میرایی فرستنده میدانی چیست؟

اکثریت قریب به اتفاق فرستنده های میدانی مدرن (چه آنالوگ و چه دیجیتال) مجهز به ویژگی معروف به میرایی هستند.

این ویژگی اساساً یک عملکرد فیلتر پایین گذر است که در خط سیگنال قرار می گیرد و میزان “نویز” فرآیند گزارش شده توسط فرستنده را کاهش می دهد.

فرستنده فشاری را تصور کنید که فشار آب را در خروجی یک پمپ بزرگ حس می کند. جریان آب خروجی از پمپ به شدت متلاطم است و هر دستگاه سنجش فشاری که به پورت تخلیه فوری پمپ متصل شود، این تلاطم را به عنوان نوسانات فشار تفسیر می کند.

این بدان معنی است که سیگنال فشار خروجی توسط فرستنده نیز نوسان خواهد داشت و باعث می شود هر نشانگر یا سیستم کنترلی متصل به آن فرستنده فشار آب “نویزدار” را ثبت کند،

یعنی به طور مکرر در خواندن سیگنال فشار فرستنده نوسان کند.

 

چنین “نویز” مشکلاتی را در اکثر اشکال حلقه های کنترل بازخورد ایجاد می کند،

زیرا سیستم کنترل این نوسانات سریع را به عنوان تغییرات فشار واقعی که نیاز به اقدامات اصلاحی دارد تفسیر می کند.

اگرچه می توان برخی از سیستم های کنترلی را برای نادیده گرفتن چنین نویزهایی پیکربندی کرد،

بهترین راه حل این است که مشکل را در منبع اصلاح کنیم یا با جابجایی شیر خط ضربه فرستنده فشار به مکانی که در آن میزان تلاطم سیال زیاد احساس نشود. یا به نحوی از نمایش آن آشفتگی حس شده در سیگنال فرستنده جلوگیری کنید.

از آنجایی که این نویز فرکانس بسیار بیشتری نسبت به چرخه های فشار معمولی در یک سیستم فرآیندی دارد، کاهش میزان نویز در سیگنال فرستنده به سادگی با فیلتر کردن نسبتا آسان است.

آن سیگنال الکترونیکی با استفاده از مدار فیلتر پایین گذر.

ساده ترین مدار فیلتر پایین گذر چیزی بیش از یک مقاومت و خازن نیست:

 

سیگنال های ولتاژ فرکانس پایین اعمال شده به این مدار در ترمینال خروجی نسبتاً تضعیف نشده ظاهر می شوند، زیرا راکتانس خازن در فرکانس های پایین بسیار زیاد است.

سیگنال‌های فرکانس بالا که به مدار مشابهی اعمال می‌شوند توسط خازن تضعیف می‌شوند، که با راکتانس پایین خود نسبت به فرکانس‌های بالا تمایل دارد آن سیگنال‌ها را به زمین «کوتاه» کند.

عملکرد چنین مدار فیلتری در درجه اول با فرکانس قطع آن مشخص می شود که از نظر ریاضی به صورت f = 1/2πRC تعریف می شود.

فرکانس قطع نقطه ای است که در آن تنها ۷۰٫۷ درصد از سیگنال ورودی در خروجی ظاهر می شود (کاهش ولتاژ ۳-dB).

اگر به طور موفقیت آمیزی روی فرستنده فرآیند اعمال شود، چنین فیلترهای پایین گذر تأثیری بر “آرام کردن” سیگنال های نویزدار دارد، بنابراین فقط فشار واقعی فرآیند تغییر می کند، در حالی که اثر تلاطم (یا هر چیز دیگری که باعث سر و صدا می شود) به حداقل می رسد.

در دنیای کنترل فرآیند، فیلتر پایین گذر عمدی سیگنال‌های اندازه‌گیری فرآیند اغلب به عنوان میرایی شناخته می‌شود، زیرا اثر آن کاهش اثرات نویز فرآیند است:

کلاس

 

برای اینکه میرایی ابزار مفیدی برای تکنسین در کاهش نویز اندازه گیری باشد، باید قابل تنظیم باشد.

در مورد مدار فیلتر RC، درجه میرایی (فرکانس قطع) ممکن است با تغییر مقدار یا R یا C تنظیم شود که R جزء آسان‌تر برای تنظیم است.

فرستنده های دیجیتالی که میرایی توسط یک الگوریتم دیجیتال انجام می شود، میرایی ممکن است با تنظیم یک مقدار عددی در پارامترهای پیکربندی فرستنده تنظیم شود.

در فرستنده‌های پنوماتیکی، میرایی را می‌توان با نصب عناصر چسبناک روی مکانیزم، یا ساده‌تر با افزودن حجم به خط سیگنال (به عنوان مثال طول لوله اضافی، قطر لوله بزرگ‌تر، یا حتی “مخازن با ظرفیت” متصل به لوله برای افزایش حجم) اجرا کرد. .

