هزاران درایو و موتور وظیفه جابجایی چمدان ها در فرودگاه ها را بر عهده دارند
تا به حال چندین بار اشاره کرده ایم که کنترل حلقه بسته می تواند برای ثابت نگه داشتن دما، فشار، فلو و غیره مورد استفاده قرار بگیرد. درایوهای اینورتک این ویژگی را به صورت پیش فرض روی خد دارا هستند، بنابرین به تعداد تجهیزات خارجی بسیار کمی نیاز است. بیایید این ویژگی را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم.
در ابتدا باید در مورد تفاوت میان کنترل حلقه باز و حلقه بسته صحبت کنیم. اگر ما پمپی داشته باشیم که بخواهیم در خروجی اش فشار آب ثابتی را به ما بدهد، می توانیم سرعت درایو روی آن را به صورت دستی روی مقدار ثابتی قرار دهیم و امیدوار باشیم که فشار در تمامی اوقات روی مدار ثابت بماند، و شب ها هم می توانیم کمی سرعت درایو را کم کنیم. این کنترل حلقه باز است.
راه حل بهتر بکارگیری یک سنسور فشار و اتصال سیگنال آن به درایو است. درایو حالا مقدار واقعی (یعنی اندازه گیری شده) فشار را با مقدار مطلوب (نقطه مرجع مورد نظر) مقایسه می کند و سرعت پمپ را دائما تغییر می دهد تا فشار را در مقدار ثابتی نگه دارد. از آنجا که اتصال سنسور فشار یک حلقه تشکیل می دهد (درایو-موتور-پمپ-سنسور-درایو) این سیستم ها به سیستم های کنترلی حلقه بسته شهرت دارند؛ یک نمونه از این گونه سیستم ها در شکل زیر به نمایش در آمده است.
سیستم های کنترلی حلقه بسته و حلقه باز
کنترل حلقه بسته کاربردهای بسیاری دارد، از سیستم های پایدارساز هواپیما گرفته تا کنترل تنش در سیستم های سیم پیچی، و همچنین کاربردهای ساده تری همچون تثبیت فشار، فلو، سرعت یا دما.
یک مساله اساسی در کنترل حلقه بسته، پایداری است. در این سیستم با پردازش دقیق خطا می توان پایداری را ایجاد کرد. خطا اتلاف بین نقطه مرجع و مقدار واقعی سیگنال فیدبک یا اندازه گیری است. خطا به سیستم کنترلی داده می شود که در اینجا همان درایو است. درایو باید بتواند با پردازش سریع خطای موجود را پایش، پردازش و برطرف کند.
در یک کاربرد رایج از درایوها برای سیستم پمپاژ، نقطه مرجع (فشار مورد نظر) را می توان با استفاده از یک ورودی آنالوگ یا مقدار ثابت تنظیم کرد و مقدار واقعی نیز با یک ترنسدوسر فشار که که به دیگر ورودی آنالوگ درایو متصل می شود، تعینن می گردد. خطا سپس دائما سرعت موتور را تغییر می دهد. حال برای این که کنترل خوبی داشته باشیم و همچنین سیستم پایدار بماند، سیگنال خطا باید پردازش شود. درایو با استفاده از بهره های تناسبی P و انتگرالی I سیگنال خطا را بهبود می بخشد. مقدار دیفرانسیلی D خطا به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد، اما سه عبارت تناسبی P، انتگرالی I و دیفرانسیلی D منتج به یه نام خلاصه برای سیستم های کنتل حلقه بسته شده اند: سیستم PID. در نتیجه با تنظیم مقادیر P، I و D می توان هر سیستم حلقه بسته ای را پایدار کرد. شکل زیر نحوه پردازش خطا در یک سیستم PID نوعی را نشان می دهد.
پردازش خطا در سیستم PID
برای پیاده سازی این سیستم با درایوهای اینورتک باید چه کنیم؟ کنترلر PID به صورت پیش فرض روی همه درایو های اینورتک موجود است. بنابراین تنها نیاز به یک سنسور یا سیگنال فیدبک داریم. مثل همه کارهای مهندسی، اگر اساس کار درست باشد، بقیه کار آسان خواهد بود. مطمئن شوید که سیگنال فیدبک از ترنسدوسر مقادیر درستی را برای شما نمایش می دهد و با تغییر سرعت موتور تغییرات سیگنال فیدبک نیز متناسب است. برای بررسی این موضوع ابتدا باید درایو را در حالت حلقه باز روشن کنید.
وقتی که از کارکرد درست سیگنال ترنسدوسر اطمینان حاصل کردید می توانید کنترل حلقه بسته را فعال کنید و ببینید چه اتفاقی می افتد (P12=5). به احتمال زیاد سیستم پایدار می ماند و درست عمل می کند و نیازی به تنظیمات بیشتر ندارد. اما اگر به اندازه کافی ایدار نبود، می توانید پارامترهای P و I را تغییر دهید، همانطور که بیان شد معمولا نیازی به تغییر مقدار پارامتر D نیست. در درایوهای E3، P و I با استفاده از پارامترهای P-41 و P-42 تنظیم می شوند. در درایوهای P2 و Eco، گروه تنظیماتی شماره 3 مربوطه به تنظیمات ابتدایی و پیشرفته PID است.
کنترل حلقه بسته غالبا برای کاربردهایی همچون کنترل دما، فلو یا فشار مورد استفاده قرار می گیرد. اما کاربردهای بسیار دیگری نیز وجود دارند، مثل حفظ تنش در یک سیستم سیم پیچی یا رولینگ الیاف، که در شکل زیر به نمایش در آمده است. بازوی لغزنده یک پتانسیومتر را به حرکت در می آورد و پتانسیومتر نیز سیگنال ر به درایو ارسال می کند تا درایو میزان تنش روی ماده در حال پیچیدن را در دست داشته باشد. بدین شکل درایو می تواند سرعت خود را به گونه ای تنظیم کند که تنش روی ماده یا الیاف ثابت باقی بماند.
کنترل تنش در یک کاربرد رولینگ
در درایوهای Eco و P2 پارامترهای اضافی متعددی وجود دارند که گاها مفید هستند. شیب های سرعت را می توان کم کرد تا سرع پاسخ بهبود یابد، محدوده های مختلفی را می توان به کاربرد اعمال کرد و اگر اشکالی در سیستم به وجود آید مثل ترکیدگی لوله ها، درایو می تواند آن را به صورت هوشمند تشخیص داده و کاررد را متوقف کند. درایو Eco ویژگی های منحصر به فردی همچون کنترل چند پمپه و تکنولوژی اوپتی فلو را نیز در دل خود دارد. این پارامترها ویژگی های عملی هستند تا سیستم حلقه بسته منعطف تری داشته باشیم.