BÁO CÁO-ĐIỀU KHIỂN CÁC PHẦN TỬ KHÍ NÉN

Bài 1: ĐIỀU KHIỂN CÁC PHẦN TỬ KHÍ NÉNI Phân biệt các loại cảm biến:  Cảm biến quang: khi đưa bất cứ vật nào che đầu cảm biến thì cảm biến sẽ lên mức 1.. II Các ví dụ chương trình mẫu:

Bài 1: ĐIỀU KHIỂN CÁC PHẦN TỬ KHÍ NÉN

I) Phân biệt các loại cảm biến:

 Cảm biến quang: khi đưa bất cứ vật nào che đầu cảm biến thì cảm biến sẽ lên mức 1

 Càm biến điện dung: khi đưa một vật bất kì lại thật gần thì cảm biến sẽ lên mức 1

 Cảm biến điện cảm : chỉ lên mức 1 khi đưa vật bằng kim loại lại gần

II) Các ví dụ chương trình mẫu:

1)Thí nghiệm 1C:

Viết chương trình điếu khiển xi lanh I,mỗi khi nhấn SW2 xi lanh I đẩy

ra,sau 2 s thì xi lanh tự đẩy vào

SW2

#0020 //Thiết lập 2 trạng thái đẩy ra và thu vào là ngược nhau

//Dùng timer 0 có chu kì 4s để cho phép xi lanh I và J đẩy ra tuần tự nhau

LD 1007 AND NOT TIM 000 OUT 1000

LD 1007 AND TIM 000 OUT 1002 //Thiết lập chế độ đẩy ra và thu vào của xi lanh I ngược nhau

LD 1000 AND 1007 OUT 1001 //Tạo ra xung chu kì 8s (ON 4s và OFF 4s) cho timer 0

LD 1007 AND NOT TIM 001 TIM 000

#0040

LD 1007 AND TIM 000 TIM 001

#0040

3)Thí nghiệm 2D: (mở rộng của 2A,2B,2C):

-Viết chương trình phân loại chai bia,nếu gặp chai lỗi thì cho xi lanh I đẩy ra

để đưa chai lỗi về băng chuyền để sửa chữa,khi đủ 12 chai thì xi lanh J được đẩy từ trên xuống để đóng nút chai

-Dây truyền có dùng cảm biến quang để phát hiện lỗi kẹt chai,nếu quá 30s

ma cảm biến quang ko phát hiện được chai đi qua sẽ hú còi báo động

-Nếu bị mất điện thì bộ đếm số chai sẽ không thay đổi và khi có điện thì vẫn hoạt động bình thường

SW2

//Khi băng chuyền bắt đầu hoạt động,nếu cảm biến quang báo có chai đi ngang (CB1 ON) và cảm biến dung báo chai lỗi (CB2 ON) thì cho xi lanh I hoạt động trong 2 s để đẩy chai lỗi ra

OR 1000 AND 0001 AND 0002 AND NOT TIM 0 OUT 1000

LD 1000 TIM 000

#0020

LD NOT 1000 AND 1007

OUT 1001 //khi băng chuyền hoạt động,cảm biến quang báo có chai đi ngang(CB1 ON)

và cảm biến dung không báo lỗi chai thì ta bắt đầu đếm số chai xuống.Khi số chai đếm xuống bằng 0(đủ 12 chai) thì reset số chai đếm về 12

LD 1007 AND 0001 AND NOT 0002

LD CNT1 CNT 001

12 //Khi đã đủ 12 chai thì cho xi lanh J hoạt động (trong 4s) để đóng nắp chai

LD CNT1

OR 1002 AND NOT TIM 002 OUT 1002

LD 1002 TIM 002

#0040 //Thiết lập chế độ báo động còi khi có lỗi kẹt chai:khi băng chuyền hoạt động,và cảm biến quang chưa xác định có chai tới thì ta sẽ cho timer 3

chạy,nếu sau 30s mà không có chai đi ngang (tức bị kẹt chai) timer 3 sẽ on

và hú còi báo

LD 1007 AND NOT 0001 TIM 003

#0300

LD TIM3 OUT 1004

III) Thực hiện phương án được giao:

Khi nhấn Start (SW2) , hệ thống sẽ thực hiện một cách tuần tự các bước sau:

1/ xi lanh I đẩy ra

2/ xi lanh J đẩy ra 3/ xi lanh K đẩy ra 4/ xi lanh I,J thu vào 5/ xi lanh K thu vào

6/ xi lanh K đẩy ra

7/ xi lanh J đẩy ra

8/ xi lanh I đẩy ra 9/ xi lanh J,K thu vào

10/ xi lanh I thu vào 11/ tắt hệ thống Mỗi bước cách nhau 1s Khi nhấn Stop (SW3) hệ thống dừng lại

//Khi hệ thống đã bắt đầu hoạt động,ta kích cho các timer chạy,mỗi timer tương ứng với mỗi mốc thời gian bắt đầu các bước

LD 1007 TIM 001

LD 1007 TIM 002

#0020

………

LD 1007 TIM 011

#0110 //dựa vào yêu cầu ta có xi lanh I sẽ đẩy ra khi timer 1 ON và thu vào khi timer 4 ON,và lại đẩy ra khi timer 8 ON thu vào khi timer 10 ON

LD TIM1 AND NOT TIM4 OUT 1000

LD TIM8 AND NOT TIM10 OUT 1000

LD 1007 AND NOT 1000 OUT 1001

//Tương tự ta có xi lanh J đẩy ra khi timer 2 ON và thu vào khi timer 4

ON,tiếp tục đẩy ra khi timer 7 ON,thu vào khi timer 9 ON

LD TIM2 AND NOT TIM4 OUT 1002

LD TIM7 AND NOT TIM9 OUT 1002

//Tương tự ta có xi lanh K đẩy ra khi timer 3 ON và thu vào khi timer 5 ON,tiếp tục đẩy ra khi timer 6 ON,thu vào khi timer 9 ON

LD TIM3 AND NOT TIM5 OUT 1003

LD TIM6 AND NOT TIM9 OUT 1003

 Nhận xét: hệ thống hoạt động đúng theo yêu cầu

Bài 2: ĐIỀU KHIỂN DÙNG PLC OMRON

OR 20000 AND NOT 00002 OUT 20000

//Cho timer 1 chạy để delay 5s sau khi nhấn STAR

LD 20000 TIM 001

#0050 //thiết lập chế độ PAUSE dùng địa chỉ 20002 để làm biến trung gian

LD TIM1 AND 00003

LD TIM1 AND 20002 KEEP 20002 //Sử dụng địa chỉ 20002 để làm điều kiện cho hàm khóa đoạn chương trình

LD 20002

IL //Bắt đầu đoạn chương trình trong hàm khóa

//Nếu đã delay đủ 5s và băng tải thùng dừng thì cho băng tải táo chạy

LD TIM1 AND NOT 10001 OUT 10000

//khi công tắc hành trình ON,báo thùng đã đến đúng vị trí thì reset counter đếm táo và dùng cảm biến táo để đếm số táo đi qua

LD 00000

LD NOT 00007 CNT 000

#0010 //băng tải thùng sẽ chạy khi timer 5s đã ON và công tắc hành trình không ON(tức thùng chưa đến đúng vị trí để bỏ táo vào) hoặc băng tài thùng sẽ chạy khi táo đã bỏ đủ (CNT0 ON),

LD CNT0

OR NOT 00007 AND TIM1

OUT 10001 //Mỗi lần đã bỏ xong 1 thùng táo (CNT0 ON) thì cho counter đếm thùng tăng thêm 1 và dùng biến trung gian chạy chương trình (20000) để reset counter đếm thùng(mỗi lần hệ thống hoạt động lại thì reset counter)

LD CNT0

LD 25314

LD 20000 CNTR 0000 #0010 //thiết lập giá trị so sánh liên tục cho counter đếm thùng

LD 25313

CMP 00000 #0010 //dừng hệ thống khi bộ so sánh báo đã đếm đủ 10 thùng (25506 ON)

LD 25506 OUT 20001 //dừng đoạn chương trình trong hàm khóa

ILC

II) Thực hiện phương án được giao:

Sau khi nhấn Start, hệ thống sẽ tự động đóng gói 1 thùng 5 táo Sau đó hệ thống nghỉ trong 10s Kế tiếp đóng liên tục 3 thùng theo thứ tự gồm 3 táo, 2 táo và

1 táo Hệ thống sẽ dừng hoàn toàn sau khi thực hiện xong tất cả các bước trên hoặc khi ta nhấn Stop

Khi hệ thống đang trong trạng thái dừng, nếu ta nhấn Start, hệ thống sẽ thực hiện lại tất cả công việc theo thứ tự như trên

