Kapalı Çevrim Kontrol Sistemleri

Son yıllarda endüstrinin gelişmesine paralel olarak kontrol sistemleri oldukça önem kazanmış ve endüstriyel otomasyonun bugünlere gelmesinde büyük rol oynamıştır. Özellikle kapalı çevrim kontrol sistemleri için endüstriyel otomasyonun kalbi diyebiliriz. Çünkü otomasyonun olduğu her yerde olan kontrol sistemlerini, farklı teknik ve enerji kullanımlarıyla görebilirsiniz. Peki, kapalı çevrim kontrol sistemleri nedir? Nasıl çalışır? Örnekleri nelerdir? Detaylar yazımızda.

A- A+

21.06.2015 tarihli yazı 52255 kez okunmuştur.

Kontrol Sistemleri Geri Besleme Otomasyon Endüstri PLC Scada Makine

Geri Beslemeli Denetim Sistemi olarak da adlandırılan Kapalı Çevrim Kontrol Sistemlerinde, ölçme elemanıyla bir çıkış değeri ölçülür ve bu ölçme büyüklüğü girişe geri beslenir. Ardından bu değer, referans bir değerle karşılaştırılır. Yapılan karşılaştırma sonucu bir hata sinyali elde edilir ve bu hata sinyalinin yapısına ve denetlenen çıkış değişkenine uygun bir denetim sinyali üretilir.

Kapalı çevrim kontrol sisteminde üç işlem gerçekleşir. Bunlar;

Ölçme: Denetlen çıkış değişkeni ölçülür.

Karar: Ölçülen değer ile istenen değer arasındaki hata hesaplanır. Bu hata değeri denetim uygulamasında kullanılır.

Uygulama: Değişkenler üzerinde hatayı azaltacak yönde bir denetim sinyali uygulanır.

Şekil 1: Geri Besleme Blok Şeması

►İlginizi Çekebilir: PID Denetleyiciler

Geri besleme, kapalı çevrim kontrol sistemi için oldukça önemlidir. Çünkü geri besleme, çıkış değerin anlamlı bir kısmının girişe tekrar uygulanması olayıdır. Geri besleme negatif ve pozitif olmak üzere ikiye ayrılır.

Negatif Geri Besleme

Çıkıştaki değişimlerin giriş büyüklüğüne ters yönde etki ettiği geri beslemedir. Bu geri beslemenin kullanıldığı sistemlerde çıkış değeri, istenilen değere göre artış gösterecek olursa denetim etkisi azaltılır ve çıkış değerinin, istenilen değere dönmesi sağlanır. Tam tersi bir durum söz konusu ise, yani çıkış değeri istenilen değere göre azalma gösteriyorsa denetim etkisi artırılır ve çıkış değerinin istenilen değere yükselmesi sağlanır. Negatif geri beslemede, çıkış değerinin istenilen değere getirilmesi ve bu değerde sabit tutulması için daima çıkış ve giriş değerlerinin farkı alınır. Bu fark, kontrol elemanına hata girişi olarak iletilir. Hatayı en aza indirme veya sıfır yapmaya çalışmasından dolayı negatif geri besleme endüstriyel sistemlerdeki en önemli özelliktir.

Pozitif Geri Besleme

Çıkıştaki değişimlerin giriş büyüklüğüne aynı yönde etki ettiği geri beslemedir. Yani çıkış değeri, istenilen değere göre artış gösterecek olursa, girişteki hatayı da artırıcı bir etki meydana gelir ve sistem osilasyona girer. Bu nedenle de pozitif geri besleme, kapalı çevrim kontrol sistemleri için uygun değildir.

Şekil 2: Kapalı Çevrim Kontrol Sistemi Genel Blok

►İlginizi Çekebilir: Otomatik Kontrol Sistemleri: "Blok Diyagramlar"

Yukarıda verilen şekilde görüleceği gibi, denetlenen sistem üzerinde bozucu etkiler bulunmaktadır. Bu bozucu etkiler sonrası çıkış değeri istenilen değerden sapar. Bu durumda çıkış değeri hata algılayıcıya geri beslenir. Hata algılayıcı girişine, çıkış değerinin olması istenilen değeri uygulanır. Hata algılayıcı, geri beslenen değerin ayarlanan değerden ne kadar saptığı ile ilgili bir fark gerilimi üretir ve bu fark gerilim değeri, sistemde denetim modu ünitesine uygulanır.

