Topik 2 Prinsip Kawalan

7/28/2019 Topik 2 Prinsip Kawalan

1/41

Topik 2: PRINSIP

PENGAWALAsas sistem kawalan


2/41

Pengenalan

Sebelum teknologi berkembang,operator digunakan untuk mengawalsesuatu proses seperti membuatpelarasan injap bagi mengawal parastangki ataupun mengawal kadar aliran

untuk kawalan proses yang rumit adalahtidak praktikal untuk menggunakan

operator satu alat yang boleh melaksanakan

tugas ini telah direka dan dinamakanpengawal (controller).


3/41

DEFINASI PENGAWAL

Pengawal boleh didefinisikan sebagaisatu alat yang menerima isyarat

daripada dua masukan iaitu isyarat

yang dihantar oleh transmitter (nilaipengukuran-MV) dan nilai yang

ditetapkan oleh titik set (set point-SP).


4/41

Gambarajah Blok Pengawal

2.1

Comparator

mechanism

(Mekanisma

pembanding)

Feedback

mechanism

(Mekanisma

suapbalik)

Relay

(geganti)

Sensor

(Pengesan)

MV

SP

Output

(Keluaran)

Supply

(Bekalan

Kuasa)


5/41

Merujuk kepada Rajah 2.1

Sekiranya pengawal berfungsi dengansempurna dan proses berada dalamkeadaan terkawal atau stabil makaisyarat pengukuran adalah sama dengan

titik set. Mekanisma pembanding pula berfungsi

sebagai pembanding kedua-dua isyaratmasukan.

Ralat wujud sekiranya nilai masukanadalah tidak sama. Pengesan akanmengesan isyarat ralat ini danmenentukan samada berlakuketidakseimbangan antara isyarat ralatdan isyarat suapbalik.


6/41

Samb..

Jika terdapat perbezaan, pengesanakan mengimbangi kedua-dua isyarat

tersebut.

Mekanisma suapbalik adalahmekanisma yang mengimbangi sistem

supaya isyarat suapbalik sentiasa

sama dengan isyarat keluaran.


7/41

Prinsip Kendalian Pengawal

Rajah 2.3 menunjukkan gambarajahskematik sebuah pengawal

Pada keadaan seimbang, ralat tidak

wujud. Oleh itu, keluaran sentiasa tetap.

Sekiranya isyarat pengukuran (MV)

yang dihantar oleh transmitterberubah atau bertambah, pengepak

akan bergerak menghampiri muncung.


8/41

Samb..

Hasil gerakan ini akan menyebabkantekanan balik muncung akan bertambahdan udara akan memasuki geganti danbelos suapbalik.

Semasa gerakan isyarat suapbalik samadengan gerakan isyarat asal masukan,tekanan balik muncung akan

menstabilkan dan seterusnyamengimbangi pengawal.

Keluran boleh diubah samada denganmengubah isyarat pengukuran ataupun

mengubah nilai titik set.


9/41

Samb..

Kedua-dua isyarat masukan ditambahsama banyak, tiada gerakan akanberlaku kerana tiada perbezaan antaradua isyarat dan pelarasan tidak perludibuat.

Jika tiada perbezaan dalam keluaranisyarat maka ia dikenali sebagai isyarat

ralat sifar. Jika nilai pengukuran lebih besar

daripada nilai titik set, isyarat ralat positifdan sekiranya nilai pengkuran lebih

besar daripada nilai set point, isyarat


10/41

Rajah 2.3


11/41

Komponen-komponen Utama

Pengawal Terdiri daripada:

Mekanisma pembanding(Comparator

mechanism)

Pengesan(Controller) Mekanisma suapbalik(Feedback

mechanism)


12/41

Mekanisma pembanding

Mekanismapembanding(Comparator

mechanism) - Ia terdiri daripada dua

belos, iaitu untuk isyarat pengukurandan isyarat titik set. Ia berfungsi

membandingkan kedua-dua isyarat

masukan tersebut


13/41

Pengesan

Pengesan (Sensor) - terdiri daripadapengepak dan muncung. Ia berfungsi

mengesan isyarat isyarat ralat

daripada keluaran pembanding danisyarat suapbalik.


