- Điều khiển vi phân(D. - Cuối cùng một mô hình hệ thống điều khiển nhiệt độ trong dải đặt trước và giám sát mô hình trên giao diện máy tính được thực hiện. - Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 2 - CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU Đo lường và điều khiển nhiệt độ có rất nhiều các ứng dụng trong thực tế : lò sấy, ấp trứng, đảm bảo nhiệt độ trong quá trình ươm giống cây trồng. - Vấn đề bao gồm 2 phần: đo nhiệt độ và điều khiển nhiệt độ: 1.1. - Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 3 - Phương pháp đo nhiệt độ trong công nghiệp thường được sử dụng là các nhiệt kế tiếp xúc. - Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 4 - theo sơ đồ mạch cầu ba dây. - Cấu tạo của nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu như hình Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 5 - Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu gồm hai dây hàn với nhau ở điểm 1 và luồn vào ống 2 để có thể đo được nhiệt độ cao. - Cấu tạo của nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu (1.3) Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 6 - dcdTdcTdRRRRERREU. - Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 7 - Tùy theo đại lượng vào ta gọi dụng cụ đo theo phương pháp trên bằng tên gọi khác nhau như: hoả quang kế phát xạ, hoả quang kế cường độ sáng và hoả quang kế màu sắc. - Cấu tạo của hoả quang kế phát xạ Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 8 - Nguyên lý làm việc: Chùm tia phát xạ được gương lõm phản xạ hội tụ trên nhiệt điện trở 2 và đốt nóng nó. - Cấu tạo của hỏa quang kế cường độ sáng có bộ chắn quang học Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 9 - của đèn đã ổn định nếu sử dụng ở nhiệt độ từ 14000C ÷ 15000C. - Kỹ thuật điều khiển phát triển kéo theo sự tiến triển của các phương pháp điều khiển và sự ra đời của các bộ điều khiển nhiệt độ. - Tùy vào đối tượng và yêu cầu thực tế mà người ta lựa chọn ra các phương pháp điều khiển và các bộ điều khiển thích hợp. - Bộ điều khiển nhiệt độ (Temperature Controller) là một thiết bị đo lường được sử dụng để điều khiển nhiệt độ của một đối tượng tới giá trị mong muốn. - Có 3 phương pháp điều khiển nhiệt độ thường dùng. - Điều khiển bằng bộ điều khiển điện tử. - Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 10 - Tuy nhiên với 2 phương pháp đầu tiên cho kết quả chính xác không cao, giá thành rẻ, dễ chế tạo thường được ứng dụng trong thiết bị dân dụng nhiều hơn. - Dưới đây là những phương pháp mà bộ điều khiển nhiệt độ thường dùng: Hình 1.6: Mô hình điều khiển nhiệt độ băng bộ điều khiển điện tử Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 11. - Phương pháp điều khiển ON/OFF - Phương pháp điều khiển tác động P (Proportional – Tỷ lệ. - Phương pháp điều khiển tác động PI (Proportional Integral - Tỷ lệ tích phân. - Phương pháp điều khiển tác động PD (Proportional Derivative - Tỷ lệ vi phân. - Phương pháp điều khiển tác động PID (Tỷ lệ-Tích phân-Vi phân) 1.2.1. - Đầu ra sẽ luôn ON/OFF và dựa theo giá trị đặt để nhiệt độ điều khiển không đổi. - Hình 1.7: Đặc tính điều khiển của phương pháp điều khiển ON/OFF Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa . - Nếu độ sai lệch bằng 0 (đầu vào = SV) thì đầu ra điều khiển sẽ ON 50%. - Hình 1.8: Đặc tính điều khiển của phương pháp điều khiển tỷ lệ Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 13. - còn nhiệt độ phản hồi nằm trong dải tỷ lệ thì đầu ra điều khiển sẽ ON/OFF theo chu kỳ. - Điều khiển tích phân (I. - Khoảng thời gian đó được gọi là thời gian tích phân, ký hiệu Ti: Trong đó: e: là độ sai lệch (e = PV-SV) Ti: là thời gian tích phân Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 14 - Khoảng thời gian tích phân Ti này cũng phụ thuộc vào giá trị sai lệch trước đó. - Vi phân tỷ lệ (PD) Đầu ra bộ điều khiển vi phân D tỷ lệ với tốc độ thay đổi của giá trị đo hoặc sai lệch. - Tích phân tỷ lệ (PI) Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 15 - Nếu như với bộ điều khiển P cho kết quả luôn tồn tại một sai lệch tĩnh, bộ điều khiển PI khắc phục được sai lệch tĩnh nhưng lại làm chậm tốc độ đáp ứng của hệ thống. - Do vậy, người dùng cần rất cẩn thận khi sử dụng các khâu điều khiển vi phân trong hệ thống. - Vi phân tỷ lệ (PD) Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 16 - của khâu tỷ lệ, đồng thời khâu vi phân giúp bộ điều khiển PID phản ứng nhanh với nhiễu ngoài. - Hình 1.11: Đặc tính điều khiển của phương pháp điều