Gerginlik kontrolü

Abstract

Kontrol sistemleri bugün hayatımızın ve sanayinin her alanında gelişerek uygulanmaktadır. Kontrol sistemlerinin bir uygulaması olan gerginlik kontrolü tekstil sanayinde ürün transfer, sarım, çözüm millerinin adaptasyonun sağlanması, demir-çelik sanayinde ise üretilen tellerin makaralara sarılması gibi sistemlerde uygulanmaktadır.Bu çalışmada hidrolik hortum üretiminde gerginlik kontrolüne ait gerçek zaman çalışma yapılmıştır. Üretim hattında üretilen hidrolik hortumun makaraya gereken gerginlikte sarılmasının kontrolü gerçekleştirilmiştir. Ayrıca düzgün sarım da sağlanmıştır. Sistemde makarayı döndüren motor asenkron motordur. Bu motor bir frekans konvertörü üzerinden sürülmektedir. Frekans konvertörüne hız bilgisini kontrolcü göndermektedir. Gerginliğin istenen referans değerinden farklı olması durumunda makara motoru hızlanmakta veya yavaşlamaktadır. Bu şekilde kontrolcü gerginliği istediğimiz değerde kararlı şekilde tutmaktadır. Gerginlik kararlılığını sağlayan kontrol algoritması olarak PID (Oransal-Integral-Türevsel) kontrol kullanılmıştır. PID kontrol sistem cevabında, istenen dinamik davranışı sağlayacak ve sürekli hal hatasını sıfır yapacak kontrol sinyali üretecek şekilde tasarlanmaktadır. Yani ölçülen gerginliği istenen gerginliğe eşit yapmaya çalışır. Sistemin çalışmasında istediğimiz amaç kriterlerini elde edebilmemiz için PID kontrolör parametrelerinin buna bağlı hesaplanması gerekir. PID parametreleri deneysel ve analitik olmak üzere iki yolla elde edilmiştir. Bu iki yolla elde edilen PID parametreleri ile benzetim çalışmaları yapılıp karşılaştırılmıştır. Analitik yöntem ile elde edilen parametreler ile gerçek-zaman çalışması yapılmıştır. Gerçek-zaman çalışmasının yapılabilmesi için PID kontrol algoritması sayısal bir kontrolcüde programlanması ve koşturulması gerekmektedir. Sistemde kontrol algoritmasını çalıştıran kontrolcü olarak mikrokontrolör tabanlı PLC (Programlanabilir Lojik Denetleyici) kullanılmıştır. Çalışma, hidrolik hortum gerginlik kontrol sisteminin genel olarak tanıtılması, matematiksel modellenmesi, örnekleme zamanına göre ayrıklaştırılması, belirlenen geçici ve sürekli hal parametrelerine göre ayrık-zamanda PID kontrolör parametrelerinin bulunması, simülasyon çalışması ve gerçek zaman uygulamasından oluşmaktadır.Anahtar Kelimeler: Gerginlik, kontrol, modelleme, tasarım, kontrolör, PID, PLC

Today, control systems are implemented in a growing manner of all areas of our lives. As an application of the control systems, the tension control is used in the textile industry to synchronise the transfer, winding and unwinding mills. In the steel industry it is used to wind the product to reels, etc.In this thesis , the real time control of tension control of hydraulic hose manufacturing has been studied. The tension control of hydraulic hose which is required while winding the product in the production line is performed. Also the regular winding is implemented. In the system , the motor , rotating the reel is a asynchronous motor. This motor is driven by a frequency converter. The controller sends the speed reference to the frequency converter. In case the tension is different than the reference value,the motor driving the reel is getting faster or slower.By this way the controller keeps the tension stable as is required. Tension stability is achieved by using the PID (Proportional Integral Derivative) control algorithm.In the system response the PID conrtrol is designed so that it generates a control signal that gives the required dynamic behaviour and the zero continious state error. It tries to equal the measured and the required tensions. In order to get the proper response the PID control parameters should be calculated accordingly. The PID parameters are generated in two ways as experimental and analytical. With the generated PID parameters by the two ways, the simulation study has been performed and compared. With the parameters generated by analytical way, the real time study has been performed. The real time study requires the PID control algorithm , to be programmed and run in a digital controller. In the system , microcontroller based PLC (Programmable Logic Controller) is used as the controller that runs the control algorithm. The study is consist of general introduction of the hydraulic hose tension control, mathematical modelling, according to sample time, finding the PID parameters for the transient and continuous time parameters, simulation study and the real time application.Key Words: Tension,control,modelling,design,controller,PID,PLC