Đồ án tốt nghiệp giới thiệu về bộ điều khiển PLC

GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Chương TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY XI MĂNG TIÊN SƠN – HÀ TÂY 1.1 Giới thiệu sơ lược công ty: Công ty xi măng Tiên Sơn tiền thân nhà máy vôi đá, năm 1995 quan tâm đạo Đảng Nhà nước, nhà máy đầu tư xây xựng dây chuyền sản xuất xi măng có công 25Tấn/h đưa vào hoạt động từ năm 1996,thiết bị dây chuyền công nghệ ban đầu nhập hoàn toàn Trung Quốc,với tổng giá trị đầu tư ban đầu 39 tỷ đồng.Sau gần 10 năm hoạt đông sản xuất nhà máy có nhiều thay đổi sửa chữa nâng cấp thiết bị dây chuyền công nghệ,nhằm nâng cao hiệu kinh tế trình sản xuất, đặc biệt kết hợp với trường Đại Học Công Nghiệp Thái Nguyên để thiết kế cải tiến thay số thiết bị dây chuyền cân băng định lượng Với đội ngũ CBCNV giàu kinh nghiệm đưa nhà máy hoạt động ngày phát triển lên,có hiệu kinh tế cao đạt danh hiệu đơn vị đầu cho ngành xi măng khu vực.với cấu xếp tổ chức cán hợp lý khơng đưa nhà máy hoạt động có hiệu kinh tế cao mà xứng danh đơn vị vững mạnh công tác tổ chức công đồn đồn TN khu vực.Với địa hình nhà máy xây dựng vùng đất xã Hồng Quang - huyện Ứng Hoà tĩnh Hà Tây,khu sản xuất đặt sát với núi thuận tiện cho việc khai thác đá ngun liệu, văn phịng làm việc cơng ty xây dựng cách nhà máy sản xuất khoảng 500m,thuận tiện cho việc quản lý theo dõi xử lý kịp thời vướng mắc trình sản xuất, để tiện cho việc giao dịch tiêu thụ sản phẩm công ty xây dựng tất văn phòng đại diện địa bàn huyện tĩnh lân cận khu vực.Với phương châm phấn đấu sản xuất tiêu thụ 150.000 xi măng năm, nhiều năm nhà máy phải hoạt động liên tục hết cơng suất để hồn thành tiêu đề ra, thời gian gần sản phẩm xi măng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC nhà máy sản xuất không đủ cung cấp cho thị trường tĩnh nước, hướng tới công ty muốn đầu tư nâng công suất sản xuất nhà máy lên nhằm đảm bảo đủ sản lượng để cung cấp cho thị trường tiêu thụ nước đặc biệt thị trường tĩnh Hà Tây số tĩnh lân cận 1.2 Tìm hiểu tổ chức hoạt động công ty : Được biết công ty hoạt động sản xuất có hiệu quả, sản phẩm sản xuất người tiêu dùng ưa chuộng nhờ có máy lãnh đạo tốt, kết hợp với việc bố trí xếp công việc hợp lý cho CBCNV Qua tìm hiểu biết sơ đồ tổ chức cơng ty sau : (Hình 1.1) Giám Đốc Phụ trach chung P.Giám Đốc VTVT(QMR) PHÒNG KTCN PX Cơ điiện BAN ISO P.Giám Đốc Phụ trach SX PHÒNG VTVT PHÒNG TCHC PX Liệu PX Lị PHỊNG VTTK PHỊNG KHĐĐ PX K.thác đá PHỊNG T.PHẨM PX T.phẩm Hình 1.1 – Sơ đồ tổ chức công ty xi măng Tiên Sơn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC 1.3.Quy trình cơng nghệ sản xuất xi măng - Nhà máy xi măng Tiên Sơn: Với thiết kế quy trình cơng nghệ gồm hai dây chuyền hoạt động song song với nhà máy sản xuất có hiệu quả, tránh việc lãng phí thời gian ngun vật liệu q trình sản xuất, kết hợp với việc cải tạo thay số thiết bị dây chuyền, nên nhà máy thuộc diện nhà máy sản xuất xi măng đại nước ta Đặc biệt hệ thống cân băng định lượng, công ty kết hợp với trường đại học công nghiệp - Thái Nguyên để cải tạo thay hệ thống cân băng định lượng, trước sử dụng theo nguyên lý cấp liệu rung, thay vào lắp đặt hệ thống cân cấp liệu tự động điều khiển biến tần, thiết bị đại mô máy tính Dưới sơ đồ khối dây chuyền sản xuất xi măng nhà máy xi măng Tiên Sơn–Hà Tây (Hình 1.2): Đá,phụ gia khống hố Đất,than quặng Kiểm tra Kiểm tra Đập Máy hút bụi Sấy phơi Kiểm tra A Kiểm tra Si lô 1,2 Máy hút bụi Si lô 3,4,5 Hệ thống cân băng định lượng số + LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Máy hút bụi Nghiền liệu số + Hạt thô Phân ly số + Kiểm tra Máy hút bụi Si lô 6,7,8 Đồng B Kiểm tra H2 Trộn ẩm 1+2 A H 20 Phụ gia Kiểm tra Kiểm tra Vê viên 1+2 Kiểm tra Máy hút bụi Thạch cao Đập,nạp Lò nung số 1+2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC B Kiểm tra Kiểm tra