khiển PID Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 17 - 1.3. - Một số bộ điều khiển nhiệt độ trong thực tế. - Ngõ ra điều khiển: Relay,4-20mA, 0-10V, Bộ điều khiển nhiệt độ PID 110 * Tính năng kỹ thuật. - Đầu vào đa dạng - Kiểu điều khiển: PID hoặc ON/OFF , tự động dò tìm thông số PID - Hai điểm Setpoints - Ngõ ra điều khiển: Relay,SSR Bộ điều khiển nhiệt độ PID 500 Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 18 - CHƯƠNG 2: THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN PID 2.1. - Sự có mặt PID ở vòng hồi tiếp có thể dẫn đến sự dao động trong hệ thống điều khiển. - Phương trình vi tích phân mô tả sự tương quan giữa tín hiệu ra u(t) với tín hiệu e(t) của bộ điều khiển PID là. - Phương pháp điều khiển PID số. - Trong hệ thống số, thông số điều khiển-biên độ của các xung chỉ xuất hiện tại các điểm rời rạc cách đều Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 19 - nhau đúng bằng chu kỳ lấy mẩu của tín hiệu. - Bộ điều Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 21 - khiển này được gọi là PID (Proportional Integral Derivative), bộ điều khiển vi tích phân tỷ lệ. - Hàm truyền của bộ điều khiển vi tích phân tỷ lệ PID cho bởi: SKSKKSGIDP. - Đầu tiên, xem xét đến bộ điều khiển PI (tính phân tỷ lệ). - PID trong hệ thống điều khiển nhiệt độ 2.4.1. - Cấu trúc hệ thống điều khiển nhiệt độ thay cảm biến nhiệt bằng biến trở: Trong sơ đồ này thực hiện thay đổi nhiệt độ bằng cách điều chỉnh biến trở. - Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa . - Các phương pháp điều khiển nhiệt độ Điều khiển On-Off Hệ thống điều khiển nhiệt độ ở trên trở thành. - neneTKdttdeKdd * Khâu tích phân(theo nguyên tắc hình thang): []∫∑=−−=nkkekeTdtte1)1()(2)( với e Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 24 - Suy ra. - TKAd=2 Trong đó T là chu kỳ lấy mẫu Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 25 - CHƯƠNG 3: BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC 3.1. - Đặc điểm bộ điều khiển logic khả trình (PLC_Programmable Logic Controller. - Khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng để xếp hạng một hệ thống điều khiển tự động. - Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa . - Port vào/ra (giao tiếp trực tiếp với thiết bị điều khiển. - Bộ điều khiển số nhỏ gọn. - Mô hình tổng quát của một PLC Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 27 - Thực hiện chương trình liên tục theo vòng quét. - Những đặc trưng lập trình của các loại điều khiển Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 28 - Đèn RUN-màu xanh: Chỉ định PLC ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình đã được nạp vào bộ nhớ chương trình. - Cấu trúc CPU S7-200 module Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 29 - Tốc độ truyền-nhận dữ liệu theo kiểu PPI ở tốc độ chuẩn là 9600 baud. - Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 30 - c) Giao tiếp với mạng công nghiệp. - Kết nối cáp RS-232/PPI Multi-Master Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 31. - Bộ nhớ trong và ngoài của S7-200 Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 32. - Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 33 - Ví dụ: AC1=&VB10, thanh ghi AC1 chứa địa chỉ của byte 10 thuộc vùng nhớ V. - Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 34 - Một vòng quét (scan cycle) được bắt đầu bằng việc đọc trạng thái đầu vào, và sau đó thực hiện chương trình. - Vòng quét chương trình Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 35 - Nếu chương trình được viết theo kiểu LAD, thiết bị lập trình sẽ tự tạo ra một chương trình theo kiểu STL tương ứng. - Định nghĩa về ngăn xếp logic (logic stack): Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 36 - Trong một chương trình dạng STL, phương thức sử dụng của ngăn xếp của S7-200 là rất quan trọng. - Biểu diễn ngăn xếp Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 37 - Chương trình con là một bộ phận của chương trình. - Cấu trúc một chương trình PLC Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 38 - 3.4. - Thuật toán điều khiển PID trong PLC S7-200. - Nguyên lý của một bộ điều khiển PID như vậy thể hiện trong phương trình sau: Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 39 - Trong đó: M(t): đầu ra của PID (đại lượng xử lý) như một hàm theo thời gian Kc: hằng số khuếch đại e: sai số. - Kc càng lớn, bộ điều khiển PID càng nhạy. - Giá trị ban đầu của bias MX, Mi thường được lấy là giá trị của đầu ra bộ PID