Báo cáo môn học thực tập điều khiển tự động điều khiển mức

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY  BÁO CÁO MƠN HỌC: THỰC TẬP ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN MỨC GVHD: ThS Võ Lâm Chương Mã LHP: PACT310429_23_1_16 Nhóm SVTH: MSSV Phạm Quốc Nghĩa 21146279 Nguyễn Đình Nguyên 21146558 Đăng Lê Bình Ngun 21146281 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2023 Mục lục 1) Mơ hình thực tế 2) Bộ điều khiển PID lưu đồ 3) Lập trình PLC phần mềm TiA Portal 4) Hàm truyền GP(s) 10 5) Xác định thông số điều khiển PID 10 6) Mô Matlab 11 1) Mơ hình thực tế Hình Trạm điều khiển mức nước 1,15 Hồ chứa nước; Máy bơm; 3,12 Van cửa; 4,11 Van điện từ; 5,10 Cảm biến lưu lượng; 6,7 Bộ chuyển đổi I/U; Van điều khiển; Cảm biến mức; 13 Dòng chảy vào; 14 Dòng chảy ra; 16 Thước đo mức; 17 Van điều khiển điều chỉnh(đối với chế độ thủ công); 18 Đèn; 19 Công tắc nguồn; 20 Công tắc thủ công/tự động cho máy bơm; 21 Công tắc thủ công/tự động cho Van điều khiển; 22 mô-đun nguồn PLC; 23 mô-đun CPU PLC; 24 mô-đun DI/DO PLC; 25 mô-đun AI PLC; 26 mô-đun AO PLC Van điều khiển Van điều khiển kết nối với mô-đun đầu tín hiệu analog (AO) PLC để điều khiển độ mở van nhằm điều chỉnh mức nước điểm đặt Van điều khiển điều chỉnh độ mở van tỷ lệ với dịng điện (4…20 mA,0…100%) tín hiệu điều khiển từ PLC cài đặt Cảm biến mức nước Phạm vi đo cảm biến mức 0…100 cm H2O Nó tạo 4…20 mA tỷ lệ với 0…100 cm H2O Sử dụng transmitter để chuyển đổi tín hiệu, đầu vào tín hiệu dịng điện analog từ đến 20 mA thành đầu tín hiệu điện áp nằm khoảng từ 0,010,0 Vdc 2) Bộ điều khiển PID lưu đồ MVPID(k) = MVPID(k - 1) + Kc ((1 + + )e(k) - (1 + ) e(k - 1) + e(k - 2)) Lưu đồ giải thuật PID 3) Lập trình PLC phần mềm TiA Portal  Khai báo module phần mềm TiA Portal tương thích với mơ hình thí nghiệm Khai báo địa ngõ vào ngõ ra:  Ngõ vào dòng analog 0…10V dùng để đọc cảm biến mức cảm biến lưu lượng  Ngõ analog dòng 4…20mA dùng điều khiển van  Mối quan hệ giữ biến q trình CV thơng số khác: X= ( ) (xmax-xmin) + xmin  Xử lí tín hiệu kênh Output Analog (PQW290) PQWx = [ ( − )+ ]  Viết khai báo biến xây dựng hàm FC1 theo trình tự sau: - Khai báo biến cho hàm biến phụ - Các phép tốn số học cần thiết viết chương trình cho phương trình: •Temp2 (real32) = convert (Temp1) •Temp3 (real32) = Temp2 – PIWmin •Temp4 (real32) = PIWmax – PIWmin •Temp5 (real32) = Temp3/Temp4 •Temp6 (real32) = xmax – xmin •Temp7 (real32) = Temp5*Temp6 •x = Temp7 + xmin  Viết hàm FC1, gọi hàm áp dụng xác định nhiệt độ  Viết chương trình tạo tín hiệu điều khiển (FC2)  Khai báo biến cho hàm biến phụ  Viết chương trình xác định giá trị PQWx •Temp3 (real32) = mv – mvmin •Temp4 (real32) = mvmax – mvmin •Temp5 (real32) = Temp3/Temp4 •Temp6 (real32) = PQWmax – PQWmin •Temp7 (real32) = Temp5*Temp6 •Temp8 (real32) = Temp7 + PQWmin •Temp9 (Dint32) = Round (Temp8) •PWQx (int16) = Mov (in (Dint32), out(int16))  Viết hàm PID dựa vào lưu đồ thuật toán PID  Khai báo biến:  Các khối tính tốn:  Các khối giới hạn tín hiệu đầu ra: 4) Hàm truyền GP(s) Quy trình tính toán hàm truyền GP:  Thiết lập MV0 = 35 đợi đến hệ đạt trạng thái xác lập  Hệ đạt trạng thái xác lập thời điểm t0 = 4:29:50 với CV0=4.629  Thiết lập MV1 = 50 đợi đến hệ đạt trạng thái xác lập  Hệ đạt trạng thái xác lập thời điểm t1= 4:42:50 với CV1=18.287  Thời điểm đáp ứng đạt 63% trạng thái xác lập: t63%= 4:34:11  ΔCV= CV1 – CV0= 13.658  ΔMV= MV1 – MV0= 15  KP= = = 0.9105  Thời gian đáp ứng đạt 63%: t63= 261s  ΤP = t63= 261s  GP(s) = = 5) Xác định thông số điều khiển PID Phương pháp: Direct Synthesis Controller PI KC ( ) =1.098 Ti Td T i= Tp = 261 (Tc=Tp) KC = KP = 0.9105 KI = KC/TI = 0.00421 10 6) Mô Matlab Sử dụng Matlab Simulink 7) Tiến hành thực nghiệm thực tế 11 CV 16 14 12 10 3:41:46 3:43:12 3:44:38 3:46:05 3:47:31 3:48:58 3:50:24 3:51:50 3:53:17 Nhận xét: giá trị CV dao động quanh giá trị SP đạt trạng thái xác lập MV 120 100 80 60 40 20 3:41:46 3:43:12 3:44:38 3:46:05 3:47:31 3:48:58 3:50:24 3:51:50 3:53:17 Nhận xét: Biến MV dao động nhiều đạt trạng thái xác lập 12