تكنولوجيا التحكم

إن تكنولوجيا التحكم تشمل تصميم وتنفيذ الضوابط، تستهدف التأثير على سلوك الأنظمة التقنية (الأجهزة، أجهزة, الأجهزة, نظم , أنظمة بيولوجية). هو مثل تكنولوجيا التحكم فرعيا مجال تكنولوجيا التشغيل الآلي. الضوابط تنقسم إلى الثنائية, التناظرية و الرقمية الضوابط.

الضوابط الثنائية هي المدخلات والمخرجات المتغيرات من أجهزة التحكم الثنائية. تأثير نظام التحكم ( مجموعة التحكم ) يتم عن طريق ثنائي الإخراج المتغير من نظام التحكم عن طريق المحركات. أمثلة عن المحركات هي مصباح, صمام أو موتور. ثنائي متغيرات المدخلات من وحدة تحكم إشارات التحكم من البشر وردود الفعل كإشارات من أجهزة استشعار التحكم على سبيل المثال موقف التبديل (on/Off) ، موقف صمام ( مفتوحة / مغلقة ) أو حالة الحركة من المحرك (دوار أو الدائمة). يمكن السيطرة عليها، على سبيل المثال، الإضاءة ، تدفق المياه أو الحركة الناتجة من محرك السيارة.

يتم التمييز في عناصر التحكم الثنائية بين الوصلة والتحكم التتابعي. بالنسبة للتحكم التتابعي، يتم تغذية القيم ذات الصلة لمتغيرات التحكم مرة أخرى إلى دخل وحدة التحكم عن طريق أجهزة الاستشعار. من ناحية أخرى، إذا كانت التعليقات مفقودة، فإننا نتحدث عن ضوابط الربط التي تكون عملياتها ثنائية أو متعددة القيم.

خصائص معالجة المعلومات في وحدات التحكم الثنائية المعقدة هي عمليات منطقية مضمنة في برنامج التحكم بين إشارات الدخل (بما في ذلك إشارات التغذية المرتدة من المستشعرات). يمكن بالتالي وصف وحساب عناصر التحكم الثنائية من خلال الرياضيات الثنائية.

في التحكم التناظري يكون الإدخال و الإخراج هي المتغيرات من وسائل السيطرة على الإشارات التناظرية ؛ هذه الضوابط ليس لديها أية ردود فعل. مثال للتناظرية هو نظام المراقبة ثابتة التغيير في موقف الرافعة أثناء دوران صباب من ذراع يتم تطبيقها. تناظرية التحكم يمكن وصفها بأنها القواعد والمعادلات التفاضليه.

تسمى وحدة التحكم وحدة تحكم رقمية عندما تعالج الإشارات الرقمية. الإشارات الرقمية هي إشارات متعددة البتات تكون بتاتها الفردية مكونات لتمثيل معلومات مشفرة. لمعالجة الإشارات الرقمية، تكون أوامر التحكم مع البايت أو معاملات الكلمات، أو ما يسمى تعليمات الكلمات، مطلوباً

اليوم، معظم وحدات التحكم ثنائية أو رقمية، مع وجود سلاسل متسلسلة أكثر بكثير (تتأثر ضوابط متعددة بدورها). لديهم العديد من أو حتى العديد من المدخلات والمخرجات. وبالإضافة إلى إشارة البداية وكذلك إشارات التحكم الأخرى، إشارات الإدخال لا تنشأ من المشغل، ولكن من منظومة التحكّم ويتم الكشف عنها بواسطة أجهزة الاستشعار وذكرت الظهر (التغذية الراجعة) دول متغيرات التحكم. يتم دائمًا تنفيذ الخطوة التالية اللاحقة في التسلسل فقط عند اكتمال الخطوة السابقة. وبالتالي، هناك دوائر تحكم فرعية متعاقبة مغلقة، لا ينبغي الخلط بينها وبين الحلقة المغلقة غير المقسمة. والغرض منه هو «تصحيح ذاتي» تقني للمتغير المتحكم به الذي يحدث أثناء الاضطرابات. أجهزة التحكم، المصممة بشكل إضافي للعيوب، تؤدي إلى قيم خطرة لمتغيرات التحكم التي يتم نقلها إلى حالة آمنة أو تم إيقاف تشغيله.

للتعامل مع تعقيد أنظمة التحكم الحديثة، هناك مساعدات منهجية خاصة لتصميمها في شكل نماذج نظرية مختلفة وأدوات مماثلة بمساعدة الكمبيوتر. وتستخدم هذه الأدوات أيضا في المحاكاة والتخطيط والتهيئة والبرمجة والخدمات (تشخيص الأخطاء، الصيانة والإصلاح).

تاريخ تكنولوجيا التحكم

السيطرة على شريط الضرب على النول الجاكار التاريخي

الأمثلة التاريخية

• اليونانية مخترع هيرون الإسكندرية (CA. 20-62 n. م) يصف في عمله «التلقائية» ، باب تحكم بإشعال حريق المعبد يفتح الباب (المراقبة المستمرة) التلقائي المسرح، والتي يمكن التحكم فيها من فك الحبال من حركات مختلفة. كما صمم آلة الفودكا التي أصدرت كمية صغيرة من الماء المقدس بعد إسقاط عملة معدنية. ومع ذلك، فقد تم نسيان هذه الأفكار بمرور الوقت ولم يتم تطويرها بشكل أكبر.
• في بداية القرن الثامن عشر تم التحكم في صناديق الموسيقى بواسطة بكرات الدبوس. في منتصف القرن الثامن عشر تم التحكم في آلات النسج من خلال بطاقات خشبية مثقبة، والتي تم تحسينها بشكل كبير من قبل جوزيف ماري جاكارد في عام 1805وتحسنت بشكل ملحوظ.

