Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển mức nước bình cấp trên nền centum VP

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRƯƠNG QUANG TƯƠI NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỨC NƯỚC BÌNH CẤP TRÊN NỀN CENTUM VP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa THÁI NGUYÊN – 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tên là: Trương Quang Tươi Sinh ngày 12 tháng 10 năm 1979 Học viên lớp cao học khóa K14 - Tự động hóa, trường Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp - Đại học Thái Nguyên Hiện công tác tại: Trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật Vĩnh Phúc Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng dựa hướng dẫn người hướng dẫn khoa học tài liệu tham khảo trích dẫn Kết nghiên cứu trung thực chưa công bố công trình khác Thái Nguyên, ngày tháng 10 năm 2014 Tác giả luận văn Trương Quang Tươi ii LỜI CẢM ƠN Trong trình làm luận văn, nhận nhiều ý kiến đóng góp từ thầy giáo, cô giáo, anh chị bạn đồng nghiệp Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến TS Nguyễn Hiền Trung dành tâm huyết hướng dẫn suốt thời gian qua Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo môn Tự động hóa – Khoa điện – trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp gia đình có ý kiến đóng góp quí báu tạo điều kiện thuận lợi cho trình hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Phòng đào tạo, Phòng Thí nghiệm Điện – Điện tử trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp tạo điều kiện thuận lợi thủ tục thiết bị thực nghiệm để hoàn thành luận văn Học viên Trương Quang Tươi iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vi DANH MỤC CÁC BẢNG .ix MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài .1 Các kết đạt Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc luận văn Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan điều khiển trình 1.1.1 Quá trình biến trình .4 1.1.2 Mục đích chức điều khiển trình 1.2 Tổng quan điều khiển phân tán 1.2.1 Cấu trúc thành phần hệ thống DCS 1.2.2 Mô hình phân cấp .8 1.2.3 Cấu trúc điều khiển .10 1.3 Hệ thống điều khiển trình YOKOGAWA phòng thí nghiệm Điện – Điện tử trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp 15 1.3.1 Cấu hình phần cứng 15 1.3.2 Chức nhiệm vụ hệ thống thiết bị thí nghiệm 21 1.3.3 Những vấn đề nghiên cứu bỏ ngỏ 21 1.4 Kết luận chương 22 Chương XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỨC NƯỚC BÌNH CẤP 23 2.1 Giới thiệu chung 23 2.2 Xây dựng phương trình mô hình 24 2.2.1 Cơ sở lý thuyết 24 2.2.2 Áp dụng cho toán điều khiển mức 25 2.2.3 Biến chênh lệch mô hình hàm truyền đạt 26 2.3 Sách lược điều khiển .28 2.4 Thiết kế điều khiển 30 2.4.1 Xác định hàm truyền biến tần động .30 2.4.2 Thiết kế điều khiển theo phương pháp tối ưu đối xứng [2] .32 2.4.3 Thiết kế vòng điều khiển lưu lượng .34 2.5 Kết luận chương 36 iv Chương THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN MỨC NƯỚC BÌNH CẤP TRÊN NỀN CENTUM VP VÀ THỰC NGHIỆM 37 3.1 Quá trình phát triển tính