در قلمرو سیستمهای کنترل بلادرنگ، واحد بازخورد یک جزء حیاتی است که اغلب مورد توجه قرار نمیگیرد، با این حال نقش ستارهای را در تضمین دقت و پایداری عملیات ایفا میکند. من تامین کننده واحدهای بازخورد هستم و با سالها تجربه در این صنعت، به درک عمیقی از نحوه عملکرد این دستگاه های فوق العاده در سیستم های کنترل بلادرنگ دست یافته ام.
بیایید با آشنایی با آنچه سیستم های کنترل زمان واقعی هستند شروع کنیم. به عبارت ساده، اینها سیستم هایی هستند که باید داده های ورودی را پردازش کرده و در یک بازه زمانی بسیار کوتاه و به خوبی تعریف شده پاسخ تولید کنند. کاربردهای سیستم های کنترل بلادرنگ در همه جا وجود دارد، از اتوماسیون صنعتی و روباتیک گرفته تا سیستم های هوافضا و خودرو. به عنوان مثال، در یک سیستم ترمز ضد قفل خودرو، سنسورها باید تغییرات سرعت چرخ را فوراً تشخیص دهند و سیستم باید به سرعت واکنش نشان دهد تا از قفل شدن چرخ ها در هنگام ترمزگیری جلوگیری کند.
بنابراین، واحد بازخورد کجا در این تصویر قرار می گیرد؟ در هسته خود، یک واحد بازخورد مانند گوش و چشم یک سیستم کنترل زمان واقعی است. این مسئول جمع آوری اطلاعات مربوط به خروجی واقعی سیستم و ارسال آن به کنترل کننده است. سپس این اطلاعات با مقادیر مورد نظر یا نقطه تنظیم مقایسه می شود و بر اساس تفاوت، کنترل کننده می تواند تنظیمات لازم را انجام دهد تا اطمینان حاصل شود که سیستم مطابق انتظار عمل می کند.
بیایید روند کار یک واحد بازخورد را مرحله به مرحله تجزیه و تحلیل کنیم. اول از همه، مرحله اکتساب داده وجود دارد. این زمانی است که واحد بازخورد شروع به جمع آوری داده ها از منابع مختلف در سیستم می کند. این منابع می توانند حسگرهایی برای اندازه گیری چیزهایی مانند دما، فشار، سرعت یا موقعیت باشند. به عنوان مثال، در سیستم تسمه نقاله یک کارخانه تولیدی، از سنسورهای سرعت برای اندازه گیری سرعت حرکت تسمه استفاده می شود. واحد بازخورد با این حسگرها ارتباط برقرار می کند و داده های مربوطه را بازیابی می کند.
هنگامی که داده ها به دست آمد، واحد بازخورد وارد مرحله پیش پردازش می شود. دادههای خام جمعآوریشده از حسگرها ممکن است دارای نویز باشند، یا میتوانند در قالبی باشند که برای مقایسه مستقیم با مقادیر تعیین شده مناسب نباشد. بنابراین، واحد بازخورد هرگونه نویز ناخواسته را فیلتر می کند و داده ها را به فرم استاندارد تبدیل می کند. این پیش پردازش کار با داده ها را آسان تر و برای مراحل بعدی دقیق تر می کند.
مرحله بعدی فرآیند مقایسه است. واحد بازخورد داده های از پیش پردازش شده را می گیرد و با مقادیر تعیین شده مقایسه می کند. نقطه تنظیم مقدار مطلوبی است که سیستم باید در آن کار کند. به عنوان مثال، اگر دمای یک فر صنعتی را روی 200 درجه سانتیگراد تنظیم کنید، 200 درجه تنظیم شده است. تفاوت بین مقدار واقعی (اندازه گیری شده توسط واحد بازخورد) و نقطه تنظیم خطا نامیده می شود. اگر دمای واقعی فر 190 درجه باشد خطا 10 درجه است.
سپس واحد بازخورد این اطلاعات خطا را برای کنترلر ارسال می کند. کنترلکننده که معمولاً یک ریزپردازنده یا یک PLC (کنترلکننده منطقی قابل برنامهریزی) است، از این دادههای خطا برای تصمیمگیری در مورد اقدام استفاده میکند. ممکن است ورودی سیستم را تنظیم کند تا خطا را به حداقل برساند. در مورد اجاق گاز، اگر خطای 10 درجه وجود داشته باشد، کنترل کننده می تواند برق تامین شده به المنت های گرمایشی را برای افزایش دما افزایش دهد.
یکی از اجزای کلیدی یک واحد بازخورد، مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) است. از آنجایی که بسیاری از سنسورها در سیستمهای کنترل بلادرنگ سیگنالهای آنالوگ تولید میکنند و کنترلکنندههای دیجیتال با دادههای دیجیتال کار میکنند، ADC برای تبدیل سیگنالهای آنالوگ از حسگرها به شکل دیجیتال استفاده میشود. این تبدیل به واحد بازخورد اجازه می دهد تا داده ها را به طور دقیق پردازش و به کنترل کننده منتقل کند.
