I. مقدمه
اتوماسیون صنعتی نماد مهم توسعه صنعتی مدرن است که راندمان تولید را تا حد زیادی بهبود می بخشد، هزینه های تولید را کاهش می دهد و کیفیت محصول را بهبود می بخشد. در اتوماسیون صنعتی، حالت کنترل به عنوان یک پیوند کلیدی برای تحقق کنترل اتوماسیون، اهمیت آن آشکار است. این مقاله به طور مفصل به معرفی حالت کنترل در اتوماسیون صنعتی شامل کنترل بازخورد، کنترل فید{3}، کنترل بهینه، کنترل غیرمتمرکز و کنترل هوشمند و غیره می پردازد و با ارقام و اطلاعات مربوطه به تشریح آنها می پردازد تا مرجعی برای تحقیق و کاربرد در زمینه اتوماسیون صنعتی باشد.
II. روش های کنترل در اتوماسیون صنعتی
کنترل بازخورد
کنترل فیدبک یکی از متداول ترین روش های کنترلی در اتوماسیون صنعتی است. با بازخورد سیگنال خروجی شی کنترل شده به ورودی، مقایسه آن با سیگنال ورودی، و سپس تنظیم خروجی کنترل کننده با توجه به نتیجه مقایسه، به هدف کنترل مورد نظر دست می یابد. کنترل فیدبک دارای مزایای پایداری و سازگاری خوب است و به طور گسترده در سیستم های اتوماسیون صنعتی مختلف استفاده می شود.
به طور خاص، کنترل بازخورد را می توان به یک-کنترل بازخورد حلقه ای و کنترل بازخورد چند{1}}حلقه ای تقسیم کرد. کنترل بازخورد یک حلقه{3} تنها به یک حلقه کنترل اشاره دارد، با مقایسه سیگنال خروجی شی کنترل شده با مقدار تنظیم شده، خروجی کنترل کننده برای رفع خطا تنظیم می شود. کنترل بازخورد چند{5}}حلقه ای به تعدادی از حلقه های کنترل اشاره دارد، هر حلقه مسئول کنترل یک شیء کنترل شده خاص، از طریق اثر هم افزایی حلقه های متعدد برای دستیابی به وظایف کنترلی پیچیده است.
در اتوماسیون صنعتی، کنترل بازخورد معمولاً در کنترل دما، کنترل فشار، کنترل جریان و سایر سناریوها استفاده می شود. به عنوان مثال، در تولید مواد شیمیایی، کنترل بازخورد می تواند کنترل دقیق دمای راکتور را برای اطمینان از پایداری واکنش شیمیایی محقق کند.
کنترل پیشخور
کنترل پیشخور یکی دیگر از روشهای کنترل رایج است. از قبل سیگنال خروجی مورد نیاز را با توجه به سیگنال ورودی سیستم محاسبه میکند و سپس سیگنال خروجی مستقیماً به شیء کنترلشده اعمال میشود تا کنترل شیء کنترلشده را محقق کند. کنترل فید فوروارد دارای مزایای سرعت پاسخ سریع و دقت کنترل بالا است و برای مواقعی که خروجی سیستم دارای الزامات سخت گیرانه است و سیگنال ورودی قابل پیش بینی است مناسب است.
کنترل پیشخور در اتوماسیون صنعتی معمولاً در کنترل سرعت خط تولید، کنترل موقعیت و سایر سناریوها استفاده می شود. به عنوان مثال، در یک خط مونتاژ خودکار، کنترل فید-به جلو میتواند سرعت و موقعیت دقیق ربات مونتاژ را کنترل کند تا از دقت و کارایی فرآیند مونتاژ اطمینان حاصل شود.
کنترل بهینه
کنترل بهینه یک روش کنترلی مبتنی بر نظریه بهینه سازی ریاضی است. یک مدل ریاضی از سیستم ایجاد می کند و استراتژی کنترل بهینه را با توجه به معیارهای بهینه سازی (مانند کمترین زمان، کمترین مصرف انرژی و غیره) برای دستیابی به کنترل بهینه شی کنترل شده محاسبه می کند. کنترل بهینه دارای مزایای کنترل خوب و میزان استفاده از منابع بالا است و برای مواقعی که الزامات سختگیرانه ای در عملکرد سیستم دارند و می توان مدل ریاضی را ایجاد کرد مناسب است.
