To download all ACMV lecuters in PDF format
www.acmv.org
 
HOME
eBooks
FORUM
Lecture
Control Systems > HVAC Control Systems > Introduction To HVAC Control Systems > Control Loop မ်ား > www.acmv.org
Control Systems > HVAC Control Systems > Introduction To HVAC Control Systems Control Loop မ်ား >


Control Loops ၁.၃ Control Loop မ်ား
သတ္မွတ္ထားေသာျမန္ႏႈန္း (Speed) တစ္ခုတြင္ထိန္း၍ ကားေမာင္းေနျခင္းသည္ control loop တစ္ခု၏ ဥပမာျဖစ္သည္။ ကား၏ျမန္ႏႈန္းကို သိရန္ ျမန္ႏႈန္းျပဒိုင္ခြက္ (Speedometer)ကို အသံုးျပဳသည္။ လက္ရွိကား speed သည္အလိုရွိသည့္ speed ထက္ေႏွးေနလွ်င္ လီဗာ(accelerator) ကိုဖိနင္း၍ ကား၏တုန့္ျပန္မႈ ကိုေစာင့္ၾကည့္သည္။ ထို႔ေနာက္ ကားျမန္ႏွႈန္းသည္ အလိုရွိသည့္ speed ထက္ေႏွး ေနေသးလွ်င္ လီဗာ(accelerator) ကိုပို၍ဖိနင္းသည္။ ပိုျမန္ေနလွ်င္ေလွ်ာ့၍ နင္းသည္။ ဤနည္းျဖင့္ အလိုရွိသည့္ speed ကိုရေအာင္ speedometer ကိုၾကည့္ ၍ လီဗာ(accelerator) ကိုထိန္း ၍နင္းသည္။

အထက္ပါ ဥပမာတြင္ သင္သည္ accelerator ကို မည္မွ်နင္းမည္။ ေလွ်ာ့ေပးမည္စသည့္ control decision ကိုဆံုးၿဖတ္ကာ controller ကဲ့သို႔ျပဳမူ ေဆာင္ရြက္သည္။ Control ေဝါဟာရမ်ားအရ ကား speed သည္ controlled variable ျဖစ္သည္။ speedometer သည္လက္ရွိျမန္ႏႈန္း ကိုတိုင္းတာသည့္ sensor ျဖစ္သည္။ လက္ရွိျမန္ႏႈန္း Control point (သို့ control variable) ဟုလည္းေခၚသည္။ ကား engine သည့္ process plant ျဖစ္ျပီး accelerator မွာ controlled device ျဖစ္သည္။


ပံု 1-1 သည္ information မ်ားအျပန္အလွန္ ဖလွယ္ၾကပံုကို schematic ပံုစံျဖင့္ေဖာ္ျပထားသည္။ Control loop ဟုေခၚဆိုရသည့္အေၾကာင္းမွာ information မ်ားတစ္ေနရာျပီး တစ္ေနရာ (ေနရာအားလံုးေရာက္ေအာင္) ပတ္မိေအာင္ေရာက္သြားေသာေၾကာင့္ျဖစ္သည္။ Sensor ဟုေခၚသည့္ speedometer မွ controlled variable ဟုေခၚသည့္ speed သည္ controller ထံသို႔ေရာက္ရွိသြားသည္။ Controller သည္လက္ရွိ controlled variable ျဖစ္သည့္ speed ႏွင့္အလိုရွိသည့္ speed set point ႏွင့္ႏႈိင္းယွဥ္ကာ ဘာလုပ္ရမည္ ဆိုသည့္ “control decision” ကိုခ်မွတ္သည္။ ထုိ႔ေနာက္ ဘာလုပ္ရမည္ဆိုသည့္ instruction ကို output အၿဖစ္ controlled device ျဖစ္သည့္ accelerator ထံသို႔ပို႔ေပးသည္။ Controlled device (accelerator) မွတစ္ဆင့္ process plant (car engine) ကိုလိုသလို ေမာင္းေပးသည္။

