ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH ĐỀ TÀI ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG LÒ NHIỆT

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH ĐỀ TÀI : ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG LÒ NHIỆT ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH ĐỀ TÀI : ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG LÒ NHIỆT ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH ĐỀ TÀI : ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG LÒ NHIỆT

Tiểu Luận PRO(123docz.net) 111Equation Chapter Section TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HĨA - 🙡 🕮 🙣 - ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH ĐỀ TÀI : ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG LÒ NHIỆT GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : PGS.TS.NGUYỄN ĐỨC KHỐT NHĨM : 02 SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN ĐĂNG HUỲNH 1821060178 NGUYỄN TRỌNG HOÀNG 1821060239 ĐOÀN TRUNG HIẾU 1821060122 HỒNG ĐÌNH PHÚC 1821060090 PHẠM GIANG NAM 1821060114 Hà Nội, năm 2021 Tiểu Luận PRO(123docz.net) Bảng phân công nhiệm vụ Nguyễn Đăng Huỳnh 1821060178 Thảo luận chọn đề tài Chọn thiết bị Phân tích hướng giải tốn Nguyễn Trọng Hồng 1821060239 Thảo luận chọn đề tài Chọn thiết bị Phân tích hướng giải tốn Mua thiết bị Đoàn Trung Hiếu 1821060122 Thảo luận chọn đề tài Chọn thiết bị Phân tích hướng giải toán Mua thiết bị Code Thiết kế xây dựng mơ hình Giao diện Xây dựng+ quay video Phạm Giang Nam 1821060114 Thảo luận chọn đề tài Chọn thiết bị Phân tích hướng giải tốn Hồng Đình Phúc 1821060090 Thảo luận chọn đề tài Chọn thiết bị Phân tích hướng giải tốn Góp ý xây dựng code Góp ý xây dựng code Thiết kế xây dựng mơ hình Giao diện Word chương 23 Xây dựng + quay video Word chương Xây dựng + quay video Tiểu Luận PRO(123docz.net) Lời nói đầu Cơ thể người hệ thống gồm nhiều quan phận phối hợp nhịp nhàng với để thực q trình sinh lý hóa cần thiết cho sống Điều hiển nhiên thời điểm, thể người luôn điều chỉnh cân thứ nhằm thích nghi với mơi trường đảm bảo trì sống liên tục Thân nhiệt người bình thường ln ổn định 370C minh chứng cụ thể cho khả tự điều chỉnh tuyệt vời người Tương tự thể người, sản xuất công nghiệp luôn địi hỏi nhiều q trình tự điều chỉnh cân thơng số hệ thống, có q trình gia nhiệt cho sản phẩm Tuy nhiên khơng phải q trình tự nhiên xảy ngồi ý muốn chủ quan người mà chịu chi phối trực tiếp gián tiếp từ phía người vận hành điều khiển Trải qua gần 100 năm kể từ Cornelis Drebbel (người Hà Lan) phát triển hệ thống điều khiển nhiệt độ tự động dùng cho lị sưởi lịch sử lồi người có dịp chứng kiến hưởng thụ nhiều công nghệ đại áp dụng vào mục đích kiểm sốt nhiệt độ Đi đầu công nghệ thuộc lĩnh vực điều khiển tự động Ngày nay, loài người biết nhiều phương pháp giải thuật khác từ đơn giản đến đại thơng minh để kiểm sốt nhiệt độ phục vụ cho việc ổn định hệ thống xa cải thiện chất lượng đáp ứng Việc áp dụng phương pháp cụ thể vào môi trường công nghiệp không đơn giản lúc tưởng tượng kết cuối Bất kỳ phương án lựa chọn phải xem xét nhiều khía cạnh khác đặc điểm kỹ thuật, mặt tích cực hạn chế làm việc, tính khả thi hoạt động lợi ích kinh tế lúc đưa vào vận hành …Tất vấn đề cần đánh giá khách quan dựa sở khoa học rõ ràng, đắn thể q phương trình tốn học, biểu đồ thống kê, bảng so sánh đánh giá thực nghiệm