CENTUM VP 37 3.1.1 Quá trình phát triển CENTUM VP 37 3.1.2 Các tính chủ yếu CENTUM VP 37 3.2 Phương pháp cài đặt HIS CENTUM VP 42 3.2.1 Các bước cài đặt HIS 42 3.2.2 Các bước cài đặt CENTUM VP .46 3.3 Thiết kế hệ điều khiển mức nước bình cấp 53 3.3.1 Khởi tạo dự án 53 3.3.2 Thiết kế giao diện điều khiển 55 3.3.3 Lập trình điều khiển Function Block .58 3.4 Thực nghiệm 61 3.4.1 Các bước vận hành hệ thống thí nghiệm YOKOGAWA .61 3.4.2 Giới thiệu chạy thử vòng điều khiển PID 64 3.4.3 Phân tích khối điều khiển PID theo quan điểm YOKOGAWA [8] 69 3.4.4 Kết thực nghiệm .73 3.5 Kết luận chương 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .75 Kết luận 75 Kiến nghị 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO .77 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU PV Biến trình (Process variable) MV Biến điều khiển (Manipulated output value) SV Giá trị đặt (Setpoint value) vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1 Quá trình phân loại biến trình .4 Hình 1-2 Các thành phần hệ thống điều khiển giám sát Hình 1-3 Phân cấp chức hệ thống điều khiển giám sát Hình 1-4 Cấu trúc điều khiển tập trung với vào/ra tập trung 11 Hình 1-5 Cấu trúc điều khiển tập trung với vào/ra phân tán 12 Hình 1-6 Cấu trúc điều khiển phân tán với vào/ra tập trung 13 Hình 1-7 Cấu trúc điều khiển phân tán với vào/ra phân tán 14 Hình 1-8 HIS0164 & HIS0163 15 Hình 1-9 FCS 16 Hình 1-10 Transmitters lưu lượng ADMAG AXF025G 18 Hình 1-11 Transmittes chênh áp EJA118W 18 Hình 1-12 Động bơm nước FORERUN .19 Hình 1-13 Biến tần SINAMICS G110 19 Hình 1-14 Rơ le trung gian IDEC - RU48- C- D24 20 Hình 1-15 Đối tượng bình nước cấp 20 Hình 2-1 Bình chứa chất lỏng 25 Hình 2-2 Sơ đồ khối cho mô hình bình cấp 28 Hình 2-3 Lưu đồ P&ID điều khiển mức nước bình cấp 29 Hình 2-4 Cấu trúc điều khiển phản hồi 29 Hình 2-5 Sơ đồ cấu trúc hệ thống 30 Hình 2-6 Thông số kỹ thuật bơm P01 .31 Hình 2-7 Sơ đồ mô hệ thống Simulink 33 Hình 2-8 Hiệu chỉnh tham số PID 33 Hình 2-9 So sánh đáp ứng bước PID thiết kế với PID sau hiệu chỉnh 34 Hình 2-10 Sơ đồ khối điều khiển PID Simulink 34 Hình 2-11 Sơ đồ cấu trúc điều khiển lưu lượng 35 Hình 2-12 Sơ đồ mô hệ thống Simulink 35 Hình 2-13 So sánh đáp ứng bước PID thiết kế với PID sau hiệu chỉnh .36 Hình 3-1 Lịch sử phát triển CENTUM .37 Hình 3-2 Sơ đồ cấu trúc tổng thể CENTUM VP 38 Hình 3-3 Quá trình cài đặt HIS 42 Hình 3-4 Vị trí đặt địa Domain, Stattion Action Mode card Vnet/IP 43 Hình 3-5 Nút gạt DIP cài đặt số domain 43 Hình 3-6 Nút gạt DIP cài đặt địa số station .44 Hình 3-7 Nút gạt chế độ hoạt động 45 Hình 3-8 Vị trí khe cắm card Vnet/IP main máy tính 46 vii Hình 3-9 Card Vnet/IP lắp đặt máy tính 46 Hình 3-10 Hộp thoại thông tin người sử dụng 48 Hình 3-11 Kiểu hiển thị PC .49 Hình 3-12 Console loại Solid Style 50 Hình 3-13 Hộp thoại Confirm cho Touch Panel 51 Hình 3-14 Màn hình kiểu Open Style Console .51 Hình 3-15 Xác nhận cài đặt .52 Hình 3-16 Cài đặt hoàn tất .52 Hình 3-17 Màn hình bắt đầu khởi tạo dự án .53 Hình 3-18 Tạo dự án System View 53 Hình 3-19 Đặt tên chọn vị trí lưu cho dự án 54 Hình 3-20 Quá trình tạo dự án hoàn tất 54 Hình 3-21 Khai báo module INPUT/OUTPUT cho hệ thống 55 Hình 3-22 Màn hình tạo giao diện điều khiển System View 55 Hình 3-23 Đặt tên cho giao diện đồ họa System View 56 Hình 3-24 Giao diện đồ họa phần mềm Graphic Builder 56 Hình 3-25 Thư viện thiết bị mục Stencil 57 Hình 3-26 Giao diện đồ họa hoàn chỉnh hệ thống điều khiển mức nước bình cấp 57 Hình 3-27 Các khối chức Function Block 58 Hình 3-28 Chọn khối chức DR0001 để thiết kế điều khiển 58 Hình 3-29 Hộp thoại lựa chọn khối chức (ví dụ PIO) .59 Hình 3-30 Khai báo địa I/O cho khối chức .59 Hình 3-31 Hộp thoại khai báo Control PID 60 Hình 3-32 Khai báo tên cho khối Function .60 Hình 3-33 Kết nối khối Function 61 Hình 3-34 Sơ đồ nối dây hoàn chỉnh khối Function hệ thống điều khiển mức, lưu lượng .61 Hình 3-35 Lựa chọn dự án Default chuẩn bị Download 62 Hình 3-36 Download chương trình vào FCS101 62 Hình 3-37 Màn hình giao tiếp người – máy chạy short cut BKHBos .63 Hình 3-38 Toàn cảnh hình điều khiển mức, lưu lượng 63 Hình 3-39 Cửa sổ lựa chọn quyền điều khiển OFFUSER/ONUSER 64 Hình 3-40 Bảng điều khiển tham số PID lưu lượng 65 Hình 3-41 Đáp ứng lưu lượng với PB = 75%, TI = 10s, TD=0s, với giá trị đặt SV = l/m 15 l/m 66 Hình 3-42 Đáp ứng lưu lượng với PB = 75%, TI = 3s, TD=0 , với giá trị đặt SV = l/m 15 l/m 66 Hình 3-43 Bảng điều khiển tham số PID điều khiển mức 67 Hình 3-44 Đáp ứng mức với PB = 30%, TI = 25s, TD=0s; với giá trị đặt SV = 30% 50% 68 viii Hình 3-45 Đáp ứng mức với PB = 10%, TI = 25s, TD=0; với giá trị đặt SV = 30% 50% 68 Hình 3-46 Sơ đồ khối chức khối điều khiển PID .69 Hình 3-47 Sơ đồ khối tính toán điều khiển PID 70 Hình 3-48 Đáp ứng lưu lượng với giá trị đặt l/m 15 l/m .73 Hình 3-49 Đáp ứng mức với giá trị đặt SV = 30% 50% 73 ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Các số domain vị trí bít điều chỉnh DIP 44 Bảng 3.2 Các số station vị trí bit điều chỉnh DIP 45 Bảng 3.3 Mức độ điều chỉnh DIP 45 Bảng 3.4 Nhóm người dùng thực cài đặt 46 Bảng 3.5 Phần mềm cài đặt kiểu máy trạm .49 Bảng 3.6 Các phương pháp kết nối điểm đến kết nối của đầu vào/ra khối điều khiển PID 69 63 Hình 2-50 Màn hình giao tiếp người – máy chạy short cut BKHBos - Người vận hành nhập tên vào ô “Người thực hiện” Hình 2-51 Toàn cảnh hình điều khiển mức, lưu lượng - Để xem tài liệu hệ thống CUNTUM VP tài liệu thiết bị trường hệ thống, người vận hành bấm vào Icon phía bên tay phải để lựa chọn 64 - Để điều khiển lưu lượng, mức chọn ô “Điều khiển lưu lượng, mức” hình lên cửa sổ hình 3-38 - Để nhập tham số thay đổi tham số phải chuyển user từ OFFUSER sang ONUSER ENGUSER góc phía bên phải hình 3-39 Hình 2-52 Cửa sổ lựa chọn quyền điều khiển OFFUSER/ONUSER - Để lựa chọn chế độ Man, Flow control, Level control ta chọn ô bên trái Để thay đổi tham số điều khiển ta lựa chọn vào ô Flow tuning hay Level tuning tương ứng - Để xuất báo cáo với tham số theo mẫu có sẵn, người sử dụng bấm vào ô “Report” lưu thư mục C:\CENTUMVP\his\save\REPORT\HISTORY - Để thay đổi giá trị đặt flow hay level bấm vào ô FIC01 LIC01 thay đổi giá trị SV - Trạng thái PV, SV đáp ứng MV PID giám sát đồ thị Trend tương ứng 3.4.2 Giới thiệu chạy thử vòng điều khiển PID 3.4.2.1 Vòng điều khiển lưu lượng nước cấp (FIC01) a Sơ đồ tổng quan vòng điều khiển lưu lượng nước cấp Lưu lượng nước cấp vào bình điều khiển thông qua thay đổi tốc độ bơm nước đầu vào P01 Với thiết bị đo lưu lượng đường ống FT01 ta thay đổi tốc độ bơm thông qua điều khiển PID để lưu lượng nước cấp vào bình ổn định theo giá trị đặt 65 Trong vòng điều khiển lưu lượng, bơm P02 có tác dụng giám sát mức nước bình, chạy dừng theo chương trình đặt trước đảm bảo mức nước nằm giới hạn cho phép b Tham số PID vòng điều khiển lưu lượng Các tham số điều khiển PID nhập vào việc lựa chọn điều khiển I, PI, PID hay PID Auto lựa chọn thông qua bảng điều khiển hình 3-40 Hình 2-53 Bảng điều khiển tham số PID lưu lượng c Khảo sát mô hình điều khiển lưu lượng tính tham số PID Lưu lượng điều khiển thông qua tham số PID với đầu vào lưu lượng nước dường ống cấp vào bình Đầu điều khiển gửi cho biến tần để thay đổi tốc độ bơm nước cấp vào bình qua thay đổi lưu lượng nước cấp vào bình Hình 3-41 3-42 thể trình chạy thử vòng điều khiển lưu lượng với tham số PID khác nhau: 66 Hình 2-54 Đáp ứng lưu lượng với PB = 75%, TI = 10s, TD=0s, với giá trị đặt SV = l/m 15 l/m Hình 2-55 Đáp ứng lưu lượng với PB = 75%, TI = 3s, TD=0 , với giá trị đặt SV = l/m 15 l/m Nhận xét: So sánh đáp ứng lưu lượng hai hình cho thấy, giảm TI từ 10s xuống 3s biến điều khiển PV (lưu lượng) bám giá trị đặt SV nhanh 67 3.4.1.2 Vòng điều khiển mức nước (LIC01) a Sơ đồ tổng quan vòng điều khiển mức nước Mức nước điều khiển bình có sơ đồ hình 3-38 Mức nước bình giám sát thông qua đầu đo mức LT01 Mức nước thay đổi dựa vào bơm P01 với tốc độ điều khiển thông qua biến tần Nước từ bình chảy thông qua bơm P02 với tốc độ điều khiển thông qua biến tần qua van từ S0 chảy vào bể chứa b Tham số PID vòng điều khiển mức nước Các tham số điều khiển PID nhập vào việc lựa chọn điều khiển I, PI, PID hay PID Auto lựa chọn thông qua bảng điều khiển Hình 2-56 Bảng điều khiển tham số PID điều khiển mức c Khảo sát mô hình điều khiển mức tính tham số PID Đối tượng điều khiển mức có dạng hàm truyền khâu tích phân phân tích mục 2.2 Mức nước điều khiển thông qua tham số PID với đầu vào mức nước bình Đầu điều khiển gửi cho biến tần để thay đổi tốc độ bơm nước cấp vào bình Hình bên thể trình chạy thử vòng điều khiển mức với tham số PID khác 68 Hình 2-57 Đáp ứng mức với PB = 30%, TI = 25s, TD=0s; với giá trị đặt SV = 30% 50% Hình 2-58 Đáp ứng mức với PB = 10%, TI = 25s, TD=0; với giá trị đặt SV = 30% 50% Nhận xét: So sánh đáp ứng mức hai hình cho thấy, tăng KP (tức giảm PB%) biến điều khiển PV (mức) bám giá trị đặt SV nhanh 69 3.4.3 Phân tích khối điều khiển PID theo quan điểm YOKOGAWA [8] Khối điều khiển PID cung cấp hầu hết chức điều khiển tỷ lệ - tích phân – vi phân dựa sai lệch biến trình (PV) so với giá trị đặt (SV) Hình 2-59 