AC 제어 드라이브의 공급 업체로서, 캐스케이드 제어 모드가 다양한 산업 응용 분야의 성능 및 효율성에 미치는 변형 적 영향을 직접 목격했습니다. 이 블로그에서는 AC 제어 드라이브의 캐스케이드 제어 모드가 어떻게 작동하는지에 대한 복잡한 점을 조사하여 원칙, 혜택 및 실제 응용 프로그램에 대한 조명을 흘립니다.
캐스케이드 제어 모드 이해
Cascade Control은 프로세스 변수의 정확하고 안정적인 제어를 달성하기 위해 협력하여 다중 제어 루프를 사용하는 정교한 제어 전략입니다. AC 제어 구동의 맥락에서 캐스케이드 제어 모드는 일반적으로 전기 모터의 속도, 토크 또는 기타 중요한 매개 변수를 조절하는 데 사용됩니다.
Cascade Control의 기본 개념은 제어 작업을 각각 자체 제어 매개 변수 및 목표 세트와 함께 두 개 이상의 수준으로 나누는 것입니다. 외부 루프라고도하는 1 차 제어 루프는 모터 속도와 같이 제어하려는 프로세스 변수를 모니터링합니다. 보조 제어 루프 또는 내부 루프는 모터 전류와 같은 기본 변수에 영향을 미치기 위해보다 쉽게 조작 할 수있는 관련 변수에 중점을 둡니다.
캐스케이드 제어 구조를 사용하면 단일 루프 제어 시스템에 비해 더 나은 제어 성능을 달성 할 수 있습니다. 내부 루프는 프로세스의 교란 및 변화에 빠르게 반응하는 반면, 외부 루프는 전체 프로세스 요구 사항에 따라 내부 루프의 설정 점을 조정하여 장기 안정성과 정확도를 제공합니다.
AC 제어 드라이브에서 캐스케이드 제어 모드가 작동하는 방법
AC 제어 드라이브에서 캐스케이드 제어 모드가 어떻게 구현되는지 자세히 살펴 보겠습니다. 단순성을 위해 유도 모터의 속도를 제어하려는 일반적인 응용 프로그램에 중점을 둡니다.
1 단계 : 기본 설정 점 설정
캐스케이드 제어의 첫 번째 단계는 제어하려는 프로세스 변수의 원하는 값을 나타내는 기본 설정 점을 정의하는 것입니다. 이 예에서, 1 차 설정 점은 원하는 모터 속도 일 것이다. 이 설정 점은 일반적으로 사용자 인터페이스 또는 통신 네트워크를 통해 AC Control Drive의 제어 시스템에 입력됩니다.
2 단계 : 기본 변수 측정
기본 설정 점이 설정되면 AC 제어 드라이브는 기본 변수의 실제 값을 지속적으로 측정하며,이 경우 모터 속도입니다. 이것은 일반적으로 제어 시스템에 대한 피드백을 제공하는 인코더 또는 타코미터와 같은 속도 센서를 사용하여 수행됩니다.
3 단계 : 기본 오류 계산
그런 다음 제어 시스템은 1 차 변수의 측정 된 값을 기본 설정 점과 비교하여 기본 오차를 계산합니다. 1 차 오차는 모터 속도의 원하는 값과 실제 값의 차이를 나타냅니다.
4 단계 : 보조 설정 점 조정
1 차 오류에 따라 외부 제어 루프는 보조 제어 루프에 대한 새로운 설정 점을 계산합니다. 이 보조 설정 점은 1 차 오류를 최소화하고 모터 속도를 원하는 값에 더 가깝게 만들도록 설계되었습니다.
5 단계 : 2 차 변수 측정
보조 제어 루프는 2 차 변수의 실제 값을 측정하며,이 예에서는 모터 전류입니다. 이 측정은 보조 제어 루프에 대한 피드백을 제공하고 원하는 범위 내에서 작동하는지 확인하는 데 사용됩니다.
6 단계 : 보조 오류 계산
1 차 제어 루프와 유사하게, 보조 제어 루프는 2 차 변수의 측정 된 값을 보조 설정 점과 비교하여 2 차 오차를 계산합니다. 2 차 오차는 모터 전류의 원하는 값과 실제 값의 차이를 나타냅니다.
7 단계 : 제어 출력 조정
마지막으로, 보조 제어 루프는 보조 오류를 사용하여 적절한 제어 출력을 계산하는데, 이는 일반적으로 속도를 조정하기 위해 모터로 전송되는 전압 또는 전류 신호입니다. 제어 출력은 2 차 오차를 최소화하고 모터 전류가 원하는 범위 내에 남아 있는지 확인하기 위해 실시간으로 조정됩니다.
