Ako dodávateľ riadiacich jednotiek AC som bol svedkom z prvej ruky transformačný vplyv režimu regulácie kaskády na výkon a efektívnosť rôznych priemyselných aplikácií. V tomto blogu sa ponorím do zložitosti toho, ako funguje režim regulácie kaskády riadiacej jednotky AC, ktorý objasňuje svoje zásady, výhody a praktické aplikácie.
Pochopenie režimu riadenia kaskády
Kaskádová kontrola je sofistikovaná kontrolná stratégia, ktorá zahŕňa použitie viacerých kontrolných slučiek pracujúcich v tandeme na dosiahnutie presnej a stabilnej kontroly procesnej premennej. V kontexte ovládacieho pohonu AC sa režim regulácie kaskády zvyčajne používa na reguláciu rýchlosti, krútiaceho momentu alebo iných kritických parametrov elektrického motora.
Základným konceptom Cascade Control je rozdeliť kontrolnú úlohu na dve alebo viac úrovní, z ktorých každá má vlastnú sadu kontrolných parametrov a cieľov. Primárna kontrolná slučka, známa tiež ako vonkajšia slučka, monitoruje procesnú premennú, ktorú chceme ovládať, napríklad rýchlosť motora. Sekundárna kontrolná slučka alebo vnútorná slučka sa zameriava na súvisiacu premennú, ktorú je možné ľahšie manipulovať, aby ovplyvnila primárnu premennú, ako je napríklad prúd motora.
Použitím kaskádovej riadiacej štruktúry môžeme dosiahnuť lepší kontrolný výkon v porovnaní s riadiacim systémom s jednou slučkou. Vnútorná slučka rýchlo reaguje na poruchy a zmeny v procese, zatiaľ čo vonkajšia slučka poskytuje dlhodobú stabilitu a presnosť upravením požadovanej hodnoty vnútornej slučky na základe celkových požiadaviek na proces.
Ako funguje režim regulácie kaskády
Pozrime sa bližšie na to, ako je režim regulácie kaskády implementovaný do riadiacej jednotky striedavého prúdu. V záujme jednoduchosti sa zameriame na typickú aplikáciu, v ktorej chceme riadiť rýchlosť indukčného motora.
Krok 1: Nastavenie primárnej požadovanej hodnoty
Prvým krokom v Cascade Control je definovanie primárnej požadovanej hodnoty, ktorá predstavuje požadovanú hodnotu procesnej premennej, ktorú chceme ovládať. V našom príklade by primárnou požadovanou hodnotou bola požadovaná rýchlosť motora. Táto požadovaná hodnota sa zvyčajne zadáva do riadiaceho systému ovládacieho zariadenia AC prostredníctvom používateľského rozhrania alebo komunikačnej siete.
Krok 2: Meranie primárnej premennej
Po vytvorení primárnej požadovanej hodnoty ovládacia jednotka AC nepretržite meria skutočnú hodnotu primárnej premennej, čo je v tomto prípade rýchlosť motora. Zvyčajne sa to robí pomocou snímača rýchlosti, ako je kódovač alebo tachometer, ktorý poskytuje spätnú väzbu riadiacemu systému.
Krok 3: Výpočet primárnej chyby
Riadiaci systém potom porovnáva nameranú hodnotu primárnej premennej s primárnou požadovanou hodnotou na výpočet primárnej chyby. Primárna chyba predstavuje rozdiel medzi požadovanými a skutočnými hodnotami rýchlosti motora.
Krok 4: Úprava sekundárnej požadovanej hodnoty
Na základe primárnej chyby vypočíta vonkajšia kontrolná slučka novú požadovanú hodnotu pre sekundárnu riadiacu slučku. Táto sekundárna požadovaná hodnota je navrhnutá tak, aby minimalizovala primárnu chybu a priblížila rýchlosť motora k požadovanej hodnote.
Krok 5: Meranie sekundárnej premennej
Sekundárna kontrolná slučka potom meria skutočnú hodnotu sekundárnej premennej, ktorá je v našom príklade prúdom motora. Toto meranie sa používa na poskytnutie spätnej väzby do sekundárnej riadiacej slučky a zabezpečenie, že funguje v požadovanom rozsahu.
Krok 6: Výpočet sekundárnej chyby
Podobne ako pri primárnej kontrolnej slučke, sekundárna kontrolná slučka porovnáva nameranú hodnotu sekundárnej premennej so sekundárnou požadovanou hodnotou na výpočet sekundárnej chyby. Sekundárna chyba predstavuje rozdiel medzi požadovanými a skutočnými hodnotami prúdu motora.
Krok 7: Nastavenie výstupu riadenia
Nakoniec sekundárna riadiaca slučka používa sekundárnu chybu na výpočet príslušného riadiaceho výstupu, ktorý je zvyčajne napätím alebo prúdovým signálom, ktorý sa odosiela do motora na nastavenie svojej rýchlosti. Riadiaci výstup je upravený v reálnom čase, aby sa minimalizovala sekundárna chyba a zabezpečila, že prúd motora zostáva v požadovanom rozsahu.