Chương trình LADDER:

Chương trình danh sách lệnh:

//Để giải quyết bài toán ta chia bài toán ra làm 2 giai đoạn,giai đoạn sau khi nhấn START và giai đoạn sau khi TIMER 0 ON tức là sau khi ngừng hệ thống 10s

//giai đoạn đầu sẽ chạy với biến tự giữ 20000

//giai đoạn sau sẽ chạy với biến timer 0

LD 000.01

OR 200.00 AND NOT 000.02 AND NOT TIM001 OUT 200.00

//thiết lập điều kiện cho băng tải táo chạy:

+biến hoạt động của giai đoạn 1 hoặc 2 đã ON (20000 và TIMER 0 ON)

+băng tải thùng phải đang dừng

LD 200.00 AND NOT 100.01

LD NOT 200.01

OR TIM000

AND LD OUT 100.00 //thiết lập các Counter đếm số thứ tự thùng tới (1 4) và Counter đếm số táo cho mỗi thùng:

LD 000.00 //Counter 7 đếm 5 táo cho thùng 1

LD NOT 000.07 CNT 007 005

LD CNT020 //Counter 8 đếm 3 táo cho thùng 2 AND 000.00

LD NOT 000.07 CNT 008 003

LD CNT002 //Counter 9 đếm 2 táo cho thùng 3 AND 000.00

LD NOT 000.07 CNT 009 002

LD CNT003 //Counter 10 đếm 1 táo cho thùng 4 AND 000.00

LD NOT 000.07 CNT 010 001

LD 000.07 //Counter 20 ON khi đã có 2 thùng qua

LD 000.01 CNT 020 002

LD 000.07 //Counter 2 ON khi đã có 3 thùng qua

LD 000.01 CNT 002 003

LD 000.07 //Counter 3 ON khi đã có 4 thùng qua

LD 000.01 CNT 003 004 //Thiết lập điều kiện chạy cho băng tải thùng: gồm 5 điều kiện tương ứng cho từng trường hợp

LD NOT 200.01 AND CNT007

OR NOT 000.07

OR CNT008

OR CNT009

OR CNT010

AND 200.00 OUT 100.01

//Thiết lập Timer0 để Delay hệ thống 10s sau khi đã đóng xong thùng thứ 1 (ở đây mô phỏng chỉ 2s)

LD CNT020 TIM 000 020 OUT 200.01

//Sau khi đã đóng xong tất cả các thùng thì cho biến 20003 ON và kích hoạt Timer1 Sau thời gian 2s, hệ thống sẽ dừng hoàn toàn và chờ nhấn START để khởi động lại

LD CNT010

OR 200.03 AND NOT TIM001 OUT 200.02

LD 200.02 OUT 200.03

LD 200.03 TIM 001 020 END

 Nhận xét: hệ thống trên Board thí nghiệm hoạt động đúng như yêu cầu

Bài 3: ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ BẰNG

CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CỔ ĐIỂN

I) Đoạn chương trình mẫu:

// Sự kiện khi khởi động chương trình

BOOL CBai3_3Dlg::OnInitDialog()

{

CDialog::OnInitDialog();

// Set the icon for this dialog The framework does this automatically

CPaintDC dc(this); // device context for painting

SendMessage(WM_ICONERASEBKGND, (WPARAM) dc.GetSafeHdc(), 0);

// Center icon in client rectangle int cxIcon = GetSystemMetrics(SM_CXICON);

int cyIcon = GetSystemMetrics(SM_CYICON);

CRect rect;

GetClientRect(&rect);

int x = (rect.Width() - cxIcon + 1) / 2;

int y = (rect.Height() - cyIcon + 1) / 2;

// Draw the icon dc.DrawIcon(x, y, m_hIcon);

// The system calls this to obtain the cursor to display while the user drags

// the minimized window

// when the application's main window is not a dialog

SetIcon(m_hIcon, TRUE); // Set big icon

SetIcon(m_hIcon, FALSE); // Set small icon

// TODO: Add extra initialization here

// If you add a minimize button to your dialog, you will need the code below

// to draw the icon For MFC applications using the document/view model,

// this is automatically done for you by the framework

// CSetting message handlers

// Sự kiện khi nhấn nút Start

void CBai3_3Dlg::OnStart()

