انواع کنترل کننده های صنعتی

مجموعه های بزرگ معمولا از انواع کنترل کننده های صنعتی برای مدیریت و برنامه ریزی ماشین آلات و اتوماسیون صنعتی بهره می گیرند، برای این برنامه ریزی و نظارت سیستم های متنوعی ممکن است استفاده شود، از جمله موادی که می شود به آن اشاره کرد: سیستم کنترل توزیع شده، کنترل کننده اتوماسیون قابل برنامه ریزی (PAC)، پی ال سی دلتا (PLC) و کنترلر دما می باشد.

به یاد داشته باشید که سیستم های اتوماسیون با هدف بهبود عملکرد مجموعه ها ایجاد شده اند تا در نهایت دقت کنترل و هدایت یک دستگاه را به جای انسان داشته باشند. خرید یک دستگاه پی ال سی دلتا می تواند به شما در مدیریت بهتر ماشین آلات صنعتی کمک کرده و سبب شود تا اشکالات سیستم را سربع تر فهمیده و آنها را رفع نمایید.

بهترین انواع کنترل کننده های صنعتی (انواع کنترلر صنعتی)

به طور کلی کنترل کننده های صنعتی دارای دسته بندی مختلفی می باشند. اما این گروه بندی ها معمولا بر اساس مودهای متفاوت کنش کنترلی صورت می گیرد. کنش کنترل ها خود به سه زیر مجموعه اصلی تقسیم می شوند.

مود گسسته کنترل کننده

مود گسسته کنترل کننده، شرایطی را فراهم می نماید که سیستم نظارت و هدایتگر مقادیر گسسته را در خروجی ایجاد کند. در این مود خروجی متناسب با سیگنال تولید شده توسط سیستم بررسی و نظارت تغییرات نرم نداشته و در مقابل مقادیر آن از یک مقدار به مقدار دیگری جهش دارد. این مود سیستم های ارزیابی دارای دو حالت مختلف است.

• کنترل کننده دو موقعیتی یا خاموش و روشن (On-Off / Two-Position Controllers)
• کنترل کننده چند موقعیتی (Multi-position Controllers)

مود پیوسته کنترل کننده

مود پیوسته کنترلر امکان تغییرات نرم خروجی کنترل شده را در سرتاسر بازه عملکرد ایجاد می کند. بنابراین خروجی سیستم کنترلی به صورت نرم متناسب با تمام یا بخشی از سیگنال خطا تغییر خواهد کرد. این مود خود به سه زیرشاخه بلند تقسیم می شود.

1. کنترل کننده تناسبی (Proportional Controller)

سیستم های ارزیابی تناسبی از انواع کنترل کننده های صنعتی هستند، که در آنها بین متغیر کنترل شده و سیگنال خطای محرک یک رابطه خطی وجود دارد. در این مدل هر مقدار سیگنال خطا موجب تولید شدن یک مقدار خروجی کنترل کننده یکتا می شود.

2. کنترل کننده انتگرال گیر (Integral Controller)

یک کنترل کننده با نوعی عمل کنترلی که در آن نرخ تغییرات خروجی متناسب با سیگنال خطای محرک باشد را سیستم نظارتی انتگرال گیر می گویند. در این مدل نرخ تغییرات خروجی دستگاه مورد نظر به ثابت زمانی انتگرال گیری وابسته است، تا سیگنال خطای زمانی صفر شود. در نتیجه می توان گفت که در حالت کلی سیستم نظارت و ارزیابی نوع انتگرال گیر نسبت به مدل نوع تناسبی کندتر می باشد.

مزیت کنترل کننده انتگرال گیر

در یک نظارت و ارزیابی انتگرال گیر به منظور تولید خروجی مناسب، به زمان نسبتا بیشتری برای صفر شدن سیگنال خطای زمانی نیاز است. در واقع این سیستم ارزیابی خطای ماندگار را کاهش می دهد.

3. کنترل کننده مشتق گیر (Derivative Controller)

سیستم های ارزیابی مشتق گیر، نوع دیگری از انواع کنترل کننده های صنعتی محسوب می شوند. در یک ناظر و هدایتگر نوع مشتق گیر، خروجی دستگاه ناظر به نرخ تغییرات سیگنال خطا بستگی دارد. در کاربردهای عملی می توان گفت که خطا تابعی از زمان است و در هر لحظه از زمان می تواند صفر باشد؛ البته دقت داشته باشید که به هیچ وجه نیازی نیست که بعد از آن لحظه زمان همچنان صفر باقی بماند.

