Ce este controlul în cascadă?

Controlul în cascadă se referă la o strategie de control al procesului în care o variabilă de proces este controlată prin manipularea punctului de referință al unei variabile de proces asociate. În această strategie particulară, variabila de interes este controlată de două bucle de control care lucrează în tandem. În industriile de procese chimice, un sistem de control în cascadă este adesea folosit pentru a reduce efectul perturbărilor și tulburărilor asupra obiectivului de control primar.

O buclă de control în cascadă constă dintr-o buclă primară și o buclă secundară. Aceste bucle pot fi denumite și bucla exterioară și, respectiv, bucla interioară. Bucla primară oferă buclei secundare un punct de referință sau o țintă pentru un proces legat de obiectivul de control primar. Bucla primară este uneori cunoscută ca bucla principală, deoarece oferă un punct de referință pe care trebuie să-l urmeze bucla secundară sau bucla slave.

Scopul principal al utilizării controlului în cascadă ca strategie de control al procesului este de a permite buclei secundare să controleze perturbațiile înainte ca acestea să poată afecta obiectivul de control primar. Pentru ca acest sistem de control să funcționeze eficient, dinamica procesului a buclei secundare trebuie să fie mult mai rapidă decât dinamica buclei primare. Ca regulă generală, dinamica procesului a buclei secundare trebuie să fie de cel puțin patru ori mai rapidă decât dinamica procesului a buclei primare.

Cea mai comună aplicație a controlului în cascadă pentru majoritatea proceselor chimice implică utilizarea unui regulator de debit ca buclă secundară. Majoritatea controlerelor de flux au un timp de răspuns foarte rapid, ceea ce le face candidați potriviți pentru buclele secundare. Buclele primare tind să se concentreze pe variabile precum temperatura, nivelul, nivelurile de hidrogen de potenz (pH) sau compoziția chimică.

Controlul în cascadă nu este neapărat limitat la sisteme bazate pe doar două bucle de control. Aranjamentele multiple în cascadă funcționează în același mod ca o buclă tradițională de control în cascadă, dar au mai mult de două bucle. De exemplu, un analizor de compoziție chimică și o buclă de control cu ​​un timp mort lung s-ar putea baza pe o buclă de control al temperaturii pentru a elimina tulburările de proces. Bucla de control al temperaturii se poate baza apoi pe un controler și mai rapid, cum ar fi un regulator de debit.

Există mai mulți factori care sunt relevanți în dezvoltarea controlerelor în cascadă pentru un proces dat. De exemplu, un inginer de control ar trebui să ia în considerare dacă o buclă secundară aleasă a avut un efect puternic asupra buclei primare de interes. Inginerul ar trebui să cunoască, de asemenea, dinamica procesului a buclei secundare propuse. Astfel de factori ar putea determina dacă bucla secundară propusă este capabilă să absoarbă tulburările de proces și să le împiedice să afecteze bucla primară.