Sơ đồ khối chức khối điều khiển PID Bảng cho biết phương pháp kết nối điểm đến kết nối đầu vào/ra khối điều khiển PID Bảng 2.6 Các phương pháp kết nối điểm đến kết nối của đầu vào/ra khối điều khiển PID Phương pháp kết nối Đầu cực vào/ra Điểm đến kết nối Dữ liệu Dữ liệu Kết nối vào/ra vào/ra Khối tham cài đặt đầu cực phần chức trình mềm chiếu IN Đầu vào đo lường SET Đầu vào cài đặt OUT Đầu điều khiển     SUB Đầu phụ     RL1 Tín hiệu Reset đầu vào     RL2 Tín hiệu Reset đầu vào     BIN Bù đầu vào     TIN Tín hiệu hiệu chỉnh đầu vào     TSI Đầu vào SW hiệu chỉnh      INT Đầu vào SW khóa       - cho phép kết nối trống – không cho phép kết nối       70  - cho phép kết nối trường hợp kết nối với khối đóng ngắt (SW-33, SW-91) khối liên kết liệu trạm (ADL)  Tính toán điều khiển PID Việc tính toán điều khiển PID cốt lõi trình tính toán thay đổi đầu điều khiển (MV) cách sử dụng thuật toán điều khiển PID Điều khiển PID sử dụng rộng rãi điều khiển trình, bao gồm ba loại hoạt động: tỷ lệ, tích phân vi phân Hình 3-47 sơ đồ khối tính toán điều khiển PID Hình 2-60 Sơ đồ khối tính toán điều khiển PID Biểu thức tính toán điều khiển PID hệ thống điều khiển (hệ thống điều khiển tương tự) có dạng MV (t )  100   E (t )  PB  TI  E (t )dt  TD đó: MV (t ) - biến điều khiển E (t ) - sai lệch E (t )  PV (t )  SV (t ) PV (t ) - biến trình SV (t ) - giá trị đặt PB - dải tỷ lệ (%) TI - thời gian tích phân (s) TD - thời gian vi phân (s) E (t )   dt  (0.24) 71 Nếu sử dụng giá trị mẫu dẫn xuất từ đoạn thời gian chu kỳ điều khiển, có biểu thức tính toán dạng sai phân điều khiển PID MVn   T 100  T En  D (En )   En   PB  TI T  (0.25) đó: MVn - thay đổi biến điều khiển En - sai lệch En  PVn  SVn PVn - biến trình SVn - giá trị đặt En - thay đổi sai lệch En  En  En 1 T - chu kỳ điều khiển  Các loại tính toán điều khiển PID Khối điều khiển PID có loại thuật toán điều khiển để tính toán điều khiển PID Các hoạt động dựa đặc tính hệ thống điều khiển mục đích điều khiển o Điều khiển PID loại (PID) o Điều khiển PID loại tỷ lệ vi phân PV (I-PD) o Điều khiển PID loại vi phân PV (PI-D) o Loại xác định tự động o Loại xác định tự động loại Sau giới thiệu PID loại bản, loại lại tham khảo thêm tài liệu [8]  Thuật toán điều khiển PID loại   T T MVn  K P K S  En  En  D (En )    TI T   En  PVn  SVn KP  100 PB KS  MSH  MSL SH  SL (0.26) 72 đó: K P - hệ số khuếch đại tỷ lệ KS - hệ số chuyển đổi tỷ lệ SH - giới hạn PV SL - giới hạn PV MSH - giới hạn MV MSL - giới hạn MV Biến trình (PV) giá trị đặt (SV) sử dụng để tính toán hai liệu đơn vị vật lý Sự thay đổi đầu điều khiển ( MV ) có tính đơn vị vật lý cách dựa vào phạm vi chuyển đổi thông qua hệ số chuyển đổi tỷ lệ KS  Các thông số cài đặt thuật toán điều khiển PID o Dải tỷ lệ (P): đến 1000 % o Thời gian tích phân (I): 0,1 đến 1000 s o Thời gian vi phân (D) : đến 1000 s  Chuyển đổi tham số PID tính toán chương phù hợp với tham số PID YOKOGAWA - Với tham số điều khiển PID điều khiển mức tính toán mục 2.4.2 K P  2, 4889; TI  10, 2147; TD  0, 0108 Sử dụng (0.26) ta tính PB  100 100   40, 2% KP 2, 4889 - Với tham số điều khiển PID điều khiển lưu lượng tính toán mục 2.4.3 K P  2, 1; TI  6, 23; TD  0, Sử dụng (0.26) ta tính PB  100 100   47, 6% KP 2, 73 3.4.4 Kết thực nghiệm Hình 2-61 Đáp ứng lưu lượng với giá trị đặt l/m 15 l/m Hình 2-62 Đáp ứng mức với giá trị đặt SV = 30% 50% Nhận xét: Kết thực nghiệm cho thấy hệ làm việc ổn định chất lượng tốt, đáp ứng lưu lượng bám nhanh giá trị đặt (0,5s), độ điều chỉnh nhỏ, sai lệch tĩnh không Tuy nhiên, đặc tính động học chậm nên đáp ứng mức có thời gian độ dài, sai lệch tĩnh 2,2% 74 3.5 Kết luận chương Chương mô tả chi tiết trình lắp ráp phần cứng cài đặt phần mềm CENTUM VP Thiết kế chi tiết hệ thống điều khiển mức nước bình cấp, tiến hành thực nghiệm CENTUM VP; So sánh kết thực tế lý thuyết xây dựng Kết thực nghiệm cho thấy lập luận xây dựng mô hình toán chương hoàn toàn đúng, đáp ứng thực tế thu hoàn toàn tương ứng với kết mô Matlab-Simulink với chất lượng điều khiển tốt 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - CENTUM VP YOKOGAWA hệ phần mềm lớn liên tục nâng cấp phát triển, bao gồm tác vụ thiết kế chương trình điều khiển, thiết kế đồ họa, lập báo cáo, thao tác giám sát bản, giao tiếp ExaOPC, chạy thử chương trình điều khiển, hiển thị trạng thái logic điều khiển, hiển thị trạng thái chương trình điều khiển, truyền thông Foundation Fieldbus, HART,… thường ứng dụng để vận hành giám sát nhà máy nhiệt điện, nhà máy lọc dầu, nhà máy lượng tái tạo hạt nhân Việc nghiên cứu đầy đủ chuyên sâu đòi hỏi phải có kiến thức thực tế nhiều thời gian Trong phạm vi nghiên cứu đề tài đề cập đến vài khía cạnh CENTUM VP thiết kế chương trình điều khiển, thiết kế đồ họa, truyền thông máy HIS với vộ điều khiển trung tâm Duplexed Field Control Unit (FCS) qua Vnet/IP, - Mặc dù đối tượng điều khiển đơn giản, đề tài xây dựng thành công mô hình toán học hệ thống điều mức nước bình cấp sử dụng biến tần điều khiển tốc độ máy bơm để điều khiển lưu lượng nước Điều mà tài liệu đề cập đến việc điều khiển lưu lượng nước thông qua điều khiển độ mở van Tiến hành mô Matlab-Simulink để quan sát đáp ứng bước hiệu chỉnh tham số điều khiển PID - Luận văn thực thiết kế hoàn toàn toán điều khiển mức nước bình cấp CENTUM VP Kết thực nghiệm cho thấy rằng, với tham số điều khiển PID thiết kế hệ làm việc ổn định với chất lượng tốt, nhiên thời gian thực tế có kéo dài so với mô hình lý thuyết Điều sai số mô hình đối tượng, ảnh hưởng cấu trúc đường ống nhiễu tác động (bơm P02) Kiến nghị - Tiếp tục nghiên cứu cách lập trình điều khiển CENTUM VP để hoàn thiện toán điều khiển mức nước bình cấp sách lược điều khiển tầng (PID cascade), lưu lượng vòng điều khiển bên trong, mức nước vòng bên cho chất lượng điều khiển tốt nhanh 76 - Tiếp tục nghiên cứu áp dụng xác hàm truyền động không đồng việc xây dựng mô hình toán hệ biến tần – động cơ, bình cấp - Nhà trường cần khai thác triệt để hệ thống thiết bị này, giúp giáo viên sinh viên nâng cao kiến thức chuyên môn, tay nghề mà thu hẹp khoảng cách lý thuyết