Bölüm 1
Charles W. Worley
Uygulama Mühendisliği
Electronic Associates, Inc.
Long Branch, N.J.
Analog bilgisayarlar, kontrol sistemlerinin tasarlanmasında önemli avantajlar sağlayabilir. Bunları kullanmanın avantajları, proses kontrolü alanında yaygın olan bir kontrol problemi ele alınarak gösterilebilir. İncelenecek sistemin, açık bir tanktaki sıvı yüksekliğinin kontrol edilmesine yönelik bir sistem olduğunu varsayalım. Bu örnek basit olmakla birlikte, analog bilgisayarda proses kontrol sistemlerinin simülasyonunda kullanılan temel teknikleri göstermektedir.
Sıvı seviye kontrol sisteminin şematik diyagramı Şekil 1’de gösterilmiştir. İlgilenilen proses değişkeni, tanktaki sıvının seviyesi veya basınç yüksekliği olan (H)’dir. Bu yükseklik, düşük basınç haznesi atmosfer basıncına açık olan bir diferansiyel basınç ölçme cihazı ile ölçülür. Ölçme cihazının çıkışı, çıkışı pnömatik bir kontrol vanasına giden yığın tipinde bir endüstriyel kontrolöre beslenir.
Kontrol vanasının mansap tarafındaki basıncın atmosferik olduğu ve regülatör el vanasının belirli bir ayarı için tanka giriş akışının sabit olduğu varsayılmaktadır. Tank atmosfere açıktır.
Şekil 2’de gösterilen prosesin fonksiyonel blok diyagramı, boyutsal analiz yapılarak elde edilebilir. Herhangi sonlu bir zaman aralığında, dakikada fit küp cinsinden (F_1) debisi, belirli bir miktar sıvının tanka dökülmesine neden olur. Bir zaman aralığında tanka akan sıvı hacmi, bu akışın integrali alınarak elde edilir. Zamanın herhangi bir anında tankta net bir sıvı miktarı bulunacaktır. Bu miktar, tanka giren hacim ile tanktan çıkan hacim arasındaki farktır ve doğal olarak (F_1) ve (F_2) debilerine bağlıdır. Tankta kalan sıvı miktarı, toplama noktasına giren iki sinyalin toplamıdır. Hacim cinsinden ifade edilen bu sıvı miktarı, daha sonra tankın alanına bölünerek, zamanın herhangi bir anında tanktaki sıvının yüksekliği elde edilir. Yükseklik veya seviye (H), prosesin durumunu göstermek üzere seçilen değişken olduğundan, blok diyagramının çıkışıdır.
Şekil 1. Sıvı Seviye Kontrol Sisteminin Şematik Diyagramı.
Şekil 2. Bir Sıvı Seviye Prosesinin Fonksiyonel Blok Diyagramı.