{

// TODO: Add your control notification handler code here

// Select and Open Device

if(!flag) DRV_SelectDevice(m_hWnd,FALSE,&m_DeviceNume, m_DeviceName);

ptAIVoltageIn.TrigMode = 0; // internal trigger

ptAIVoltageIn.voltage = (FLOAT far *)&Input;

// configures the gain for the specifed analog output channel

Scope1.Channels[1].Data.AddYPoint(Temp);

s.Format("%0.2lf",pw);

// Pwr = 100 ; this->SetDlgItemText(IDC_POWER, s);

Scope2.Channels[0].Data.AddYPoint(Pwr);

}

dwCurrentTime = GetTickCount()- gdwStartTime;

// TODO: If this is a RICHEDIT control, the control will not

// send this notification unless you override the CDialog::OnInitDialog()

// function and call CRichEditCtrl().SetEventMask()

// with the ENM_CHANGE flag ORed into the mask

// TODO: Add your control notification handler code her

}

void CSetting::OnChangeT0()

{

// TODO: If this is a RICHEDIT control, the control will not

// send this notification unless you override the CDialog::OnInitDialog()

// function and call CRichEditCtrl().SetEventMask()

// with the ENM_CHANGE flag ORed into the mask

// TODO: Add your control notification handler code here

}

II) Các đoạn chương trình điều khiển ON-OFF và PID:

1) Điều khiển PID:

- Đoạn đọc tín hiệu nhiệt độ:

DRV_AIVoltageIn(DriverHandle,(LPT_AIVoltageIn)&ptAIVoltageIn);

- Đoạn tính và xuất tín hiệu điều khiển:

Error = Temp - 62.5*Input;

2) Điều khiển ON-OFF:

- Đoạn đọc tín hiệu nhiệt độ:

// read input data

DRV_AIVoltageIn(DriverHandle,(LPT_AIVoltageIn)&ptAIVoltageIn);

- Đoạn tính và xuất tín hiệu điều khiển:

// write output data

ptAOConfig.chan = gwChannelOutput ;

a=KL/T=7.5 T i =2L=100 T d =0.5L=25

K p =1,20/a=0.16 K i =K p /T i =1.6*10 -3 K d =K p *T d =4

2) Khảo sát vòng kín với bộ điều khiển PID:

Khảo sát với các hệ số PID tính được từ vòng hở:

Đáp ứng thu được:

Khảo sát với các hệ số PID mặc định:

Sai số xác lập ( 0 C)

3) Khảo sát vòng kín với bộ điều khiển ON-OFF:

Vẽ các đáp ứng lần lượt với các vùng trễ Db là 1 o C , 0.2oC

Sai số xác lập ( 0 C)

=> Nhận xét:

- Ở điều khiển ON-OFF khi độ rộng vùng chết càng nhỏ thì sai số xác lập càng nhỏ

- Bộ điều khiển PID cho sai số nhỏ hơn so với bộ điều khiển ON-OFF.Chất lượng bộ điều khiển PID tốt hơn nhiều so với ON-OFF

Câu hỏi thêm: làm cho “mịn” đặc tuyến khi điều khiển ON-OFF (đoạn nhấp nhô đều

nhau ở 2 bên giá trị xác lập)

Bài 4: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ VÀ VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ DC

I) Các đoạn chương trình mẫu :

// Đoạn chương trình đọc xung:

PT_DioReadPortByte ptDioReadPortByte0,ptDioReadPortByte1;

USHORT DataLo,DataHi;

double Pulse;

double Delta_Pulse;

static double PrevPulse;

// read low byte

ptDioReadPortByte0.port = 0;

ptDioReadPortByte0.value = (USHORT far *)&DataLo;

// read high byte

ptDioReadPortByte1.port = 1;

ptDioReadPortByte1.value = (USHORT far *)&DataHi;

DRV_DioReadPortByte(DriverHandle,(LPT_DioReadPortByte)&ptDioReadPortByte0);

DRV_DioReadPortByte(DriverHandle,(LPT_DioReadPortByte)&ptDioReadPortByte1);

Pulse = DataHi*256 + DataLo;

Delta_Pulse = Pulse - PrevPulse;

PrevPulse = Pulse;

// processing counter overflow

if(Delta_Pulse>+32768) Delta_Pulse = Delta_Pulse - 65536;

if(Delta_Pulse<-32768) Delta_Pulse = Delta_Pulse + 65536;

