I. Mục tiêu của bài thí nghiệm Giúp sinh hiểu được: - Vòng điều khiển, chúc năng và các bộ phạn của hệ thống điều khiển lưu lượng: Đầu dò lưu lượng, bộ phận tác động, thiết bị đo chênh lệch áp suất, bộ chuyển đổi I/P, bộ điều khiển UDC 2500…. - Các chế độ điều khiển (On/Off; PID…) và các thông số của bộ điều khiển (PB, Ti, Td). - Khảo sát và xây dựng phương trình hàm tuyền cho hệ thống điều khiển lưu lượng. II. Cơ sở lý thuyết 1. Nguyên lý hoạt động - Khi mở nguồn bơm hoạt động nước chảy trong đường ống qua van V3 với một lưu lượng nào đó, lưu lượng đó được đo bởi màng chắn và cảm biến áp suất chênh lệch F11, sau đó tín hiệu được chuyển vào bộ điều khiển để xử lý. Van solenoid (V4) tỉ lệ với bộ tác động PID van được vận hành bởi bộ điều khiển thông qua bộ chuyển đổi I/P. Khi đó tín hiệu đầu ra sẽ dưới dạng Ampe chuyển thành áp suất khí nén điều khiển độ mở của van sao cho đáp ứng như giá trị SP mong muốn. 2. Phương pháp điều khiển a. Hướng dẫn sử dụng phần mềm điều khiển Khởi động phần mềm: sử dụng phần mềm ứng dụng DELTALAB - Mở SPECVIEW, click vào biểu tượng - Chọn MP116VE sao đó chọn Go Online Now ! - Nhấn vào Password Login or Logout. Chọn Student sau đó nhấn Log-In b. Phương pháp xác định các thông số của bộ điều khiển Trong bài này ta sử dụng phương pháp chủ đạo là phương pháp điều chỉnh Cài đặt theo Phương pháp điều chỉnh: - Cài đặt khảo sát ảnh hưởng của dải tác động tỉ lệ (PB): + Trên bộ điều khiển cài đặt ALGOR -> CTR ALG: giá trị “PD+MR” để loại bỏ tác dụng tích phân, cài đặt TUNING -> RATE T: giá trị 0. + Trên màn hình máy tính “Control monitoring”, chọn giá trị Ti = 50 để loại bỏ tác động tích phân. +Khảo sát PB=200%, 100%, 75%, 50% ứng với 3 giá trị cài đặt SP khác nhau C=500 l/h, 1000 l/h, 1200 l/h. + Lựa chọn giá trị PB thích hợp cho mỗi chế độ lưu lượng hệ thống. 3 - Cài đặt khảo sát ảnh hưởng của thời gian tích phân Ti: + Lưu lượng mong muốn là 1000 l/h do đó cài đặt SP=1000 l/h + Trên bộ điều khiển cài đặt ALGOR -> CTR ALG: giá trị “PIDA”, cài đặt TUNING -> RATE T: giá trị 0 + Trang “control monitoring”, dải tác động tỉ lệ (PB) được chọn theo giá trị đã khảo sát ở bước trên. + Khảo sát ảnh hưởng của Ti đến khả năng đáp ứng của hệ thống với nhiễu: Ti= 1 phút, 0.5 phút, 0.25 phút, 0.2 phút. + Tạo nhiễu bằng cách cài đặt SP= 500 l/h cho hệ thống chạy ổn định, sau đó thay đổi giá trị SP= 1000 l/h. Ghi lại thời gian từ lúc tạo nhiễu đến khi hệ thiết lập lại trạng thái cân bằng – thời gian đạt ổn định. + Giá trị Ti được lựa chọn tương ứng với thời gian đạt trạng thái ổn định là nhanh nhất. - Tác động tỉ lệ, tích phân, vi phân Để nhận thấy ảnh hưởng của tác động vi phân lên hệ thống, quan sát đáp ứng của hệ thống dưới tác động của nhiễu ( thời gian hệ trở về ổn định, độ vọt lố,…) khi chế độ điều khiển có và không có tác động vi phân( Td=0.2 phút và Td=0) III. Kết quả và xử lý số liệu a. Khảo sát ảnh hưởng của PB:
Trang 1BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BÁO CÁO THỰC HÀNH THIẾT BỊ ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
Bài 3: ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Minh Tiến
Họ và tên sinh viên: Khổng Tiến Quyết MSSV: 22686611
Lớp: DHHO18ATT Thứ: Chủ Nhật Tiết: 2-6
Thành phố Hồ Chí Minh
Trang 2I Mục tiêu của bài thí nghiệm
Giúp sinh hiểu được:
- Vòng điều khiển, chúc năng và các bộ phạn của hệ thống điều khiển lưu lượng: Đầu dò lưu lượng, bộ phận tác động, thiết bị đo chênh lệch áp suất, bộ chuyển đổi I/P, bộ điều khiển UDC 2500…
- Các chế độ điều khiển (On/Off; PID…) và các thông số của bộ điều khiển (PB, Ti, Td)
- Khảo sát và xây dựng phương trình hàm tuyền cho hệ thống điều khiển lưu
lượng
II Cơ sở lý thuyết
1 Nguyên lý hoạt động
- Khi mở nguồn bơm hoạt động nước chảy trong đường ống qua van V3 với một lưu lượng nào đó, lưu lượng đó được đo bởi màng chắn và cảm biến áp suất
chênh lệch F11, sau đó tín hiệu được chuyển vào bộ điều khiển để xử lý Van
solenoid (V4) tỉ lệ với bộ tác động PID van được vận hành bởi bộ điều khiển thông qua bộ chuyển đổi I/P Khi đó tín hiệu đầu ra sẽ dưới dạng Ampe chuyển thành áp suất khí nén điều khiển độ mở của van sao cho đáp ứng như giá trị SP mong
muốn
2 Phương pháp điều khiển
a Hướng dẫn sử dụng phần mềm điều khiển
Khởi động phần mềm: sử dụng phần mềm ứng dụng DELTALAB
- Mở SPECVIEW, click vào biểu tượng
- Chọn MP116VE sao đó chọn Go Online Now !
