kontrollijärjestelmät

Kontrollijärjestelmät ovat järjestelmiä, joiden tehtävänä on säädellä ja ylläpitää haluttua tilaa prosesseissa ja laitteissa. Ne mittaavat todellisen tilan anturilla, vertaavat sitä tavoitearvoon ja säätävät prosessin syöttöä sekä toimilaitetta siten, että poikkeama pienenee tai pysyy asetetulla tasolla.

Keskeisiä osia ovat mittauslaitteet ja anturit, säädin (kontrolleri) sekä toimilaite, jonka avulla prosessiin vaikuttavaa syöttettä muutetaan. Yleisimmät rakenteet ovat suljetun silmukan järjestelmät (feedback), sekä avosilmukkaa käyttävät ratkaisut. Säädöissä käytetään usein PID-säädintä, ja järjestelmiä toteutetaan sekä analogisina että digitaalisina, tyypillisesti PLC- tai ohjausjärjestelmäpohjaisina.

Kontrolliteoriassa erotetaan klassinen kontrolli ja moderni kontrolli. Klassinen kontrolli kattaa säädöt, kuten PID- ja lead-lag -periaatteet; moderni kontrolli hyödyntää tilayhtälöitä, tilakonsepteja sekä optimoituja ja robustteja säädöjä. Mallintaminen tapahtuu siirtofunktioiden, tilayhtälöiden ja blokkikaavioiden avulla. Tärkeimmät ominaisuudet ovat vakaus, vasteaika, ylilyönti ja asettumisajansäätö.

Käyttökohteita ovat teollisuusautomaatio, valmistus, energia ja prosessiteollisuus, liikenneinfrastruktuuri sekä rakennus- ja lääketieteelliset järjestelmät. Esimerkkeinä moottorin nopeuden säätö, lämpötilan hallinta tai paineen ylläpito.

Teknologian kehityksessä korostuvat digitalisaatio ja teollisuus 4.0, verkottuneet järjestelmät sekä digitaalinen kaksos (digital twin). Standardoinnissa keskeisiä ovat muun muassa IEC 61131-3 - PLC-ohjelmointistandardi ja turvallisuusnäkökohdat.