■  조절계 가이드라인

공업 프로세스에 있어서 온도, 압력, 유량 등의 프로세스량을 소정의 소정의 값으로 유지하는 것을 「제어한다(조절한다)」라고 하며, 이 상태를 자동적으로 연속적으로 유지하는 시스템을 자동 제어계로 부릅니다.

피드백 제어

제어의 목적은 목표값에 측정값을 일치시킴으로써, 자동 제어에서는 검출부(온도 센서 등)·조절부(조절계)·조작부(전자 개폐기 등)를 조합하여 제어를 자동적으로 실시 합니다.
이 움직임을 블록도로 그리면 아래와 같이 됩니다.

제어 대상에 조작을 더한 결과를 다시 조정부에 되돌리고, 목표치에 설정치를 일치시키는 동작을 반복하는 루프를 만들고 있습니다.
이러한 루프를 피드백 루프라고 하며, 피드백 루프에 의한 제어를 피드백 제어라고 합니다.
피드백 제어는 제어의 기본이라고 할 수 있으며 많은 제어에 사용됩니다.

기본적인 피드백 제어의 구성 예인 전기로의 온도 제어 루프는 다음과 같습니다.

온 오프 동작

조절계로부터의 신호로 조작단의 스위치를 온 오프(온/오프) 함으로써 히터에 간헐적으로 전기를 흘려서 온도를 제어합니다.
이러한 제어를 온 / 오프 제어라고합니다.

전원의 온 오프에 의한 온도 제어에서는 응답의 지연에 의해 목표치 근처에서 온도가 진동하는 경우가 있습니다.
이러한 주기적인 변화를 사이클링이라고 합니다.

비례동작(P동작)

온 / 오프 제어에서는 피드백 루프의 응답 지연으로 인해 제어 결과가 사이클링되었습니다.
그래서 사이클링이 없는 안정된 제어를 할 수 있도록 목표값 앞에서 조작량을 조정하면서 목표값에 접근하는 방법으로 제어 편차에 비례한 조작량을 출력하는 제어 방식입니다.

조작량을 0~100% 변화시키는데 필요한 제어량 변화폭을 비례대(%)라고 합니다.
일반적으로 제어 편차 0일 때 조작 출력 50%로 조정됩니다.

제어편차가 일정해도 비례대의 크기에 따라 조작출력이 달라 비례대가 작을수록 출력변화는 크고 비례대가 0%일 때 2위치식 동작과 같아집니다

PID 제어

비례 동작은 제어 편차와 조작 출력이 일의적으로 설정되므로 일반적으로 설정 온도와 평형 온도가 일치하지 않고 편차가 발생합니다.
이 편차를 오프셋이라고 합니다.

동일 프로세스에서는 비례대가 작을수록 오프셋도 작아집니다.

• 적분 동작 (I 동작)
  적분 동작은 단독으로 사용되지 않으며 비례 동작에서 불가피한 오프셋을 없애기 위해 비례 동작과 함께 사용됩니다.
  적분 동작은 제어 편차가 있는 한 작동 출력을 계속 증가(또는 감소)시킵니다.
  적분 시간(TI)은 일정한 제어 편차가 발생하고 계속하고 있을 때 비례 동작에 의해 변화된 출력과 같은 양을 적분 동작에 따라 변화하는 데 필요한 시간을 말합니다.
  
• 미분동작(D동작)
  미분동작은 예측동작이라고도 불리며, 제어량의 변화속도(미분값)에 따라 조작출력이 정해지고, 비례동작과 조합하여 사용되며,
  외란 등 측정값이 변화할 때 그 변화를 예측 하여 그 변화를 억제하도록 출력을 증가(또는 감소)시킵니다.
  미분시간(TD)은 경사상 편차에 대해 미분동작에 의해 변화된 출력과 같은 양을 비례동작에 의해 변화하는데 필요한 시간을 말합니다.
  
• PID 제어
  비례 동작 · 적분 동작 · 미분 동작을 조합한 PID 동작의 출력은 각 동작 출력의 합입니다.
  

PID 조절계 제어 출력 설명

PID 조절계는 접속하는 조작단의 종류에 따라 출력 형태를 4종류 준비하고 있습니다.

• 온 오프 펄스형 조절계(시간비례>
• SSR 구동 펄스형 조절계 시간
  비례는 트라이액, 전자 개폐기(릴레이), 전자 밸브 등 온 오프형의 조작단을 구동하기 위한 것으로,
  연산 출력이 일정 주기 내의 Ton/Toff 비에 비례하도록 로 변환한 것입니다.
  SSR 구동 펄스형 조절계는 출력 신호가 펄스 전압 신호(12V, 24V DC)가 됩니다.
  출력 신호 이외는 온 오프 펄스형 조절계와 같습니다.
  
• 온 오프 서보형 조절계 온 오프 서보형은 제어 모터, 전동 밸브 등의 조작단을 구동하는 것으로,
  연산 출력과 비례한 조작단 위치를 취하도록 정회전·역전하는 모터 단자와 위치 검출용 피드백 저항 터미널을 갖추고 있습니다.
  
• 전류 출력형 조절계
  전류 출력형은 사이리스터 레귤레이터, 다이어프램 밸브 등의 조작단을 구동하기 위한 것으로,
  연속 출력형이라고도 불리며 표준적인 것입니다.