- Nhấn vào Password Login or Logout Chọn Student sau đó nhấn Log-In
b Phương pháp xác định các thông số của bộ điều khiển
Trong bài này ta sử dụng phương pháp chủ đạo là phương pháp điều chỉnh
Cài đặt theo Phương pháp điều chỉnh:
- Cài đặt khảo sát ảnh hưởng của dải tác động tỉ lệ (PB):
+ Trên bộ điều khiển cài đặt ALGOR -> CTR ALG: giá trị “PD+MR” để loại bỏ tác dụng tích phân, cài đặt TUNING -> RATE T: giá trị 0
+ Trên màn hình máy tính “Control monitoring”, chọn giá trị Ti = 50 để loại bỏ tác động tích phân
+Khảo sát PB=200%, 100%, 75%, 50% ứng với 3 giá trị cài đặt SP khác nhau C=500 l/h, 1000 l/h, 1200 l/h
+ Lựa chọn giá trị PB thích hợp cho mỗi chế độ lưu lượng hệ thống
Trang 3- Cài đặt khảo sát ảnh hưởng của thời gian tích phân Ti:
+ Lưu lượng mong muốn là 1000 l/h do đó cài đặt SP=1000 l/h
+ Trên bộ điều khiển cài đặt ALGOR -> CTR ALG: giá trị “PIDA”, cài đặt TUNING -> RATE T: giá trị 0
+ Trang “control monitoring”, dải tác động tỉ lệ (PB) được chọn theo giá trị đã khảo sát ở bước trên
+ Khảo sát ảnh hưởng của Ti đến khả năng đáp ứng của hệ thống với nhiễu: Ti= 1 phút, 0.5 phút, 0.25 phút, 0.2 phút
+ Tạo nhiễu bằng cách cài đặt SP= 500 l/h cho hệ thống chạy ổn định, sau đó thay đổi giá trị SP= 1000 l/h Ghi lại thời gian từ lúc tạo nhiễu đến khi hệ thiết lập lại trạng thái cân bằng – thời gian đạt ổn định
+ Giá trị Ti được lựa chọn tương ứng với thời gian đạt trạng thái ổn định là nhanh nhất
- Tác động tỉ lệ, tích phân, vi phân
Để nhận thấy ảnh hưởng của tác động vi phân lên hệ thống, quan sát đáp ứng của
hệ thống dưới tác động của nhiễu ( thời gian hệ trở về ổn định, độ vọt lố,…) khi chế độ điều khiển có và không có tác động vi phân( Td=0.2 phút và Td=0)
III Kết quả và xử lý số liệu
a Khảo sát ảnh hưởng của PB:
PB (%) SP (l/h) PV OP (%) Ghi chú
200 500 824 7,4 ∆H=
824-500=324
100 500 817 14,7 ∆H=317
50 500 700 18,4 ∆H=200
40 500 695 22,9 ∆H=195
30 500 650,9 23,1 ∆H=150,9
25 500 625 22,5 ∆H=125
Trang 4b Khảo sát ảnh hưởng của tác động tích phân Ti:
PB = 150%
Ti (phút) SP (l/h) PV OP (%) Thời gian đạt
đến trạng thái
ổn định (s)
1 500 494 21,6 120
0,5 500 499,8 21,4 56
0,25 500 503,2 22 47
0,15 500 500,8 21,9 40
0 5 10 15 20 25
0 50 100 150 200 250
e(t)
Ảnh hưởng của tác động tỉ lệ đối với bộ điều
khiển
Trang 5c Khảo sát ảnh hưởng của tác động vi phân Td
Td (phút) SP (l/h) PV Thời gian đạt
ổn định (s)
Sự vọt lố
d Khảo sát ảnh hưởng của tác động tỉ lệ PB đến sai số:
21 21.2 21.4 21.6 21.8 22 22.2
0 20 40 60 80 100 120 140
Ti(s)
Ảnh hưởng của tác động tích phân đối với bộ
điều khiển
Trang 6IV Bàn luận:
1 Nêu ảnh hưởng PB(%) ,Ti, Td đến hệ thống
- Thể điều chỉnh dải tác động tỉ lệ (PB) để có được sự điều khiển tốt hơn trong những điều
kiện khác nhau của quy trình Nếu giảm dải tác động về 0, ta được bộ điều khiển ON/OFF
-Khâu tích phân tăng tốc độ chuyển động của quá trình tới điểm đặt và khử sai lệch tĩnh của
bộ điều khiển chỉ có tác động tỉ lệ Tuy nhiên, vì khâu tích phân là đáp ứng của sai
số tích lũy
trong quá khứ, nó có thể khiến giá trị hiện tại vọt lố
- Tác động của điều khiển vi phân có xu hướng làm giảm OP Ngược lại khi PV giảm, Phần
vi phân có xu hướng làm tăng OP Vi phân trong điều khiển giúp quá trình trách được sự vọt
lố và làm cho hệ thống tự ổn định