Si lô 9,10,11 Máy hút bụi Si lô 12,13 Hệ thống cân băng định lượng số 3+4 Máy hút bụi Nghiền xi số 3+4 Hạt thô Phân ly số 3+4 Kiểm tra Đồng Si lô 14,15,16 Máy hút bụi Kiểm tra Đóng bao D Kiểm tra Nhập kho LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Hình 1.2 – Sơ đồ khối dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng –Cty xi măng Tiên Sơn 1.4 Thuyết minh sơ đồ công nghệ: 1.4.1 Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu Nguyên liệu để sản xuất xi măng chủ yếu đá vơi, ngồi cịn có loại phụ gia khác than, đất, quặng sắt, thạch cao Với điều kiện thuận lợi nguyên liệu gần sát nhà máy, đá sau khai thác hệ thống băng tải cao su vận chuyển nơi tập kết phân loại (đá vôi đen, đá vôi xanh), kiểm tra chất lượng Đá đạt chất lượng có kích thước giới hạn 350 mm Đá đạt chất lượng đưa xuống máng đá, từ máng đá này, băng tải xích đưa đến máy kẹp hàm đá để thực công đoạn đập đá lần thứ Sau qua máy kẹp hàm kích thước đá đạt kích thước giới hạn 80 mm Sau qua công đoạn đập đá lần 1, đá hệ thống băng tải cao su đưa vào máy đập búa để thực công đoạn đập đá lần Qua khỏi công đoạn này, đá nguyên liệu đạt kích thước 25 mm hệ thống gàu tải xúc lên đổ vào xilo Các loại phụ gia khác đưa từ nơi tập kết kho chứa phụ gia qua công đoạn đập nhỏ, sấy, sàng phân loại để có kích cỡ quy định tạo điều kiện cho máy nghiền đạt suất sau đổ vào xilo 3và Riêng phụ gia đá thạch cao đá nguyên liệu (đá vôi) máy kẹp hàm đập nhỏ gàu tải xúc lên chứa xilo 1.4.2 Công đoạn phối nghiền nguyên liệu Đây công đoạn quan trọng, định chất lượng sản phẩm công nghệ sản xuất xi măng lị đứng Đảm nhận cơng đoạn quan trọng hệ thống cân băng định lượng điều khiển máy vi tính Hệ thống gồm 06 cân băng đặt đáy xilo theo thứ tự từ cuối băng tải đến miệng máy nghiền : Đá 1, đá 2, than, quặng sắt, thạch cao Nhiệm vụ cân băng đáp ứng ổn định lưu lượng điều khiển lượng nguyên liệu cấp cho phù hợp với yêu cầu công nghệ đặt Nguyên liệu từ đáy xilo trút lên mặt băng tải cân băng qua hệ thống cấp liệu Mỗi cân băng hệ thống nhận nhiệm vụ khác (vận chuyển nguyên liệu khác với lưu lượng khác nhau) nhằm mục đích khống chế điều chỉnh (tốc độ băng) cho lưu lượng liệu nhận ứng với giá trị đặt trước theo yêu cầu công nghệ sản xuất với sai số bé giá trị cho phép LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Hệ thống 06 cân băng định lượng đổ nguyên liệu lên băng tải cao su băng tải có nhiệm vụ vận chuyển nguyên liệu (đã phối) đổ vào máy ngiền bi thực nghiền thành bột liệu Các hạt bột liệu đạt tiêu chuẩn (về kích thước) hệ thống gàu tải xúc lên đổ vào cá xilo chứa, hạt chưa đạt (có độ mịn > 10% sàng 4900 lỗ/cm2 ) máy phân ly đưa trở lại vào đầu máy nghiền để nghiền lại Tỷ lệ phối liệu theo định mức sau: Đá1: từ (29 ÷ 37%) Đá2 : từ (32 ÷ 40%) Quặng sắt : Than đá : 6% 16% Đất sét : Thạch cao : 4% 5% 1.4.3 Công đoạn nung luyện clinke Đây công đoạn định chất lượng sản phẩm Bột liệu lấy đồng hệ thống rút liệu,sau qua hệ thống máy trộn ẩm đạt độ ẩm 60% đưa vào máy vê viên kiểu sàng quay Những viên liệu có kích cỡ → mm đổ xuống băng tải cao su đưa vào hệ thống cấp liệu cho lò nung, viên liệu cấp vào lò cách rãi lớp nung nhiệt độ 1500oc sau rút hệ thống máy ghi xả Lúc viên liệu trở thành clinke dính vào thành tảng có kích thước khoảng 80 → 100 mm Hệ thống ghi xả xả clinke nóng lên băng tải xích đặt đáy lị tảng clinke đưa vào máy kẹp hàm clinke để đập nhỏ Tuỳ theo chất lượng clinke tốt hay xấu mà đưa vào chứa xilo riêng (Để sau rút phối với lượng phụ gia khác 1.4.4 Công đoạn nghiền clinke thành ximăng thành phẩm đóng bao xi măng Clinke sau phận chức kiểm tra chất lượng, clinke hệ thống cân băng định lượng phối với thành phần đá mỡ, thạch cao, đất pháp cổ, xỉ theo tỷ lệ định, sau hệ thống băng tải cao su đưa vào máy nghiền bi Sản phẩm sau máy nghiền xi măng thành phẩm Các hạt xi