سوال کلیدی برای تکنسین این است که “چه مقدار میرایی باید استفاده کنم؟

” میرایی ناکافی باعث می‌شود تا نویز بیش از حد به سیستم کنترل برسد (که باعث روندهای پر سر و صدا، نشانه‌ها و کنترل نامنظم می‌شود)، در حالی که میرایی بیش از حد باعث می‌شود فرستنده اهمیت تغییرات ناگهانی (واقعی) فرآیند را کمرنگ کند.

در تجربه من تمایل بدی برای تکنسین های ابزار وجود دارد که میرایی بیش از حد در فرستنده ها اعمال کنند.

یک فرستنده با میرایی بیش از حد (یعنی فرکانس قطع خیلی کم، یا مقدار ثابت زمانی خیلی زیاد تنظیم شده است) باعث می شود نمودار روند بسیار صاف باشد، که در ابتدا چیز خوبی به نظر می رسد.

به هر حال، تمام هدف یک سیستم کنترل این است که متغیر فرآیند را به طور محکم در نقطه تنظیم نگه دارد. بنابراین ظاهر روند متغیر فرآیند “خط مسطح” در واقع فریبنده است.

با این حال، مشکل میرایی بیش از حد این است که فرستنده به هر تغییر ناگهانی در متغیر فرآیند واقعی واکنش کندی می دهد.

نمودار دو روندی یک فرستنده فشار که افزایش ناگهانی فشار فرآیند را تجربه می کند، این اصل را نشان می دهد، جایی که سیگنال فرستنده بدون میرا در قسمت بالایی و سیگنال بیش از حد میرایی در قسمت پایین نشان داده می شود (لطفاً به افست عمودی بین این دو توجه کنید. روندها فقط برای راحتی شما در مقایسه دو شکل روند نشان داده شده است):

کلاس

 

میرایی بیش از حد باعث می‌شود فرستنده با گزارش یک متغیر فرآیند که بسیار کندتر از آنچه در واقع تغییر می‌کند، به سیستم کنترل دروغ بگوید.

میزان تأثیر نامطلوب این «دروغ» بر سیستم کنترل (و/یا قضاوت اپراتور انسانی در واکنش دستی به تغییر فشار) تا حد زیادی به ماهیت سیستم کنترل و اهمیت آن برای عملکرد کلی کارخانه بستگی دارد. p>

یک روش میرایی ممکن است باعث مشکلات کنترلی شود در سیستم هایی است که کنترل کننده حلقه به شدت تنظیم شده است.

در چنین سیستم‌هایی، حتی مقادیر نسبتاً کمی میرایی ممکن است باعث شود که متغیر فرآیند واقعی از نقطه تنظیم فراتر رود، زیرا کنترل‌کننده «فکر می‌کند» متغیر فرآیند خیلی کند پاسخ می‌دهد و برای سرعت بخشیدن به پاسخ آن اقدام می‌کند.

یک مثال رایج از این کنترل جریان مایع است، که در آن سیگنال متغیر فرآیند معمولاً “نویزدار” است و عمل کنترل معمولاً تهاجمی است.

یک تکنسین ممکن است میرایی را با نیت خوب به فرستنده معرفی کند، اما به طور غیرمنتظره ای باعث می شود که سیستم کنترل به شدت از نقطه تنظیم فراتر رود (یا حتی نوسان کند) زیرا کنترل کننده در تلاش است تا یک متغیر فرآیند کند را دریافت کند تا سریعتر از آنچه فیلتر فرستنده اجازه می دهد پاسخ دهد.

سیگنال تغییر در واقعیت، متغیر فرآیند (سرعت جریان سیال) به هیچ وجه کند نیست، بلکه فقط به این دلیل ظاهر می شود که فرستنده میرایی دارد.

بدتر از آن، این بی ثباتی در روند متغیر فرآیند ظاهر نمی شود زیرا سیستم کنترل هرگز متغیر فرآیند واقعی را نمی بیند، بلکه فقط “دروغ” گزارش شده توسط فرستنده بیش از حد میرایی را می بیند.

اگر ممکن است قاعده‌ای در مورد میزان میرایی برای استفاده در هر فرستنده داده شود، این است: برای دستیابی به کنترل خوب، از حداقل مقدار لازم استفاده کنید.

هنگام کالیبره کردن یک فرستنده در محیط کارگاهی، تنظیم میرایی باید روی حداقل مطلق خود تنظیم شود، بنابراین نتایج اعمال محرک ها به فرستنده بلافاصله توسط تکنسین مشاهده می شود.

هر مقدار میرایی در فرستنده ای که در حال کالیبره شدن است، فقط برای کند کردن روند کالیبراسیون بدون هیچ سودی عمل می کند.

در صورت هرگونه سوال و نظر با مجموعه پرگاران تماس حاصل فرمایید.

جهت کسب اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید.