DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT STT Tên viết tắt Tên đầy đủ Ý nghĩa 1 PLC Programable Logic Controller Bộ điều khiển lập trình 2 HMI Human Machine Interface Thiết bị giao tiếp giữa người điều hành
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Đặt vấn đề
Trong thời đại hiện đại, nguồn nước, một tài nguyên quý hiếm, đang phải đối mặt với những thách thức lớn từ biến đổi khí hậu, quá trình đô thị hóa, đến sự gia tăng nhu cầu sử dụng từ cả ngành công nghiệp và dân dụng Sự khan hiếm và không đồng đều của nguồn nước đặt ra một yêu cầu cấp thiết về việc phát triển các hệ thống ổn định áp suất nước
Trong ngữ cảnh này, đề tài "Hệ thống ổn định áp suất nước bằng PID" trở nên vô cùng quan trọng và có tầm quan trọng lớn Khả năng duy trì áp suất nước ổn định không chỉ đảm bảo cung cấp nước đủ cho mọi nhu cầu, từ sinh hoạt hàng ngày đến sản xuất công nghiệp, mà còn giúp giảm thiểu lãng phí và tối ưu hóa sử dụng nguồn nước Đã và đang được ứng dụng rất rộng rãi, đặc biệt là với các toà nhà cao tầng
Hình 1 1 Hệ thống cấp nước cho các toà nhà cao tầng
Một trong những thách thức lớn là cân nhắc giữa việc đảm bảo nguồn nước đủ cho mọi mục đích và việc duy trì sự bền vững của nguồn nước Hơn nữa, việc quản lý áp suất nước trong các hệ thống phức tạp đôi khi gặp khó khăn do sự biến động nhanh chóng của nhu cầu và điều kiện môi trường Trong tình huống này, việc sử dụng kỹ thuật PID trở thành một lựa chọn hấp dẫn Tích hợp Proportional-Integral-Derivative không chỉ cung cấp khả năng điều khiển linh hoạt mà còn giúp giảm thiểu dao động và duy trì áp suất nước ổn định một cách hiệu quả Đề tài này không chỉ là một nhiệm vụ nghiên cứu mà còn là một cam kết trong việc bảo vệ tài nguyên nước và tạo ra giải pháp tiên tiến cho thách thức nguồn nước ngày càng trở nên quan trọng và phức tạp.
Mục tiêu đề tài
Thiết kế và thi công một mô hình Hệ thống ổn định áp suất nước bằng PID, sử dụng giao diện HMI để giám sát và vận hành Đồng thời, đáp ứng tốt được nhu cầu về sự thay đổi tải của hệ thống.
Giới hạn đề tài
Mô hình chỉ được giám sát và vận hành thông qua màn hình HMI, ngoài ra không có nút nhấn vật lý
Các Van chỉ được bật/tắt bằng bảng điều khiển, không có cơ chế tự động bật/tắt các Van
Quy mô của mô hình chỉ có khả năng mô phỏng lại các chức năng thức tế của hệ thống Do đó sẽ có sự khác biệt lớn về đồ lớn của mô hình và tải khi vận hành.
Phương pháp nghiên cứu
Đề tài sẽ áp dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
- Tìm hiểu và phân tích: Tìm hiểu tổng quan về hệ thống và giải thuật điều khiển
PID, xem xét các nghiên cứu, bài báo khoa học có liên quan
- Thu thập dữ liệu: Sử dụng các cảm biến và hệ thống thu thập dữ liệu để ghi lại thông tin về áp suất, độ ổn định của Máy bơm trong quá trình điều khiển Dùng phần mềm TIA Portal để hỗ trợ quan sát và thu thập dữ liệu từ hệ thống
- Phân tích mô phỏng: Dựa vào công cụ S7-PLCSIM trên phần mềm TIA Portal để mô phỏng chương trình Dựa trên những kết quả đã thực hiện trên mô phỏng rồi đưa ra nhận xét trên thực nghiệm, đánh giá kết quả thực nghiệm so với lý thuyết đã đề cập
- Thí nghiệm trên mô hình thực nghiệm: Chạy thử mô hình, đánh giá kết quả thông qua số liệu và chạy thử, bao gồm hiệu suất của thuật toán PID
- Cải tiến thuật toán: Dựa trên kết quả đánh giá và phân tích, cải tiến cho thuật toán PID trong việc điều khiển Các cải tiến này có thể bao gồm việc điều chỉnh tham số PID hoặc thay đổi cấu trúc điều khiển
- Đánh giá kết quả: Đánh giá kết quả của các cải tiến thuật toán PID và so sánh với hiệu suất của phiên bản ban đầu.
Nội dung của đề tài
Các chương còn lại bao gồm:
Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương này trình bày yêu cầu của hệ thống cần thiết kế, các vấn đề liên quan đến công nghệ của hệ thống
Chương 3: Thiết kế phần cứng Chương này trình bày các thiết bị được sử dụng ở hệ thống, tính toán thiết kế và đưa ra sơ đồ nguyên lí của hệ thống
Chương 4: Thuật toán điều khiển Chương này trình bày các giải thuật được sử dụng trong hệ thống và xây dựng giao diện người dùng GUI trên màn hình HMI để vận hành và giám sát
Chương 5: Vận hành thực tế và đánh giá hệ thống Chương này trình bày những kết quả đạt được về phần cứng lẫn phần mềm cũng như hoạt động của hệ thống trên thực tế
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển Chương này trình bày về kết luận của đề tài đã thực hiện và các hướng có thể phát triển của đề tài.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Khái quát về PLC
PLC là thiết bị cho phép lập trình thực hiện các thuật toán điều khiển logic PLC có khả năng thay đổi thuật toán điều khiển tùy biến thông qua một ngôn ngữ lập trình Do vậy, nó cho phép thực hiện linh hoạt tất cả các bài toán điều khiển Có nhiều ngôn ngữ để lập trình cho PLC như LAD, FBD, STL và nhóm đang sử dụng ngôn ngữ LAD cho đề tài lần này
Nguyên lý hoạt động của PLC:
- PLC nhận thông tin từ các cảm biến và các thiết bị đầu vào được kết nối, xử lý dữ liệu và kích hoạt đầu ra dựa trên các tham số đã được lập trình trước đó
- Các hoạt động bên trong PLC được điều khiển bởi CPU, nó sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ và thực hiện từng lệnh trong chương trình được lập trình trước đó
- Tùy thuộc vào đầu vào và đầu ra, bộ điều khiển PLC, có thể theo dõi và ghi lại dữ liệu thời gian chạy như năng suất máy và nhiệt độ vận hành, tự khởi động và dừng quy trình, tạo báo thức nếu máy gặp trục trặc và hơn thế nữa…
- Bộ điều khiển lập trình PLC là một giải pháp điều khiển linh hoạt và mạnh mẽ, có thể thích ứng với hầu hết ứng dụng nào [1]
Hình 2 1 Nguyên lý hoạt động của PLC
2.1.2 Ưu điểm và nhược điểm của PLC
Bảng 2 1 Ưu và nhược điểm của PLC Ưu điểm Nhược điểm
− Dễ dàng thay đổi chương trình theo ý muốn, thích hợp để lập trình cho nhiều ứng dụng khác nhau
− Mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng trong việc bảo quản, sửa chữa và thay thế
− Độ tin cậy cao, chuẩn hóa được thiết bị
− Thực hiện được các thuật toán phức tạp và độ chính xác cao
− Cấu trúc PLC dạng module, cho phép dễ dàng thay thế, mở rộng đầu vào/ra, mở rộng chức năng khác
− Khả năng chống nhiễu tốt, hoàn toàn làm việc tin cậy trong môi trường công nghiệp
− Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng truyền thông với các thiết bị khác
− Sử dụng tốt trong các loại môi trường như nhiệt độ, độ ẩm cao, dòng điện dao động, …
− Giá thành phần cứng cao: Vì đây là một thiết bị công nghệ cao, tự động hóa cao nên giá trị sẽ cao hơn nhiều so với các lại thiết bị rơ le ON/OFF thông thường
− Một số hãng phải mua thêm phần mềm để lập trình: Các loại PLC sẽ được hãng thiết kế riêng chính vì thế chúng sẽ có sự khác biệt trong khâu lập trình hệ thống Một số hãng sẽ kèm theo phần mềm, tuy nhiên cũng sẽ có một số hãng bán kèm để chúng ta sử dụng
− Đòi hỏi người sử dụng phải có trình độ chuyên môn cao: hầu hết những người sử dụng được PLC phải được đào tạo rất bài bản Họ phải được trang bị các kiến thức liên quan đến từng loại PLC của từng hãng khác nhau Bởi vì mỗi hãng sẽ có phần mềm lập trình riêng nên để đào tạo thì cần một khoảng thời gian để có thể đảm nhiệm được công việc này Nếu chuyên môn không cao sẽ dẫn dên lập trình sai, gây hư hỏng và tổn thất trang thiết bị và xảy ra các sự cố đáng tiếc [2]
2.1.3 Vai trò ứng dụng của PLC
Trong ngành công nghiệp hiện đại, bộ lập trình PLC đóng vai trò quan trọng, đặc biệt là công nghiệp sản xuất Với nhiều ưu điểm vượt trội về giá thành lẫn hiệu suất,
PLC được ứng dụng rộng rãi, phổ biến trong các tủ bảng điện tự động hóa của các hệ thống như: cấp nước, nhà máy xử lý nước thải, sản xuất chế biến, đóng gói, giám sát dây chuyền sản xuất, công nghiệp nặng
Cụ thể PLC là dùng trong công nghệ điều khiển cánh tay Robot để gắp phôi từ băng tải bỏ qua bàn gia công của máy CNC, hay điều khiển Robot đưa đổ vật liệu vào băng tải, hoặc thực hiện các việc đóng hộp, dán tem nhãn, hệ thống báo động… Ngoài ra, Bộ lập trình PLC còn được dùng trong các ứng dụng giám sát quá trình trong nhà máy mạ, các dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử trong các nhà máy, dây chuyền kiểm tra chất lượng sản phẩm… bằng các công tắc hành trình hoặc các cảm biến
Hình 2 2 Một số ứng dụng của PLC trong công nghiệp
Dòng PLC S7-1200 AC/DC/RL 1214C
Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) S7-1200 mang lại tính linh hoạt và sức mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển tự động Sự kết hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ đã khiến cho S7-1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác nhau
Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các mạch ngõ vào và mạch ngõ ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ Sau khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu cầu để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng CPU giám sát các ngõ vào và làm thay đổi ngõ ra theo logic của chương trình người dùng, có thể bao gồm các hoạt động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các phép toán phức hợp và việc truyền thông với các thiết bị thông minh khác
Có nhiều phiên bản trong dòng PLC S7-1200:
Bảng 2 2 Các phiên bản CPU của dòng S7-1200
STT Dòng CPU Đặc điểm
1 CPU 1211C Dòng cơ bản nhất trong họ S7-1200
2 CPU 1212C Nhiều bộ nhớ, IO tích hợp và nhiều khả năng mở rộng hơn so với
3 CPU 1214C Nhiều bộ nhớ hơn, nhiều IO tích hợp hơn so với CPU 1212C và khả năng mở rộng tối đa
4 CPU 1215C Nhiều bộ nhớ hơn, một cổng Ethernet bổ sung và các đầu ra tương tự tích hợp so với CPU 1214C
5 CPU 1217C Nhiều bộ nhớ hơn, bộ đếm nhanh hơn CPU 1215C
6 CPU 1212 FC Dòng cơ bản của họ Fail-safe S7-1200
7 CPU 1214 FC Nhiều bộ nhớ hơn và nhiều khả năng mở rộng hơn so với CPU
8 CPU 1215 FC Nhiều bộ nhớ hơn, thêm 1 cổng Ethernet và các đầu ra analog so với CPU 1214 FC
Trong phạm vi đề tài này, nhóm sử dụng PLC S7-1200 vì những lý do sau:
- S7-1200 ra đời năm 2009 dùng để thay thế dần cho S7-200 So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội hơn
- S7-1200 được thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh giúp những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7-1200
- S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP
- PLC S7-1200 CPU có bộ nhớ làm việc 100KB work memory
- PLC S7-1200 có thể mở rộng các module tín hiệu và các module gắn ngoài để mở rộng chức năng của CPU Ngoài ra, có thể cài đặt thêm các module truyền thông để hỗ trợ giao thức truyền thông khác
- S7-1200 có các loại module mở rộng như: Communication module (Module giao tiếp CP) Signal board (Board đọc tính hiệu analog, truyền thông SB) Signal Module (Module đọc tín hiệu SM) [3]
Hình 2 4 Cấu trúc ngõ vào ngõ ra của PLC S7-1200
Ngôn ngữ LADDER
Ngôn ngữ LAD cho phép viết chương trình tương tự như mạch tương đương của sơ đồ nối dây mạch điện Chương trình LAD cho phép CPU mô phỏng di chuyển của dòng điện từ nguồn, qua một loạt các điều kiện ngõ vào để tác động đến ngõ ra [4]
Các lệnh khác nhau được biểu diễn bằng các ký hiệu đồ họa, gồm các dạng cơ bản:
− Tiếp điểm: Biểu diễn các điều kiện logic ngõ vào, như các công tắc, nút nhấn, trạng thái của cảm biến, …gồm (tiếp điểm thường đóng và thường hở)
− Cuộn dây (coil): biểu diễn cho kết quả logic ngõ ra, như đèn, động cơ, cuộn dây của relay, …
− Hộp (box): Biểu tượng cho các hàm khác nhau, nó hoạt động khi có dòng điện chạy đến hộp
− Các dạng hàm thường được biểu diễn bằng hộp box gồm các bộ đếm thời gian (Timer), bộ đếm (Counter) và các hàm toán học, Cuộn dây và các hàm phải mắc đúng chiều toán học
Nguyên lý hoạt động của biến tần
Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện một chiều hoặc xoay chiều thành dòng điện xoay chiều có tần số và điện áp có thể điều chỉnh
Nguyên lý hoạt động của biến tần: Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) [5]
Hình 2 6 Nguyên lý hoạt động của biến tần
Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp – tần số là không đổi Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc 4 Điện áp là hàm bậc 4 của tần số Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp
Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại Nhờ vậy, năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống
Ngoài ra, biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau phù hợp hầu hết các loại phụ tải khác nhau Ngày nay biến tần có tích hợp cả bộ PID và thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù hợp cho việc điều khiển và giám sát trong hệ thống SCADA
Biến tần có nhiều loại, nếu chia theo nguồn điện đầu vào ta có 2 loại cơ bản là: Biến tần cho động cơ 1 pha và biến tần cho động cơ 3 pha Trong đó, biến tần cho động cơ 3 pha được sử dụng rộng rãi hơn
Nguyên lý hoạt động của máy bơm nước động cơ 1 pha
Motor điện 1 pha là loại động cơ có phần dây quấn stato chỉ bao gồm có 1 cuộn dây pha, còn nguồn cấp của nó chính là 1 dây pha và 1 dây nguội, đặc biệt, nó còn có thêm tụ điện để làm lệch pha Tuy nhiên, nếu như cấu tạo đơn giản chỉ có 1 cuộn dây pha thì trên thực tế, động cơ sẽ không thể tự mở máy được Bởi lẽ, từ trường 1 pha của nó còn có tên khác là từ trường đập mạch Động cơ điện không đồng bộ 1 pha (được ký hiệu là KDB) còn được gọi là motor điện 1 pha hiện nay đang được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống Do đó, motor điện 1 pha đã trở thành 1 phần không thể thiếu trong các lĩnh vực của đời sống cũng như sản xuất
2.5.2 Cấu tạo của động cơ không đồng bộ 1 pha Động cơ 1 pha được cấu tạo gồm phần quay (Rotor) và phần tĩnh (Stator)
Về phần quay: bao gồm có các bộ phận nhỏ hơn:
Lõi thép: Hình trụ, chế tạo từ lá thép kỹ thuật điện, được dập thành hình dĩa và ép chặt lại Có đường rãnh ở phía trên để đặt thanh dẫn hoặc cuộn dây quấn
Dây quấn: Gồm rôto lồng sóc và cuộn roto dây quấn Rôto lồng sóc được đúc từ nhôm vào các rãnh của roto, tạo thanh nhôm và đồng thời nối ngắn mạch ở 2 đầu Có cánh quạt để làm mát khi roto quay Đường rãnh: Dập hướng xiên với trục roto để cải thiện đặc tính khi mở máy và giảm rung chuyển
Về phần tĩnh: bao gồm 2 bộ phận chủ yếu:
Lõi thép: Dẫn từ của động cơ, hình trụ rỗng, ghép từ lá thép kỹ thuật điện xếp chồng lên nhau Độ dày từ 0.35 đến 0.5mm, có xẻ rãnh để đặt dây quấn và được sơn phủ trước khi đóng
Dây quấn: Làm từ dây đồng hoặc nhôm, đặt vào các rãnh bên trong của lõi thép
Bộ phận phụ: Vỏ máy: Nhôm hoặc gang, giữ chặt lõi thép ở phía dưới, với chân đế bắt chặt vào bệ máy Chân đế: Bắt chặt vào bệ máy Nắp: Hai chiếc, làm từ cùng loại vật liệu với vỏ máy, có ổ đỡ (phần bạc) để nâng đỡ trục quay của roto
2.5.3 Nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ 1 pha
Trong quá trình động cơ quay, từ trường sinh ra sẽ liên tục được quét qua các thanh dẫn của rôto Điều này sẽ làm xuất hiện 1 suất điện động cảm ứng Vì dây quấn rôto đang kín mạch nên lúc này xuất điện động này sẽ tạo dòng điện ở trong các thanh dẫn của bộ phận rôto Các thanh dẫn còn lại có dòng điện sẽ nằm bên trong từ trường, cho nên chúng sẽ tương tác với nhau, đồng thời tạo ra lực điện từ được đặt vào các thanh dẫn
Tổng hợp các lực vừa kể trên đây sẽ tạo ra 1 mô men quay đối với trục của roto, làm cho roto quay cùng chiều với từ dường Khi motor đang làm việc, tốc độ của rôto sẽ luôn nhỏ hơn tốc độ hiện tại của từ trường
Do đó, rôto quay chậm lại, lúc này tốc độ của nó luôn nhỏ hơn tốc độ của từ trường, vì thế nên động cơ còn được gọi tên là động cơ không đồng bộ Độ sai lệch giữa tốc độ của rôto và của từ trường còn được gọi là hệ số trượt (ký hiệu là S), thông thường thì hệ số trượt được vào khoảng từ 2% 10% Để động cơ điện 1 pha hoạt động được tốt nhất, stato của động cơ cần phải được cấp vào 1 dòng điện xoay chiều Dòng điện chạy qua dây quấn stato lúc này sẽ tạo nên một từ trường quay cực nhanh với tốc độ là: n = 60f/ p (vòng/ phút) Trong đó, ký hiệu f chính là tần số của nguồn điện, còn ký hiệu p chính là số đôi cực của phần dây quấn bên trong stato [6]
Hình 2 7 Nguyên lý hoạt động của động cơ 1 pha
Nguyên lý hoạt động của cảm áp suất
2.6.1 Khái niệm cảm biến áp suất
Cảm biến áp suất, hay còn được gọi bằng nhiều tên gọi khác như cảm biến đo áp suất, cảm biến áp lực, đầu dò áp suất, sensor áp suất, sensor áp lực – có tên tiếng anh là Pressure Sensor (hay còn gọi là Pressure Transmitter hoặc Pressure Tranducer), là một thiết bị cơ điện tử được sử dụng với mục đích đo lường, theo dõi và kiểm tra áp suất trong hệ thống, thiết bị, đường ống
Cảm biến áp suất tiếp nhận giá trị áp suất thông qua đầu dò cơ học, sau đó thực hiện chuyển đổi tín hiệu áp suất sang tín hiệu điện và truyền tín hiệu điện về thiết bị hiển thị hoặc thiết bị điều khiển, PLC thông qua dây cáp điện Tín hiệu ngõ ra của cảm biến áp analog (0-5V, 0-10V, 2-10V, 0,5-4.5V, 4-20mA, 0-20mA …) Sensor áp suất được sử dụng rộng rãi cho chất lỏng hoặc chất khí trong hầu hết các ngành công nghiệp, nơi có sự xuất hiện của áp suất Chúng ta có thể dễ dàng bắt gặp loại cảm biến áp lực này trên các dây chuyền xử lý, hệ thống đường ống, hệ thống HVAC, … [7]
2.6.2 Cấu tạo cảm biến áp suất
Cảm biến áp suất có rất nhiều loại và ứng dụng cho từng yêu cầu khác nhau
Tuy nhiên, về cơ bản sẽ có cấu tạo 4 phần [8]:
- Electric Connection: Kết nối điện
- Amplifier: Bộ khuếch đại tín hiệu
- Sensor: Màng cảm biến xuất ra tín hiệu
- Process Connection: Chuẩn kết ren (Ren kết nối vào hệ thống áp suất)
Hình 2 8 Cấu tạo của cảm biến áp suất
2.6.3 Nguyên lý hoạt động cảm biến áp suất
Nguyên lý hoạt động chung của cảm biến áp suất được trình bày như sau [9]:
• Khi có lực tác động, Khi áp suất Dương (+) tác động qua lớp màng sẽ căng lên từ trái sang phải, áp suất âm (–) tác động lớp màng sẽ căng lên từ phải sang trái
• Cơ cấu màng này thông qua bộ phần chuyền chuyển động và đưa ra áp suất tương ứng, Áp suất này thông qua bộ Transmiter sẽ xuất tín hiệu Output analog output hoặc tín hiệu điện (mA hoặc V)
• Nguyên lý được trình bày cụ thể như Hình bên duới:
Hình 2 9 Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất
- Hình bên trái: Khi không có áp suất => Hight = Low = 0V output
- Hình ở giữa: Khi có áp suất nén => Hight > Low = + V Output
- Hình bên phải: Khi có áp suất hút => Low > Hight = -V Output
THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
Yêu cầu công nghệ và nguyên lí hoạt động hệ thống
Hệ thống là một mô hình mô phỏng theo hệ thống ổn định áp suất nước tòa nhà Hệ thống vận hành theo ca với mức áp suất trên đường ống khác nhau Ngoài ra, mức tiêu thụ nước trong tòa nhà không cố định Lượng nước tiêu thụ đột ngột tăng hoặc đột ngột giảm Yêu cầu hệ thống phải nhanh chóng đáp ứng ngay để hệ thống ổn định ở mức áp suất đặt ở ca làm việc tương ứng Ngoài chế độ chạy tự động bám theo áp suất đặt, hệ thống cần chế độ đóng ngắt và hiệu chính tần số động cơ bằng tay để thuận tiện cho việc bảo trì, sửa chữa Biết áp suất nước ổn định có thể cấp cho toàn nhà là từ 1.5bar đến 4bar
3.1.2 Nguyên lí hoạt động của hệ thống ổn định áp suất nước tòa nhà
Hệ thống điều khiển này bao gồm PLC S7-1200, biến tần, cảm biến, hai động cơ bơm và bốn van Các van được sử dụng để mô phỏng hoạt động tiêu thụ nước trong tòa nhà Hệ thống hoạt động theo thời gian thực và có thể điều chỉnh để phù hợp với vị trí địa lý của nơi hệ thống đang hoạt động Hệ thống được chia thành hai ca làm việc, và thời gian làm việc của từng ca có thể được tùy chỉnh
Chế độ Auto: Sau khi cài đặt thời gian thực, ca làm việc và áp suất đặt cho từng ca làm việc, động cơ bơm I sẽ được điều khiển bởi khối PID trong PLC để ổn định áp suất nước Nếu sau 10 giây mà mức áp suất chưa ổn định theo áp suất đặt, động cơ bơm II được điều khiển bằng relay sẽ hoạt động để tăng áp cho hệ thống Nếu áp suất đường ống đạt được mức đặt và tần số của động cơ bơm I dưới 20 Hz, động cơ bơm II sẽ dừng và hệ thống quay trở lại trạng thái ban đầu của chế độ Auto (chỉ chạy động cơ bơm I)
Chế độ Man: Người dùng có thể điều khiển động cơ bơm II (đóng/mở) và tùy chỉnh tần số của động cơ bơm I
Lưu ý: Tất cả các thao tác tương tác với hệ thống đều được thực hiện thông qua màn hình HMI.
Thi công thiết kế phần cơ khí
Mô hình hệ thống ổn định áp suất nước cho cung cấp cho toàn nhà là mô hình mô phỏng, để đáp ứng yêu cầu và độ chính xác của đề tài thì yếu tố quan trọng vẫn là phần gia công chi tiết cơ khí Các tiêu chí cụ thể như sau:
− Dễ dàng điều khiển, có thể điều khiển từng động cơ và từng van riêng lẻ
− Có thể vận hành trong không gian bị hạn chế nhưng vẫn đảm bảo được độ chính xác cao
− Kết cấu vững chắc, an toàn cho người dùng
− Đáp ứng được độ thẩm mỹ, trưng bày
3.2.2 Thiết kế khung hệ thống Để có thể chứa được bình chứa nước 55 lít cần một bộ khung sắt có kích thước 70x50x120 cm Nhóm đã thiết kế phần khung trên phần mềm SolidWorks và tiến hành thi công dựa trên mô hình đã thiết kế
Hình 3 1 Khung sắt chứa hệ thống
3.2.3 Thiết kế hệ thống ống nước của hệ thống
Nhóm sử dụng 2,5 m ống nhựa PVC có đường kính 27 mm và các phụ kiện ống nước như co, co RN, ống nối, … a) b) c) d) e) Hình 3 2 Một số loại ống nhựa dùng trong hệ thống a) Ống nhựa PVC đường kính 27 mm b) Đầu co đường kính 27 mm c) Đầu tê đường kính 27 mm d) Ống nối đường kính 27 mm e) Van tay đường kính 27 mm
Sau khi thi công, ta được hệ thống ống nước:
Hình 3 3 Hệ thống ống nước
Thi công thiết kế phần điện
Do hệ thống nhận điệp áp xoay chiều 1 pha 220 V nên cần một công tắc có khả năng chịu điện áp xoay chiều cao hơn 220 V Nhóm chọn công tắc nguồn có cầu chì 10 A với các thông số cụ thể:
Bảng 3 1 Thông số kỹ thuật của công tắt nguồn
Chất liệu: Nhựa, Kim Loại
Dòng điện định mức: 10A Điện áp định mức: 250AC
Loại phích cắm: 3 Pin IEC320 C14
3.3.1.2 Bộ nguồn điện áp 1 chiều 24V
Do bộ xử lý trung tâm của hệ thống là PLC S7-1200 AC/DC RL cần sử dụng cả điện áp xoay chiều 220V và điện áp một chiều 24V, nhóm dùng bộ nguồn tổ ong 24VDC/2.2A có các thông số cụ thể như sau:
Bảng 3 2 Thông số kỹ thuật của nguồn 24V
Thông số Hình ảnh Điện áp ngõ ra: DC24V
Bảo vệ: Quá áp, ngắn mạch
Làm mát bởi sự đối lưu không khí tự nhiên
Nhiệt độ làm việc: 0 ~40°C Độ ẩm: 0 ~ 95% không ngưng tụ
Ta dùng 4 van điện từ để có thể điều khiển được trạng thái bật/tắt của các van Thông số van như sau:
Kiểu kết nối: Nối ren, nối bích
Nhiệt độ: 0~160 độ C Điện áp: 220v, 50/60Hz Áp lực: 0~16 bar
Hệ thống cần bộ xử lý có:
- Ngõ ra số: tác động relay trung gian để điều khiển van nước
- Ngõ vào tương tự: xử lý tín hiệu áp suất nước phản hồi từ cảm biến áp suất
PLC S7-1200 AC/DC/RLY có mã 6ES7 214-1BG40-0XB0 hoàn toàn thỏa mãn 2 điều kiện trên do có ngõ vào, ngõ ra số và được tích hợp 1 ngõ ra tương tự Thông số cụ thể:
Bảng 3 3 Thông số kỹ thuật của nguồn S7-1200 AC/DC/RL
Nguồn cấp: 120/240VAC với PLC 14 DI x24VDC
Bộ đếm xung tốc độ cao: 6
Gồm 3 mô-đun truyền thông
Có khả năng mở rộng thêm 8 mô-đun I/O
Có giao diện Profinet để lập trình
Có khả năng truyền thông giữa PLC với PLC và
Do hệ thống được cấp nguồn 1 pha xoay chiều 220V và công suất định mức của bơm là 200 W, nhóm phải chọn biến tần có chịu được điện đầu vào 1 pha xoay chiều và có công suất định mức lớn 200W
Biến tần Delta VFD-M đáp ứng 2 yêu cầu trên:
- Điện áp nguồn vào: 1 pha 220VAC, 3 pha 380 VAC
- Công suất định mức: 0,75kW
Bảng 3 4 Thông số kỹ thuật của biến tần VFD-M
Là dòng biến tần công suất nhỏ
Bộ xử lý 16 bit, kiểm soát ngõ ra theo kiểu PWM
Tự động tăng moment và bù trượt
Tần số ngõ ra từ 0.1~400Hz Điện áp nguồn vào: 230V 1/3 pha
Xử lý tín hiệu: 0~10V, 4~20mA
Giao tiếp truyền thông RS-485 Điều khiển sensorless vector, điều khiển PID
3.3.1.6 Máy bơm GP-200JXK-SV5 200W
Hệ thống cần máy bơm có khả năng cấp nước nhanh cho bồn chứa có dung tích 60 lít và đẩy cao đến 1.2 m cho hệ thống ống nước Máy bơm GP-200JXK-SV5 200W đáp ứng được 2 yêu cầu trên:
- Lưu lượng bơm tối đa là 45 lít/phút
- Khả năng đẩy cao đến 21m
Bảng 3 5 Thông só kỹ thuật của động cơ GP-200JKX-SV5
Loại máy: Đẩy cao (hút đẩy nước từ thấp lên cao)
Chức năng: Hút nước và đẩy nước lên bồn chứa
Lưu lượng tối đa: 45 lít/phút Đẩy/hút tối đa: Đẩy cao 21m - Hút sâu 9m Đường kính ống hút/thoát: 25 mm/25 mm
Chống nước bắn vào thiết bị ở mọi vị trí
3.3.1.7 Cảm biến áp suất MBS 3300
Dải áp suất cần được đọc của hệ thống là trong khoảng từ 0 đến 3 bar Cảm biến áp suất MBS 3300 có khả năng đo dải áp suất từ 0 đến 10 bar, nguồn cấp từ 10-30VDC, tín hiệu dòng điện từ 4-20mA phù hợp với khả năn hoàn toàn đáp ứng yêu cầu hệ thống Cảm biến MBS 3300 phù hợp với hệ thống do:
- Áp suất làm việc nằm trong dải cần đọc của hệ thống: 0 - 4 bar
- Điện áp nguồn: 10-30VDC (phù hợp với nguồn tổ ong 24VDC)
- Tín hiệu ngõ ra: 4-20mA Tuy hệ thống dùng mô-đun mở rộng AI chỉ đọc được tín hiệu điện áp, nhưng ta có thể thêm điện trở 500Ω trước khi tín hiệu từ cảm biến vào mô-đun AI Từ đó, tín hiệu ngõ ra của cảm biến chuyển thành 2-10V
Bảng 3 6 Thông số kỹ thuận của cảm biến MBS 3300
Hãng: Danfoss Điện áp cung cấp :10 – 30 VDC
Chất Liệu: thép không gỉ (AISI 316L) Áp suất làm việc: 0 – 4bar
Tín hiệu ngõ ra: 4-20mA
Tiêu chuẩn bảo vệ: IP65
3.3.1.8 Relay LY2N Để có thể điều khiển đóng/ngắt van nước được cấp nguồn điện 220 VAC, ta cần dùng relay trung gian để đóng/ngắt tiếp điểm để cấp nguồn điều khiển van Relay LY2N thỏa mãn yêu cầu trên do điện áp cấp cho cuộn coil bằng với điện áp 24 VDC ở ngõ ra PLC, và tiếp điểm đóng ngắt chịu được dòng lên đến 10A Thông số cụ thể của relay:
Bảng 3 7 Thông số kỹ thuật của relay LY2N
Chỉ thị hoạt động: Led
Nguồn cấp (điện áp cuộn coil): 24 VDC
Thông số chân: 8 chân dẹp, chân lớn
Dòng tải (dòng điện định mức): 10A
Nhiệt độ hoạt động: -25 đến 40°C Độ ẩm hoạt động: 5 đến 85%RH
3.3.1.9 Khởi động từ Toshiba A4J Để điều khiển đóng/ngắt động cơ, cần phải kết hợp với relay trung gian để đóng/ngắt nguồn 220V của cuộn coil trong khởi động từ Từ đó, các tiếp điểm nối trực tiếp vào động cơ được cấp nguồn 220V thông mạch để điều khiển đóng/ngắt động cơ
Bảng 3 8 Thông số kỹ thuật của khởi động từ Toshiba A4J
Dòng định mức: 32A Điện áp cuộn dây: 220VAC
Tiếp điểm phụ: 2NO + 2NC
3.3.1.10 Màn hình HMI Weintek MT8071iP
Với ý tưởng không dùng các nút nhấn vật lý và để thuận tiện hơn trong việc thiết lập thời gian ca làm việc, áp suất đặt của hệ thống Nhóm chỉ sử dùng màn hình HMI Weintek vì đây là một lựa chọn thông dụng, giá rẻ, giao diện người dùng thân thiện và tương đối dễ thiết kế
Bảng 3 9 Thông số kỹ thuật của màn hình HMI Weintek MT8071iP
Bộ nhớ Flash ROM: 128 MB
Truyền thông: ethernet, RS-232, RS-485 Điện áp đầu vào: 10.5-28VDC
3.3.2 Thiết kế bảng điện điều khiển
Sau khi đã có các linh kiện cần dùng cho hệ thống, nhóm tiền hành thiết kế 1 bảng điện dùng để điều khiển Trước tiên là thiết kế trên phần mềm SolidWorks
Hình 3 4 Bảng điều khiển trên SolidWorks
Và dựa trên mô hình đã thiết kế trên SolidWorks, nhóm tiến hành thi công bảng điện trên thực tế
Hình 3 5 Bảng điều khiển trên thực tế
Mô hình hệ thống hoàn thiện
Mô hình nhóm đã thiết kế trên SolidWorks:
Hình 3 6 Hệ thống trên SolidWorks
Và đây là hệ thống nhóm đã thi công thực tế:
Hình 3 7 Hệ thống trên thực tế
Sơ đồ khối hệ thống
KHỐI CẢM BIẾN KHỐI ĐIỀU KHIỂN CƠ CẤU CHẤP HÀNH
KHỐI HIỂN THỊ VÀ ĐIỀU KHIỂN
KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM
KHỐI CƠ CẤU CHẤP HÀNH
Hình 3 8 Sơ đồ khối của hệ thống
Chức năng của các khối:
− Khối nguồn: Cung cấp điện áp 220VAC cho hệ thống cũng như cung cấp
24VDC cho các thành phần khác như PLC, relay, cảm biến, …
− Khối cảm biến: Có chức năng thu thập dữ liệu áp suất nước, gửi về vi xử lý để tính toán và điều chỉnh áp suất nước
− Khối xử lý trung tâm: Có chức năng xử lý các tín hiệu từ cảm biến, tính toán
PID và xuất tín hiệu điều khiển cho Biến tần và Contactor
− Khối điều khiển cơ cấu chấp hành: Xuất tín hiệu điều khiển cho 2 động cơ và các van Tín hiệu PWM cho động cơ 1 và tín hiệu ON/OFF cho động cơ 2
− Khối cơ cấu chấp hành: Gồm 2 động cơ sẽ thực hiện bơm nước và 4 van dung để xả nước Động cơ 1 có thể điều chỉnh tốc độ và động cơ 2 chạy tốc độ cố định
− Khối hiển thị và điều kiển: Hiển thị các kết quả như giá trị cảm biến, trạng thái các động cơ và van, đồng thời thực hiện điều khiển trực tiếp hệ thống.
Sơ đồ mạch điều khiển
Hình 3 9 Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống
- Cảm biến áp suất được đưa vào Module Analog In
- Tín hiệu điều khiển Động cơ 1 được xuất qua biến tần kết nối với Module Analog Out
- K1, RL1, RL2, RL3 và RL4 là các relay trung gian để giao tiếp ngõ ra PLC với thiết bị ngoại vi Trong đó K1 là contactor điều khiển Motor 2 Các Relay dùng để điều khiển Van.
THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN
Thiết lập hàm đọc/ghi thời gian thực hệ thống
Hệ thống sự dụng hàm RD_LOC và WR_LOC để đọc/ghi thời gian thực từ PC đồng bộ sang PLC khi nạp chương trình
RD_LOC: Hàm này được sử dụng để đọc thời gian thực từ PLC12 Khi sử dụng hàm này, dữ liệu được lưu trữ dưới dạng DTL2, một kiểu dữ liệu mới trong S7- 12002DTL là một kiểu dữ liệu 12 byte, bao gồm các thông số thời gian thực2
WR_LOC: Hàm này được sử dụng để điều chỉnh thời gian thực của PLC1 Nó cho phép người dùng điều chỉnh thời gian thực khi đồng hồ thời gian thực của PLC chạy sai Để thực hiện việc đọc/ghi thời gian thực Trước tiên ta tạo datablock để lưu trữ thời gian đọc và thời gian ghi bằng kiểu dữ liệu DTL
Hình 4 1 Khối data block lưu trữ thời gian đọc/ghi thời gian thực
Sau đó, ta thêm 2 hàm RD_LOC và WR_LOC lần lượt là hàm đọc/ghi thời gian thực vào chương trình Với hàm RD_LOC (đọc) luôn hoạt động, hàm WR_LOC (ghi) hoạt động khi có yêu cầu từ màn hình HMI
Hình 4 2 Hàm RD_LOC_T và WR_LOC_T trong chương trình
Xử lí tín hiệu analog từ cảm biến áp suất
Do cảm biến áp suất MBS 3300 gửi tín hiệu dòng điện trong khoảng từ 4-20mA vào mô-đun AI Nhưng mô-đun AI được sử dụng chỉ có chức năng đọc tín hiệu điện áp Do đó, cần dùng một điện trợ mức 500Ω để tín hiệu được AI từ 2-10V Điện trở được mắc như sau:
Hình 4 3 Sơ đồ kết nối giữa mô-đun AI và cảm biến áp suất
Khi được mắc điện trở 500 Ω, mức điện áp cảm biến gửi mô-đun AI là 2 - 10V tương đương 0 - 4 bar Thông thường, mô-đun AI đọc tín hiệu điện áp từ 0 - 10V thì
PLC chỉ có thể hiểu tín hiệu điện áp đó bằng giá trị 0 - 27648 Trong trường hợp điện áp nhận là 2 - 10V, giá trị 2V sẽ tương đương 5529.6 (do 2 27648
= ) Do đó, áp suất trong đường ống 0-4 bar sẽ được PLC hiểu bằng giá trị 5529,6 - 27648 Đoạn code xử lý tín hiệu cảm biến hồi tiếp về PLC:
Hình 4 4 Xử lí tín hiệu analog in từ cảm biến
Cấu hình cho biến tần Delta VFD-M
Biến tần gồm 2 loại: được cấp nguồn điện áp xoay chiều 1 pha hoặc 3 pha Còn tín hiệu ngõ ra của biến tần được sản xuất để điều khiển động cơ 3 pha Nhưng do động cơ
3 pha sẽ giá thành và công suất cao hơn so với nhu cầu của mô hình, nhóm đã cấu hình cho biến tần làm việc bỏ qua trạng thái mất pha để biến tần có thể hoạt động liên tục, trơn tru
Ngoài ra, dựa vào các thông số như điện áp ngõ vào, dòng điện ngõ vào, tần số của bơm và dựa vào đường (điện áp/tần số) theo gợi ý nhà sản xuất
Hình 4 5 Thông số máy bơm
Hình 4 6 Đường cong tỉ lệ V/F cho quạt và máy bơm
Ta cấu hình thông số biến tần như sau:
- Pr.76 = 9: Reset tất cả thông số về 50 Hz theo mặc định của nhà sản xuất
- Pr.03 = 10: Tần số ngõ ra lớn nhất (Hz)
- Pr.04 = 50: Tần số điện áp tối đa (Hz)
- Pr.05 = 220: Điện áp ngõ ra tối đa (V)
- Pr.06 = 25: Tần số trung điểm trong đường cong V/F (V)
- Pr.07 = 50: Điện áp trung điểm trong đường cong V/F (V)
- Pr.08 = 1.3: Tần số ngõ ra tối thiểu (Hz)
- Pr.09 = 10: Điện áp ngõ ra tối thiểu (V)
- Pr.10 = 5: Thời gian tăng tốc (s)
- Pr.11 = 7: Thời gian giảm tốc (s)
- Pr.52 = 2.3: Dòng điện định mức của động cơ (A)
- Pr.00 = 1: Nguồn lệnh điều khiển tần số được xác điện áp ngõ vào 0-10 V
- Pr.01 = 1: Nguồn lệnh vận hành bằng 1 thì lệnh được vận hành bằng các terminal bên ngoài và nút STOP trên Keypad có tác dụng
- Pr.32 = 1: Tắt chế độ bảo vệ mất pha.
Khởi tạo và cấu hình khối PID_Compact
4.4.1 Tạo khối PID_Compact Để khởi tạo khối PID_Compact: Mở rộng mục “Technology object” (1) → chọn mục “Add new object” (2) → chọn mục “PID” (3) → chọn mục “PID_Compact” (4)
Hình 4 7 Hướng dẫn khởi tạo khối PID_Compact
Sau khi khối PID_Compact được khởi tạo Ta vào mục “Configuration” để cấu hình các mục có trong đó
Hình 4 8 Mục Configuration của PID_Compact
Mục Basic settings trong Configuration, ta cấu hình:
− Loại bộ điều khiển: áp suất (pressure)
− Kiểu giá trị đặt: INPUT (kiểu số thực) là một tag được tạo bởi người dùng
− Kiểu giá trị ngõ ra: OUTPUT_PER (kiểu số nguyên) là giá trị ngõ ra tương tự
Hình 4 9 Cấu hình mục Basic settings
Mục Process value settings trong Configuration:
− Mức giới hạn trên của quá trình: 3.5 bar
− Mức giới hạn dưới của quá trình: 0 bar
− Mục “Process value scaling” không cấu hình
Hình 4 10 Cấu hình mục Process value settings
Mục Advanced settings trong Configuration, ta không cấu hình
Hình 4 11 Cấu hình mục Advanced settings
4.4.2 Dò bộ thông số PID và điều khiển khối PID_Compact
Sau khi đã cấu hình xong, ta vào mục Comissioning của khối PID_Compact để tìm bộ thông số PID của hệ thống Sau đó để bắt đầu quá trình Pretuning, ta làm như sau:
− Nhấn “Start” để bắt đầu thời gian lấy mẫu
− Nhấn “Start” khi đã chọn chế độ “Pretuning” ở Tuning mode
Hình 4 12 Do thông số hệ thống ở chế độ Pre-tuning
Nhưng do dải áp suất cần điều khiển của hệ thống nhỏ nên bỏ qua quá trình Pretuning
Tiếp theo, để thực hiện quá trình Fine-tuning, chỉ cần chuyển sang chể độ “Fine- tuning” và nhấn nút “Start” ở mục Tuning mode
Hình 4 13 Dò thông số hệ thống ở chế độ Fine-tuning
Sau 1 khoảng thời gian, khi thấy đáp ứng hệ thống dao động ở setpoint thì ta nhấn “Upload PID parameter” để bộ thông số PID được lưu vào khối PID_Compact
Ta có bộ thông số PID như sau:
Hình 4 14 Bộ thông số PID của hệ thống Để có thể điều khiển khối PID_Compact trong chương trình:
− Thêm khối Cyclic Interrupt (OB30) và thêm khối PID_Compact vào trong khối OB30
− Gán giá trị 3 vào “PID_Compact.Mode” để khối hoạt động ở chế động tự động
− Để chủ động trong việc bật/tắt khối PID_Compact, dùng tiếp điểm thường đóng nối chân RET của khối Việc kích chân RET giúp khối có thể tự khởi chạy và tự reset khi bị ngắt, tránh bị lỗi trong quá trình hoạt động
Hình 4 15 Điều khiển khiển khối PID_Compact
Lưu đồ giải thuật điều khiển hệ thống
Cấu hình các thông số: ca, thời gian, setpoint
Xuất tín hiệu điều khiển sang Biến tần
Setpoint Ca 2 Đọc Áp suất nước
Tính toán PID Tunning PID
Thiết lập Tần số VFD Điều khiển ON/
Hình 4 16 Lưu đồ giải thuật hoạt động của hệ thống Đầu tiên, ta cài đặt các thông số hệ thống như ca làm việc, setpoint cảm biến Dựa vào thời gian thực sẽ xác định đang hoạt động ca nào, ứng với giá trị Setpoint là bao nhiêu
Tiếp theo, hệ thống sẽ xử lý các tác vụ như Đọc giá trị cảm biến áp suất, check trạng thái ON/OFF hệ thống, trạng thái các van và Người dùng tiến hành chọn Mode hoạt động cho hệ thống:
- Nếu Mode là Manual, ta tiến hành thiết lập tốc độ động cơ M1 và có thể bật tắt động cơ M2 bằng nút nhấn
- Nếu Mode là Auto Hệ thống tiến hành Turning PID, khi đã có thông số PID, hệ thống sẽ tính toán giá trị PID và xuất giá trị điều khiển cho VFD để điều khiển động cơ M1 Trong quá trình M1 hoạt động nếu tần số lớn hơn 48.8Hz, động cơ M2 sẽ chạy bổ sung và ngược lại, khi tần số bé hơn 20Hz, M2 sẽ ngắt Sau đó chương trình quay lại các bước ban đầu
Khi nhấn OFF, các động cơ và PID sẽ dừng
Chi tiết cách vận hành hệ thống sẽ được trình bày ở mục 5.1: Vận hành hệ thống
VẬN HÀNH THỰC TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG
Vận hành thực tế
Hệ thống sẽ lần lượt vận hành theo chế độ Manual/Auto Ở chế độ Auto, hệ thống sẽ được thiết lập 1 giá trị đặt và ca làm việc xác định Trong qua trình vận hành, các van nước sẽ được đóng/ngắt ngẫu nhiên để quan sát đáp ứng của hệ thống
Chế độ Manual: Ta có thể tùy chỉnh tần số bơm 1 và đóng ngắt bơm 2
Chế độ Auto: ta thiết lập mức setpoint ban đầu là 1.9, ca làm việc để kiểm tra hoạt động của hệ thống là ca 1 (12:00:00 đến 18:00:00) và van 1 và van 2 được mở Khi nhấn
“SET” để bắt đầu vận hành, trong khoảng 4s, hệ thống đã bám được mức setpoint và không suất hiện vọt lố:
Hình 5 1 Đáp ứng hệ thống khi setpoint là 1.9 bar và mở 2 van
Hình 5 2 Trạng thái hệ thống khi setpoint là 1.9 bar và mở 2 van
Tiếp theo, mở thêm 1 van thì hệ thống chạy hết công suất nhưng không đáp ứng được setpoint:
Hình 5 3 Đáp ứng hệ thống khi setpoint là 1.9 bar và mở 3 van
Hình 5 4 Trạng thái hệ thống khi setpoint là 1.9 bar và mở 3 van Đóng 2 van đang được mở Từ mức áp suất 1.54 bar, hệ thống nhanh chóng xác lập mức 1.9 bar trong khoảng 2s và vọt lố cực kì nhỏ:
Hình 5 5 Đáp ứng hệ thống khi setpoint là 1.9 bar và mở 1 van
Hình 5 6 Trạng thái hệ thống khi setpoint là 1.9 bar và mở 1 van
Khi đặt setpoint 1.7 bar và chỉ mở 1 pha, hệ thống đáp ứng trong khoảng 1.6s và có vọt lố nhẹ:
Hình 5 7 Hệ thống khi setpoitnt bằng 1.7 bar và chỉ mở 1 van
Hình 5 8 Trạng thái hệ thống khi setpoint 1.7 và mở 1 van