kiểm chứng Một đề tài đồ án tốt việc thực cơng việc cịn có ý nghĩa sâu sắc sinh viên thực Một lần sinh viên trải nghiệm thực tế học từ ghế nhà trường giúp hình thành sản phẩm cơng nghiệp Trong q trình tiến hành khơng thể khơng gặp khó khăn vấp phải, kích thích sinh viên tư để tìm phương án tối ưu trao đổi thảo luận với nhằm mục đích hình thành thói quen hợp tác làm việc nhóm, phương pháp làm việc hiệu để đưa phương án tối ưu để giải vấn đề cách hợp lý Sau thời gian tìm hiểu, nghiên cứu thực hiện, đề tài “Xây dựng hệ thống điều khiển giám sát nhiệt độ lò nhiệt” đạt mục đích đề Với kết quả, nhóm xin gửi lời cảm ơn chân thành PGS.TS Nguyễn Đức Khốt tận tình hướng dẫn suốt trình thực đề tài Một lần xin chân thành cảm ơn quý thầy cô bạn! Tiểu Luận PRO(123docz.net) MỤC LỤC Chương I : Nghiên cứu tổng quan hệ thống điều khiển nhiệt độ công nghiệp I Tổng quan chung đề tài Tổng quan vấn đề nghiên cứu II Cơ sở lý thuyết 4 10 Phương pháp đo nhiệt độ 10 Cảm biến nhiệt độ 12 Các lưu ý sử dụng cảm biến nhiệt độ 15 Bộ chuyển đổi nhiệt độ 16 III Hệ thống điều khiển 17 Mô tả tốn học lị nhiệt 17 Điều khiển on-off 17 Phương pháp điều khiển PID 18 Chương II : Xây dựng mơ hình chọn thiết bị 21 I Xây dựng mơ hình 21 II Giới thiệu thiết bị đo đề tài 21 Arduino 21 Giới thiệu chung loại arduino 26 Cảm biến nhiệt độ LM35 37 Bộ gia nhiệt 39 Mosfet 42 Chương III : Xây dựng thuật tốn điều khiển, lập trình điều khiển, giao diện điều khiển giám sát 47 Xây dựng lưu đồ thuật toán điều khiển 47 Lập trình điều khiển 48 Giao diện điều khiển giám sát 49 Test thực tế 53 Kết luận 57 Tài liệu tham khảo 58 Tiểu Luận PRO(123docz.net) CHƯƠNG I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU I Tổng quan chung đề tài Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1 Giới thiệu hệ thống lò nhiệt Trong thực tế công nghiệp sinh hoạt hàng ngày, lượng nhiệt đóng vai trị quan trọng Năng lượng nhiệt dùng q trình cơng nghệ khác nung nấu vật liệu: nấu gang thép, khn đúc Vì việc sử dụng nguồn lượng cách hợp lý hiệu cần thiết Lò điện trở ứng dụng rộng rãi cơng nghiệp đáp ứng nhiều u cầu thực tiễn đặt Ở lò điện trở, yêu cầu kỹ thuật quan trọng phải điều chỉnh khống chế nhiệt độ lò Lò nhiệt thiết bị khó điều khiển hàm truyền hàm có hai thành phần gồm qn tính bậc khâu trễ Vì vậy, số phương pháp điều khiển truyền thống thường tồn nhiều khó khăn định cho người thiết kế hệ thống điều khiển Bài báo sử dụng phương pháp phản hồi âm lặp kết hợp với khâu rơ-le khắc phục phần nhược điểm Với phương pháp đề xuất có khả tự dị hệ số PID điều khiển, làm cho đơn giản hóa việc tính tốn thiết kế điều khiển lị nhiệt Các kết mơ thuật tốn phần mềm Matlab cho thấy thuật tốn ứng dụng thực tế Hình 1: Mơ hình tổng quan hệ thống điều khiển PID Lò điện trở thiết bị biến đổi điện thành nhiệt thông qua dây đốt Từ dây đốt, qua xạ, đối lưu truyền nhiệt dẫn nhiệt, nhiệt truyền tới vật cần gia nhiệt Lò điện trở dùng để nung, nhiệt luyện nấu chảy kim loại màu hợp kim màu Vấn đề đặt cần điều khiển nhanh xác thiết kế điều khiển cho lò nhiệt Với điều khiển kiểu đóng - ngắt (ON-OFF), q trình điều khiển nhiệt, rơ-le nhiệt đóng ngắt nhiệt độ lị thấp lớn giá trị đặt Do quán tính q trình nhiệt, cắt điện đốt lị, nhiệt độ điều khiển tăng thêm giá trị đóng điện, nhiệt độ cịn giảm Do đó, phương pháp điều khiển ON-OFF thường độ lệch nhiệt độ điều khiển xấp xỉ từ vài đến 10% Trong đó, điều khiển kiểu tương tự hệ thống điều nhiệt điện tử cho phép điều khiển liên tục q trình đốt lị thơng qua khóa điện tử Như lò điều khiển đốt xung điện, có chu kỳ điều khiển được, tùy thuộc vào trạng thái Tiểu Luận PRO(123docz.net) nhiệt lò Do vậy, phương pháp điều nhiệt để chỉnh định tự động thông số điều khiển PID 1.2 Ngun lí hoạt động lị nhiệt Lị điện trở làm việc dựa sở có dịng điện chạy qua dây dẫn vật dẫn tỏa lượng nhiệt theo định luật Jun-Lenxơ: Q¿ I 2Rt Trong đó: Q: lượng nhiệt tính jun I: dịng điện tính A R: điện trở t : thời gian tính s Từ cơng thức ta thấy R đóng vai trị: + + Vật nung: trường hợp gọi nung trực tiếp Dây nung: dây nung nung nóng truyền nhiệt cho vật nung xạ, dẫn nhiệt phức hợp Trường hợp gọi nung gián tiếp 1.3 Cấu tạo : Lò điện trở thơng thường gồm ba phần chính: vỏ lị, lớp lót dây nung 1.3.1 Vỏ lị Vỏ lị điện trở khung cứng vững, chủ yếu để chị tải trọng q trình làm việc lị Mặt khác vỏ lò dùng để giữ lớp cách nhiệt rời đảm bảo kín hồn tồn tương đối lò Đối với lò làm việc với khí bảo vệ, cấn thiết vỏ lị phải hồn tồn kín, cịn lị điện trở bình thường, kín vỏ lị cần giảm tổng thất nhiệt tránh lùa khơng khí lạnh vào lò, đặc biệt theo chiều cao lò Trong trường hợp riêng, lị điện trở làm vỏ lị khơng bọc kín Khung vỏ lị cần cứng vững đủ để chịu tải trọng lớp lót, phụ tải lị (vật nung ) cấu khí gắn vỏ lò + + + Vỏ lò chữ nhật thườnng dùng lò buồng, lò liên tục, lò đáy rung v.v Vỏ lò tròn dùng lò giếng vài lò chụp v.v Vỏ lò tròn chịu lực tác dụng bên tốt vỏ lò chữ nhật lượng kim loại để chế tạo vỏ lò Khi kết cấu vỏ lò tròn, người ta thường dùng thép dày - mm đường kính vỏ lị 1000 – 2000 mm – 12 mm đường kính vỏ lò 2500 – 4000 mm 14 – 20 mm đường kính vỏ lị khoảng 4500 – 6500 mm Khi cần thiết tăng độ cứng vững cho vỏ lò tròn, người ta dùng vòng đệm tăng cường loại thép hình Vỏ lị chữ ngật dựng lên nhờ thép hình U, L thép cắt theo hình dáng thích hợp Vỏ lị bọc kín, khơng tuỳ theo u cầu kín lị Phương pháp gia cơng vỏ lò loại chủ yếu hàn tán 1.3.2 Lớp lót Lớp lót lị điện trở thường gồm hai phần: vật liệu chịu lửa cách nhiệt Phần vật liệu chịu lửa xây gạch tiêu chuẩn, gạch hình gạch hình đặc biệt tuỳ theo hình dáng kích thước cho buồng lị Cũng có người ta đầm loại bột chịu lửa Tiểu Luận PRO(123docz.net) chất dính dết gọi khối đầm Khối đầm tiến hành lị tiến hành ngồi nhờ khn Phần vật liệu chịu lửa cần đảm bảo yêu cầu sau: + + + + + + Chịu nhiệt độ làm việc cực đại lị Có độ bền nhiệt đủ lớn làm việc Có đủ độ bền học xếp vật nung đặt thiết bị vận chuyển điều kiện làm việc Đảm bảo khả gắn dây nung bền chắn Có đủ độ bền hố học làm việc, chịu tác dụng khí lò ảnh hưởng vật nung Đảm bảo khả tích nhiệt cực tiểu Điều đặc biệt quan trọng lò làm việc chu kỳ Phần cách nhiệt thường nằm vỏ lò phần vật liệu chịu lửa Mục đích chủ yếu phần để giảm tổn thất nhiệt Riêng đáy, phần cách nhiệt địi hỏi phải có độ bền học định cịn phần khác nói chung khơng u cầu Yêu cầu phần cách nhiệt là: + + Hệ số dẫn nhiệt cực tiểu + Khả tích nhiệt cực tiểu Ổn định tính chất lý, nhiệt điều kiện làm việc xác định Phần cách nhiệt xây gạch cách nhiệt, điền đầy bột cách 1.3.3 Dây nung Theo đặc tính vật liệu dùng làm dây nung, người ta chia dây nung làm hai loại: + Dây nung kim loại + Dây nung phi kim loại Trong công nghiệp, lò điện trở dùng