از مهمترین مسائلی که در صنایع مختلف از جمله صنایع شیمیایی مطرح است ، بحث کنترل مناسب فرآیندها است. هدف از کنترل فرآیند هدایت سیستم در یک مسیر خاص می باشد بنحوی که پارامترهای مهم سیستم در مقادیر مناسب خود کنترل شوند. در عمل کنترل دستی اکثر فرآیندها غیر ممکن بوده و از آنجایی که عدم کنترل مناسب بارها سبب تولید محصولات بی مصرف و گاهی موجب رخداد های ناگوار شده است، لذا متخصصین بر آن شده اند تا روشهایی جهت کنترل اتوماتیک ارائه دهند که موفق هم بوده اند. در ابتدا روشهای مکانیکی و پس از آن روشهای نیمه مکانیکی مطرح گردید که در جای خود مناسب بود. اما امروزه با پیشرفت علوم و صنایع، عموماً کنترلر های دیجیتالی هدایت فرآیندها را بعهده گرفته اند. وظیفة مهندسین کنترل تنظیم مناسب پارامترهای کنترلر می باشد.
در رابطه با سیستمهای مختلف و مدل سازی آنها و چگونگی انتخاب کنترلر در درس کنترل فرآیندها بحث شده است و ما در آزمایشگاه کنترل فرآیند می پردازیم به شناسایی سیستمهای مختلف و تنظیم پارامترهای کنترلر . این کارها را توسط نرم افزاری به نامControl Station که شبیه سازی شدة سیستمهای فیزیکی می باشد، انجام می دهیم .
هدف در این آزمایشگاه آشنایی با چگونگی شناسایی سیستمها و مشاهدة تأثیرات پارامترهای مختلف کنترلر در کنترل فرآیندها می باشد
شناسایی سیستمها
بطور کلی می توان تمامی سیستمهای با درجة بالاتر از یک را بصورت یک سیستم درجة اول با تأخیر زمانی در نظر گرفت. تابع انتقال سیستمهای درجة یک و درجة یک بهمراه تأخیر انتقالی بصورت زیر است:
که در روابط فوق G(s) تابع انتقال سیستم ،A بهرة سیستم ،t ثابت زمانی سیستم و td تأخیر زمانی سیستم است. در شناسایی سیستمها هدف تعیین پارامتر های فوق می باشد. برای این کار در حالت مدار باز هر سیستم یک تحریک پله ای به ورودی سیستم اعمال کرده و پاسخ آن را ثبت می کنیم . با داشتن پاسخ و اندازه گیری مقدار نهایی آن می توان بهره و ثابت زمانی سیستم را محاسبه کرد. بهره عبارتست از نسبت مقدار پاسخ به مقدار تحریک . ثابت زمانی سیستم عبارتست از زمانی که مقدار پاسخ به 63.2% مقدار نهایی خود می رسد. تأخیر انتقالی سیستم فاصلة زمانی مابین زمان اعمال تحریک تا زمان شروع پاسخ می باشد. تنظیم کنترلر برای تنظیم کنترل، کنترل مدار بستة سیستم را برقرار کرده و در مرحلة اول بصورت سعی خطا برای کنترلر P مقدار kc ، برای کنترلر PI مقادیر kc و tI ، برای کنترلر PD مقادیر kc و tD و برای کنترلر PID مقادیر kc ، tI و tD را بگونه ای تعیین می کنیم تاسیستم در برابر اعمال تحریک پله ای در مقدار مقرر بهترین پاسخ را از خود نشان بدهد.
مطالبی در ارتباط با استفاده از نرم افزار در ابتدا لازم است کمی دربارة نحوة استفاده از نرم افزار Control Station توضیح دهیم.
مراحل کار به صورت خواهد بود :
الف- انتخاب سیستم کنترل مورد نظر ( به طور مثال ؛ سیستم کنترل سطح دو تانک غیر تداخلی )
ب- حذف نویز از سیستم ( مقدار نویز را مساوی صفر قرار می دهیم ).
ج- در ادامه لازم تا است سیستم Restart شود. قابل توجه است که این عمل در هر بار تکرار آزمایش باید انجام شود.
بعد از انجام موارد فوق سیستم آمادة استفاده است.
آزمایش 1- سیستم کنترل سطح دو تانک غیر تداخلی Gravity Drained Tank :
بخش اول : حالت مدار باز
1- در این مرحله شیر را به میزان 10% باز کرده و مقدار تغییر جریان ورودی را ثبت می کنیم.
سیستم قبل از ایجاد تحریک.
سیستم بعد از ایجاد تحریک.
نمودار پاسخ به صورت زیر بدست آمده است :
شامل 11 صفحه فایل word قابل ویرایش
دانلود گزارش کار آزمایشگاه کنترل فرایندها