단 이미지 종료-->

시퀀스 제어

5. 온도제어의 종류와 특징

ON/OFF 동작

제어가 간단하다
옵셋트(off set)가 발생하지 않는다

오버슈트 헌팅이 일어난다

비례동작
오버슈트와 헌팅이 작다 안정제어까지 시간이 걸린다
옵셋트(off set)가 발생한다

적분동작
옵셋트(off set)을 소멸시킨다 비례동작보다 안정되기까지 시간이
걸린다(비례동작 과 같이 사용합니다)

미분동작
응답속도가 빠르다 단독으로 제어하지 않는다
(비례동작 과 같이 사용한다)

PID동작
양호한 제어특성을 얻을 수 있다 PID파라메타의 설정이 필요하다

2자유도 PID 동작
목표치 응답과 외란응답이 좋다

[1] ON-OFF동작

설정한 온도에 이르면 OFF되고 온도가 낮아지면 ON되는 방식.
온도가 안정되지 않고 설정온도를 중심으로 하여 고저의 물결이 생긴다.
온도가 높아져서 OFF되는 점과 낮아져서 ON되는 점을 동작간격 또는 조절감도라고
하는데 이것이 좁으면 물결치는 것이 작어지나 ON-OFF의 주기가 짧아져서 전자개
폐기 전자변등의 손상이 크다.
냉동기 또는 전자변(버너)을 사용할 때 이 방법을 사용한다.

[2] 헌팅(Hunting)과 오버슈트

ON/OFF 동작에는 설정치에 대하여 <그림2>와 같은 파형의 제어특성을 나타낸다.
이 파형을 헌팅이라고 말하고 헌팅폭은 다음 식으로 나타낼 수가 있다. 이 헌팅폭
이 작을수록 좋은 제어를 할 수 있다.
또 전원 투입시의 행하여지는 Eh를 오버슈트라 말한다.

[3] 조절감도

1점으로 ON/OFF하면 출력이 채터링 하거나 노이즈의 영향을 받기쉽게 된다.
그 때문에 <그림3>과 같이 통상 ON/OFF에는 히스테리시스를 갖게 되는데 이폭을
조절감도(불감대)라고 말한다.
냉동기 콤푸레샤등 ON/OFF을 피하지 않으면 안되므로 조절감도를 크게하여야 한다.
예)온도렌지 섭씨 0-400 도의 온도 조절기에 조절감도가 0.2%일 경우는 D=0.8%
이므로 설정값을 100도 C로 하면, 99.2 도C에서 ON합니다.

[4] 비례동작(P)

설정치에 대한 비례대를 갖고 그중에서 조작량(제어출력량)이 편차에 비례한 동작을
비례동작이라고 말한다.
현재온도가 비례대보다 낮으면 조적량은 100%, 비례대의 동작범위안에서의 조작량은
편차에 비례하고 설정치와 현재온도가 일치하면 조작량은 50%로 된다.
결국 ON/OFF동작에서 발생하는 헌팅 현상을 줄일수 있으며 순조로운 제어효과를
가질수 있다.

시분할 비례와 주기
* 릴레이 출력 및 SSR출력등 ON/OFF펄스형의 출력에서는 <그림5>와 같이 비례대
사이에서 출력은 일정한 주기로 ON/OFF를 되풀이하고 ON시간이 편차에 비례한다.

* 설정치와 제어온도가 같을 때 ON/OFF의 시간비는 1:1로서 조작량은 50%로 된다.

* 이 ON/OFF의 주기를 비례주기라 하고 이동작을 시분할비례 또는 시간비례 라 한다.
옵셋트(off-set)
* 비례동작에는 제어대상의 열용량, 히-타 용량 및 설정치등의 언발런스로 부터 안정
상태에 도달하여도 설정치대하여 일정한 오차를 발생 합니다. 이 오차를 OFF-SET
도 작게 됩니다반 너무 작게 하면 <그림6>과 같이 헌팅현상이 발생한다.

[5] 적분동작(1)

비례동작에는 반듯이 OFF-SET가 발생됩니다. 그래서 비례동작에 적분동작을 가하여
시간이 경과되면 OFF-SET가 소멸되어 설정치와 제어온도가 일치하게 된다
.
적분시간
적분동작의 강도를 나타내는 단위로, <그림8>의 경우 Step 상태의 편차에 도달할
때 까지의 시간을 나타내며 적분시간이 짧으면 적분동작은 강하게 됩니다. 그러나
적분시간을 너무 짧게 하면 정정 동작이 강하게 되어 헌팅이 생기는 원인이 될수도
있다.

[6] 미분동작(D)

비례동작이나 적분동작은 제어결과에 대한 정정동작이므로 당연히 응답이 지연된다.미분
동작은 그 문제를 해결하는 것으로, 편차가 발생하는 경사(미분계수)에 비례한 조작량으로
정정동작을 하는 것을 미분동작이라 합니다. 즉, 급격한 외란에 대하여 커다란 조작량을
가하여 신속히 정정동작을 한다.
미분시간
미분동작의 강도를 나타내는 단위로 <그림10>의 경우 경사 상태의 편차에 대하여
미분조작량이 비례동작과 같은 조작량에 달할 때 까지의 시간, 실행하는 미분시간
이 길어지면 미분동작에 의한 정정이 강하게 나타난다.

[7] PID동작

PID동작은 비례도작, 적분동작, 미분동작을 조합한 것으로 지연시간이 있는 제어대상에도
뛰어난 제어결과를 가져온다.그것은 비례동작으로 헌팅이 없이 매끄럽게 제어를 할 수 있고
적분동작으로 옵셋트를 자동적으로 수정하고 미분동작으로 외란에 대하여 응답이 빨리 될수
가 있기 때문이다.
ARW기능
PID 또는 PI계의 제어로 일어나는 적분치는 스타-트시에 큰 편차로 적분합니다. 그러
므로 온도가 설정치에 도달할 경우에는 상당히 큰 적분치가 되므로 온도가 설정치에
도달하였을 때는 과대한 적분조작양에 의하여 오버슈트가 발생하게 된다.

이 관계로 온도가 비례대의 하한 A점에 도달할 때까지의 편차는 적분에서 제외되고 A점
부터 적분을 개시하고, 비례대내에 있어서도 적분전체의 예측치를 적분 조작량에 가하는
것에 따라 오버슈트를 방지할 수 있는 기능이 설계되어 있습니다. 이것이 ARW 기능이다.

제어결과고 오버슈트가 큰 경우에는 ARW의 설정치를 작게 합니다. ARW의 설정치를 작
게 한다. ARW를 너무 작게 하면 설정치에 도달할 때까지의 시간이 길게 된다.

[8] 2자유도 PID 동작

지금까지의 PID 동작
지금까지의 PID제어에는 1오버슈트가 되는 것을 방지하면 외란이 있을 경우 안정이 지연된다.
또 2외란에 대하여 안정을 빨리 하면 오버슈트가 되어 목표치로의 응답이 나쁘게 되고 인위적
인 동작이 된다. 2차유도 PID제어에는 3오버슈트가 없고 응답시간이 빠르고 외란시에 빨리
안정이 된다.