phổ biến dây nung kim loại 1.4 Phân loại: Lò điện trở phân loại theo nhiều phương pháp Phân loại theo phương pháp tỏa nhiệt: + Lò điện trở tác dụng trực tiếp + Lò điện trở tác dụng gián tiếp Vật liệu nung nóng trực tiếp; Biến áp; Đầu cấp điện Dây đốt (dây điện trở); Vật liệu nung nóng gián tiếp Hình 2: Ngun lý lị điện trở đốt nóng trực tiếp gián tiếp Tiểu Luận PRO(123docz.net) Phân loại theo nhiệt độ làm việc: + Lò nhiệt độ thấp: nhiệt độ làm việc lò 6500C + Lò nhiệt trung bình: nhiệt độ làm việc lị từ 6500C đến 12000C + Lò nhiệt độ cao: nhiệt độ làm việc lò 12000C Phân loại theo nơi dùng: + Lị dùng cơng nghiệp + Lị dùng phịng thí nghiệm + Lị dùng gia đình Phân loại theo đặc tính làm việc: + Lị làm việc liên tục + Lị làm việc gián đoạn Hình 3: Đồ thị nhiệt độ chế độ làm việc lò điện trở a Lò liên tục b Lò làm việc có tính lặp lại c Lị gián đoạn Phân loại theo kết cấu lò: + Lò buồng + Lò giếng + Lị chụp a Hình 4a: Hình ảnh kết cấu cấu lị điện trở dạng lị buồng b Hình 4b: Hình ảnh kết lị điện trở dạng lị giếng Tiểu Luận PRO(123docz.net) Phân loại theo mục đích sử dụng: + Lị tơi + Lị ram + Lị ủ 1.5 Các yêu cầu dây điện trở Dây điện trở hợp kim Hợp kim Crôm – Niken (Nicrơm) Hợp kim có độ bền học cao có lớp màng Oxit Crơm (Cr2O3) bảo vệ, dẻo, dễ gia công, điện trở suất lớn, hệ số nhiệt điện trở bé, sử dụng với lị có nhiệt độ làm việc 12000C Hợp kim Crôm Nhôm (Fexran), có đặc điểm hợp kim Nicrơm có nhược điểm giịn, khó gia cơng, độ bền học môi trường nhiệt độ cao Dây điện trở kim loại :Thường dùng kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao: Molipden (Mo), Tantan (Ta) Wonfram (W) dùng cho lị điện trở chân khơng lị điện trở có khí bảo vệ Điện trở nung nóng vật liệu kim loại : Vật liệu Cacbuarun (SiC) chịu nhiệt độ cao tới 14500C, thường dùng cho lị điện trở có nhiệt độ cao, dùng để dụng cụ cắt gọt Cripton hỗn hợp graphic, cacbuarun đất sét, chúng chế tạo dạng hạt có đường kính 2-3mm, thường dùng cho lị điện trở phịng thí nghiệm u cầu nhiệt độ lên đến 18000C 1.6 Ứng dụng thực tế Ngày có nhiều loại cảm biến đo nhiệt độ khác việc lựa chọn chúng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: độ xác, khoảng nhiệt, tốc độ phản ứng, mơi trường (hóa học, vật lý, hay điện) giá thành Việc lựa chọn cảm biến khơng dễ dàng, cách an tồn hay sử dụng lựa chọn theo nghành nghề thông thường, loại cảm biến thiết kế để phục vụ cho chuyên nghành riêng Và yêu cầu đặt lựa chọn loại cảm biến nhiệt bảng tổng hợp kinh nghiệm lựa chọn cảm biến dựa theo nghành nghề khác + + + + + + + Độ xác Sự linh hoạt, lắp ráp dễ dàng Giới hạn khoảng nhiệt cần đo Giá thành Có thể điều chỉnh riêng lẻ hay khơng Sự tương thích với mơi trường ảnh hưởng (nếu có) tác nhân bên ngồi mơi trường Với u cầu đặt lựa chọn cảm biến nhiệt lại có ứng dụng khác thực tiễn: 1.6.1 Cảm biến nhiệt độ nghành công nghiệp xi măng Trong nghành Công nghiệp sản xuất Xi măng, yêu cầu đo lường giám sát nhiệt độ khâu chu trình việc quan trọng, liên quan đến chất lượng sản phẩm đầu chi phí giá thành cho việc sản xuất Chính điều đặt thách thức cho nhà máy Tiểu Luận PRO(123docz.net) phải lựa chọn dòng cảm biến nhiệt độ cho vừa đảm bảo tính xác, ổn định phép đo, tuổi thọ sản phẩm đồng thời phải tối ưu chi phí đầu tư Hình 5: Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng Như vậy, qua thấy có nhiều vị trí