măng chưa đạt (có độ mịn > 10% sàng 4900 lỗ/cm2 ) máy phân ly đưa trở lại vào đầu máy nghiền để nghiền lại Sản phẩm xi măng đạt chất lượng đổ vào xilo 14, 15, 16 Sau để nguội đưa vào máy đóng bao, thành phẩm đóng kho kết thúc quy trình sản xuất LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Chương MÔ TẢ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÂN BĂNG PHỐI LIỆU 2.1 Khái niệm: Cân băng định lượng bao gồm thiết bị ghép nối với mà thành, cân băng định lượng nhà máy sản xuất xi măng cân định lượng băng tải, dùng cho hệ thống cân liên tục (liên tục theo chế độ dài hạn lặp lại) Thực việc phối liệu cách liên tục theo tỷ lệ yêu cầu công nghệ đặt Trong nhà máy sản xuất công nghiệp, dây chuyền sản xuất xi măng, hệ thống cân băng định lượng đáp ứng ổn định lưu lượng liệu điều khiển lượng liệu cho phù hợp với u cấu, đóng vai trị quan trọng việc điều phối hoạch định sản xuất, định vào chất lượng sản phẩm, góp phần vào thành cơng cơng ty Cân băng định lượng nhà máy sản xuất xi măng cân băng tải, thiết bị cung cấp kiểu trọng lượng vật liệu chuyên trở băng tải mà tốc độ điều chỉnh để nhận lưu lượng vật liệu ứng với giá trị người vận hành đặt trước 2.2 Cấu tạo cân băng định lượng : 10 Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo cân băng định lượng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Cấu tạo cân băng định lượng gồm phân sau: 1: Phễu cấp liệu 2: Cảm biến trọng lượng (Load Cell) 3: Băng truyền 4: Tang bị động 5: Bulơng khí 6: Tang chủ động 7: Hộp số 8: SenSor đo tốc độ 9: Động không đống (được nối với biến tần) 10: Cảm biến vị trí 2.3 Tế bào cân đo trọng lượng: Là thiết bị đo trọng lượng hệ thống cân định lượng bao gồm loại tế bào loại SFT (Smat Foree Tran Sduer) tế bào cân Tenzomet 2.3.1 Nguyên lý tế bào cân số SFT: Tải trọng cần đo Cảm biến nhiệt độ Ngưỡng hạn chế Bộ chuyển đổi Dây rung N N S S Bộ vi xử lý Giao thức truyền tin nối tiếp Hình 2.1: Sơ đồ tế bào cân số SFT LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Đầu đo trọng lượng nơi đặt tải cần đo, truyền lực tác động trực tiếp tải lên dẫn đặt từ trường khơng đổi Nó làm thay đổi sức căng dây dẫn nên dây dẫn bị dao động (bị rung) Sự dao động dây dẫn từ trường sinh sức điện động cảm ứng Sức điện động có tác động chặt chẽ lên tải trọng đặt đầu đo Đầu cảm biến nhiệt độ xác định nhiệt độ môi trường để thực việc chỉnh định phần tử SFT phụ thuộc vào nhiều vòng nhiệt độ Bộ chuyển đổi : Chuyển đổi tín hiệu đo lường từ đầu đo thành dạng tín hiệu số Bộ xử lý : Xử lý tất tín hiệu thu tín hiệu bên theo phương thức truyền tin nối tiếp Bảng thống kê số loại tế bào Tải định mức 20kg 30kg 100kg 120kg 200kg 300kg Tải cực đại 30kg 45kg 150kg 180kg 300kg 450kg Phạm vi nhiệt độ -10÷ 60oc -10÷60oc -10÷40oc -10÷60oc -10÷40oc -10÷60oc cho phép RS 422 RS 422 RS 422 RS 422 RS 422 Giao thức truyền RS 422 RS 485 RS 485 RS 485 RS 485 RS485 tin nối tiếp với RS 485 bên 1w 1w 1w 1w 1w 1w Năng lượng tiêu thụ 500m 500m 500m 500m 500m 500m Khoảng ghép nối Độ phân giải 3,4g 5g 0,0001% 0,0001% 0,0001% 0,0001% 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC OUT : VD, ID, QD, MD, SMD, AC, AIW, số *Ngắt xử lý ngắt Chế độ ngắt xử lý ngắt cho phép thực trình tốc độ cao phản ứng kịp thời với kiện bên bên ngồi có tín hiệu báo ngắt hệ thống tổ chức gọi thực chương trình tương ứng với tín hiệu ngắt ATCH lệnh khai báo sử dụng chế độ ngắt với kiểu xác định toán hạng EVENT LAD ATCH EN STL ATCH INT EVENT INT EVENT Lệnh DTCH hủy bỏ chế độ ngắt LAD STL DTCH EN DTCH EVENT EVENT 4.7 Bộ điều khiển PID CPU 215 S7-200 Trong hệ thống điều chỉnh tự động công nghiệp thường sử dụng quy luật điều chỉnh chuẩn tỷ lệ, tích phân, tỷ lệ vi tích phân, tỷ lệ vi phân, tỷ lệ tích phân Quy luật tỷ lệ (P : Proportion) Tín hiệu điều khiển quy luật tỷ lệ tỷ lệ với tín hiệu sai lệch thể theo công thức sau: Ud = K e Trong đó: K hệ số khuyếch đại quy luật e sai lệch tín hiệu vào tín hiệu Theo tính chất khâu khuyếch đại ta thấy tín hiệu khâu khuyếch đại ln trùng pha với tín hiệu vào, nên ưu điểm khâu tốc độ tác động nhanh có nhược điểm la khơng triệt tiêu sai lệch Quy luật tích phân (I : Integral) 92 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Trong quy luật tích phân, tín hiệu điều khiển xác định bàng cơng thức: Trong đó: Ti = 1/K thời gian tích phân e sai lệch tín hiệu vào tín hiệu Trong quy luật giá trị Ud xác lập giá trị sai lệch ấn e = ưu điểm quy luật triệt tiêu sai lệch nhược điểm quy luật tác động chậm tín hiệu ln chậm pha so với tìn hiệu vào góc π/2 Quy luật tỷ lệ tích phân (PI) Để vừa tác động nhanh vừa triệt tiêu sai lệch người ta thường kết hợp hai quy luật tỷ lệ tích phân lại với tín hiệu điều khiển xác định theo công thức sau: Km hệ số tích phân Ti hệ số thời gian tích phân Với Km Ti thích hợp q trình điều khiển tối ưu với thời gian tác động nhỏ giảm sai lệch Nhưng có thành phần tích phân nên tốc độ tác động chậm đi, đối tượng có nhiễu tác động liên tục mà hệ thống địi hỏi có độ xác cao quy luật PI không đáp ứng Quy luật tỷ lệ vi tích phân PID Để tăng tốc độ tác động quy luật PI ta kết hợp thêm quy luật vi phân thành PID có khả giảm thời gian tác động, sai lệch,chống nhiễu tác động Tín hiệu điều khiển xác định theo cơng thức sau: Trong đó: Km hệ số tích phân Ti hệ số thời gian tích phân Td hệ số thời gian vi phân Trong hệ thống cân băng tải ta ổn định lưu lượng theo quy luật PID để đảm bảo độ tác động nhanh, sai lệch tĩnh ít, chịu nhiễu độ xác cao Sau nguyên lý thực viêc tính tốn PID số CPU 215-S7200 SEIMEN Bộ điều khiển PID thực việc tính tốn PID dựa thơng tin đầu vào cấu hình bảng Bộ điều khiển PID dùng để thực việc tính tốn PID Để thực việc tính tốn PID Lệnh có hai tốn hạng: Một bảng địa (là địa lúc ban đầu vòng bảng) số từ đến Trong chương trình sử dụng PID lệnh Nếu có hai lệnh trở lên sử dụng với vòng (cho dù chúng có hai bảng khác nhau) việc tính tốn PID bị cản trở việc tính tốn khác kết dự báo 93 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Vịng bảng lưu trữ thơng số dùng để điều khiển định hướng trình vận hành bao gồm giá trị biến số trước, giá trị đặt, giá trị gia tăng, phản hồi, giá trị đạt được, thời gian mẫu, thời gian thực toàn (khởi động lại), thời giam đạo hàm giá trị lệch chuẩn Để thực việc tính tốn PID tỷ lệ mẫu mong muốn, lệnh PID phải thực chu trình bị gián đoạn định trước từ chương trình với tỷ lệ điều khiển thời gian thời gian mẫu phải coi đầu vào lệnh PID 4.8 Thuật toán PID Trong trình vận hành điều khiển PID điều chỉnh giá trị kết đầu cho từ giảm sai lệch (e) trở Cách xác định sai lệch xác định việc xác định khác giá trị đặt giá trị thực Nguyên tắc tính tốn điều khiển PID dựa sở hàm sau (thể giá trị đầu ra), M(t) hàm bao gồm hàm tỷ lệ, hàm tích phân hàm vi phân Trong M(t) tín hiệu Kc hệ số khuyếch đại e giá trị sai lệch Minnial giá trị ban đầu đầu Để thực chức điều khiển máy tính kỹ thuật số hàm liên tục phải lượng hoá thành mẫu định kỳ giá trị sai lệch với giá trị tính tốn đầu Hàm số sở cho trình điều khiển máy tính số hố: Trong Mn giá trị đầu tính tốn thời điểm lấy mẫu n KC hệ số tỷ lệ en giá trị sai lệch tai thời diểm lấy mẫu n en-1 giá trị sai lệch tai thời diểm lấy mẫu n-1 KI hệ số tích phân Minnial giá trị ban đầu đầu KD hệ số vi phân Từ hàm suy số tích phân thể hàm tất giá trị sai lệch bao gồm từ mẫu mẫu Hàm vi phân hàm sai lệch sai lệch trước cịn hàm tỷ lệ hàm sai lệch PLC không lưu tất giá trị sai lệch điều khơng cần thiết Mỗi phát sai lệch phải tính tốn giá trị đầu vào mẫu cần lưu giá trị sai lệch trước giá trị hàm tích phân Do tính chất giửi lặp lặp lại PLC nên người ta làm đơn giản hố hàm để giải mẫu sai lệch Phương trình đơn giản hố là: 94 