Instrumentație și controlul proceselor

Instrumentația și controlul proceselor monitorizează starea unui parametru de proces sau a unei variabile detectând abaterile (erori) de la starea dorită, luând măsuri corective. Controlul poate fi manual sau automat, discret sau analogic și periodic sau continuu. Următoarele definiții se aplică unor termeni folosiți în mod obișnuit în descrierea sistemelor de control.

Variabilă de proces

Parametrul care trebuie controlat este variabila de proces.

Măsurarea temperaturii într-o locație, presiunea produsă de un sistem de pompare sau tensiunea menținută de un generator de rezervă sunt toate exemple de variabile de proces în sistemele de control.

Pentru a fi controlată, variabila de proces trebuie să poată fi măsurată și convertită într-un semnal asupra căruia dispozitivul de reglaj poate acționa.

Traductoare și senzori

Traductoarele și senzorii sunt instrumentele care măsoară o variabilă de proces.

Un traductor de wați, de exemplu, transformă o măsurare a puterii electrice generate de un generator într-un semnal de curent proporțional cu puterea. Alte exemple includ un presostat care închide o serie de contacte atunci când presiunea aerului dintr-o linie de alimentare scade sub un prag predeterminat. Senzorul variabil de proces cuprinde frecvent un procesor de semnal separat numit transmițător și un dispozitiv de măsurare directă numit element sensibil.

Utilizarea unui detector de temperatură rezistiv, sau RTD, ca element și a unui transmițător de temperatură, care convertește valoarea fluctuantă a rezistenței RTD într-un curent sau o tensiune proporțională cu temperatură, reprezintă o metodă de măsurare a temperaturii.

Punct de referință

Valoarea de referință, care este adesea introdusă în sistemul de control de către un operator sau obținută ca rezultat al unui alt calcul de control, este valoarea dorită a variabilei de proces. Baza acțiunii de control este semnalul de eroare, care este diferența dintre variabila de proces și valoarea de referință.
Controlerul este componenta care analizează semnalul de eroare, alege acțiunea de control necesară și dă procesului o ieșire de control.

Automat proporțional, integral și derivat (PID).

Automatele de reglaj PID, sau proporțional-integrativ- derivativ, adaugă o componentă la acțiunea de control care este proporțională cu derivata sau rata de modificare a semnalului de eroare.

Această formă de control este avantajoasă pentru sistemele care necesită timpi de răspuns extrem de rapizi sau sunt instabili intrinsec fără controler, deoarece îi permite controlerului să anticipeze modificările variabilei de proces prin îmbunătățirea acțiunii de control pentru schimbări rapide.

Automate diverse

Automatele cu o singură buclă de control sunt dispozitive autonome care pot fi utilizate pentru implementarea regimului de reglaj și control. Mai multe bucle de control pot fi, de asemenea, combinate într-un singur automat mai complex.

Un semnal de intrare al variabilei de proces, un semnal de ieșire de control, reglarea punctului de referință, reglarea fină a parametrilor de control PID și adesea un fel de afișare a valorii variabilei de proces și a punctului de referință sunt toate caracteristicile automatelor cu o singură buclă. Sunt dispozitive mici, montate pe panou, care pot fi folosite eficient în situațiile în care nu există multe bucle de control.

Controlerele logice programabile (PLC), care sunt sisteme bazate pe microprocesoare, cu prevederi pentru mai multe intrări și ieșiri, ambele cu capacitate de control discret și analog, interfețe avansate om-mașină (HMI) și capacitate de comunicații în rețea, ar trebui să fie controlerul fundamental utilizat în sistemele de control.