nhà máy phải sử dụng cảm biến đo nhiệt độ, đặc biệt vị trí tháp trao đổi nhiệt, silo liệu, khu phân ly, lọc bụi… Tùy vị trí nhiệt độ khác lựa chọn cảm biến với dải đo chủng loại khác 1.6.2 Ứng dụng kỹ thuật nhiệt lạnh Ngày nghành kỹ thuật lạnh phát triển mạnh mẽ, sử dụng với nhiều mục đích khác nhau, phạm vi ngày mở rộng trở thành kỹ thuật vô quan trọng thiếu đời sống kỹ thuật tất nước giới Có nói kỹ thuật nhiệt lạnh có nhiều ứng dụng chẳng hạn như: + + + Trong công nghiệp chế biến bảo quản thực phẩm Trong sản xuất bia, nước Ứng dụng cơng nghiệp hóa chất 1.6.3 Nghiên cứu nơng nghiệp Áp dụng khoa học công nghệ, đặc biệt kỹ thuật đo lường việc phát triển nông nghiệp xanh mang lại hiệu to lớn Với quy mơ nhà trồng hay nơng trại rộng, việc sử dụng thiết bị đo kết nối theo phương pháp dây truyền thống gặp nhiều khó khăn Chính nghiên cứu ứng dụng mạng cảm biến không dây nhằm giám sát nhiệt độ – độ ẩm môi trường sinh trưởng trồng áp dụng thực tiễn Các thành phần hệ thống chia thành cấp độ: cấp trung tâm giám sát vận hành; cấp trạm thu thập liệu sở; cấp bao gồm cảm biến đo nhiệt độ độ ẩm khơng khí, đất trồng nơng trường Tùy theo quy mơ diện tích đất canh tác 10 Tiểu Luận PRO(123docz.net) CHƯƠNG III : XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN , LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN , GIAO DIỆN VÀ GIÁM SÁT Xây dựng lưu đồ thuật toán điều khiển H22 : Lưu đồ thuật toán 53 Tiểu Luận PRO(123docz.net) Lập trình điều khiển H23: Biểu đồ đặc tính lò nhiệt : Áp dụng phương pháp nichols-Ziegleg ta tính tham số : + Kp= 250 + Ti= 0.001 + Td= 0.1 Hình 24: Code điều khiển matlab Lấy giá trị SETPOINT trừ giá trị đo từ cảm biến sau đưa qua điều khiển PID Bộ PID tạo xung vng kích mở mosfet để điều khiển cơng suất dây nung 54 Tiểu Luận PRO(123docz.net) Giao diện điều khiển giám sát Hình 25 : Giao diện điều khiển % Begin initialization code - DO NOT EDIT gui_Singleton = 1; gui_State = struct('gui_Name', mfilename, 'gui_Singleton', gui_Singleton, 'gui_OpeningFcn', @giaodien_OpeningFcn, 'gui_OutputFcn', @giaodien_OutputFcn, 'gui_LayoutFcn', [] , 'gui_Callback', []); if nargin && ischar(varargin{1}) gui_State.gui_Callback = str2func(varargin{1}); end if nargout [varargout{1:nargout}] = gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); else gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); end 55 Tiểu Luận PRO(123docz.net) % End initialization code - DO NOT EDIT % - Executes just before giaodien is made visible function giaodien_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin) % This function has no output args, see OutputFcn % hObject handle to figure % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % varargin command line arguments to giaodien (see VARARGIN) % Choose default command line output for giaodien handles.output = hObject; % Update handles structure guidata(hObject, handles); % UIWAIT makes giaodien wait for user response (see UIRESUME) % uiwait(handles.figure1); % - Outputs from this function are returned to the command line function varargout = giaodien_OutputFcn(hObject, eventdata, handles) % varargout cell array for returning output args (see VARARGOUT); % hObject handle to figure % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % Get default command line output from handles structure