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Trong Mn giá trị đầu tính tốn thời điểm lấy mẫu n KC hệ số tỷ lệ en giá trị sai lệch tai thời diểm lấy mẫu n en-1 giá trị sai lệch tai thời diểm lấy mẫu n-1 KI hệ số tích phân MX giá trị đầu n-1 KD hệ số vi phân CPU sử dụng hình thức hàm đơn giản hố tính tốn giá trị đầu vịng điều khiển Hàm đơn giản là: Trong Mn giá trị đầu tính tốn thời điểm n MPn giá trị khâu tỷ lệ thời điểm n MIn giá trị khâu tích phân thời điểm n MDn giá trị khâu tích phân thời điểm n *Hàm tỷ lệ: Giá trị tỷ lệ MP kết giá trị đạt giá trị điều khiển độ nhạy bén việc tính tốn giá trị sai lệch (được tính khác giá trị đặt giá trị thực thời điểm cho trước) Hàm trị tỷ lệ CPU xử lý là: Trong MPn giá trị đầu khâu tỷ lệ thời điểm n KC hệ số tỷ lệ SPn giá trị đặt thời điểm n PVn giá trị thực thời điểm n *Hàm tích phân: Giá trị đầu khâu tích phân MI tỷ lệ tích phân với sai lệch Hàm tích phân CPU xử lý là: Trong MIn KC TS TI SPn giá trị đầu khâu tích phân thời điểm n hệ số tích phân thời gian lấy mẫu hệ số thời gian tích phân giá trị đặt thời điểm n 95 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC PVn giá trị thực thời điểm n MX giá trị hàm tích phân thời điểm n-1 Tổng tích phân (MX) tổng giá trị trước chạy giá trị tích phân Sau lần tích tốn Minm tổng tích phân cập nhật giá trị Min điều chỉnh (xem phần Biến số phạm vi để biết thêm chi tiết) Giá trị ban đầu tổng tích phân đặt theo giá trị đầu Minnitial ngày trước q trình tính tốn đầu vịng Giá trị tích phân gồm vài số hệ số tích phân số thời gian mà thời gian qt vịng mà PID tính lại giá trị đầu tích phân thời gian (Ti) mà khoảng thời gian cần để điều khiển tác động hàm tích phân việc tính tốn đầu *Hàm vi phân: Hàm vi phân MD tỷ lệ thuận với thay đổi sai lệch Hàm đâythể giá trị vi phân Để tránh thay đổi bất thường đầu việc phát sinh thay đổi điểm đặt, hàm điều chỉnh để giá trị đặt số (SPn = SPn-1) Điều có hiệu việc tính tốn thay đổi giá trị thực khơng phải thay đổi sai lệch đây: là: Trong MDn giá trị đầu khâu vi phân thời điểm n Kc hệ số Ts thời gan mẫu Td thời gian vi phân SPn giá trị đặt thời điểm n SPn-1 giá trị đặt thời điểm n-1 PVn giá trị thực thời điểm n PVn-1 giá trị thực thời điểm n-1 CPU phải lưu giá trị thực không lưu sai lệch để sử dụng việc tính tốn giá trị vi phân tiếp sau Trong lần lấy mẫu giá trị PVn-1được coi tương đương với giá trị PVn Lựa chọn vòng điều khiển: Trong nhiều hệ thống điều khiển người ta thường sử dụng hai vòng điều khiển Ví dụ người ta sử dụng vịng điều khiển tỷ lệ điều khiển tỷ lệ tích phân.Việc lựa chọn vòng điều khiển thực việc lập giá trị thông số không đổi Nếu không muốn tính tốn tích phân (khơng ‘I’ việc tính tốn PID) người ta phải xác định giá trị vơ cực cho thời gian tích phân Thậm chí khơng tính tốn tích phân giá trị hàm tích phân khơng giá trị ban đầu tổng tích phân MX người ta khơng muốn dùng D tính tốn PID thời gian đạo hàm Td coi 0.0 Nếu khơng muốn sử dụng P tính toán PID bạn lại muốn sử dụng I ID số thời gian xác định 0.0 Bởi giá trị hệ số tỷ lệ nhân tố 96 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC hàm dùng để tính tốn giá trị tích phân, giá trị vi phân việc đặt giá trị 0.0 cho hệ số trở thành giá trị 1.0 sử dụng hàm tích phân, vi phân Cả giá trị đặt giá trị thực số thực mà phạm vi, độ lớn đơn vị vận hành khác Trước PID xử lý giá trị thực chúng phải chuyển hoá thành điểm rõ ràng tiêu chuẩn Bước chuyển số nguyên 16 bit thành điểm số thực Dòng lệnh sau cho thấy cách chuyển từ số nguyên sang số thực Lệnh XORD AC0, AC0 MOVW AIW0, AC0 LDW >= AC0,0 JMP NOT CRD 16#FFFF0000,AC0 LBL DTR AC0, AC0 Bước chuyển số thực thành giá trị tiêu chuẩn (Số hố tín hiệu) 00 1.0 Hàm sau dùng để tiêu chuẩn hoá giá trị thực giá trị đặt Trong : RNorm gá trị số thực chuẩn hoá Rraw gá trị số thực chưa chuẩn hoá Offset 0.0 giá trị đơn cực 0.5 giá