نکته مهمی که در مورد این دستگاه های نظارت و ارزیابی وجود دارد این است که در کاربردهای عملی به تنهایی استفاده نمی شوند، بلکه کنترل کننده اصلی ترکیبات مختلفی از انواع تناسبی، مشتق گیر و انتگرال گیر محسوب می شوند.

کاربرد سیستم نظارت و ارزیابی مشتق گیر در صنعت، بیشتر برای پروژه هایی است که دارای ثابت زمانی و تاخیر زیاد هستند و نیاز دارند کنترل کننده در مورد تغییرات احتمالی آینده واکنش نشان دهد و آمادگی لازم را ایجاد کند.

کنترل کننده های تناسبی مشتق گیر

این سیستم نظارتی و ترکیبی که PD نام دارد، زمانی ایجاد می شود که عمل کنترلی تناسبی با عمل کنترلی مشتقی ترکیب شود. در واقع دستگاه نظارتی تناسبی مشتق گیر، از ترکیب دو نوع کنترل کننده متفاوت تناسبی و مشتق گیر به وجود آمده و کارایی هر دو را دارد.

کنترل کننده های تناسبی مشتق گیر (PI)

در کنترل کننده های PI که به آنها سیستم نظارت تناسبی انتگرال گیر نیز می گویند، عملی که روی سیگنال ها و فرکانس ها انجام می شود، دارای مراحل تناسب و انتگرال می باشد.

کنترل کننده های تناسبی مشتق گیر-انتگرال گیر

سیستم های نظارت و ارزیابی تناسبی مشتق گیر – انتگرال گیر یا PID ها، یکی از پرکاربرد ترین انواع کنترل کننده های صنعتی می باشند. آنها می توانند سه عملکرد نظارت کننده تناسبی، انتگرال گیر و مشتق گیر را با هم روی سیگنال ها انجام دهند.

مزیت کنترل کننده مشتق گیر

چون خروجی براساس تغییرات سیگنال خطا اعمال می شود، بنابراین می تواند قبل از اینکه میزان خطا بزرگ شود، یک سیگنال نظارتی و هدایتگر مناسب تولید کرده و خروجی را اصلاح نماید.

کنترل کننده صنعتی دو موقعیتی

سیستم های ارزیابی خاموش و روشن، در واقع همان سیستم های نظارت و برنامه ریزی صنعتی دو موقعیتی می باشند. اینها نیز جز انواع کنترل کننده های صنعتی محسوب می شوند. در این حالت خروجی نظارت کننده بین دو مقدار مشخص نوسان می کند که این مقادیر معمولا مقادیر کمینه و بیشینه هستند. در این حالت مقدار بیشینه مساوی با 100 و مقدار کمینه برابر 0 در نظر گرفته می شود.

این سبک از سیستم های نظارتی متداول ترین و در عین حال ساده ترین مدل دستگاه های ارزیابی و کنترل محسوب می شوند. در این سیستم های بازرسی و کنترل معمولا خروجی متناسب با سیگنال خطای محرک بین مقدار کمینه و بیشینه نوسان می کند. از سیستم هایی که از عناصر نظارت و بازرسی دو موقعیتی استفاده می کنند می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• سیستم های گرمایشی
• سیستم های کنترل سطح مایعات در مخازن آب
• سیستم های تهویه هوا

کنترل کننده های اتوماسیون

سه نوع کنترلر در اتوماسیون صنعتی استفاده می شوند، انواع کنترل عبارتند از:

1. پرکاربردترین مدل کنترلر صنعتی

یکی از انواع پرکاربرد کنترلر سیستم های صنعتی PLC ها (Programmable Logic Controller) می باشند، این سیستم ها به زبان ساده سیستم نظارت منطقی قابل برنامه ریزی هستند. ابتدا پی ال سی ها به عنوان جایگزین های منطق رله در صنعت خودرویی شروع به کار کردند.

این کنترلرها ابتدا جز دسته اتوماسیون های گسسته تعریف می شدند و دارای فعالیت محدود بودند. اضافه شدن قابلیت های آنالوگ به این دسته سبب افزایش استفاده از آنها به صورت گسترده تر شد.