varargout{1} = handles.output; % - Executes on button press in chay function chay_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to chay (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) Set_param('code','SimulationCommand','Start'); % - Executes on button press in dung function dung_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to dung (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) Set_param('code','SimulationCommand','Stop'); 56 Tiểu Luận PRO(123docz.net) % - Executes on button press in pushbutton3 function pushbutton3_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to pushbutton3 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) a=get(handles.num1,'String'); load_system('code'); find_system('Name','code'); open_system('code'); set_param('code/SETPOINT','value',a); function num1_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to num1 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % Hints: get(hObject,'String') returns contents of num1 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of num1 as a double % - Executes during object creation, after setting all properties function num1_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to num1 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns called % Hint: edit controls usually have a white background on Windows % See ISPC and COMPUTER if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end % - Executes on button press in ver function ver_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to ver (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % Hint: get(hObject,'Value') returns toggle state of ver x=0; t=0; while get(hObject,'value') t=t+1; rto = get_param('code/Gain','RuntimeObject'); 57 Tiểu Luận PRO(123docz.net) str = num2str(rto.OutputPort(1).Data); statestxt = findobj('Tag','hienthi'); set(statestxt,'string',str); n=str2num(get(statestxt,'string')); rand=n; x=[x rand]; plot(handles.axes1,x); grid on; pause(0.01); end function hienthi_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to hienthi (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % Hints: get(hObject,'String') returns contents of hienthi as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of hienthi as a double % - Executes during object creation, after setting all properties function hienthi_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to hienthi (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns called % Hint: edit controls usually have a white background on Windows % See ISPC and COMPUTER if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end function Num2_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to Num2 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % Hints: get(hObject,'String') returns contents of Num2 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of Num2 as a double % - Executes during object creation, after setting all properties function Num2_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to Num2 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns called 58 Tiểu Luận PRO(123docz.net) % Hint: edit controls usually have a white background on Windows % See ISPC and COMPUTER if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end % - Executes during object creation, after setting all properties function ver_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to ver (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns called % - Executes on button press in dothi function dothi_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to dothi (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % Hint: get(hObject,'Value') returns toggle state of dothi x=linspace(0,20,100); plot(x,sin(x)); Test thực tế + Mơ hình chạy ổn định + Nhiệt độ sai lệch khoảng từ 0.5 đến độ 59 Tiểu Luận PRO(123docz.net) 60 Tiểu Luận PRO(123docz.net) Hình 26: Sơ đồ đấu nối mạch thực tế Hình 27 : Giám sát nhiệt độ lị nhiệt 61 Tiểu Luận PRO(123docz.net) Hình 28 : Giám sát nhiệt độ lò nhiệt 62 Tiểu Luận PRO(123docz.net) KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu đồ án cuối nhóm chúng tơi hồn thành đồ án “Xây dựng hệ thống điều khiển giám sát nhiệt độ lò nhiệt” Tuy cố gắng để hồn thành đồ án cách tốt khơng thể tránh vài thiếu sót Nhóm chúng tơi mong thầy cô bạn bổ xung, đồng thời đóng góp ý kiến để nhóm chúng tơi rút kinh nghiệm đồng thời thực tốt vào đồ án sau Đề tài tìm “Xây dựng hệ thống điều khiển giám sát nhiệt độ lị nhiệt” đề tài vơ thực tế đồng thời áp dụng dân dụng lẫn cơng nghiệp Tuy nhiên cịn số nhược điểm cần phải khắc phục độ xác chưa cao chất lượng linh kiện với độ lớn trình đo nhiệt độ cịn hạn chế nhiệt độ điều chỉnh cịn chưa q cao Qua q trình thực tập lớn chúng tơi có số kiến thức hệ thống khuấy trộn với cách thức xây dựng điều khiển giám sát hệ thống, cách trình bày báo cáo, kĩ tìm kiếm tổng hợp tài liệu thơng qua thông tin mà yêu cầu đề cho, với khả làm việc nhóm Đồng thời với kết đạt lần nhóm xin gửi lời cảm ơn chân thành đối với PGS.TS Nguyễn Đức Khoát với GVC.TS.Đặng Văn Chí, người thầy đáng kính tận tình giảng dạy, hướng dẫn chúng tơi suốt q trình học tập 63 Tiểu Luận PRO(123docz.net) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Chương 8a Ứng dụng Arduino Matlab để xây dựng hệ thống đo lường – giám sát [2] BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HÓA [3] ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH [4] Bảng phân cơng nhiệm vụ [5] MỤC LỤC [6] Tổng quan chung đề tài [7] Tổng quan vấn đề nghiên cứu [8] Hình 1: Mơ hình tổng quan hệ thống điều khiển PID [9] Ngun lí hoạt động lị nhiệt [10] Vỏ lị [11] Lớp lót [12] Dây nung [13] Hình 2: Ngun lý lị điện trở đốt nóng trực tiếp gián tiếp [14] Hình 3: Đồ thị nhiệt độ chế độ làm việc lò điện trở [15] Hình 4a: Hình ảnh kết cấu Hình 4b: Hình ảnh kết [16] Các yêu cầu dây điện trở [17] Ứng dụng thực tế [18] Cảm biến nhiệt độ nghành công nghiệp xi măng [19] Hình 5: Sơ đồ cơng nghệ sản xuất xi măng [20] Ứng dụng kỹ thuật nhiệt lạnh [21] Nghiên cứu nông nghiệp [22] Trong sản xuất xe [23] Cơ sở lý thuyết [24] Phương pháp đo nhiệt độ [25] Đo phương pháp tiếp xúc [26] 1.2 Đo nhiệt độ cao phương pháp tiếp xúc [27] 1.3 Đo nhiệt độ phương pháp không tiếp xúc [28] Cảm biến nhiệt độ [29] Cặp nhiệt điện [30] Nhiệt kế điện trở [31] Cảm biến nhiệt độ vi mạch điện tử [32] Cảm biến quang đo nhiệt độ [33] Cấu tạo cảm biến nhiệt [34] Nguyên lí hoạt động cảm biến nhiệt [35] Các lưu ý sử dụng cảm biến nhiệt độ [36] Lỗi phần tử cảm biến bị nhiệt [37] Thiết bị cách điện [38] Phần tử cảm biến không nhúng độ sâu định [39] Bộ chuyển đổi nhiệt độ 64 Tiểu Luận PRO(123docz.net) [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] Hình 6: Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ làm nhiệm vụ đưa tín hiệu 4-20mA Bộ chuyển đổi nhiệt độ T120 (4-20mA) Bộ chuyển đổi nhiệt độ 0-10v III Hệ thống điều khiển Mơ tả tốn học lị nhiệt H(s) = Phương pháp điều khiển on _ off Mô tả hoạt động on-off Điều chỉnh độ nhạy Hình 7: Đặc điểm Hunting Phương pháp điều khiển PID Hình : Bộ PID Khâu tỉ lệ P Hình : Sơ đồ khối khâu P Hình 10 : Sơ đồ khối khâu I 3.3 Khâu tích phân D 3.4 Điều khiển PID cho lị nhiệt Hình 12 : Đặc tính lị nhiệt [58] CHƯƠNG II: XÂY DỰNG MƠ HÌNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ [59] I Xây dựng mơ hình [60] Chuẩn bị thiết bị [61] Sơ đồ đấu nối [62] Giới thiệu thiết bị đo đề tài [63] Tính Arduino: [64] Các loại bo mạch [65] Bảng 2.1 : Các bo mạch sử dụng vi điều khiển ATMEGA328 [66] Bảng 2.3 : Các bo mạch sử dụng vi điều khiển ATMEGA2560 [67] Khả loại bo mạch : [68] Sức mạnh xử lý [69] Đọc tín hiệu cảm biến ngõ vào : [70] Xuất tín hiệu điều khiển ngõ : [71] Chuẩn Giao tiếp : [72] Mơi trường lập trình Arduino [73] Hình 14 : Giao diện IDE Arduino [74] Giới thiệu tổng quát chung loại Arduino [75] Arduino Uno R3 chíp cắm, Arduino chíp dán [76] H15.1 Arduino Uno R3 DIP H15.2Arduino Uno R3 (CH340 driver) chip dán [77] Thơng số kỹ thuật : [78] Hình 16 : Sơ đồ chân Arduino Uno R3 [79] Cách sử dụng bảng Ardunio Uno : [80] Phần mềm 65 Tiểu Luận PRO(123docz.net) [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] Lập trình Arduino Ưu , nhược điểm Arduino Uno Arduino Nano Thông số kỹ thuật Arduino Nano Tổng quan Arduino Mega2560 : Thông số kỹ thuật Arduino Mega2560 : Ứng dụng Arduino thực tế Cảm biến nhiệt độ Khái niệm: Hình 19: Cảm biến nhiệt độ LM35 Ưu , nhược điểm cảm biến nhiệt độ LM35 Ứng dụng cảm biến nhiệt độ LM35 : Cách sử dụng LM35 : Hình 20 : Sơ đồ đấu nối cảm biến nhiệt độ LM35 Đèn sợi đốt Cấu tạo : Số liệu kỹ thuật: Ưu , nhược điểm Nguồn tổ ong Cấu tạo Hình 21 : Cấu tạo nguồn tổ ong Nguyên lý hoạt động Thông số kỹ thuật nguồn tổ ong Chức nguồn tổ ong Ưu, nhược điểm nguồn tổ ong MOSEFT Hình 22 : Mạch cơng suất MOSEFT IRF520 Hình 23 : Sơ đồ mạch công suất Nơi sử dụng cách sử dụng Sơ đồ đấu nối Cách chạy lâu dài an toàn mạch Ưu , nhược điểm MOSFET Ứng dụng thực tế: [114] CHƯƠNG III : XÂY DỰNG THUẬT TỐN ĐIỀU KHIỂN , LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN , GIAO DIỆN VÀ GIÁM SÁT [115] Xây dựng lưu đồ thuật toán điều khiển [116] H22 : Lưu đồ thuật tốn [117] H23: Biểu đồ đặc tính lị nhiệt : [118] Hình 24: Code điều khiển matlab [119] Giao diện điều khiển giám sát [120] Test thực tế 66 Tiểu Luận PRO(123docz.net) [121] Hình 26: Sơ đồ đấu nối mạch thực tế [122] KẾT LUẬN [123] [124] - điều khiển [125] Tài liệu [126] Tài liệu 67 ... Pro mini 3. 3v/8MHz 3, 3V MHz 14 FTDI Arduino Ethernet 5V 16 MHz 14 6 FTDI 26 Tiểu Luận PRO(123docz.net) Arduino Fio 3, 3V MHz 14 FTDI 27 Tiểu Luận PRO(123docz.net) LilyPad 3, 3V Arduino 32 8 bo mạch... Luận PRO(123docz.net) Arduino Mega 2560 R3 3, 3V 84MHz 54 12 12 USB 29 Tiểu Luận PRO(123docz.net) Bảng 2.4 : Các bo mạch sử dụng vi điều khiển AT91SAM3X8E 30 Tiểu Luận PRO(123docz.net) 2.1 .3 Khả loại... Arduino Uno R3 + + + + + + Chíp ATMEGA328P-PU Nguồn Cấp: 7-12V Dịng Max chân 5V: 500Ma Dòng Max 3. 3V: 50Ma Dòng Max Chân I/O: 30 Ma 14 Chân Digital I/O (6 chân PWM) 34 Tiểu Luận PRO(123docz.net)