ngay trước thời điểm thực hiện lệnh PID lần đầu Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 42 - tiên. - Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 43 - Nếu muốn bỏ thành phần tích phân (bỏ I), ta chọn hệ số tích phân bằng vô cùng Ti. - Một bộ điều khiển PID có thể hoạt động ở một trong hai chế độ: Auto hoặc Manual. - Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 44 - CHƯƠNG 4: PHẦN MỀM WINCC VER 6.0 CỦA SIEMENS 4.1 Tổng quan về Win CC. - Yêu cầu cấu hình máy tính Tối thiểu Khuyến cáo CPU Pentum II 266 MHz Pentum II 400 MHz RAM 96 MB 128 MB Graphics Controller SVGA(4MB) XGA(8MB) Resulotion Hard Disk 500 MB trống >500MB CD-ROM Drive CD-ROM Drive Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 45 - 4.2. - Cấu trúc của Single-User Project AS AS AS Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa . - Cài đặt thông số tổng thẻ như ngôn ngữ, hệ thống dẫn đường người dùng Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 48. - Các trình soạn thảo Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 49 - Các trình soạn thảo được liệt kê trong vùng này dùng để soạn thảo và điều khiển Project hoàn chỉnh bao gồm Graphics System (Graphic Designer) dùng để làm các giao diện ảnh, Grobal Scripts dùng để hiển thị động cho các yêu cầu đặc biệt, các Message System như cảnh báo (Alarm Logging), thu thập và lưu trữ các giá trị đo (Tag Logging), hệ thống báo cáo (Report Designer), Giấy phép sử dụng (User administration) và các Text Library. - Sử dụng các trình soạn thảo để soạn thảo và điều khiển một Project hoàn chỉnh. - Redundancy Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 51 - Để cho phép vận hành song song hai máy tính Server. - Dễ sử dụng, giao diện đơng giản với công cụ và các bảng màu đồ họa Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 52. - Trình soạn thảo tạo báo cáo theo dòng (Line Layout) Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 53 - WinCC cung cấp những hộp thoại cho chép lựa chọn cấu hình của dữ liệu được in ra trong báo cáo. - Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 54 - Alarm Logging có thể. - Trong thời gian thực, có thể thực hiện Global Scripts trong điều khiển quá trình. - Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 56 - Sử dụng tag “Parameter” trong hộp thoại “Computer Properties” trong Control Center để chỉ ra loại ngôn ngữ được đưa ra trong hệ thống thời gian thực. - Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 57 - CHƯƠNG 5: CÀI ĐẶT BÀI TOÁN THỰC TẾ 5.1. - Sơ đồ khối hệ thống điều khiển nhiệt độ Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 58 - S7-200 Là thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của hãng Siemens (CHLB Đức), có cấu trúc theo kiều modul và có các modul mở rộng. - Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 59. - Điều khiển tới 8 tốc độ. - Các chức năng dể điều khiển tốc độ. - Vị trí Trong nhà (không có khí ăn mòn, bụi dầu hoặc bụi kim loại) Nhiệt độ bên trong Hoạt động: -100C đến 500C Độ ẩm bên ngoài Hoạt động: tối đa 95% (không bị bám hơi nước) Nhiệt độ bên ngoài Hoạt động: -200C đến 600C Độ cao so với mặt nước biển Tối đa 1000m Độ trở cách ly Tối thiểu 5MΩ (không được thực hiện các phép thử điện trở cách ly hoặc điện áp chịu) Môi trường Chịu rung Tối đa 9,8m/s giữa 10 đến 20 Hz Tối đa 2,0m/s giữa 20 đến 50Hz Cấp độ bảo vệ Các loại thanh gá: Tiêu chuẩn IP20 Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa . - Nhóm lệnh điều khiển hệ thống Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa . - Nhóm lệnh xử lý tín hiệu vào Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 66 - Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa . - Nhóm lệnh xử lý tín hiệu ra Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa . - Nhóm lệnh điều khiển biến tần Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 69 - 5.4. - Hình 5.4: Mô tả quá trình hoạt động của hệ thống khi nhiệt độ giảm Nhiệt độ đặt Nhiệt độ đo Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 71 - 5.5. - Tóm tắt các phương pháp đo và điều khiển nhiệt độ. - Xây dựng một mô hình hệ thống điều khiển nhiệt độ trong dải đặt trước và giám sát mô hình trên giao diện máy tính được thực hiện. - Xin chân thành cảm ơn! Luận văn thạc sỹ Học viên: Nguyễn Đức Thảo Ngành Điều khiển và tự động hóa - 73 - TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. - Điều khiển số (Digital Control Systems)
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt