59044116 xay dung he thong dieukhien nhiet do

Đồ án tốt nghiệp Xây dựng hệ thống điều khiển nhiệt độ Chơng Tổng quan điều khiển TCU 1.1 Giíi thiƯu chung vỊ TCU Bé ®iỊu khiĨn TCU (TiÕng Anh: The Temparature Controller Unit nhËn tÝn hiÖu từ cảm biến nhiệt độ (Cặp nhiệt điện hay phần tử nhiệt điện trở biểu thị nhiệt độ trình đồng thời đa tín hiệu xử lý kịp thợi xác Một tập hợp toàn diện chức dễ dàng sử dụng bớc cho phép điều khiển giải nhiều yêu cầu ứng dụng khác Bộ điều khiển TCU hoạt động chế độ điều khiển PID cho đốt nóng làm mát Nó tự động ®iỊu khiĨn chÕ ®é x¸c lËp h»ng sè H»ng sè PID đợc tinh chỉnh hoạt động điều khiển thời gian đợc khoá từ xa thay đổi TCU cho phép đáp ứng đầu phanh mà ®é ®iỊu chØnh Nã cã thĨ chun sang chÕ ®é vËn hµnh b»ng tay mµ ngêi vËn hµnh cã thĨ điều khiển trực tiếp đầu Ngoài đợc chơng trình hoá để hoạt động chế độ điều khiển ON/OFF mà điều chỉnh đợc độ trễ Hai hình hiển thị số cho phép quan sát nhiệt độ trình nhiệt độ đặt, cho biết tình trạng điều khiển (Đang làm việc chế độ nào, Module đầu hoạt động, cảnh báo trạng thái đầu trạng thái đầu Các Module đầu trao đổi đầu Các Module đầu thay trao đổi lẫn (Relay, SSR, Drive, Triac) đợc thiết lập nhằm phục vụ cho điều khiển chính, đầu bảnh báo, đầu làm mát đầu định vị van Lựa chọn bảnh báo kép đợc định dạng tùy vào thay đổi hoạt động (Nhiệt độ cao hay thấp, chênh lệch) chế độ chờ đầu nguồn nuôi đợc ngăn chặn đến thông số mức báo động đợc ổn định Dòng tuyến tÝnh tõ - 20mA (hc - 10V) ë đầu giao điện với cấu chấp hành, máy ghi biểu đồ, dụng cụ thị hay thiết bị điều khiển khác Kiểu đầu tuyến tính chiều dùng cho mô hình điều khiển tuyến tính đợc xây dựng phù hợp với mô hình xây dựng sẵn điều khiển Tín hiệu đợc số hoá đợc truyền cách sau: % công suất đầu ra, giá trị nhiệt độ trình, chênh lệch nhiệt độ, hay giá trị điểm đặt Ngoài điểu chỉnh đợc dải chết đầu ra, thời gian cập Đồ án tốt nghiệp Xây dựng hệ thống điều khiển nhiệt độ nhật đầu với tham số mở rộng tính linh hoạt TCU tới thiết bị cuối Một đầu đợc báo động kiện, đợc chơng trình hoá để phát tín hiệu cảnh báo (khi lò nhiệt hay thiết bị khác bị lỗi) để xử lý kịp thời Sự báo động nhiệt độ hoạt động dới điều kiện sau: Đầu (OP)1 hoạt động dòng nhiệt điện dới giá trị dòng báo động Đầu (OP1) đà tắt dòng nhiệt điện lớn dòng cảnh báo 10% thiết bị điều khiển bị ngắn mạch kiện khác Đầu vào Analog thứ cấp (0 - 20m ADC) đợc định dạng ®Ĩ ho¹t ®éng nh mét bé tiỊn xư lý tÝn hiệu thứ cấp để xử lý điểm đặt đầu sơ cấp Chính điều cho phép khả điều khiển tầng với thiết bị khác Nhờ đầu vào Analog thứ cấp ta xây dựng đợc ht điều khiển tầng tích hợp ®iỊu khiĨn TCU Chn giao diƯn trun th«ng RS 485 nhiỊu ®iĨm nèi tiÕp cho phÐp TCU giao tiÕp víi thiết bị kết hợp khác nh: Máy in, điều khiển trả trình hay máy tính chủ trạng thái đầu 1.2 Lắp đặt kết nối 1.2.1 Môi trờng lắp đặt TCU cần đợc đặt nơi cách xa đối tợng điều khiển, môi trờng có nhiệt độ không cao (không lớn 45 0C) phải đảm bảo lu thông không khí tốt Không nên đặt TCU gần thiết bị có toả nhiệt lớn tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời Không sử dụng trực tiếp TCU để ®iỊu khiĨn motor, ®iỊu kiƯn van hay c¬ cÊu chÊp hành khác mà thiết bị đợc bảo vệ Làm nh gây nguy hiểm tới ngời vận hành thiết bị, dụng cụ kết nối với Một điều cần ý tín hiệu nhập vào từ cảm biến hay nguồn nuôi AC TCU phải đợc lấy độc lập với thiết bị khác Thêm nữa, TCU làm việc tránh dùng dụng cụ tác động vào Tất điều nói nhằm đảm bảo an toàn cá nhân ngăn ngứa thiệt hại tới tất thiết bị khác hệ thống 1.2.2 Cấu tạo TCU có dạng hình khối chữ nhật hai hình quan sát điều khiển với thị phía trớc Các nút bấm chức đợc đặt phía dới thị chân nối vào/ra đợc đặt phía sau bên vỏ hộp bảo vệ Đồ án tốt nghiệp Xây dựng hệ thống điều khiển nhiệt độ Sơ đồ chân vào/ra đợc mô tả nh sau: Đồ án tốt nghiệp Xây dựng hệ thống điều khiển nhiệt độ OP 2/AL1: Đầu làm mát/ cảnh báo OP2 : Đầu làm mát AL1 A: Đầu cảnh báo A B C OP1: Đầu điện điều khiển User Input: Đầu vào 10 Đầu vào: Nối với nhiệt điện trở hay cặp nhiệt điện (4- 2mV) 11 12 13 Đầu tơng tự 14 15 Giao diện truyền thông TS.485 Hoặc: Đầu vào Analog thứ cấp 16 1.2.3 Các module đầu Bộ điều khiển TCU có module đầu hoạt động độc lập hay thay trao đổi lẫn Sự lựa chọn module tuỳ theo ứng dụng cụ thể, module là: Module Relay, Module logic/ SSR Drive, Modude Triac Các module dùng cho ứng dụng nh sau Cho điều khiển (OP1), cho hoạt động làm mát hay số hoạt động cảnh báo Các chân cắm với ba module đợc ®Ỉt kÝn TCU, dïng chó ý lùa chän thích hợp lắp đặt với nhÃn ghi chân cắm Đồ án tốt nghiệp Xây dùng hƯ thèng ®iỊu khiĨn nhiƯt ®é * Mét sè hạn chế module đầu vài mẫu họ TCU đầu cảnh báo đầu điều khiển vị trí van có dùng chung chân cắm Nghĩa ngời thiết kế phải lựa chọn hai chân cắn đó, nên phải ý để định sử dụng cho mục đích * Cài đặt module đầu Khi sử dụng module đầu xác định nhÃn loại thích hợp với nhÃn chân cắm chiều cắm cho xác Riêng với ứng dụng điều khiển van số ký hiệu bo mạch có ý nghĩa nh sau: AL1: đầu điều khiển để mở van AL2/OP2: đầu điều khiển đóng van OP1 - Alarm # tín hiệu * Các module đợc biểu diễn hình vẽ dới A 5A POWER B C Relay: Relay module Type: Form - C Rating: 5A - 120/ 240 VAC Or 28 VDC Đồ án tốt nghiệp + 2VDC Not isolated Xây dựng hƯ thèng ®iỊu khiĨn nhiƯt ®é A - SSR POWER UNIT B POWER LOAD Kh«ng nèi C Logic/ SSR Drire Module Logic: Type: Non - isolated switch DC, 12VDC Drive: 45ma max 120 VAC A Kelay or riac device B POWER 1A LOAD C Triac Module Triac: Type: isolated, zero crossing Deteetion Rating: 120/240 VDC; 20 to 500Hz Max: Load Cureut: 1A 0.75 @ 500C Min: Load Cureut: 10mA 1.2.4 Chọn nguồn nuôi cảm biến * Nguôn nuôi Hai loại nguồn nuôi cho TCU đợc sử dụng 115 VAC hay 230VAC Công tắc lựa chọn nguồn nuôi đợc đặt bên vỏ hộp điều khiển nhằm đảm bảo an toàn cho hệ thống, giữ gìn lựa chọn cđa ngêi vËn hµnh NÊc chän ngn NÊc 1: Chän nguån 115 VAC NÊc 2: Chän nguån 230 VAC Đồ án tốt nghiệp Xây dựng hệ thống ®iỊu khiĨn nhiƯt ®é * C¶m biÕn Hai c¶m biÕn thờng đợc dùng công nghiệp cho ứng dụng cho nhiệt độ không cao là: Cặp nhiệt điện nhiệt điện trở TCU hỗ trợ hầu hết loại cảm biến thuộc hai kiểu nói Ngời thiết kế hệ thống cần kiểu cảm biến dùng khai báo với TCU module tham số (1 - iN) Loại cảm biến đợc dùng cần đợc khai báo quán tính chất cã thĨ cã c¸c module kh¸c Tríc khai báo với TCU loại cảm biến đợc dùng cần điều chỉnh jum lựa chọn cảm biến loại cặp nhiệt điện hay nhiệt điện trở vị trí thích hợp * Nối tín hiệu từ cảm biến vào TCU Sau định vị đợc công tắc lựa chọn nguồn nuôi cảm biến ta tiến hành nối dây theo sơ đồ dẫn sau: + - chân nối với cặp nhiệt điện * Cách nối TCU với cặp nhiệt điện.10 10 chân nối với nhiệt điện trở * Cách nối TCU với nhiệt điện trở Sự thuận lợi thấy rõ ta cần trực tiếp nối cảm biến vào điều khiển mà không cần làm điều khác Các công việc nhằm hiệu Đồ án tốt nghiệp Xây dựng hệ thống điều khiển nhiệt độ chỉnh lại để tăng độ xác nh: bù nhiệt, lọc nhiễn, chuyển đổi từ tín hiệu tơng tự sang số đợc TCU hỗ trợ hiệu Điều giảm nhẹ nhiều mang lại hiệu cao cho ngời thiết bị hệ thống 1.3 Mặt trớc TCU mút bấm chức Mặt trớc TCU gồm hai hình sáu thị nút bấm chức Hai hình đó: hình (lớn) phía có màu đỏ, hình thứ hai (dới) màu xanh Sáu thị hiển thị thông số cần thiết tuỳ theo cài đặt lựa chọn module chứa tham số hay tuỳ theo kiểu hoạt động đợc tiến hành Bốn nút bấm chức đợc sử dụng để truy nhập thay đổi giá trị tham số hệ thống, đợc thiết kế để chọn lựa chế độ hoạt động Các nút bấm đợc mô tả cụ thể nh sau: + Các nút bấm chức DSP - chế độ hoạt động bình thờng, dùng để lựa chọn tham số đợc hiển thị hình thứ hai Hay dùng ®Ĩ lùa chän trùc tiÕp thang ®o nhiƯt ®é lµ 0F hay 0C mà không cần truy nhập module chøa tham sè (1 - iN) - ë chÕ ®é định dạng tham số ấn DSP để thoát khỏi tham số truy nhập hay thoát hẳn chế độ hoạt động bình thờng mà không làm thay đổi giá trị tham số khác đà đợc cài đặt UP DN Mành hính thứ hai: Hiển thị Màn Hiển thị độ trịhoạt có hình thể chính: điều chỉnh nhiệt- độ chế đặt, giá động bình thờng, nút ấn UP/ DOWNnhiệt độ trình tham số hay chế trực tham tiếpsốgiá trị điểm đặt nhiệt độ % công suất đầu rahiển (tấtthị nhiên nếucáchai độ đà chọn tham số cha bị khoá) Giá trị điểm đặt % công suất đầu đợc hiển thị 1500 hình thứ hai MAN: Hiện lên hoạt động - chế độ định dạng số nút UP/DOWN dùng để chế thay độ bằngđổi tay giá trị Hiển thị hình 1500 REM: Hiện lên chế độ điểm tham số truy nhập (UP: tăng, DOWN: giảm) đặt xa đợc lựa chọn thứ 2, hiển thị % công PAR suất đầu - tất chế độ hoạt%P ®éng nót Ên PAR dïng ®Ĩ truy nhËp, thay ®ỉi AL1: Hiện lên cảnh báo đợc W qt hÕt mäi tham sè Cịng dïng nót Ên nµy để chọn cài lựađặtchế độ hoạt động OPN: Hiện lên đầu điều khiển mở van đợc hoạt động cho điều khiển TCU DS P * Mặt trớc thiết bị DEV: Hiện lên xuất độ chênh llệch nhiệt độ trình điểm đặt CUR: Hiện lên hình thứ hai giá trị dòng đất nóng SEC Hiện lên đầu vào Analog thứ cấp đợc sử dụng PA R AL2: Hiện lên cảnh báo đợc cài đặt OPN: Hiện lên đầu điều khiển mở van đợc hoạt động CLS: Hiển thị đầu điều khiển đóng van đợc hoạt động OP1: Hiện lên đầu điều khiển hoạt động AL1: Hiện lên hệ thống có cố Đồ án tốt nghiệp Xây dựng hệ thống điều khiển nhiệt độ 1.4 Quan sát hoạt động 1.4.1 Công suất điều khiển tăng Khi công suất mức đợc dùng, điều khiển làm trễ lại thị hoạt động điều khiển thời khoảng giây để tiến hành kiểm tra lại Hoạt động đợc điều khiển thùc hiƯn tù ®éng víi tèc ®é rÊt cao nh»m nhanh chóng tìm nguyên nhân đồng thời hiển thị tất thông tin lên hình thị Ban đầu làm sáng tất hình hiển thị dụng cụ báo (để ngời vận hành biết đợc trạng thái hệ thống) tiến hành kiểm tra lại tất chức hoạt động Sau điều khiển hiển thị kiểu senson hình để kiểm tra lại khai báo, lu chọn Jum có với thực tế hoạt động không Đồng thời xem xét lại chơng trình hoạt động hệ thống Nếu sai sót bên đợc tìm thấy điều khiển hiển thị thông tin lên sai sót đợc sửa chữa (khi không tự sửa chữa đợc) Sau kiểm tra bổ sung cách nh vậy, điều khiển lại bắt đầu hoạt động điều khiển dựa tính toán PID 1.4.2 Công suất điều khiển giảm Nếu nh công suất điều khiển giảm, tự động ghi lại trạng thái hoạt động ổn định (ghi lại tham số chế độ điều khiển) Điều giúp điều khiển đa đáp ứng đầu nhanh xác sau có tăng công suất điều khiển 1.4.3 Khởi động hệ thống Sau hệ thống đợc khởi động, PID với thông số đợc đặt tiến hành điều khiển hệ thống nhằm đa đáp ứng tốt Sự điều khiển bao gồm: Sự điều khiển hƯ sè tû lƯ, h»ng sè thêi gian tÝch ph©n, số thời gian vi phân (bộ điều khiển đợc tính toán chỉnh định lần nhng Đồ án tốt nghiệp Xây dựng hệ thống điều khiển nhiệt độ thiết phải chỉnh định lại nh hƯ thèng cã sù thay ®ỉi quan träng cã mét vài cách để chỉnh định tham số PID nh sau: a Sư dơng bé ®iỊu khiĨu ë chế độ tự chỉnh định tham số (Auto - Tune) b Sử dụng kỹ thuật chỉnh định tay (xác định đặc tính đối tợng sau tính toán thông số) c Sử dụng phần mềm điều chỉnh (nhìn chung giá thành cao lúc có kết xác) d Sử dụng giá trị dựa kinh nghiệm thu đợc dựa vào giá trị trình tơng tự nh 1.4.3 Chế độ hoạt động tự động điều khiển tay Bé ®iỊu khiĨu cã thĨ chun tõ chÕ ®é ®iỊu khiển tự động (điều khiển giữ 3s Chế ngợc độ không bảo Sự vệ tham số PID ON/OF)ấn sang chế độ điều khiển tay lại chuyển qua - Điểmsố đặt"trnf" (sẽ nói kỹ phần lạiChếnày đợc thực cách truy nhập độ ẩm: PA PA vào tham % công suất đầu - Lựa chọn điểm đặt cục bộ/xa R sau) - Chuyển chế độ: nh tham số không bị khoá.R - Tơng tự nh chế độ bảo vệ thamsố tự động/bằng tay - Gäi/hủ chÕ ®é AutoChÕ - time ®é ®iỊu khiển tay điều khiển trực tiếp đầu (từ 0% - Reset đầu cảnh báo ngănnh cản xâm 100%) (-100% + 100%)Sựnếu đầu làm mát đợc dùng lúc nhập chơng trình không hoạt động dụng cụ thị hiển thị "MAN" Khi chuyển từ chế độ điều khiển tay sang chế độ tự động công suất đầu giữ nguên Còn chuyển từ chế ®é tù ®éng sang chÕ ®é b»ng tay th× sù giới hạn đợc đặt điều khiểu bị loại bỏ Chếvề độ công hiển thịsuất bình th ờng - Mànvới hìnhđiểm chính: đặt xa điểm 1.4.5 Hoạt động cục Truyđặt nhập vào modul tham số PA - Hiển thị nhiệt độ DS R Điểm đặt trình điều khiểu Pđặt kiểu: Điểm đặt cục hay - Màn hình thứ dụng cụ thiết thị hiển bị thị điều khiển khác) điểm đặt xaPA(khi kết hợp với + SP (điẻm đặt) + % OP (công suất ra) ThamR sè "SPSL" cho phÐp lùa chänNO2 kiÓu bé điểm đặt (tùy thuộc Sự ngăn cản xâm nhập + Dòng đốt nóng + Đầu vào Analog hành) Khi dụng cụ thị hiển thị vàochhệ lựa chọn ngờithứ vận ơng thống trình hoạtvà động + Sự chênh lệch REM tức chế độ điểm+ Đơn đặtvịxa đợc dùng, tắt chế độ điểm đặt cục đợc nhiệt độ (C F) Chế độdùng Bảo vệ tham số yes PAR - Hệ số khuyếch đại1.5 Các chế độ làm việc - Hằng số thời gian tích phân Các module tham số - Hằng số thời gian Bộ vi phân Module tham số vào điều khiểu làm việc với nhiều tham số khác nhau, nhiều chế độ - Hế số khuyếch đại # 2 Module tham số điều khiển thiếtkhoá bịtham khác - Hế số khuyếch đại # lựa chän, hay cã thĨ kÕt nèi víi nh÷ng Module số chế độ - Điểm đặt trực tiếp Module cảnh báo đảmchứa an tham toànsốcho hệđộthống - Alrm làm việc tơng đối phức tạp Hơn vấn đề 5.bảo Module chế làm - Alrm mát tránh đợc tác động bên nhằm thay đổi 6.những lựa chọn Module truyền thôngcủa ngời vận Module chứa tham số củakhiển đầu vầođà hành yêu cầu cần quan trọng Chính Analog điều mà điều thứ 2k Vào mà số điều phân chia thành chế độ với tham sè8 Module vµ sù chøa cantham thiƯp vµokhiĨn hƯ van thống Module dịch vụ nhà sản xuất MÃhiển khôngthị hợp bình lệ khác Chế độ thờng, chế độ không bảo vệ tham số, chế độ bảo vệ tham số, chế độ ẩm PA R Mà hợp lệ 10