Výhody režimu regulácie kaskády v ovládacej jednotke AC
Režim regulácie kaskády ponúka niekoľko významných výhod v porovnaní s tradičnými kontrolnými systémami s jednou slučkou, vďaka čomu je obľúbenou voľbou pre širokú škálu priemyselných aplikácií. Niektoré z hlavných výhod zahŕňajú:
Vylepšený výkon riadenia
Použitím viacerých ovládacích slučiek môže režim riadenia kaskády poskytnúť presnejšie a stabilnejšie riadenie procesnej premennej. Vnútorná slučka rýchlo reaguje na poruchy a zmeny v procese, zatiaľ čo vonkajšia slučka poskytuje dlhodobú stabilitu a presnosť upravením požadovanej hodnoty vnútornej slučky na základe celkových požiadaviek na proces.
Zvýšené odmietnutie narušenia
Režim riadenia kaskády je obzvlášť účinný pri odmietaní porúch, ktoré môžu ovplyvniť premennú procesu. Vnútorná slučka môže rýchlo kompenzovať krátkodobé poruchy, ako sú zmeny zaťaženia alebo elektrický hluk, zatiaľ čo vonkajšia slučka môže upraviť požadovanú hodnotu vnútornej slučky tak, aby zodpovedala dlhodobým poruchám, ako sú zmeny v procesnom prostredí alebo opotrebení zariadenia.
Zvýšená flexibilita systému
Režim riadenia kaskády umožňuje väčšiu flexibilitu pri návrhu riadiaceho systému. Použitím viacerých ovládacích slučiek je možné nezávisle upraviť riadiace parametre každej slučky, aby sa optimalizoval výkon systému pre rôzne prevádzkové podmienky.
Zlepšená energetická účinnosť
V mnohých aplikáciách môže režim regulácie kaskády pomôcť zlepšiť energetickú účinnosť znížením spotreby energie motora. Udržiavaním rýchlosti a prúdu motora v požadovanom rozsahu môže režim regulácie kaskády minimalizovať straty spojené s preťažením alebo nedostatkom motora, čo vedie k výrazným úsporám energie v priebehu času.
Praktické aplikácie režimu riadenia kaskády v ovládacej jednotke AC
Režim riadenia kaskády sa široko používa v rôznych priemyselných aplikáciách, kde je potrebná presná a stabilná kontrola procesnej premennej. Medzi bežné aplikácie patrí:
Čerpadlo a ovládanie ventilátora
V aplikáciách čerpadla a ventilátora sa režim regulácie kaskády môže použiť na reguláciu rýchlosti motora na základe prietoku alebo požiadaviek tlaku v systéme. Úpravou rýchlosti motora v reálnom čase môže režim regulácie kaskády zabezpečiť, aby čerpadlo alebo ventilátor fungoval v optimálnom bode účinnosti, zníži spotrebu energie a predĺži životnosť zariadenia.
Riadenie dopravného pásu
V aplikáciách dopravného pásu sa režim regulácie kaskády môže použiť na reguláciu rýchlosti dopravného pásu na základe prietoku materiálu alebo polohy produktu na pásme. Udržiavaním konštantnej rýchlosti a polohy môže režim regulácie kaskády zlepšiť presnosť a efektívnosť dopravného systému, čím sa zníži riziko poškodenia produktu alebo prestojov.
Ovládač stroja
V aplikáciách obrábacích strojov sa môže režim regulácie kaskády použiť na reguláciu rýchlosti a krútiaceho momentu motora vretena na základe požiadaviek na rezanie obrobku. Úpravou rýchlosti a krútiaceho momentu motora v reálnom čase môže kaskádový riadiaci režim zabezpečiť, aby stroj stroja pracoval v optimálnych podmienkach rezania, čím sa zlepšila kvalita a presnosť procesu obrábania.
Záver
Záverom možno povedať, že režim regulácie kaskády riadiacej jednotky AC je výkonná a všestranná kontrolná stratégia, ktorá ponúka významné výhody, pokiaľ ide o kontrolný výkon, odmietnutie narušenia, flexibilitu systému a energetickú účinnosť. Použitím viacerých ovládacích slučiek pracujúcich v tandeme môže režim regulácie kaskády poskytnúť presnú a stabilnú kontrolu procesnej premennej, čo z nej robí ideálnu voľbu pre širokú škálu priemyselných aplikácií.
Ak máte záujem dozvedieť sa viac o našich riadiacich jednotkách AC alebo o tom, ako môže režim regulácie kaskády prospieť vašej konkrétnej aplikácii, prosímKontaktujte násnaplánovať konzultáciu s jedným z našich odborníkov. Radi by sme prediskutovali vaše požiadavky a poskytli vám prispôsobené riešenie, ktoré vyhovuje vašim potrebám.
Odkazy
- Johnson, R. (2018). Systémy priemyselnej riadenia: princípy a aplikácie. McGraw-Hill Education.
- Smith, J. (2019). Pokročilé riadiace techniky pre elektrické jednotky. Wiley-Eieee Press.
- Brown, A. (2020). Kaskádová kontrola: teória a prax. Springer.
Viac informácií o našich riadiacich jednotkách AC, navštívte našu webovú stránku:
Tešíme sa na vás a pomôžeme vám nájsť dokonalé riešenie AC Control Drive pre vaše podnikanie.