thực hành giúp họ tự tin làm việc môi trường cạnh tranh diễn bên giảng đường trường đại học 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Thường Ngô (1999), Lý thuyết điều khiển tự động đại, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [2] Nguyễn Doãn Phước (2009), Lý thuyết điều khiển tuyến tính, Xuất lần 4, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [3] Nguyễn Phùng Quang (2005), Matlab & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, Nxb Khoa học Kỹ thuật [4] Hoàng Minh Sơn (2009), Cơ sở hệ thống điều khiển trình, NXB Bách Khoa Hà Nội [5] Hoàng Minh Sơn (2005), Mạng truyền thông công nghiệp, Nxb Khoa học kỹ thuật [6] Đặng Hoài Bắc (2006), Cơ sở điều khiển tự động, Học viện công nghệ bưu viễn thông, Hà Nội Tiếng Anh [7] CENTUM VP “Installation and License Management” 1st Edition, Sep 2011 YOKOGAWA Electric Corporation [8] CENTUM VP CS 1000/CS 3000, Function Block Details, IM 33S01B30-01E 12th Edition, YOKOGAWA Electric Corporation [9] Johnson, C.D (1999), Process Control Instrumentation Technology 5th Edition Prentice-Hall [10] SINAMICS G110 (2005), Operating Instructions Edition, Printed on demand in Fürth, Germany [11] Mathworks Matlab 7.10.0 (R2010a) [...]... việc thiết kế trên nền CENTUM VP cho các đối tượng trong công nghiệp - Tập trung khai thác các thiết bị thí nghiệm hiện có, tăng cường năng lực thực hành thí nghiệm cho giáo viên và sinh viên 2 Các kết quả đạt được - Mô hình toán học của hệ thống điều khiển mức nước bình cấp thông qua điều khiển biến tần điều khiển tốc độ động cơ máy bơm - Thiết kế hoàn toàn mới hệ thống điều khiển mức nước bình cấp trên. .. Matlab-Simulink vòng điều khiển mức nước và lưu lượng nước với bộ tham số PID thiết kế được Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển mức nước bình cấp trên nền CENTUM VP, bao gồm các bước cài đặt phần cứng cho HIS, cài đặt phần mềm, thiết kế đồ họa giao diện điều khiển, chương trình điều khiển Cuối cùng là phần thực nghiệm 4 1 Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về điều khiển quá trình Điều khiển quá trình... điều khiển lưu lượng nước [4], [5], [9] chỉ đề cập đến việc điều khiển thông độ mở van chứ chưa đề cập đến điều khiển biến tần Việc nghiên cứu xây dựng mô hình toán của hệ điều khiển mức, lưu lượng thông qua hệ biến tần – động cơ xuất phát từ nhu cầu thực tiễn là điều cần thiết Xuất phát từ những luận điểm nêu trên, tác giả đã lựa chọn đề tài Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển mức nước bình cấp. .. quen, sử dụng phần mềm giám sát và điều khiển của hãng YOKOGAWA để điều khiển và giám sát quá trình hoạt động của hệ thống, khởi tạo, thiết kế và điều khiển mức bình nước cấp - Kiểm định các kiến thức lý thuyết về điều khiển logic và điều khiển quá trình sử dụng bộ điều khiển PID và các bộ điều khiển cấp cao khác 1.3.3 Những vấn đề nghiên cứu còn bỏ ngỏ - Đây là hệ thống thiết bị mới lắp đặt vào tháng... trạm điều khiển cục bộ (tủ điều khiển) đảm nhiệm bao gồm:  Điều khiển quá trình (process control): Điều