کنترل بهینه در اتوماسیون صنعتی اغلب در مدیریت انرژی، برنامه ریزی تولید و سایر سناریوها استفاده می شود. به عنوان مثال، در سیستم قدرت الکتریکی، کنترل بهینه می تواند برنامه ریزی بهینه واحدهای مولد را محقق کند، هزینه تولید برق را کاهش دهد و پایداری سیستم را بهبود بخشد.
کنترل غیر متمرکز
کنترل غیرمتمرکز یک روش کنترلی است که وظیفه کنترل را به وظایف فرعی متعددی تجزیه می کند که توسط چندین کنترل کننده تکمیل می شوند. عدم تمرکز و مدولارسازی سیستم کنترل را با واگذاری وظایف کنترلی به کنترلکنندههای مختلف محقق میکند که قابلیت اطمینان و مقیاسپذیری سیستم را بهبود میبخشد. کنترل غیر متمرکز برای سیستم های اتوماسیون صنعتی بزرگ و پیچیده مناسب است.
کنترل غیرمتمرکز در اتوماسیون صنعتی معمولاً در سیستم های کنترل توزیع شده (DCS) و سیستم های کنترل فیلدباس (FCS) استفاده می شود. به عنوان مثال، در یک سیستم DCS، هر کنترل کننده مسئول کنترل بخشی از فرآیند تولید است و تبادل اطلاعات و کار مشترک با کنترل کننده مرکزی را از طریق یک شبکه ارتباطی انجام می دهد.
کنترل هوشمند
کنترل هوشمند نوعی کنترل است که در سال های اخیر پدید آمده است. از هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و سایر فناوریهای پیشرفته برای انجام تحول و ارتقای هوشمند سیستم کنترل استفاده میکند و سطح تطبیقی و هوشمند سیستم کنترل را بهبود میبخشد. کنترل هوشمند دارای مزایای توانایی یادگیری قوی، سازگاری خوب و غیره است. مناسب برای موقعیت هایی با نیازهای بالا برای عملکرد سیستم و نیاز به یادگیری مداوم و بهینه سازی.
کنترل هوشمند در اتوماسیون صنعتی معمولاً در سناریوهایی مانند تشخیص عیب و تعمیر و نگهداری پیش بینی استفاده می شود. به عنوان مثال، در تشخیص خطای تجهیزات، کنترل هوشمند میتواند وضعیت عملیاتی و پارامترهای عملکرد تجهیزات را در زمان واقعی نظارت کند و تجزیه و تحلیل خطا و توصیههای تعمیر و نگهداری پیشبینیکننده را بر اساس دادههای تاریخی و پایگاه دانش متخصص ایجاد کند.
III. انتخاب و استفاده از حالت کنترل
در سیستم اتوماسیون صنعتی واقعی، انتخاب حالت کنترل باید بر اساس الزامات تولید و شرایط فنی خاص باشد. روشهای کنترلی مختلف مزایا و معایب خاص خود را دارند و باید بر اساس اندازه سیستم، پیچیدگی، دقت کنترل و{1}}نیازهای زمانی واقعی و سایر عوامل برای بررسی جامع باشد. در عین حال، در برنامه واقعی نیز باید به ثبات و قابلیت اطمینان سیستم کنترل توجه شود تا اطمینان حاصل شود که سیستم کنترل می تواند برای مدت طولانی به طور پایدار اجرا شود و تقاضای تولید را برآورده کند.
IV. نتیجه گیری
حالت کنترل در اتوماسیون صنعتی یک حلقه کلیدی در تحقق کنترل اتوماسیون است. این مقاله چندین روش کنترلی رایج مانند کنترل بازخورد،{1}}فید{1}}کنترل رو به جلو، کنترل بهینه، کنترل غیرمتمرکز و کنترل هوشمند را معرفی میکند و ارقام و اطلاعات مرتبط را ترکیب میکند. این روش های کنترلی مزایا و معایب خاص خود را دارند و باید با توجه به نیازهای خاص در کاربردهای عملی انتخاب و اعمال شوند. با پیشرفت مداوم فناوری و رشد مستمر تقاضای صنعتی، روشهای کنترل در اتوماسیون صنعتی همچنان به توسعه و بهبود خود ادامه خواهند داد.