اکنون بیایید در مورد انواع بازخورد مورد استفاده در سیستم های کنترل بلادرنگ صحبت کنیم. به طور عمده دو نوع وجود دارد: بازخورد مثبت و بازخورد منفی. بازخورد مثبت در کنترل بلادرنگ کمتر رایج است زیرا تمایل به تقویت خطاها دارد و می تواند سیستم را ناپایدار کند. در بازخورد مثبت، از سیگنال خطا برای افزایش ورودی به سیستم استفاده می شود که می تواند منجر به یک اثر فرار شود. به عنوان مثال، اگر یک بهره در یک سیستم باعث افزایش خروجی شود، بازخورد مثبت ورودی را بیشتر میکند و منجر به خروجی حتی بیشتر میشود.
از سوی دیگر، بازخورد منفی، نیروی کار سیستم های کنترل زمان واقعی است. در بازخورد منفی، سیگنال خطا برای کاهش اختلاف بین خروجی واقعی و نقطه تنظیم استفاده می شود. به عنوان مثال، اگر سرعت یک موتور کمتر از سرعت تنظیم شده باشد، کنترل کننده قدرت موتور را افزایش می دهد تا سرعت را افزایش دهد. بازخورد منفی به حفظ ثبات و دقت سیستم کمک می کند.
به عنوان یک تامین کننده واحد بازخورد، من از نزدیک نحوه تعامل این اجزا با سایر بخش های سیستم های کنترل بلادرنگ را مشاهده کرده ام. به عنوان مثال، واحد بازخورد اغلب در کنار هم کار می کندواحد ترمز. در ماشینهای صنعتی با سرعت بالا، میتوان از واحد ترمز برای متوقف کردن سریع دستگاه در هنگام تشخیص خطا استفاده کرد. واحد بازخورد به طور مداوم سرعت و موقعیت دستگاه را کنترل می کند و هنگامی که مشکلی را تشخیص داد، سیگنالی را به واحد ترمز ارسال می کند تا اقدام کند.
یکی دیگر از اجزای مهم این استپنل دیجیتال LED. پنل دیجیتال LED می تواند اطلاعات بلادرنگ سیستم مانند مقدار خروجی فعلی، نقطه تنظیم و خطا را نمایش دهد. واحد بازخورد می تواند داده های پردازش شده را به پنل دیجیتال LED منتقل کند و به اپراتورها این امکان را می دهد تا در یک نگاه عملکرد سیستم را زیر نظر داشته باشند.
قابلیت اطمینان یک واحد بازخورد در سیستم های کنترل بلادرنگ بسیار مهم است. این سیستم ها اغلب در محیط های خشن، با عواملی مانند دماهای بالا، ارتعاشات و نویز الکتریکی کار می کنند. به همین دلیل است که واحدهای بازخورد به گونه ای طراحی شده اند که ناهموار و بادوام باشند. آنها از قطعات با کیفیت بالا و تکنیک های محافظ پیشرفته برای محافظت در برابر تداخل استفاده می کنند.
وقتی نوبت به انتخاب یک واحد بازخورد برای یک سیستم کنترل بلادرنگ میرسد، باید چندین فاکتور را در نظر گرفت. اول اینکه دقت از اهمیت بالایی برخوردار است. واحد بازخورد باید بتواند مقادیر را دقیقاً اندازه گیری کند، در غیر این صورت، عملکرد سیستم تحت تأثیر قرار می گیرد. دوم، زمان پاسخگویی کلیدی است. در سیستم های بلادرنگ، هرگونه تاخیر در دریافت بازخورد می تواند منجر به اقدامات کنترلی نادرست شود. در نهایت، سازگاری با سایر اجزای سیستم ضروری است. واحد بازخورد باید بتواند به راحتی با حسگرها، کنترلکنندهها و سایر دستگاههای موجود در سیستم ارتباط برقرار کند.
به عنوان تامین کنندهواحد بازخورد، من طیف گسترده ای از واحدهای بازخورد را ارائه می دهم که برای پاسخگویی به نیازهای متنوع سیستم های کنترل بلادرنگ طراحی شده اند. چه بر روی یک پروژه اتوماسیون در مقیاس کوچک کار کنید یا یک برنامه صنعتی در مقیاس بزرگ، من واحدهای بازخوردی دارم که می توانند داده های دقیق و قابل اعتمادی را ارائه دهند.
اگر به دنبال یک واحد بازخورد برای سیستم کنترل بلادرنگ خود هستید، من شما را تشویق میکنم که برای یک چت تماس بگیرید. ما می توانیم در مورد نیازهای خاص شما صحبت کنیم و بهترین راه حل را برای پروژه شما پیدا کنیم. درک نحوه عملکرد واحدهای بازخورد برای بهینه سازی عملکرد سیستم کنترل بلادرنگ شما ضروری است و من اینجا هستم تا در هر مرحله به شما کمک کنم.
مراجع:
- دورف، آرسی، و بیشاپ، RH (2016). سیستم های کنترل مدرن پیرسون.
- Nise، NS (2015). مهندسی سیستم های کنترل وایلی.