trị song cực Span giá trị lớn độ phân giải = 32000 cho giá trị đơn cực = 64000 cho giá trị song cực *Chuyển vòng đầu thành gá trị nguyên cân bằng:Vòng đầu số thực tiêu chuẩn 00 đến 01 Trước sử dụng giá trị đầu để xác định tín hiệu tương tự đầu ta phải chuyển giá trị đầu thành số nguyên 16 bít xếp thứ tự Quá trình đảo ngược trình chuyển đổi PV SP sang giá trị tiêu chuẩn Bước đầu tiên, chuyển vòng đầu thành giá trị số thực ta sử dụng công thức đây: Công thức Rscal = (Mn- Offset) Span Trong đó: Rscal độ chia độ giá trị số thực đầu Mn giá trị số thực đầu chuẩn hoá Offset 0.0 giá trị đơn cực 0.5 giá trị song cực Span giá trị lớn độ phân giải = 32000 cho giá trị đơn cực 97 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC = 64000 cho giá trị song cực Chuỗi lệnh sau cho biết cách xếp thứ tự vòng đầu ra: MOVR VD108 -R 0,5, AC0 *R 64000.0, AC0 Tiếp theo, giá trị thực thể vòng đầu phải chuyển thành số nguyên 16 bits Dòng lệnh cho thấy cách chuyển đổi đó: TRUNC AC0, AC0 MOV-W AC0, AQW0 *Các vòng hoạt động chiều ngược chiều: Gọi vịng chiều hệ số tích phân dương gọi vòng ngược chiều hệ số âm (đối với điều khiển I ID, giá trị hệ số 0.0 việc xác định hệ số tích phân dương cho giá trị thời gian tích phân giá trị thời gian đạo hàm ảnh hưởng tới vịng xi chiều việc xác định giá trị âm ảnh hưởng tới vòng ngược chiều) *Các biến số phạm vi: Biến số giá trị đặt đầu vào tính tốn PID Như ta đọc trường Bảng lặp biến số khơng thể thay đổi lệnh PID Bộ tính tốn PID tạo giá trị đầu trường giá trị đầu bảng thông số cập nhật sau tính tốn PID Giá trị đầu tập hợp thành giá trị từ 00 đến 1.0 Ta sử dụng giá trị đầu đầu vào để xác định giá trị đầu ban đầu chuyển đổi từ trạng thái điều khiển tay sang trạng thái điều khiển tự động đầu Nếu ta sử dụng điều khiển tích phân tính tốn PID cập nhật giá trị sai lệch giá trị vừa cập nhật sử dụng đầu vào tính tốn PID Khi giá trị đầu vừa tính tốn nằm ngồi phạm vi cho phép (nhỏ 0.0 lớn 1.0) ta điều chỉnh giá trị sai lệch theo công thức sau: MX = 1.0 – (MPn + MDn) Khi kết tính tốn đầu Mn > 1.0 MX = 1.0 – (MPn + MDn) Khi kết tính tốn đầu Mn < 0.0 Trong đó: MX giá trị sai lệch điều chỉnh MPn giá trị đầu khâu tỷ lệ thời điểm n MDn giá trị đầu khâu vi phân thời điểm n Mn Là giá trị đầu thời điểm n Bằng việc điều chỉnh giá trị lệch chuẩn trình bày trên, khả đáp ứng hệ thống nâng cao đáng kể đầu tính trở lại phạm vi cho phép Giá trị sai lệch chuẩn tính tốn tập hợp từ 0.0 đến 1.0 sau viết trường lệch chuẩn Bảng lặp sau hoàn thành tính tốn PID Giá trị lưu Bảng lặp sử dụng việc tính tốn PID Giá trị lệch chuẩn Bảng lặp thay đổi trước thực lệnh PID để xác định vấn đề phát sinh tính giá trị lệch chuẩn số ứng dụng cụ thể Ta phải cẩn thận điều chỉnh tay giá trị sai lệch chuẩn viết Bảng lặp phải số thực từ 0.0 đến 1.0 98 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Một giá trị so sánh biến số thực lưu giữ Bảng lặp để sử dụng phần phát sinh tính tốn PID ta khơng nên thay đổi giá trị Khơng có điều khiển chuẩn cho vịng lặp PID S7-200 Bộ tính tốn PID thực có dịng điện truyền đến hộp PID Như trạng thái “tự động” bật tính tốn PID thực cách Trạng thái tay bật ta khơng thực tính tốn PID Bộ lệnh PID có Power-flow history bit Lệnh sử dụng bit đánh dấu để dị tìm từ đến Power flow transition Và dò thấy lệnh thực loạt công việc nhằm thay đổi từ chế độ điều khiển tay sang chế độ điều khiển tự động Để trình thay đổi sang chế độ điều khiển tự động khơng gặp trở ngại giá trị đầu điều khiển tay tạo phải định dạng với đầu vào lệnh PID (giá trị Mn Bảng lặp) trước chuyển sang chế độ điều khiển tự động Lệnh PID thực chuỗi công việc sau giá trị Bảng lặp để đảm bảo thay đổi từ chế độ tay sang chế độ tự động dò chuyển đổi dòng điện từ đến Lập điểm đặt (SPn) = biến số thực (PVn) Lập biến số thực (PVn-1) = biến thực (PVn) Lập giá trị lệch chuẩn (MX) = giá trị đầu (Mn) Trạng thái mặc định PID history bit “Set” trạng thái thiết lập bước khởi động CPU lần thay đổi từ trạng thái STOP sang trạng thái RUN điều khiển Nếu dòng lượng chạy tới hộp PID lần mà lệnh thực sau vào trạng thái RUN lệnh khơng dị chuyển đổi lượng thay đổi trạng thái cách bình thường khơng thể thực *Báo động, trinh vận hành đặc biệt: Lệnh PID lệnh đơn giản hiệu để tính PID Nếu trình xử lý cần thêm tính báo động tính tốn đặc biệt biến số lặp ta phải sử dụng lệnh CPU cung cấp *Các điều kiện sai lệch: Trong dịch, CPU tạo lỗi biên dịch (sai lệch mặt phạm vi) việc biên dịch tiếp tục địa khởi động Bảng lặp toán tử số vòng lặp xác định lệnh PID phạm vi cho phép Các giá trị đầu vào Bảng lặp định phạm vi mà lệnh PID kiểm soát Bạn phải lưu ý biến số thực điểm đặt (hay giá trị lệch chuẩn biến thực liền kề trước coi đầu vào) số thực 0.0 1.0 Nếu gặp phải lỗi thực phép toán tính tốn PID SM1.1 (giá trị tràn hay giá trị không hợp lệ) đặt lệnh PID thực tiếp (việc cập nhật giá trị Bảnglặp khơng hồn chỉnh) bạn khơng nên quan tâm tới giá trị việc sửa giá trị đầu vào gây sai lệch toán học trước thực lệnh PID vòng Bảng lặp dài 36 bytes vào có định dạng sau: STT Thông số Ý nghĩa VD100 Giá trị thực (PVn) VD104 Giá trị đặt (SPn) 99 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC VD108 Tín hiệu đưa điều khiển biến tần (Mn) VD112 Hệ số Kc(khuếch đại) VD116 Hằng số thời gian Ts mẫu VD120 Hằng số thời gian tích phân(Ti) VD124 Hằng số thời gian vi phân(Td) VD132 Biến số thực lưu từ lần thực trước Trong mơ hình cân này, với yêu cầu công nghệ với giá trị đặt trước lưu lượng liệu PLC có nhiệm vụ tính tóan điều chỉnh biến tần để điều chỉnh động quay băng tải cho lưu lượng liệu khỏi cân băng lượng đặt trước Điểm đặt lưu lượng liệu đặt từ TD200 Điểm đặt xác định trước nhập trực tiếp vào Bảng lặp Biến thực giá trị tương tự hiển thị TD200 Đầu ghi Bảng đầu tương ứng đơn cực dùng để điều khiển tốc độ động quay băng Từ yêu cầu cơng nghệ ta lập trình cho điều khiển khả trình PLC Lập trình cho CPU S7-200 Để lập trình cho PLC ta cần thực bước sau: Tìm hiểu kỹ yêu cầu cơng nghệ, bổ sung u cầu cịn thiếu Chọn PLC có số đầu vào đầu lớn số đầu vào đầu yêu cầu Phân cổng vào cho PLC Lập lưu đồ cách mà PLC thực công nghệ yêu cầu Phiên dịch lưu đồ sang giản đồ thang lập trình vào PLC Kiểm tra sửa đổi chương trình chạy thử Nối PLC với hệ thống thực Kiểm tra sửa đổi chương trình Chạy thử nghiệm sửa đổi 10 Lưu giữ chương trình hồn tất tài liệu 11 kết thúc cơng việc *Phân cổng vào cho PLC: Cổng V0 M đưa điện áp điều khiển điều khiển biến tần Cổng A+ A- cổng đưa điện áp từ LoadCell vào PLC Cổng A+ A- cổng đưa điện áp từ máy phát tốc vào PLC Lưu đồ cho PLC thực Hình 4.8 Bắt đầu Chu kỳ ? 100 S Đ Thực chương trình LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Phiên dịch lưu đồ sang giản đồ thang chương trình hình sau: AC0 DIV-R EN ENO IN1 16000 IN2 OUT AC0 MOV-R EN ENO AC0 IN OUT VD100 SBR-0 SM0.0 MOV-W 101 EN ENO LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 0.25 GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC MOV-B ENO EN 100 10 IN OUT SMB34 ATCH ENO EN IN1 IN VD1000 ENI 102 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Chương trình ngắt - Xoá AC0 - Lấy mẫu áp lực P AIW0 chuyển vào ghi AC0 - Đổi AC0 sang số thực - Chuyển AC0 giá trị thực - Xoá AC1 - Lấy mẫu áp lực V AIW1 chuyển vào ghi AC1 - Đổi AC1 sang số thực - Chuyển AC1 giá trị thực - Nhân AC0 với AC1 - Chuyển kết vùng nhớ VD100 để đưa vào PID sử lý sai lệch *Thuyết minh chương trình Kết thúc Theo yêu cầu cơng nghệ lưu lượng q trình lưu lượng đặt Qđ= Qt= P.V Kqđ| Gọi tín hiệu AIW0 tín hiệu áp lực Tín hiệu vận tốc AQW0 Chương trình Thực khai báo chương trình lúc tiếp điểm SM0.1 bắt đầu thực chương trình gồm có Khai báo địa V14.6 địa hệ số Kqđ địa V14.7 địa giá trị đặt