AC 제어 드라이브에서 캐스케이드 제어 모드의 이점
캐스케이드 제어 모드는 전통적인 단일 루프 제어 시스템에 비해 몇 가지 중요한 이점을 제공하므로 광범위한 산업 응용 분야에 인기있는 선택입니다. 주요 혜택 중 일부는 다음과 같습니다.
개선 된 제어 성능
다중 제어 루프를 사용함으로써 캐스케이드 제어 모드는 프로세스 변수의보다 정확하고 안정적인 제어를 제공 할 수 있습니다. 내부 루프는 프로세스의 교란 및 변화에 빠르게 반응하는 반면, 외부 루프는 전체 프로세스 요구 사항에 따라 내부 루프의 설정 점을 조정하여 장기 안정성과 정확도를 제공합니다.
향상된 교란 거부
캐스케이드 제어 모드는 특히 프로세스 변수에 영향을 줄 수있는 교란을 거부하는 데 효과적입니다. 내부 루프는 하중 변화 또는 전기 노이즈와 같은 단기 교란을 신속하게 보상 할 수 있으며, 외부 루프는 내부 루프의 설정 점을 조정하여 공정 환경 또는 장비 마모의 변화와 같은 장기 교란을 설명 할 수 있습니다.
시스템 유연성 향상
캐스케이드 제어 모드는 제어 시스템 설계에서 유연성을 향상시킬 수 있습니다. 다중 제어 루프를 사용하면 각 루프의 제어 매개 변수를 독립적으로 조정하여 다양한 작동 조건에 대한 시스템의 성능을 최적화 할 수 있습니다.
개선 된 에너지 효율
많은 응용 분야에서 캐스케이드 제어 모드는 모터의 에너지 소비를 줄임으로써 에너지 효율을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 캐스케이드 제어 모드는 원하는 범위 내에서 운동 속도와 전류를 유지함으로써 모터에 과부하 또는 언더로드와 관련된 손실을 최소화하여 시간이 지남에 따라 상당한 에너지 절약을 초래할 수 있습니다.
AC 제어 드라이브에서 캐스케이드 제어 모드의 실제 응용
캐스케이드 제어 모드는 프로세스 변수의 정확하고 안정적인 제어가 필요한 다양한 산업 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 일반적인 응용 프로그램 중 일부는 다음과 같습니다.
펌프 및 팬 컨트롤
펌프 및 팬 응용 분야에서 캐스케이드 제어 모드를 사용하여 시스템의 유량 또는 압력 요구 사항에 따라 모터의 속도를 조절할 수 있습니다. 캐스케이드 제어 모드는 실시간으로 모터 속도를 조정함으로써 펌프 또는 팬이 최적의 효율 지점에서 작동하여 에너지 소비를 줄이고 장비의 수명을 확장 할 수 있습니다.
컨베이어 벨트 제어
컨베이어 벨트 응용 분야에서 캐스케이드 제어 모드는 재료 유량 또는 벨트의 제품 위치에 따라 컨베이어 벨트의 속도를 제어하는 데 사용될 수 있습니다. 일정한 속도와 위치를 유지함으로써 캐스케이드 제어 모드는 컨베이어 시스템의 정확성과 효율성을 향상시켜 제품 손상 또는 가동 중지 시간을 줄일 수 있습니다.
공작 기계 도구 제어
공작 기계 응용 분야에서 캐스케이드 제어 모드는 공작물의 절단 요구 사항에 따라 스핀들 모터의 속도와 토크를 조절하는 데 사용될 수 있습니다. 캐스케이드 제어 모드는 모터 속도와 토크를 실시간으로 조정함으로써 공작 기계가 최적의 절단 조건에서 작동하도록하여 가공 공정의 품질과 정확성을 향상시킬 수 있습니다.
결론
결론적으로, AC 제어 드라이브의 캐스케이드 제어 모드는 제어 성능, 교란 거부, 시스템 유연성 및 에너지 효율 측면에서 상당한 이점을 제공하는 강력하고 다양한 제어 전략입니다. 캐스케이드 제어 모드는 탠덤에서 작동하는 다중 제어 루프를 사용함으로써 프로세스 변수의 정확하고 안정적인 제어를 제공 할 수 있으므로 광범위한 산업 응용 분야에 이상적인 선택이 될 수 있습니다.
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참조
- Johnson, R. (2018). 산업 제어 시스템 : 원칙 및 응용. 맥그로 힐 교육.
- Smith, J. (2019). 전기 드라이브를위한 고급 제어 기술. Wiley-ieee Press.
- 브라운, A. (2020). 캐스케이드 제어 : 이론과 실습. 뛰는 것.
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