Wat is Cascade Control?
Cascadebesturing verwijst naar een procesbesturingsstrategie waarin een procesvariabele wordt bestuurd door het setpoint van een gerelateerde procesvariabele te manipuleren. In deze specifieke strategie wordt de variabele van belang geregeld door twee achter elkaar werkende regellussen. In de chemische procesindustrie wordt vaak een cascadebesturingssysteem gebruikt om het effect van verstoringen en verstoringen op het primaire besturingsdoel te verminderen.
Een cascade-regellus bestaat uit een primaire lus en een secundaire lus. Deze lussen kunnen ook worden aangeduid als respectievelijk de buitenste lus en de binnenste lus. De primaire lus voorziet de secundaire lus van een setpoint of doel voor een proces dat verband houdt met het primaire besturingsdoel. De primaire lus wordt soms de masterlus genoemd, omdat deze een setpoint biedt dat de secundaire lus of slave-lus moet volgen.
Het primaire doel voor het gebruik van cascadebesturing als procesbesturingsstrategie is om de secundaire lus storingen te laten beheersen voordat deze het primaire besturingsdoel kunnen beïnvloeden. Om dit besturingssysteem effectief te laten werken, moet de procesdynamiek van de secundaire lus veel sneller zijn dan de dynamiek van de primaire lus. Als algemene regel moet de procesdynamiek van de secundaire lus ten minste vier keer sneller zijn dan de procesdynamiek van de primaire lus.
De meest voorkomende toepassing van cascadebesturing voor de meeste chemische processen betreft het gebruik van een stroomregelaar als secundaire lus. De meeste stroomregelaars hebben een zeer snelle responstijd, waardoor ze geschikte kandidaten zijn voor secundaire lussen. De primaire lussen hebben de neiging zich te concentreren op variabelen zoals temperatuur, niveau, potenz waterstof (pH) niveaus of chemische samenstelling.
Cascade-besturing is niet noodzakelijk beperkt tot systemen die zijn gebaseerd op slechts twee regellussen. Meerdere cascade-opstellingen werken op dezelfde manier als een traditionele cascade-regellus maar hebben meer dan twee lussen. Een analysator voor chemische samenstelling en een regellus met een lange dode tijd kunnen bijvoorbeeld vertrouwen op een temperatuurregellus om verstoringen van het proces te elimineren. De temperatuurregellus kan dan vertrouwen op een nog snellere controller, zoals een flowcontroller.
Er zijn verschillende factoren die relevant zijn bij de ontwikkeling van cascadecontrollers voor een bepaald proces. Een besturingsingenieur zou bijvoorbeeld moeten overwegen of een gekozen secundaire lus een sterk effect had op de primaire van belang zijnde lus. De ingenieur moet ook de procesdynamiek van de voorgestelde secundaire lus kennen. Dergelijke factoren kunnen bepalen of de voorgestelde secundaire lus in staat is om procesverstoringen te absorberen en te voorkomen dat deze de primaire lus beïnvloeden.