Tiếp điểm I0.0 bật lên thực chương trình chuyển giá trị đặt từ vùng địa VW59 tới địa VD104 Được thơng qua bước sau: Xóa tín hiệu ghi AC3 (tín hiệu AC3 số nguyên) Chuyển giá trị VW59 (số nguyên) kết đưa vào AC3 Chuyển giá trị AC3 thành số thực kết đưa vào AC3 Chia giá trị AC3 cho 1000 kết đưa vào AC3 Nhân tín hiệu AC3 với VD80 (hệ cố quy đổi) kết đưa vào VD100 Thực tính PID Tín hiệu VD108 (tín hiệu điều khiển) nhân với 16000 để Uđk nằm khoảng 0-5V đựợc gửi tín hiệu AQW0 lấy tín hiệu AQW0 tín hiệu vận tốc ln Chuyển tín hiệu 103 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC AQW0 thành số thực Kết ghi vào VD100 Chuyển tín hiệu VD100 lên hình hiển thị TD200 VD69 chia cho hệ số quy đổi lúc tín hiệu Q(t) với địa VD69 Chương trình Khai báo số Đặt giá trị đặt VD104 (địa CPU) Hằng số Kc=0.25 chuyển vào địa VD112 vòng bảng PID Hằng số thời gian Ts=0.1 chuyển vào địa VD116 vòng bảng PID Hằng số tích phânTi= 0.5phút chuyển vào địa VD120 vòng bảng PID Hằng số vi phân Td=0 chuyển vào địa VD124 vòng bảng PID Khai báo ngắt dùng lệnh ATCH khai báo ngắt 10 Kết thúc chương trình khai báo ngắt Chương trình ngắt Xóa tín hiệu ghi AC0 (tín hiệu AC0 số nguyên) Chuyển giá trị AIW0 (số nguyên) kết đưa vào AC0 Chuyển giá trị AC0 thành số thực kết đưa vào AC0 Chia giá trị AC0 cho 16000 kết đưa vào AC0 Chuyển tín hiệu AC0 VD1000 Tín hiệu áp lực AIW0 chuyển đổi từ số nguyên sang số thực kết gửi sang VD1000 Chương trình thực Sau lập trình xong chương trình đổ xuống PLC từ PLC nối với hình hiển thị TD200 để điều khiển cầm tay Với thông số thay đổi Q(đ) Tín hiệu áp lực thay đổi làm cho tốc độ động thay đổi hiển thị hình TD cụ thể áp lực tác động lớn làm cho tốc độ động giảm áp lực nhỏ làm cho động quay nhanh 104 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Mục lục Trang Lời mở đầu Chương 1: Hệ thống cân băng định lượng 1.1 Khái niệm 1.2 Cấu tạo cân băng định lượng .5 1.3 Tế bào cân đo trọng lượng 1.3.1 Nguyên lý tế bào cân số SST 1.3.2 Nguyên lý tế bào cân Tenzomet 1.3.3 Chuẩn bì 1.4 Nguyên lý tính lưu lượng cân băng định lượng 1.4.1 Nguyên lý tính lưu lượng 1.4.2 Đo trọng lượng liệu băng tải 10 1.5 Khái quát điều chỉnh cấp liệu cho cân băng .10 Chương 2: Thiết kế động lực cho cân băng định lượng có cơng suất 40 - 60T/h .12 2.1 Hoạt động cân băng 13 2.1.1 Cấu trúc điều khiển cân 14 2.1.2 Thông số kỹ thuật cân 14 2.2 Tính trọn cơng suất động cho băng cân 15 2.2.1 Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động .15 105 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC 2.2.2 Tính trọn công suất động 16 2.3 Tính trọn loadcell .17 2.2.3 Tính trọn biến tần 18 Chương 3: Xây dựng cấu trúc hệ điều chỉnh 19 3.1 Cấu trúc hệ điều chỉnh 20 3.2 Hệ điều chỉnh tốc độ động không đồng dùng biến tần .20 3.2.1 Khái quát động không đồng 20 3.2.2 Điều chỉnh tần số động biến tần 23 3.3 Biến tần công nghiệp TOSHIBA 26 3.3.1 Mạch lực biến tần 26 3.3.2 Chức cực mạch điều khiển 27 3.3.3 Bàn phím hình hiển thị .29 3.3.4 Tiêu chuẩn kết nối 31 3.3.5 Phần mềm thuyết minh 32 3.4 Cấu trúc Loadcell khuếch đại 66 3.4.1 Cấu trúc loadcell .66 3.4.2 Bộ khuếch đại 68 3.5 Bộ vi điều khiển 70 3.6 Tổng hợp điều chỉnh lưu lượng 70 3.6.1 Sơ đồ cấu trúc 70 2.6.2 Xác định thông số điều chỉnh 72 Chương 4: Mô Matlab & Simulink 73 106 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC LoadCell Hộp giảm tốc Máy phát tốc Đcơ KĐB Nt MÁY FÁT XUNG BỘ KHUYẾCH ĐẠI P FT M AC BIẾN TẦN BỘ ĐIỀU KHIỂN V Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống... tốc độ động không đồng dùng biến tần: 3.2.1 Khái quát động không đồng bộ: 17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Động không đồng (KĐB) có kết... pháp điều chỉnh mạch rotor 18 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC - Điều chỉnh điện áp Stator cấp cho động - Điều chỉnh công suất trượt - Điều