khiển các mạch vòng kín (nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, mức. ) Hầu hết các mạch vòng đơn được điều khiển trên cơ sở luật PID, giải quyết bài toán điều khiển điều chỉnh, điều khiển tỉ lệ, điều khiển tầng Các hệ thống hiện đại cho phép điều khiển mờ, điều khiển dựa mô hình (model-based control), điều khiển. .. cấp trên nền CENTUM VP để làm vấn đề nghiên cứu cho mình 1.4 Kết luận chương 1 Qua chương 1 chúng ta có thể nắm được cấu trúc cơ bản của một hệ điều khiển quá trình, điều khiển DCS, với các thành phần của hệ thống như: trạm vận hành, trạm kỹ thuật, tủ điều khiển, các thiết bị đo lường, thiết bị điều khiển và thiết bị chấp hành Phân tích rõ hơn về một hệ điều khiển quá trình trong thực tế dựa trên thiết. .. toán điều khiển mức, lưu lượng, nhiệt độ, áp suất ơ một hệ thống sản xuất trong thực tế - Tiếp cận những thiết bị thực tế trong hệ thống điều khiển phân tán thường sử dụng trong công nghiệp như: Thiết bị cảm biến (áp suất, nhiệt độ, lưu lượng, mức ), thiết bị điều khiển (biến tần, van điều khiển góc mở, bơm…) Các trạm điều khiển, trạm vận hành, trạm thiết kế kỹ thuật, truyền thông của hệ thống điều khiển. .. của cấp điều khiển (bao gồm điều khiển máy móc, thiết bị đơn lẻ) và cấp chấp hành thường được gọi chung là cấp trường, phần còn lại của cấp điều khiển và cấp điều khiển giám sát được gọi chung là cấp điều khiển quá trình Càng ở những cấp dưới thì các chức năng càng mang tính chất cơ bản hơn và đòi hỏi yêu cầu cao hơn về độ nhanh nhạy, thời gian phản ứng Một chức năng ở cấp trên được thực hiện dựa trên. .. trên nền CENTUM VP bao gồm các công việc: lắp đặt phần cứng, cài đặt phần mềm, thiết kế giao diện điều khiển, thiết kế chương trình điều khiển - Làm thực nghiệm theo mô hình toán đã thiết kế được Các kết quả thực nghiệm cho thấy các vòng điều khiển mức và lưu lượng hoạt động ổn định và cho chất lượng tốt - Tài liệu chuyên khảo về phần mềm CENTUM VP bằng tiếng Việt, làm tiền đề quan trọng cho các nghiên. .. mềm CENTUM VP của YOKOGAWA hứa hẹn mang đến nhiều khả năng khai thác về phương diện thiết kế giao diện người – máy (HIS), chương trình điều khiển và lập báo cáo Với mục đích tìm tòi nghiên cứu nhằm tạo ra một tài liệu thuận tiện cho người sử dụng, làm chủ công nghệ thiết kế cho các quá trình công nghiệp khác, tôi đã lựa chọn phần mềm CENTUM VP để nghiên cứu và áp dụng phần mềm này để thiết kế hệ thống ... hệ điều khiển mức nước bình cấp sử dụng biến tần Mô Matlab-Simulink vòng điều khiển mức nước lưu lượng nước với tham số PID thiết kế Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển mức nước bình cấp CENTUM. .. học hệ thống điều khiển mức nước bình cấp thông qua điều khiển biến tần điều khiển tốc độ động máy bơm - Thiết kế hoàn toàn hệ thống điều khiển mức nước bình cấp CENTUM VP bao gồm công việc: lắp... hệ thống, khởi tạo, thiết kế điều khiển mức bình nước cấp - Kiểm định kiến thức lý thuyết điều khiển logic điều khiển trình sử dụng điều khiển PID điều khiển cấp cao khác 1.3.3 Những vấn đề nghiên