//configure input and output of the PCI card

if(!flag) DRV_SelectDevice(m_hWnd,FALSE,&m_DeviceNume, m_DeviceName); DRV_DeviceOpen(m_DeviceNume,&DriverHandle);

// configures the gain for the specifed analog input channel

ptAIVoltageIn.TrigMode = 0; // internal trigger

ptAIVoltageIn.voltage = (FLOAT far *)&Input;

// configures the gain for the specifed analog output channel

//Đoạn tính tín hiệu điều khiển:

double CBAI4Dlg::PID(double currentspeed)

{

static double u[2];

static double e[3];

e[2] = SetSpeed - currentspeed;

u[1] = u[0] + a0*e[2] + a1*e[1] + a2*e[0];

// Đoạn xuất tín hiệu điều khiển:

void CBAI4Dlg::OnTimer(UINT nIDEvent)

{

// TODO: Add your message handler code here and/or call default

CString s;

II) Tiến hành thí nghiệm:

1)Điều khiển tốc độ động cơ:

 Thí nghiệm với Kp thay đổi,Ki=0.015,Kd=1e-6:

Kp 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 Thời gian lên (s)

Thời gian xác lập (s) 14 6.2 5.5 4.1 3.6 3.2 3

Độ vọt lố (%) 26 27 28 30 32 34 35 Sai số xác lập (v/p) 2 5 6 9 11 13 16

Đáp ứng thu được:

+ Trường hợp Kp=0.001:

+ Trường hợp Kp=0.002:

 Thí Nghiệm với Ki thay đổi,Kp=0.0004,Kd=e^(-6):

+ Trường hợp Kd=3.10^(-4):

2) Điều khiển vị trí động cơ:

 Thí Nghiệm với Ki=0.05,Kp=0.002,Kd=0.025

Thời gian lên 0.07s

Thời gian xl (s) 1.6s

Độ vọt lố (%) 15%

Sai số xl (v/p) 0.41

III) Nhận xét ảnh hưởng của các thành phần Kp , Ki , Kd của bộ

điều khiển PID:

 Khi tăng Kp : sai số xác lập càng nhỏ, thời gian xác lập tăng, độ vọt lố càng

cao Khi tăng Kp thì các cực của hệ thống nói chung có xu huớng di chuyển

ra xa trục thực Nếu tăng Kp quá giá trị hệ số khuếch đại giới hạn thì hệ thống sẽ trở nên mất ổn định (dao động)

 Khi tăng Ki : làm chậm đáp ứng quá độ thời gian xác lập tăng , độ vọt lố

tăng , sai số xác lập giảm Do hệ số khuếch đại của khâu PI bằng vô cùng tại tần số bằng 0 nên khâu PI có thể làm cho sai số của tín hiệu vào là hàm nấc của hệ thống không có khâu vi phân lý tưởng bằng 0 Ngoài ra, do khâu PI là một bộ lọc thông thấp nên nó còn có tác dụng triệt tiêu nhiễu tần số cao tác động vào hệ thống

 Khi tăng Kd : đáp ứng của hệ thống càng nhanh ,thời gian lên ngắn,nhưng

thời gian xác lập tăng , độ vọt lố tăng và sai số xác lập tăng

Bài 5:ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DC

I) Yêu cầu của thầy:

Tạo thêm 1 nút nhấn REVERSE để đảo chiều quay của động cơ nhưng chỉ nhấn REVERSE được 1 lần

II) Các đoạn chương trình mẫu của giải thuật PID thích nghi:

//Đoạn đọc tín hiệu xung:

double CBAI4Dlg::DataPulse()

{

PT_DioReadPortByte ptDioReadPortByte0,ptDioReadPortByte1;

USHORT DataLo,DataHi;

double Pulse;

double Delta_Pulse;

//static double PrevPulse;

// read low byte ptDioReadPortByte0.port = 0;

ptDioReadPortByte0.value = (USHORT far *)&DataLo;

// read high byte ptDioReadPortByte1.port = 1;

ptDioReadPortByte1.value = (USHORT far *)&DataHi;

DRV_DioReadPortByte(DriverHandle,(LPT_DioReadPortByte)&ptDioReadPort Byte0);

DRV_DioReadPortByte(DriverHandle,(LPT_DioReadPortByte)&ptDioReadPort Byte1);

Pulse = DataHi*256 + DataLo;

Delta_Pulse = Pulse - PrevPulse;