، از قبیل ناحیه موتوری یا ترمزی

. تنظیم کننده ھای توان را می توان به راه های مختلف دسته بندی کرد:

کنورتورھا ، امپدانسھای متغیر و مدارھای سویچ شکننده.

منابع تغذیه :

منبع تغذیه درایوھا عموما ac سه فاز است. اگر توان مصرفی درایو کم باشد از منبع تغذیه تک فاز استفاده می گردد.

البته درایوھای مربوط به سیستم ھای حمل و نقل از این قاعده جداھستند ، زیرا اگرچه توان آنھا بالا است ولی به دلیل مسائل اقتصادی در این درایوھا از منبع تک فاز استفاده می شود .

مزایای درایوھای الکتریکی :

امروزه المان ھای نیمه ھادی از قبیل تریستور، ترانزیستور قدرت ، IGBT و GTO و ھمچنین میکروکامپیوترھا به اسانی و با قیمتھای اقتصادی در اختیار ھستند،بنابراین کنترل درایوھای الکتریکی به

اسانی امکان پذیر هست.

 این امر باعث شده که درایوھای الکتریکی را می توان به صورت زیردسته بندی کرد:

الف- خصوصیاتی که منبع تغذیه باید دارا باشد . مانند : نوع منبع و ظرفیت آن، دامنه ولتاژ و میزان مجاز نوسان آن ، ضریب قدرت، میزان ھارمونی ھای موجود و اثرات آن بر روی بار و قابلیت بازگشت انرژی به منبع

ب خصوصیاتی که در شرایط گذرا مورد نیاز است، مانند : شتاب مثبت ، یا منفی ، چگونگی عملکرد سیستم در شرایط راه اندازی ، ترمزی و معکوس کردن جھت چرخش

ج- سرمایه گذاری اولیه و ھزینه ھای جاری از قبیل : سرویس و نگھداری و عمر مفید دستگاه

د محدودیت ھای مربوط به وزن و حجم درایو ، جھت استفاده در محل خاص

ه شرایط اقلیمی

و میزان قابلیت اطمینان مورد نیاز

مقایسه بین درایوھای dc و ac:

در گذشته فقط در سرعت ثابت از موتورھای القایی وسنکرون،استفاده می شد و در کاربردھای سرعت

متغیر موتورھای dc به کار گرفته می شدند . با پیشرفت صنایع الکترونیک قدرت درایوھای سرعت متغیر ac ، خصوصاً نوع موتور موتور القایی مورد توجه قرار گرفت.

این درایوھا دارای راندمان مناسب و عملکرد قابل رقابت با نوع جریان دائم ھستند .

اخیرا با توجه به تولید اقتصادی GTO,IGBT , ترانزیستورھای قدرت و MOSEFT باعث شد که به تدریج از درایوھای القایی به جای درایوھای dc استفاده شود.

 مشکلات جایگزین کردن موتورھای القایی قفسه سنجابی نسبت به موتورھای dc:

 

الف اگرچه قیمت موتورھای القایی قفسه سنجابی کمتر از موتورھای dc است، ولی مدار کنترلی و کنورتور مورد نیاز آنھا بسیار گرانقیمت است، به نحوی که در مجموع درایو موتور القایی گرانتر از درایو dc می باشد .

ب – مشکلات تکنولوژی درایوھای dc در طول مدت زما نسبتاً طولنی بخوبی حل شده ولی تکنولوژی درایوھای ac جدید بوده و برای حل مشکلات آن نیاز به زمان بیشتری است.

ج درایوھای dc نسبت به ac قابلیت اطمینان بیشتری دارند.

قابلیتھای کنترل کننده ھای دور موتور مدرن:

درایوھای مدرن امروزی بر اساس تکنولوژی مدور ساخته میشوند. این  کار در قسمتھای سخت افزاری و ھم در قسمتھای نرم افزاری درایو رعایت میشود.

بیشتر این درایوھا از تکنولوژی کنترل برداری بھره میگیرند. این

روش کنترل امکان کنترل موتور را با دقت و دینامیک زیاد بوجود میاورد. بطوریکه این درایوھا میتوانند مانند درایوھایDC رفتار کنند.

درایوھای مدرن میتوانند بطور اتوماتیک فلوی مغناطیسی در موتور را در سطح بھینه آن نگھدارند. این ویژگی در جاھائی که بار موتور کم است منجر به صرفه جوئی انرژی خواھد شد .

درایوھای مدرن امروزه در کاربردھای فیدبک و سرو نیز بکار گرفته میشوند. ساختار مدور آنھا بگونه ای است که میتوان متناسب با کاربرد از کارتھای اختیاری استفاده نمود.

در کنار این توانایی های سخت افزاری باید به برنامه ھای نرم افزاری زیادی اشاره کرد که معمولا توسط سازندگان درایو برای نیازھای مختلف صنعتی ارائه میشود.

درایوھا علاوه بر ماموریتھای اصلی خود قابلیتھای زیاد دیگری نیز دارند که میتوان به موارد زیر اشاره کرد :

– حفاظت کامل الکتروموتور در مقابل اضافه جریان و نوسانات ولتاژ

– انعطاف پذیری در کنترل پروسه

– سازگاری با نیازھای کاربردی موتور

 

نویسنده مطلب: hamid

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *