Bài giảng Điều khiển quá trình nâng cao: Bài 4 Hiệu chuẩn vòng điều khiển trên DCS CENTUM VP được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên trình bày được thứ tự các bước thược hiện hiệu chuẩn vòng điều khiển theo phương pháp hiệu chuẩn vòng điều khiển hở (theo luật Nichols & Zieglers) và hiệu chuẩu vòng kín xác định tần số tới hạn. Mời các bạn cùng tham khảo!
TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ PVMTC ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO BÀI 4: HIỆU CHUẨN VỊNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN DCS CENTUM VP Giảng viên: ThS. Nguyễn Thị Lan Email: lannt@pvmtc.edu.vn Mobile: 098.917.5925 ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH NÂNG CAO Bài 4: Hiệu chuẩn VĐK trên DCS Centum VP MỤC TIÊU CỦA BÀI 4: Sau học xong 4, người học có khả năng: Về kiến thức: Trình bày thứ tự bước thược hiệu chuẩn vòng điều khiển theo phương pháp hiệu chuẩn vòng điều khiển hở (theo luật Nichols & Zieglers) hiệu chuẩu vịng kín xác định tần số tới hạn; Ø Về kĩ năng: Hiệu chuẩn vòng điều khiển theo phương pháp vịng hở vịng kín DCS Centum VP Ø Về lực tự chủ trách nhiệm: Nhận biết tầm quan trọng việc hiệu chỉnh vòng điều khiển nhà máy sử dụng hệ thống điều khiển tự động hóa Ø Thời lượng: 50 giờ, LT: 04 giờ, TH: 44 giờ, KT: 02 (thực hành) Ø U KHIỂN QUÁ TRÌNH NÂNG CAO THỜI LƯỢNG: 06 giờ, LT: 06 giờ, TH: giờ,ĐIỀKT: ThS. Nguyễn Thị Lan NỘI DUNG BÀI 4 U N T T E 4.1 Hiệu chuẩn vòng điều khiển hở 4.2 Hiệu chuẩn vịng điều khiển kín Xây dựng đường cong đáp ứng Xác định thông số cần thiết cho phương pháp hiệu chuẩn Tính P, I vad D theo công thức cho phương pháp hiệu chuẩn VĐK N Vận hành hệ thống với P, I D chế độ khác Tinh chỉnh P, I D dựa đồ thị đáp ứng PV MV ThS. Nguyễn Thị Lan U E ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH NÂNG CAO 4.1 Hiệu chuẩn vịng điều khiển hở PP hằng số thời gian 4.1.1 ĐĂNG NHẬP VÀO TRẠM VẬN HÀNH HIS0220÷HIS0227 Bước 1: Khởi động máy tính Bước 4: Đăng nhập vào user-in hộp thoại sau ra: Bước 2: Sign out sau khởi động Bước 3: đăng nhập vào HIS sau: Account: CENTUM Password: CENTUM Chờ HIS mở hình hệ thống LAB + Nhấn vào mũi tên hộp User Name chọn ONUSER + Nhấn vào tab User In Bước 5: Chọn SKID2_LAB1 Bước 6: Nhấn đúp chuột tab “LAB_SELECT” để điều khiển hệ thống ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 4.1 Hiệu chuẩn vịng điều khiển hở PP hằng số thời gian 4.1.2 CHUẨN BỊ HỆ THỐNG: Đóng van: V1-1, V2-1, V1-4, V2-4, V1-6, V2-6, V1-8, V2-8, V110, V2-10, V1-11, V211, V1-13, V2-13, V115, V2-15, V3-1 Mở van: SV101, SV102 Mở máy nén khí Kiểm tra khí nén cấp cho 02 van điều khiển: CV-01 CV-02 Cấp nguồn cho 2 bơm PP101 và PP102 Kiểm tra chế độ bơm: STOP MODE SPEED = 0% ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 4.1 Hiệu chuẩn vịng điều khiển hở PP hằng số thời gian 4.1.3 VẬN HÀNH DCS Ở CHẾ ĐỘ MANUAL Cài đặt điều khiển FIC MAN Cài đặt bơm chế độ MAN SPEED = 50% Mở cửa sổ tuning FIC2011 FIC2012 Xây dựng đường cong đáp ứng Xây dựng đường cong đáp ứng Điều chỉnh MV Nhấn vào biểu để PV = SV Mở bảng điểu tượng lưu đồ không MV = khiển bơm thị 5%/lần Bật bơm: ON Sau PV = SV tăng MV thêm 5% Theo dõi PV Chờ Van ĐK chuyển Chỉ được bật Nếu không lưu, PV ổn định Nhập 20% Nhập 20% SV = sang màu xanh sau nhập MV>0% ThS. Nguyễn Thị Lan b ơm k h i v a n Đ K đ ã m Nếu vi phạm bị hết điểm! đồ thị bị chạy hết hình Vào NAME nhập: FIC2 1 TUN để mở đồ thị tuning Mỗi lần thay đổi MV phải chờ PV đáp ứng PV ổn định Chuyển sang đồ thị xu hướng TG0101 Chọn thông số để hiển thị Xác định td, tc KP Sử dụng thước đo trend group để đo thời gian ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 4.1 Hiệu chuẩn vịng điều khiển hở PP hằng số thời gian Xác định thông số dựa đường cong đáp ứng PV MV: %∆Input 100% tổng thay đổi PV %∆Output ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 4.1 Hiệu chuẩn vịng điều khiển hở PP hằng số thời gian Cơng thức xác định P, I D: ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 4.1 Hiệu chuẩn vịng điều khiển hở PP hằng số thời gian Kết quả: Chế độ ĐK KP PB (%) I (phút) D (phút) P 1.7 60% 9999 PI 1.5 67% 0.7 PID 2.0 50% 0.4 0.1 ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 4.1 Hiệu chuẩn vịng điều khiển hở PP hằng số thời gian 10 Thực hành xây dựng đường cong đáp ứng: Stt Điểm khảo sát SV (%) 10 20 11 23 12 25 13 27 14 30 15 33 16 35 Thời gian chết (phút) Hằng số thời gian (phút) ∆PV (%) ∆MV (%) SV có số17 TT từ đến 409 thực điều khiển FIC2011 SV có số TT từ 10 đến 18 thực điều khiển FIC2012 18 ThS. Nguyễn Thị Lan 45 ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 4.1 Hiệu chuẩn vịng điều khiển hở PP hằng số thời gian 4.1.4 11 VẬN HÀNH DCS Ở CHẾ ĐỘ AUT Cài đặt điều khiển FIC MAN Cài đặt bơm chế độ MAN & SPEED = 50% Nhập SV Nhập MV Mở bảng điểu khiển bơm Bật bơm: ON Van ĐK chuyển sang màu xanh sau nhập MV>0% Ch ỉ đ ược b ật b ơm k h i v a n Đ K đ ã m Nếu vi phạm bị hết điểm! ThS. Nguyễn Thị Lan Mở cửa sổ tuning FIC2011 & FIC2012 Điều chỉnh MV để PV = SV ĐK AUT Nhấn vào biểu Điều chỉnh MV tượng lưu đồ để PV = SV không thị 5%/lần Nhập P, I D chế độ P Nếu không lưu đồ thị bị chạy hết hình Vào NAME nhập: FIC2 1 TUN để mở đồ thị tuning Mỗi lần thay đổi MV phải chờ PV đáp ứng PV ổn định Chuyển BĐK sang AUT Tăng SV thêm 5% Theo dõi đáp ứng MV PV để đưa kết luận Xác định tình trạng vịng ĐK Tính thời gian ổn định, offset giá trị PV, MV ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 4.1 Hiệu chuẩn vịng điều khiển hở PP hằng số thời gian 12 4.1.5 KẾT QUẢ ĐIỀU KHIỂN: KẾT QUẢ ĐIỀU KHIỂN Stt Chế độ ĐK P PI PID Thời gian ổn định (phút) PV (%) Offset (%) MV (%) Ổn định 10 25 57 Ổn định 12 25 55 Trạng thái VĐK Mất ổn định Lựa chọn chế độ ĐK tốt từ bảng kết để tiếp tục tinh chỉnh ĐK để tìm thơng số P, I D phù hợp để thời gian ổn định hệ thống nhanh hơn, độ vọt lố dao động PV thấp ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 4.2 Hiệu chuẩn vịng điều khiển kín PP chu kì tới hạn 4.2.1 ĐĂNG NHẬP VÀO TRẠM VẬN HÀNH HIS0220÷HIS0227 Bước 1: Khởi động máy tính Bước 4: Đăng nhập vào user-in hộp thoại sau ra: Bước 2: Sign out sau khởi động Bước 3: đăng nhập vào HIS sau: Account: CENTUM Password: CENTUM Chờ HIS mở hình hệ thống LAB + Nhấn vào mũi tên hộp User Name chọn ONUSER + Nhấn vào tab User In Bước 5: Chọn SKID2_LAB2 Bước 6: Nhấn đúp chuột tab “LAB_SELECT” để điều khiển hệ thống ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 13 4.2 Hiệu chuẩn vịng điều khiển kín PP chu kì tới hạn 4.2.2 CHUẨN BỊ HỆ THỐNG: Đóng van: V1-1, V2-1, V1-4, V2-4, V1-6, V2-6, V1-8, V2-8, V1-10, V2-10, V1-11, V2-11, V1-13, V213, V1-15, V2-15, V3-1 Mở van: SV101, SV102 Mở máy nén khí Kiểm tra khí nén cấp cho 02 van điều khiển: CV-01 CV-02 Cấp nguồn cho 2 bơm PP101 và PP102 Kiểm tra chế độ bơm: STOP MODE SPEED = 0% ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 14 4.2 Hiệu chuẩn vịng điều khiển kín PP chu kì tới hạn 15 4.2.3 TẠO DAO ĐỘNG HÌNH SIN Nhập thông số Nhập SV = 20% Nhập MV = 20% Cài đặt bơm: SPEED = 50%, chế độ MAN ThS. Nguyễn Thị Lan Điều chỉnh P K thêm Giảm P (tăng 40%) Chuyển ĐK sang AUT Tăng SV thêm 5% Theo dõi đáp ứng PV Khi PV có dao động hình SIN dừng Ghi lại giá trị P ĐK MAN Cài đặt ĐK MAN Lưu đồ thị FIC2021/2022 Bật bơm Theo dõi đồ thị PV Điều chỉnh MV để PV = SV ĐK AUT chế độ P Nhập P = 100%, I = 9999, D = Chuyển ĐK sang AUT Tăng SV thêm 5% Theo dõi đồ thị PV Nếu PV chưa có dao động hình sin làm lại từ bước đến bước ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 4.2 Hiệu chuẩn vịng điều khiển kín PP chu kì tới hạn Xác định chu kì tới hạn PU PU Giá trị P làm cho PV dao động hình sin với biên độ không thay đổi gọi băng tỉ lệ tới hạn PBU ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 16 4.2 Hiệu chuẩn vịng điều khiển kín PP chu kì tới hạn Xác định P, I D: ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 17 4.2 Hiệu chuẩn vịng điều khiển kín PP chu kì tới hạn 18 Kết quả: Chế độ ĐK KP PB (%) I (phút) D (phút) P 2.0 50.0 9999 0.0 PI 1.8 55.0 13.3 0.0 PD 2.4 41.5 0.0 2.0 PID 2.4 41.5 8.0 2.0 ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 4.2 Hiệu chuẩn vịng điều khiển kín PP chu kì tới hạn Thực hành xây dựng đường cong đáp ứng: Điểm khảo sát SV (%) Stt 10 20 11 23 12 25 13 27 14 30 15 33 16 35 17 40 Dải tỉ lệ tới hạn (%) - PBU Chu kì tới hạn (phút) - PU SV có số TT từ đến thực điều khiển FIC2021 số TT 18từ 10 đến 1845 SV có thực điều khiển FIC2022 ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 19 4.2 Hiệu