Control loop အားလံုးတြင္ Process plant ၊ Controlled variable ၊ Controller ၊ Controlled device၊ Set point ၊ control point စသည့္ essential element မ်ားပါဝင္သည္။ ပံု 1-2 သည္ steam (သို႔) hot water (သို႔) တျခားေသာ heating source တစ္မ်ိဳးမ်ိဳးကို သံုးထားသည့္ heating coil ပါရွိသည့္ air-heating system တစ္ခု ပံုျဖစ္သည္။ ေအးသည့္ေလမ်ား ကို fan မွ မႈတ္ထည့္ေပးျပီး အလိုရွိသည့္ set point အပူခ်ိန္သို႔ ေရာက္ေအာင္/ ရေအာင္ ထိ္န္းထားရန္ျဖစ္သည္။ Controlled variable ျဖစ္သည့္ supply air အပူခ်ိန္ (temperature) ကို sensor ကတိုင္းယူၿပီးေနာက္ controller ဆီသို႔ ပို႔ေပးသည္။ controller သည္ sensor တိုင္းယူထားသည့္ အပူခ်ိန္ (control point) ႏွင့္အလိုရိွသည့္အပူခ်ိန္ (set point) တို႔ကိုႏႈိင္းယွဥ္ကာ error ကိုတြက္ယူသည္။ error ဆိုသည္မွာ set point အပူခ်ိန္ ႏွင့္ control point အပူခ်ိန္တို႔၏ျခားနားခ်က္ ျဖစ္သည္။

Controller သည္ error ကိုအေျခခံ၍ output signal ကိုတြက္ခ်က္ျပီး controlled device ျဖစ္သည့္ valve ထံသို႔ပို႔ေပးသည္။ Valveသည္ ရရွိသည့္ signal အတိုင္း opening position ကိုၿဖစ္ေစကာ (Heating medium flow rate နည္းေအာင္ မ်ားေအာင္ ျဖစ္ေစကာ) process plant ရွိ coil အတြင္းသို႔ စီးဆင္းေစသည္။ ထို႔ေနာက္ supply air သည္ coil ကိုျဖတ္ျပီးသည့္အခါ လိုခ်င္သည့္ အပူခ်ိန္သို႔ ခ်ဥ္းကပ္သြားေစသည္။ ေနာက္တစ္ခါ sensor သည္ information အသစ္ကို ထပ္ဖတ္ကာ controller ထံသို႔ပို႔ေပးျပီး cycle အသစ္တစ္ခုကို စတင္ျပန္သည္။ ဤနည္းျဖင့္ အျမဲမျပတ္ desired output ရရွိေအာင္ ထပ္ကာထပ္ကာျပဳလုပ္ေနၾကသည္။


အထက္ပါ ဥပမာ ႏွစ္ခုစလံုးကို system အားျဖင့္ ခြဲျခားေျပာရဆုိလွ်င္ feedback control system ျဖစ္သည္။ controlled variable ကို အျမဲမျပတ္ sensing လုပ္ေနျပီး controller ထံသို႔အဆက္မျပတ္ feed လုပ္ေပးေန (ပို႔ေပးေန) ေသာေၾကာင့္ feedback control system သို႔မဟုတ္ closed loop ဟုေခၚဆိုျခင္း ျဖစ္သည္။

Controlled device ႏွင့္ process plant တို႔သည္ controlled variable အေပၚ အက်ိဳးသက္ေရာက္ ႏိုင္စြမ္းရွိသည္။ Controlled variable ကို sensor က အျမဲမျပတ္ controller ထံသို႔ပို႔ေပးကာ၊ controller set point ႏွင့္ ႏိႈင္းယွဥ္ၿပီး output signal ကို controlled device ဆီသို႔ပို႔ေပးသည္။

Open-loop control system တြင္ controlled variable ႏွင့္ controller တို႔အၾကားတြင္ တိုက္ရိုက္ဆက္သြယ္ မႈ (direct link) မရွိေပ။ ထို႔ေၾကာင့္ feedback လည္းမရွိေပ။ Open-loop control ဥပမာတစ္ခုမွာ sensor သည္ outside air temperature ကို controller ထဲသို႔ပို႔ေပးသည္။ Controller outside air temperature တစ္ခုတည္း (feedback မရွိပဲ) ျဖင့္ control valve ကိုတိက်စြာ control လုပ္ႏုိင္ေအာင္ ဒီဇိုင္းျပဳလုပ္ ထား သည္။ ဤ ဥပမာတြင္ controlled variable ျဖစ္သည့္ supply air temperature ကိုတိုင္းတာျခင္းလည္းမရွိ၊ controller ထံသို႔ေပးပို႔ျခင္းလည္းမရွိေပ။ ထို႔ေၾကာင့္ controller သည္ control valve ဖြင့္ျခင္း၊ ပိတ္ျခင္းေၾကာင့္ ျဖစ္ေပၚလာသည့္ တံု႕ျပန္မႈ (response) ကို ၿပန္မသိနုိင္။ open-loop ၏ အျခားေသာ အဓိပၸါယ္မွာ controlled device ျဖစ္သည့္ control valve ၏ direct impact ျဖစ္သည့္ control variable တန္ဖိုးကို ျပန္ ၍ sense မလုပ္ေပ။