14/41

Bellows

Bellows terdiri daripada logam tipisyang dibentuk menjadi bentuk

gelombang silinder.

Tekanan udara akan menekan kebawah.

Apabila tekanan udara meningkat,

Bellows akan memanjangkan dananjakan wujud.

Anjakan ini dikaitkan dengan 'tuil' mudah

untuk memberi bacaan tekanan

meningkat.


15/41

Mekanisma suapbalik

Mekanisma suapbalik (Feedbackmechanism) - terdiri daripada belos

suapbalik. Ia berfungsi menstabil dan

menseimbangkan system. Ia jugadapat member kesan terhadap

penghasilan gandaan sesebuah

pengawal.


16/41

Rajah Bellows

Unknown pressure Bellows

movement


17/41


18/41

Flapper nozzle

Adalah transduser sasaran yangmenganjak ke parameter perbezaantekanan.

Pada asasnya udara digunakansebagai cecair kerja.

Udara akan memberikan pemalarmasa kira-kira 0.1s.

Flapper nozzle digunakan untukmengukur anjakan antara sel beban.

Anjakan ini adalah sangat kecil


19/41

Rajah Flapper nozzle

Fixed ResistanceVariable Resistance

x

Flapper Plat Measured element

0

s


20/41


21/41


22/41

Restrictor

Ketepatan alat dijamin oleh pengeluarhanya untuk had tertentu. Biasanya ia

dinyatakan dalam bentuk peratus

skala penuh instrumen yangtertentu. Pesongan dari spesifikasi

dipanggil ralat penghad (Restrictor).


23/41

Jenis-jenis Aksi Pengawal

Kawalan Perkadaran(Proportionalcontroller)

Kawalan Pengkamilan(Integral

controller) Kawalan Pembezaan(Derivative

controller)


24/41

Samb..

Ketiga-tiga aksi ini boleh digunakansecara individu atau bergandingan

bergantung kepada sesuatu proses

yang hendak dikawal. Bentuk satu ragam iaitu perkadaran

(Proportional-P), Pengamilan

(Intergral-I) dan Pembezaan(Derivative-D).


25/41

Manakala bentuk dua ragam ialahPerkadaran dan pengamilan (P+I) dan

Perkadaran dan pembezaan (P+D).

Bentuk tiga ragam pula ialahgabungan ketiga-tiga aksi kawalan

iaitu Perkadaran, pengkamilan dan

pembezaan (P+I+D).


26/41

Proportional Controller (P)

Kawalan ini terdapat dalam pengawalberkadaran yang keluarannya sentiassaberkadar terus dengan isyarat ralat, e.

Jika isyarat ralat kecil, aksi kawalan punkecil dan sekiranya ralat besar makaaksi kawalan pun besar.

Aksi kawalan berlaku sebaik sahaja

pengawal dapat mengesan ralat. Keluaran bergantung pada gandaan

pengawal, Kc iaitu :

Keluaran pengawal = gandaan pengawal

x ralat


27/41

Merujuk kepada Rajah 2.4

Bila isyarat pengukuran sama nilaidengan titik set, sistem akan stabil ataudengan kata lain jika masukan prosessama dengan keluaran proses, maka

keaadan mantap akan dicapai. Sekiranya pengawal jenis perkadaran ini

digunakan, offset akan berlaku di manaisyarat pengukuran tidak akan mencapaititik set.

Oleh itu, sekiranya injap kawalan perludibuka 50%, maka ia perlu disetkan lebihdaripada 50% untuk mencapaikestabilan.


28/41

Rajah 2.4


29/41

Intergral Controller-I

Pengawal pengkamilan membersambutan kepada kamilan isyarat ralat

terhadap masa.

Jadi keluaran adalah berkadarandengan luas di bawah lengkok ralat

dengan masa,

Keluaran pengawal dt Rajah 2.5, kedudukan belos dan

spring adalah terbalik berbanding

dengan pengawal perkadaran dalam


30/41

Rajah 2.5


31/41

Kawalan Pembezaan

(Derivative Controller-D) Pengawal member sambutan kepada

kadar perubahan ralat, tidak kepada

perubahan magnitude.