chuẩn vịng điều khiển kín PP chu kì tới hạn 4.2.4 20 VẬN HÀNH DCS Ở CHẾ ĐỘ AUT Cài đặt điều khiển FIC MAN Nhập SV Nhập MV Van ĐK chuyển sang màu xanh sau nhập MV>0% ThS. Nguyễn Thị Lan Cài đặt bơm chế độ MAN SPEED = 50% Mở bảng điểu khiển bơm Bật bơm: ON Ch ỉ đ ược b ật b ơm k h i v a n Đ K đ ã m Nếu vi phạm bị hết điểm! Mở cửa sổ tuning FIC2021 FIC2022 Điều chỉnh MV để PV = SV ĐK AUT Nhấn vào biểu Điều chỉnh MV để tượng lưu đồ PV = SV thị không 5%/lần Nhập P, I D c h ế đ ộ P ( P = c o n s t , I= 9 9 , D= ) Nếu không lưu đồ Mỗi lần thay đổi thị bị MV phải chờ PV chạy hết đáp ứng PV ổn định hình Vào NAME nhập: FIC2 TUN để mở đồ thị tuning Chuyển BĐK sang AUT Tăng SV thêm 5% Theo dõi đáp ứng MV PV để đưa kết luận Xác định tình trạng vịng ĐK Tính thời gian ổn định, offset giá trị PV, MV ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 4.2 Hiệu chuẩn vịng điều khiển kín PP chu kì tới hạn 21 4.2.5 KẾT QUẢ ĐIỀU KHIỂN: KẾT QUẢ ĐIỀU KHIỂN Stt Chế độ ĐK P Thời gian ổn định (phút) PV (%) Offset (%) MV (%) Ổn định 15 47 75 PI Ổn định 10 50 75 PD Mất ổn định PID Mất ổn định Trạng thái VĐK Lựa chọn chế độ ĐK tốt từ bảng kết để tiếp tục tinh chỉnh ĐK để tìm thơng số P, I D phù hợp để thời gian ổn định hệ thống nhanh hơn, độ vọt lố dao động PV thấp ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO Tổng kết bài 4 Open loop tuning Dễ dàng xây dựng đường cong đáp ứng Bộ ĐK MAN Thay đổi bước: MV+5% Ø Ø 22 Closed loop tuning Xây dựng đáp ứng hình SIN với biên độ không đổi Bộ ĐK AUT, chế độ ĐK: P Thay đổi bước: SV+5% Không thêm thành phần vi phân vào trình điều khiển lưu lượng Vòng ĐK lưu lượng đáp ứng tốt chế độ điều khiển PI ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH NÂNG CAO Tổng kết bài 4 23 CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN PID PROCESS VARIABLE P PI PID FLOW Yes Yes No PRESSURE Yes Yes Rare LEVEL Yes Yes Rare TEMPERATURE Yes Yes Yes ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ PVMTC Thank You! WWW.PVMTC.EDU.VN Giảng viên: ThS. Nguyễn Thị Lan Email: lannt@pvmtc.edu.vn Mobile: 098.917.5925 ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH NÂNG CAO 24 ... điều khiển hệ thống ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 4. 1 Hiệu chuẩn vịng? ?điều? ?khiển? ?hở PP hằng số thời gian 4. 1.2 CHUẨN BỊ HỆ THỐNG: Đóng van: V 1-1 , V 2-1 , V1 -4 , V2 -4 , V 1-6 , V 2-6 ,... để điều khiển hệ thống ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 13 4. 2 Hiệu chuẩn vịng? ?điều? ?khiển? ?kín PP chu kì tới hạn 4. 2.2 CHUẨN BỊ HỆ THỐNG: Đóng van: V 1-1 , V 2-1 , V1 -4 , V2 -4 , V 1-6 ,... V2 -4 , V 1-6 , V 2-6 , V 1-8 , V 2-8 , V 1-1 0, V 2-1 0, V 1-1 1, V 2-1 1, V 1-1 3, V213, V 1-1 5, V 2-1 5, V 3-1 Mở van: SV101, SV102 Mở máy nén khí Kiểm tra khí nén cấp cho 02 van điều khiển: CV-01 CV-02 Cấp nguồn cho 2 bơm