Open-loop control system တြင္ end result ႏွင့္ variable sensed by the controller တို႔အၾကား တြင္ indirect connection ရွိသည္ဟု သတ္မွတ္ယူဆထား (presumeလုပ္ထား) သည္။ အကယ္၍ outdoor air temperature ႏွင့္ heating load တို႔အၾကား ဆက္သြယ္မႈကိုအတိအက်သိထားလွ်င္ open-loop control ကိုအသံုးျပဳ ၍ constant space temperature လိုသလို အတိအက်ရေအာင္ ထိန္းထားႏိုင္သည္။ သို႔ေသာ္ လက္ေတြ႔တြင္ ထိုကဲ့သို႔ တိက်သည့္ ဆက္သြယ္မႈမ်ိဳးကို သိရန္မျဖစ္ႏိုင္ေသာေၾကာင့္ open-loop control system မ်ားသည္ေက်နပ္ေလာက္သည့္ performance ကိုမေပးႏုိင္ေပ။ ထိုအေၾကာင္းမ်ားေၾကာင့္ HVAC continuous control system မ်ားအားလံုးတြင္ closed-loop control ကိုအသံုးျပဳၾကျခင္းျဖစ္သည္။

Time clock ၊ occupancy sensor စသည့္ open-loop control မ်ားကို မလြဲမေသြအသံုးျပဳၾကသည္။ ၄င္းတုိ႔ သည္ on/off အမ်ိဳးအစားမ်ားသာျဖစ္ၾကျပီး continuous control မ်ားမဟုတ္ၾကေပ။ အသံုးမ်ားသည့္ open-loop control အမ်ိဳးအစားတစ္ခုမွာ reset control ျဖစ္သည္။ Reset control သည္ closed-loop control ၏ setpoint ကိုေျပာင္းလဲေစရန္အတြက္အသံုးျပဳထားေသာ open-loop ျဖစ္သည္။ ပံု 1-3 တြင္ျပထားသည့္ အတိုင္း outside temperature ကိုအေျခခံ ၍ heating supply water temperature ကို adjust လုပ္ရန္ အတြက္ open-loop control ကိုအသံုးျပဳႏိုင္သည္။ Outside temperature က်ဆင္းလာလွ်င္(နိမ့္လာလွ်င္) သတ္မွတ္ထားသည့္ predetermined schedule အတိုင္း open-loop output ကိုျမွင့္ေပးႏုိင္သည္။ (ဇယားတြင္ျပ ထားသည့္အတိုင္း)။ ထို open-loop output မွ boiler ၏ set point ကိုေပးႏိုင္သည္။ Reset control ၏ ထူးျခားေကာင္းမြန္ခ်က္မွာ heating load တက္လာသည္ ႏွင့္အမွ် heating system ၏ capacity ကိုမ်ားေစျခင္းျခင့္ control ability ကိုမ်ားစြာပိုမိုေကာင္းမြန္ေစသည္။ ဤနည္းသည္ control loop တစ္ခုမွ output ကို second control တြင္ input အျဖစ္ အသံုးျပဳထားျခင္းျဖစ္သည္။ Cascading လုပ္သည္ဟု ေခၚသည္။ ဥပမာမ်ားမွ control loop တိုင္း ၌ပါဝင္ေသာ essential element မ်ားျဖစ္သည့္ sensor ၊ controller ၊ controlled device, ႏွင့္ process plant တို႔ကိုေဖာ္ျပထားသည္။ အနည္းမွ်ေသာ control system မ်ားသာ ဤဥပမာမ်ားကဲ့သို႔ ရိုးရွင္းလြယ္ကူသည္။


အခန္း ၅ တြင္ ပုိျပီးရႈပ္ေထြးေသာ(complex) system မ်ားကုိ ေဖာ္ျပထားသည္။ သုိ႔ေသာ္ elementary control loop မ်ားကုိသာ အေျခခံျပီး တည္ေဆာက္ထားသည္။ တစ္ခါတစ္ရံ sensor ႏွင့္ controller ႏွစ္ခုစလုံးကုိ package တစ္ခုထဲတြင္ ပါဝင္ေအာင္ျပဳလုပ္ထားေလ့ရွိသည္။