الجدول الزمني عن مكونات الأجهزة من تكنولوجيا التحكم

• في عام 1835 ، اخترع جوزيف هنري ، المرحلات الكهربائية-الميكانيكية.
• عام 1947 الترانزستور اخترع في الولايات المتحدة الأمريكية.
• في عام 1954 ، أول التحكم العددي مع أنابيب الإلكترون المنتجة.
• في عام 1958 ، ويأتي الوحدة الإلكترونية نظام سيماتيك الشركة. سيمنز ثنائي التحكم في السوق، تتكون من مكونات منفصلة مثل الثنائيات، الترانزستورات و المقاومات.
• في عام 1969 ، ريتشارد إي مورلي يعيد اختراع وحدة تحكم المنطق القابلة للبرمجة (PLC) أن الشركة الأمريكية موديكون (نوع من موديكون 084). وبالتوازي مع ذلك، وضعت من النمسا - ولد Odo J. Struger في الشركة الأمريكية Allen-Bradley المقابلة SPS.
• 1970: وحدة تحكم المنطق القابلة للبرمجة (PLC) النازحين بشكل فردي المدمج في الإلكترونية، هوائي و تتابع أنظمة التحكم.
• في عام 1971 الصغرى المعالج هو اخترع في الولايات المتحدة الأمريكية. أنه يخترق منذ عام 1975 ، على نحو متزايد، في PLC تكنولوجيا ويوسع الأداء والمرونة استمرت إلى يومنا هذا.

تكنولوجيا التحكم والتطوير الصناعي

على أهمية دور تكنولوجيا التحكم في التنمية الصناعية أيضا في المستقبل مشروع صناعة 4.0 من الحكومة الألمانية، حيث لها أربعة مراحل الثورة الصناعية يمكن تمييزها:

• المستوى 1

بداية في عام 1784 مع استخدام الميكانيكية منسج ، لا سيما من خلال بطاقات المثقبة-أنظمة التحكم الخشبية , وفي وقت لاحق عن طريق استخدام عناصر التحكم بالتناوب مع الأشرطة النسيج آلة المتقدمة.

• المستوى 2

بداية في عام 1870 مع أول استخدام السير الناقل في الولايات المتحدة (المسالخ من سينسيناتي أوهايو)باستخدام محركات كهربائية، والتي تم تبديلها عن طريق. موصل- التتابع-أنظمة التحكم.

• المستوى 3

بداية في عام 1969 ، مع أول برامج تحكم منطق برمجة من الشركة الأمريكية موديكون (نوع من موديكون 084 والمخترعين: ريتشارد إي مورلي),الذي يمثل طفرة في مجال الإلكترونيات الصناعية وتكنولوجيا المعلومات من أجل التحكم الشامل وأتمتة الإنتاج.

• المرحلة 4: صناعة 4.0

في بداية عام 2012 مع تطوير واستخدام ما يسمى الأنظمة الإلكترونية الفيزيائية (CPS) مع الشبكات العالمية للتحكم العالمي الأمثل في الإنتاج المنظم دوليًا (إنترنت الأشياء). هذا الانتقال التدريجي من المرحلة الثالثة إلى المرحلة الرابعة أصبح متاحًا للجمهور منذ عام 2013 مع هانوفر ميسي.

جوهر الضوابط الثنائية

يتم التحكم الثنائي أو التحكم الثنائي وفقًا للمعيار DIN 19226 ، الطبعة الثالثة 1994 ، الجزء 1 أو DIN IEC 60050 ، الجزء 351 ، وهي عملية في نظام يتكون من جهاز تحكم ومسار تحكم، حيث يكون واحد أو أكثر من متغيرات العملية في وتتأثر مسافة التحكم، التي يشار إليها باسم متغيرات التحكم، من خلال متغيرات الإخراج الثنائي لجهاز التحكم (وتسمى أيضا إشارات التحكم) وفقا لخوارزمية تحكم محددة سلفا (برنامج التحكم).

الإشارات في أنظمة التحكم الثنائية

المدخلات والمخرجات المتغيرات هي إشارات الثنائية . وهو قيمة المتغيرات المنفصلة، التي قد تحمل اثنين فقط من القيم المعلمة القيم تدل على 0 و 1. في حالة الثنائية إشارات الإدخال بين إشارات التحكم-استخدام مرافق مثل مفتاح أو الضغط على زر الإدخال، ثنائي قياس الإشارات عن طريق أجهزة الاستشعار (مثل نهاية الموقف مفاتيح أو الحواجز الخفيفة).

الثنائية إشارات الإدخال من جهاز التحكم وفقا لخوارزمية التحكم من المنطقي ربط إشارات الإخراج الثنائية و تتشكل إشارات التحكم، والتي عبر المحركات (المعروف أيضا باسم المحركات ، على سبيل المثال، ب-الريليه، موصل التبديل، الملف اللولبي الصمام أو المحرك) إلى كائن التحكم (العملية التكنولوجية _ منظومة تحكّم) ، ونتيجة لذلك، التحكم في المتغيرات (مخرجات العملية التكنولوجية).