säätöpiirillä

Säätöpiiri on automaation osa, jonka tehtävänä on säätää jokin prosessin mittaama muuttuja haluttuun arvoon, setpointiin. Yleensä kyse on suljetusta palautesilmukasta: prosessin nykytilaa mitataan sensorilla, mittausarvo verrataan asetettuun setpointiin, ja syntyvä virhe ohjaa toimijaa, joka vaikuttaa prosessiin esimerkiksi lämmittimellä, venttiilillä tai moottorilla. Silmukka toistaa tämän prosessin jatkuvasti, jotta prosessi pysyy halutulla tasolla.

Rakenne. Säätöpiiri koostuu neljästä pääosasta: mittausanturista, virheen laskennasta, säätimeen (controller) ja toimijasta (aktuaattori). Palautesignaali kulkee sensorilta säädölle suljetussa silmukassa. Säädin muuntaa virheestä syntyvän signaalin ohjausarvoksi, jolla toimija vaikuttaa prosessiin.

Toimintaperiaate ja sääntö. Yleisin malli on PID-säätö: P-kertoimen nopea reagointi, I-kerroin poistaa pysyvän virheen, D-kerroin parantaa dynaamista vastausta. Digitaaliset tai analogiset toteutukset voivat olla PLC-ohjauksessa, mikrokontrollerilla tai erillisellä ohjaimella. Säädön tavoitteena on minimoida epätasapaino, saavuttaa haluttu vaste ja säilyttää vakaus epävarmuuksissa ja viiveissä.

Sovellukset. Säätöpiirejä käytetään monilla aloilla: rakennusten HVAC-järjestelmät, moottorin nopeuden ja kierroslukujen säätö, lämpötilan ja paineen hallinta kemian- ja elintarviketeollisuudessa sekä robotiikassa. Digitaaliset säätöpiirit ovat yleistyneet PLC- ja IoT-ratkaisujen myötä, mutta analogiset piirit ovat yhä käytössä, missä nopea vaste ja pienet viiveet ovat tärkeitä.