Sensor ႏွင့္ controller ႏွစ္ခုစလုံးပါဝင္သည့္ အရာကုိ “Stat” ဟုေခၚသည္။ ဥပမာ- thermostat ၊ humidistat ႏွင့္ pressurestat တုိ႔ျဖစ္သည္။ Stat အထဲတြင္ sensor ႏွင့္ controller တုိ႔သီးျခားစီတည္ရွိၾကေသာ္လည္း ၂ခုစလုံးကုိ Enclosure တစ္ခုအတြင္းတြင္ ထည့္ကာျပဳလုပ္ထားျခင္းျဖစ္သည္။

Stat မ်ားနွင့္ တဲြ၍ အသုံးမ်ားသည့္ controlled device မ်ားမွာ control valve (steam သုိ႔မဟုတ္ hot water ကို control လုပ္ရန္အတြက္) ႏွင့္ control damper (air flow ကို control လုပ္ရန္အတြက္) တုိ႔ျဖစ္သည္။ ထုိ device မ်ားႏွင့္ ယင္းတုိ႔ကုိမည္ကဲ့သုိ႔ မွန္ကန္စြာ ေရြးခ်ယ္အသုံးျပဳရသည္ကုိ အခန္း ၃ တြင္ေဖာ္ျပထားသည္။

Controlled variable မ်ားမွာ temperature ၊ humidity ၊ pressure ႏွင့္ velocity တုိ႔ျဖစ္သည္။ Hydronic heating system ႏွင့္ cooling system တုိ႔တြင္အမ်ားဆံုးေတြ႕ရေသာ Controlled variable မ်ားမွာ ေရ၏ temperature ၊ velocity ႏွင့္ pressure တုိ႔ျဖစ္သည္။ ထုိ variable မ်ားကုိတုိင္းသည့္ sensor မ်ားကုိပုံစံအမ်ိဳးမ်ိဳး ၊ အရြယ္အစားအမ်ိဳးမ်ိဳးႏွင့္ accuracy အမ်ိဳးမ်ိဳးကုိေစ်းကြက္အတြင္းတြင္ ရႏုိင္သည္။ (အမ်ိဳးအစားမ်ားမွာ) measurement မ်ား၏ တိက်မႈ (accuracy) သည္ control တစ္ခုုလုံး၏ accuracy အေပၚအက်ိဳးသက္ေရာက္မႈရွိသည္။ sensor မ်ားအေၾကာင္းကုိ အခန္း ၄ တြင္ေဖာ္ျပထားသည္။ ပုံမွန္အားျဖင့္ controller ႏွင့္ controlled device (valve) အၾကားတြင္ actuator ရွိသည္။ Actuator သည္ signal ကုိ physical force အျဖစ္သို႔ေျပာင္းလဲေစျပီး controlled device ျဖစ္သည့္ Damper သုိ႔မဟုတ္ valve စသည္တုိ႔ကုိ တြန္းေစ၊ ေရြ႕ေစသည္။ Actuator သည္ controlled device (valve)အေပၚတြင္ “Linkage” ဟုေခၚသည့္ ေမာင္းတံၿဖင့္ခ်ိတ္ထားသည္။

control system အမ်ိဳးအစားကုိလုိက္၍ Actuator ၏ characteristic တုိ႔ေျပာင္းလဲပုံကုိ အခန္း ၆ မွ အခန္း ၁၀ အထိေဖာ္ျပထားသည္။ ဤအခန္းတြင္ control system မ်ား၌ အသုံးျပဳသည့္ ေဝါဟာရ (term)မ်ား၏ အေျခခံ သေဘာတရားမ်ား(fundamental) ကုိ ေဖာ္ျပထားသည္။
ေကာင္းထက္ညြန့္
HVAC Control Systems ႏွင့္သက္ဆုိင္ေသာ ACMV Lecture မ်ား (3 Lectures)
1 HVAC Control Systems Introduction To HVAC Control Systems Control Loop မ်ား Read
2 HVAC Control Systems Introduction To HVAC Control Systems Control mode မ်ား၊ Read
3 HVAC Control Systems Introduction To HVAC Control Systems Gains and Loop Tuning Read
   

www.acmv.org - Air Conditioning and Mechanical Ventilation for Young Myanmar Engineers

To download all ACMV lecuters in PDF format