2. سیستم های DCS

دی سی اس ها برای کنترل سیستم های فرآیندی مانند پالایشگاه های نفت و تصفیه خانه های آب پدید آمده اند. این سیستم ها از انواع کنترل کننده های صنعتی می باشند. این مدل کنترلر، سیستم پیکربندی مهندسی یکپارچه تری نسبت به PLC ها دارند. در حال حاضر پی ال سی ها بسیاری از عملکردهای یکسان را انجام می دهند، اما DCS ها دارای نمایشگر اپراتور (HMI (رابط ماشین انسانی)) می باشند. به سیستم های DCS ، سیستم کنترل توزیع شده نیز می گویند.

3. سیستم های نظارت اتوماسیون قابل برنامه ریزی

سیستم های PAC که در اصطلاح کنترل کننده اتوماسیون قابل برنامه ریزی نامیده می شوند. این سیستم ها از قابلیت های پیچیده تر رایانه ای نسبت به عملکرد های PLC و DCS بهره می برند. می توان گفت PLC ها و DCS ها توسط کامپیوترها کنترل می شوند، اما به صورت کلی ماهیتی کاملا اختصاصی دارند اما PAC ها از نظر عملکرد بیشتر شبیه کامپیوترهای رومیزی می باشند.

نتیجه گیری

امروزه با شتاب روزافزون پیشرفت فناوری، بخش عمده‌ای از فرآیندهای صنعتی با تکیه بر تجهیزات اتوماسیون صنعتی و سیستم‌های کنترلی هوشمند مدیریت می‌شوند. این سیستم‌ها با افزایش دقت، سرعت و پایداری عملکرد، جایگزین مناسبی برای نیروی انسانی در کنترل و هدایت ماشین‌آلات صنعتی شده‌اند. به همین دلیل، انواع کنترل‌کننده‌های صنعتی مانند PLC، PAC و DCS به عنوان مغز متفکر صنایع مدرن شناخته می‌شوند.

وظیفه اصلی سیستم‌های کنترلی صنعتی از جمله کنترلرهای تناسبی، انتگرال‌گیر، مشتق‌گیر و PLCها، پایش مداوم عملکرد تجهیزات و اعمال دقیق‌ترین فرمان‌های کنترلی به‌منظور دستیابی به بهترین خروجی ممکن است. در این مقاله در مورد انواع سیستم های کنترل صنعتی صحبت کردیم.

اگر در حوزه صنعت و اتوماسیون فعالیت دارید و قصد خرید یا تأمین تجهیزات اتوماسیون صنعتی و قطعات کنترلی را دارید، مجموعه معتبر آزند اتوماسیون می‌تواند به‌عنوان یک همراه تخصصی و مشاور قابل اعتماد در کنار شما باشد.
همچنین برای انتخابی هوشمندانه‌تر، پیشنهاد می‌کنیم مقاله «بهترین پی ال سی بازار» را مطالعه کنید تا با گزینه‌های مناسب پروژه خود آشنا شوید.

سوالات متداول

1. کنترل‌کننده‌های صنعتی چه نقشی در اتوماسیون صنعتی دارند؟

کنترل‌کننده‌های صنعتی وظیفه نظارت، کنترل و بهینه‌سازی عملکرد ماشین‌آلات و فرآیندهای صنعتی را بر عهده دارند و جایگزین تصمیم‌گیری انسانی با دقت و سرعت بالاتر می‌شوند.

2. تفاوت بین کنترل‌کننده‌های PLC، DCS و PAC چیست؟

PLCها بیشتر برای اتوماسیون گسسته، DCSها برای فرآیندهای پیوسته و بزرگ مانند پالایشگاه‌ها، و PACها برای سیستم‌های پیشرفته‌تر با قابلیت‌های محاسباتی بالاتر استفاده می‌شوند.

3. کنترل‌کننده‌های PID چه مزیتی نسبت به سایر کنترل‌کننده‌ها دارند؟

کنترل‌کننده‌های PID با ترکیب سه عملکرد تناسبی، انتگرال‌گیر و مشتق‌گیر، دقت بالاتری در کنترل سیستم داشته و خطاهای ماندگار و نوسانات را به حداقل می‌رسانند.

4. در چه کاربردهایی از کنترل‌کننده‌های دو موقعیتی (On/Off) استفاده می‌شود؟

این نوع کنترل‌کننده‌ها بیشتر در سیستم‌های ساده مانند سیستم‌های گرمایشی، تهویه هوا و کنترل سطح مایعات که فقط به حالت روشن و خاموش نیاز دارند، به کار می‌روند.