Denetlenen sisteme uygun bir denetim sinyali üretilen denetim modu ünitesi, kapalı çevrim kontrol sisteminin en önemli katıdır. Hata algılayıcı ve denetim modu ünitesine birlikte “Kontrolör”, “Kontrol Ünitesi” ya da “Denetim Ünitesi” denilebilir. Pnömatik, hidrolik, analog veya dijital elektronik devrelerle denetim ünitesi gerçekleştirilebilir. Pnömatik tip denetim ünitelerinde, hata algılayıcının ve işlemsel yükseltecin pnömatik eşdeğeri kullanılır. Hidrolik denetim üniteleri de hidrolik eşdeğerini kullanır. Analog denetim üniteleri de, elektronik devre yardımıyla hatayı hesaplar ve işlemsel yükseltiç ile denetim sinyali üretir. Dijital denetim üniteleri bir mikroişlemci ve bu mikroişlemcinin denetim algoritması ile denetim sinyali üretir.

Denetim modu ünitesi, hata algılayıcıdan gelen gerilimine göre hatayı azaltacak bir sinyal üretir. Böylece hatanın küçülmesi sağlanmaya çalışılır. Bu sistemde dikkat edilmesi gereken birkaç nokta vardır;

►Sistemde geri besleme çıkış büyüklüğü ile hata algılayıcı set noktası büyüklüğünün aynı tür büyüklük olması gerekir.

►Çıkış büyüklüğünü hem ölçen hem de uygun bir sinyale dönüştüren bir eleman olan geri besleme yolu üzerindeki ölçme elemanı, sistem için çok önemlidir.

Ölçme elemanı bir sensör veya içerisinde algılayıcı, yükseltici ve sinyal üretici bulunan bir devre olabilir. Zorunlu durumlarda denetim modu ünitesi ile denetleyici sistem arasında sürücü katı kullanılabilmektedir.

Bir kapalı çevrim kontrol sisteminde, hata değerinin yapısına ve kullandığı denetim moduna bağlı olarak denetim ünitesi uygun bir denetim sinyali üretir. Günümüzde denetim modu ünitelerinde kullanılan başlıca dört temel yöntem vardır;

► Aç-Kapa Denetim Modu
► Oransal Denetim Modu
► İntegral Denetim Modu
► Türev Denetim Modu

Bu denetim modlarının birleşmeleri sonucu daha üst düzey denetim modları elde edilir.

Şekil 3: Kapalı Çevrim Kontrol Sistemi Örneği

►İlginizi Çekebilir: Temel PLC Sistemleri | Elektrikport Akademi

Açık çevrim kontrol sistemleriyle kapalı çevrim kontrol sistemleri arasındaki fark geri besleme olayıdır. Buna bir örnek olarak mağazalardaki otomatik kapıları verebiliriz. Eğer kapı herkese açılırsa bu açık çevrim kontrol sistemidir. Ama içeriye giren ve çıkan kişiler algılanıp, mağazanın yoğun olduğu tespit edilirse kapılar belirli süre kapalı kalabilir. Bu da kapalı çevrim kontrol sistemidir.

Bir motoru doğrudan anahtarla kontrol ettiğimizi düşünelim. Motor dönme hareketi gerçekleştirir ve devir sayısını, belirlediğimiz bir gerilimi doğrudan uygulayarak belirleyebiliriz. Ancak motor gerilimi istediğimiz gibi mi olur? Motor sıcaklığı, mekanik sürtünmeler, yük değişimi gibi faktörler devir sayısını değiştirebilir. Bu tarz bir kontrolde güvenirlik oldukça düşüktür. Ama motor devir sayısını bir sensör yardımıyla ölçebiliriz. Sonra ölçüm verimizi belirli bir büyüklük ile karşılaştırıp istediğimiz değerde olup olmadığını anlayabiliriz. Eğer devir sayısı düşerse daha fazla güç gönderip, devir sayısı arttığında motora daha az güç gönderebilir ve bu şekilde daha güvenli bir sonuç elde etmiş oluruz. Öte yandan sanayi uygulamalarında motor devir sayının önemi oldukça fazladır. Bu yüzden bu tür bir denetim için kesinlikle kapalı çevrim kontrol sistemi kullanılmalıdır.

Kaynak:
►MEGEP