Keluaran berkadaran denganpembezaan isyarat ralat terhadap

masa iaitu,

Keluaran pengawal


32/41

Samb..

Jika ralat tidak berubah atau tetap maka tiadakeluaran.

Rajah 2.6 menunjukkan rajah kawalanpembezaan. Kawalan pembezaan

mempunyai satu penghad yang dipanggilpenghad pembezaan.

Penghad inilah yang membezakan di antarakawalan berkadaran dengan kawalan

pembezaan. Dalam keadaan mantap pengawal

pembezaan tidak mempengaruhi keluarandan ia kerap digunakan jika proses

melibatkan kehadiran suhu.


33/41

Rajah 2.6

Sistem Kawalan Dua Ragam


34/41

Sistem Kawalan Dua Ragam

(Proportional + Integral

Controller P+I) Mekanisma pembanding yang terdiridaripada dua belos diletakkan dihujungtuil, manakala dihujung yang satu lagiialah dua belos suapbalik.

Pengesan terletak di antara mekanismasuapbalik dan pembanding.

Terdapat dua perkara yang ditambahpada pengawal iaitu belos kamilan/resetdan penghad kamilan (bolehlaras).

Bila isyarat pengukuran bertambah,pengepak akan menghampiri muncungdan meningkat keluaran.


35/41

Samb..

Tekanan yang meningkat ini akanmenyebabkan belos berkadaranmengubah kedudukan pengepak danmenstabilkan tekanan keluaran.

Tekanan akan jatuh bila ia melaluipenghad kamilan. Tekanan ini akan memasuki belos

kamilan dan bertindak menolak

pengepak menghampiri muncung. Oleh itu tekanan keluaran boleh

ditingkatkan lagi.


36/41

Samb..

Jika isyarat pengukuran sama nilaidengan titik set keadaan mantap akantercapai dan tekanan keluaran akanmenjadi stabil.

Offset dapat dihapuskan. Jika keadaan mantap tidak tercapai

maka penghad kamilan bolehlahdilaraskan.

Jika penghad kamilan dibukasepenuhnya pengawal akan berfungsisebagai pengawal ON/OFF.

Jika penghad kamilan ditutup

sepenuhnya pengawal akan berfungsiseba ai en awal erkadaran saha a.


37/41

Rajah 2.7 - Asas system kawalan

dua ragam

Sistem Kawalan Tiga Ragam


38/41

Sistem Kawalan Tiga Ragam

(Perkadaran + Pengkamilan +

Pembezaan-P+I+D) Kendaliannya adalah sama dengan pengawal

P+I tetapi pengawal ini ditambah denganpenghad pembeza.

Bagi pengawal jenis ini ketiga-tiga aksi kawalan

mempengaruhi sambutannya. Oleh itu kita perlu melaraskan setiap kawalan

supaya ia sepadan dengan proses yang hendakdikawal.

Ini bermakna pelarasan ini perlu dilakukansecara individu supaya proses menjadi stabil danoffset dapat dihapuskan.

Bagi mencapai keadaan tersebut, penghadkamilan dan penghad pembezaan perludilaraskan dengan betul.


39/41

Rajah 2.8 - Pengawal tiga

ragam


40/41

Kelebihan dan kekurangan Setiap

Aksi PengawalAksi Pengawal Kelebihan Kekurangan

Perkadaran (P) Sambutan cepat bila

beban bertukar

Wujud offset

Pengkamilan (I) Boleh hapuskan offset Masa pemulihan lama

Pembezaan (D) Dapat kurangkan offset Keluaran tiada bilaralat

tiada

P+I Boleh hapuskan offset dan

sambutan cepat

Masa pemulihan lama

P+D Dapat kurangkan masa

pemulihan dan offset

Offset masih lagi

terjadi


41/41

ADA SOALAN?

TERIMA KASIH

Topik 2 Prinsip Kawalan

Documents

Transcript of Topik 2 Prinsip Kawalan