207003 chapter 7

Ch 7: Điều khiển q trình Q trình cơng nghiệp phân thành loại: • Q trình rời rạc: nhóm cơng đoạn rời rạc có điều kiện bắt đầu (từng công đoạn) rõ ràng Khi nhóm cơng đoạn có điểm bắt đầu, điểm kết thúc hình thức điều khiển xác định, trình gọi q trình có trình tự • Q trình liên tục: q trình có tín hiệu vào / liên tục (không bị ngắt quãng) Có tín hiệu vào (bộ điều khiển) thay đổi cho để trì tín hiệu mong muốn Tín hiệu xác định một/nhiều chế độ điều khiển  C.B Pham 207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 7-1 7.1 Điều khiển trình rời rạc  C.B Pham 207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 7-2 Điều khiển trình trình tự (sequential process) Hầu hết trình rời rạc mang tính  C.B Pham 207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 7-3 Hình thức mơ tả q trình Để mơ tả hoạt động q trình rời rạc, ta dùng: • Danh sách mệnh lệnh (statement list)  Bước 1: Cho vắt mì, bột nêm dầu vào tơ  Bước 2: Chế khoảng 400cc nước sôi vào, đậy nắp lại phút  Bước 3: Sau dùng • Biểu đồ thời gian (timing diagram)  C.B Pham 207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 7-4 Hình thức mơ tả q trình • Lưu đồ chức (sequential function chart)  C.B Pham 207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 7-5 Hình thức mơ tả q trình • Lưu đồ trạng thái (state chart) Step No Sol A Sol B Sol C Sol D Motor              C.B Pham  207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 7-6 Hình thức mơ tả q trình • Mạch điện sơ đồ bậc thang (ladder diagram circuit)  C.B Pham 207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 7-7 Rơle mạch điều khiển logic  C.B Pham 207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 7-8 Rơle mạch điều khiển logic Rơle cấu tạo để tạo nên nhiều cặp tiếp điểm  C.B Pham 207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 7-9 Rơle mạch điều khiển logic Rơle thực chức logic  C.B Pham 207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 7-10 7.2 Điều khiển q trình liên tục Ba thao tác chính: - Đo lường - Ra định - Tác động  C.B Pham 207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 7-34 7.2 Điều khiển trình liên tục Khi có thay đổi tải giá trị điều chỉnh, hệ thống điều khiển phải đảm bảo mục tiêu sau: • Giảm thiểu giá trị sai lệch lớn • Giảm thiểu thời gian xác lập • Giảm thiểu độ sai lệch dư Giai đoạn chuyển tiếp Giai đoạn xác lập Giá trị sai lệch xác lập gây ma sát, phụ tải, độ xác cảm biến phản hồi Thực chế độ điều khiển thích hợp  C.B Pham 207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 7-35 Chế độ điều khiển vị trí Tùy thuộc vào tín hiệu sai lệch, tín hiệu điều khiển có hai giá trị Chế độ điều khiển phù hợp cho q trình có dung lượng tương đối lớn, thí dụ như: hệ thống sưởi, điều khiển mực nước, hệ thống điều hịa khơng khí  C.B Pham 207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 7-36 Chế độ điều khiển vị trí Tín hiệu điều khiển có trạng thái (up-off-down, hot-off-cold …) Chế độ điều khiển sử dụng hệ thống mà khơng có trạng thái ngừng cụ thể  C.B Pham 207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 7-37 Chế độ điều khiển vị trí Nếu hệ thống điều khiển không thiết kế phù hợp, dao động hệ thống trở nên tăng dần, dẩn đến hệ thống ổn định  C.B Pham 207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 7-38 Chế độ điều khiển tỷ lệ P (Proportional) Với chế độ điều khiển P, tín hiệu điều khiển tỉ lệ với tín hiệu sai lệch  C.B Pham 207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 7-39 Chế độ điều khiển tỷ lệ P Chế độ điều khiển P đơn giản sở cho hầu hết điều khiển Tuy nhiên chế độ ln có vấn đề bản: tồn giá trị sai số xác lập  C.B Pham 207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 7-40 Chế độ điều khiển tích phân I (Integral) Với chế độ điều khiển I, tín hiệu điều khiển tỉ lệ với tích phân tín hiệu sai lệch  C.B Pham 207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 7-41 Chế độ điều khiển tích phân I (Integral) Chế độ điều khiển I khắc phục sai số xác lập làm giảm tính ổn định tốc độ đáp 207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động  C.B ứngPham hệ thống 7-42 Chế độ điều khiển đạo hàm D (Derivative) Với chế độ điều khiển D, tín hiệu điều khiển tỉ lệ với tốc độ thay đổi tín hiệu sai lệch Chế độ điều khiển D tạo xung lực ban đầu để hệ thống đáp ứng nhanh hơn, sau tạo lực hãm hệ thống tiếp cận đến vị trí mong muốn Tín hiệu chế độ D khơng phụ thuộc vào giá trị sai lệch  chế độ D không sử dụng riêng biệt  C.B Pham 207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 7-43 Chế độ điều khiển PID Chế độ PID sử dụng để kế hợp ưu điểm chế độ OutputPID or  C.B Pham E  K P E  K I K P   E t   K D K P t E   Output PID  K P  E  K I   E t   K D t   dE   Output PID  K P  E  K I  Edt  K D dt   207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 0-44 Chế độ điều khiển PID Analog PID Controller PV   Output PID  K P  E  K I   E t   K D t    C.B Pham 207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 7-45 Chế độ điều khiển PID Digital PID Controller  C.B Pham 207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 0-46 Chế độ điều khiển PID Digital PID Controller  C.B Pham 207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 0-47 Chế độ điều khiển PID  C.B Pham 207003 – Kỹ thuật điều khiển tự động 0-48