Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ sử dụng thiết bị TCU

Ngày nay, sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật đã mang lại cho các ngành kỹ thuật nói chung và ngành điều khiển học nói riêng một khuôn mặt mới.

Lời nói đầu.

Ngày nay, sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật đã mang lại cho các ngành kỹ thuật nói chung và ngành điều khiển học nói riêng một khuôn mặt mới Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật ,việc ứng dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật vào trong lĩnh vực tự động hoá đã mang lại những chuyển biến rõ rệt ,ghóp phần thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của nhiều lĩnh vực công nghệ ,đáp ứng được các chỉ tiêu về chất lượng và giá thành sản phẩm nâng cao chất lượng cuộc sống

Chính nhờ những đóng góp của kỹ thuật hiện đại mà ngày càng có nhiều loại máy móc ,thiết bị hiện đại được đưa vào ứng dụng trong thực tế mang lại không

ít thành quả về kinh tế, y học, quân sự

Trong các hệ thống công nghiệp , một trong những bài toán thường gặp nhất đó

là điều khiển nhiệt độ Hiện nay trên thế giới có rất nhiều thiết bị đã được đưa vào ứng dụng để điều khiển nhiệt độ, một trong những thiết bị đem lại hiệu quả cao đó là thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU(Temperature Control Unit )

TCU là một thiết bị điều khiển quen thuộc trên thế giới, tuy nhiên đối với Việt Nam nó vẫn còn rất mới mẻ, ít được ứng dụng trong thực tế sản xuất

Nhằm mục đích tìm hiều để thấy được ưu nhược điểm của thiết bị này thông qua đó phổ biến ứng dụng thiết bị trong thực tế,đồng thời củng cố kiến thức đã được trang bị trong suốt thời gian học tập tại trường, em đã chọn đề tài tốt nghiệp:

Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ sử dụng thiết bị TCU.

Nội dung của đồ án bao gồm các vấn đề sau:

• Chương 1 Khái quát chung về thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU

Trình bày những vấn đề chung về thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU

• Chương 2 Cấu trúc và kết nối vào ra

Trình bày về cấu trúc phần cứng của thiết bị ,khả năng phối ghép giữa thiết bị TCU và các thiết bị đo khác

• Chương 3 Sự hoạt động của thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU trong các

hệ thống công nghiệp

Trình bày các chế độ hoạt động của thiết bị TCU

• Chương 4 Các phương pháp điều khiển trong thiết bị điều chỉnh nhiệt

độ

TCU

Trình bày các phương pháp được sử dụng trong thiết bị TCU như :điều khiển PID, điều khiển ON/OFF ,điều khiển Cascade và khả năng tự chỉnh của thiết bị

• Chương 5 Kết nối truyền thông RS-485

Trình bày khả năng phối ghép giữa thiết bị TCU với các thiết bị ngoại vi như là máy in, các thiết bị đầu cuối ,bộ điều khiển chương trình ,máy tính trung tâm Đồng thời nêu lên phương thức truyền và nhận dữ liệu giữa các thiết bị đó

• Chương 6 ứng dụng thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU vào các hệ thống công nghiệp

Tùy theo yêu cầu công nghệ mà có thể sử dụng thiết bị điều chỉnh TCU vào các hệ thống điều khiển cụ thể

• Chương 7 Xây dựng hệ thống điều khiển sử dụng thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU

Khảo sát quá trình điều chỉnh nhiệt độ với đối tượng điều khiển là lò điện trở Sau khi xác định đối tượng bằng thực nghiệm thì dùng phần mềm MATLAB để xác định các bộ điều khiển PID

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Điều khiển tự động

đã tận tình giảng dạy và truyền đạt cho em những kiến thức bổ ích trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường,tạo mọi điều kiện tốt nhất để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Đặc biệt em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo Ts.Nguyễn Văn Hoà

và Ths.Nguyễn Thu Hà đã trực tiếp tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp

Mục lục

L i nói ờ đầ u

Tran g Chương 1 Khái quát chung về thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU

1

Chương 2 Cấu trúc và kết nối vào ra 3

2.1 Bảng điều khiển 3

2.1.1 Hai dãy hiển thị 3

2.1.2 Sáu đèn báo chế độ hoạt động 4

2.1.3 Bốn nút điều khiển 4

2.2 Cấu trúc bên trong thiết bị điều chỉnhTCU 5

2.2.1 Khoá chọn nguồn và chân chọn thiết bị đo nhiệt độ 6

2.2.2 Các modul đầu ra

6 2.3 Lựa chọn và kết nối đầu vào ,đầu ra 8

Chương 3 hoạt động của thiết bị TCU. 12 3.1 Chế độ thường 13

3.2 Chế độ không bảo vệ thông số 13

3.3 Chế độ bảo vệ thông số 13

3.4 Chế độ ẩn 14

3.5 Các modul lập cấu hình thông số 14

3.5.1 Modul vào (1-In) 14

3.5.2 Modul ra (2-OP) 15

3.5.3 Modul khoá (3-LC) 17

3.5.4 Modul cảnh báo (4-AL) 18

3.5.5 Modul đầu ra làm lạnh (5-O2) 24

3.5.6 Modul truyền thông (6-SC) 25

3.5.7 Modul đầu vào tương tự 2 (7-2n) 27

3.5.8 Modul điều khiển van (8-VP) 30

3.5.9 Modul thiết lập của nhà sản xuất (9-FC) 32

Chương 4 các phương pháp điều khiển trong thiết bị tcu

4.1.Điều khiển PID 33

4.1.1 Khoảng tỉ lệ 33

4.1.2 Hằng số tích phân 34

4.1.3 Hằng số vi phân 35

4.2 Điều khiển ON/OFF 38

4.3 Điều khiển Cascade 40

4.3.1 Mô hình điều khiển External Cascade 41

4.3.2 Mô hình điều khiển Internal Cascade 42

4.4 Vấn đề tự chỉnh của TCU 43

Chương 5 kết nối truyền thông rs-485. 48 5.1 Chuẩn truyền thông RS-485 48

5.2 Truyền câu lệnh và dữ liệu 49

5.2.1 Truyền câu lệnh 49

5.2.2 Nhận dữ liệu 50

chương 6 ứng dụng thiết bị điều chỉnh nhiệt độ vào các hệ thống công nghiệp 55 6.1 Điều khiển giám sát dòng cấp nhiệt 55

6.2 Điều khiển nung nóng/làm mát 56

6.3 Điều khiển vị trí van 57

6.4 Điều khiển Internal Cascade 59

6.5 Điều khiển External Cascade 60

6.6 Điều khiển giá trị đặt Master 61

chương 7 xây dựng hệ thống điều khiển sử dụng thiết bị điều chỉnh nhiệt độ tcu. 62 7.1 Xác định đối tượng điều khiển 62

7.2 Mô hình và sơ đồ mạch kết nối 64

7.2.1 Mô hình 64

7.2.2 Sơ đồ mạch kết nối 65

7.3 Bộ điều khiển công suất 66

7.3.1 Đặc điểm 67

7.3.2 Nguyên lí làm việc của hệ thống điều chỉnh công suất 68

7.4 Xác định đối tượng 80

7.4.1 Đặc tính của đối tượng 80

7.4.2 Xác định hàm truyền đạt của đối tượng 81

7.5 Dùng Matlab xác định các bộ điều khiển PID 84

7.5.1 Hệ thống một vòng điều khiển 84

7.5.2 Hệ thống Cascade dùng hai vòng điều khiển 89

7.6 Cài đặt thông số cho các bộ điều khiển của TCU 92

Kết luận

Tài liệu tham khảo.

Kết luận

Trong các dây truyền công nghệ hiện đại ngày nay, thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU với các ưu điểm nổi bật như thiết bị nhỏ gọn có thể tích hợp vào các hệ thống điều khiển giám sát dòng cấp nhiệt ,điều khiển quá trình nung nóng/làm mát, điều khiển Internal Cascade ,điều khiển External Cascade và có thể dùng máy tính đặt giá trị từ các trung tâm điều khiển ,thường được sử dụng

Đây là một thiết bị điều khiển quen thuộc trên thế giới, tuy nhiên đối với Việt Nam nó vẫn còn rất mới mẻ, chưa được ứng dụng trong thực tế sản xuất

Với mục đích tìm hiểu để thấy được tính năng của thiết bị này thông qua đó phổ biến ứng dụng thiết bị trong thực tế,đồng thời củng cố kiến thức đã được trang bị trong suốt thời gian học tập tại trường, đồ án đã đi sâu vào tìm hiểu thiết

bị và đã đạt được một số kết quả sau:

+Xác định cấu trúc phần cứng của thiết bị và khả năng phối ghép giữa thiết bị TCU với các thiết bị đo khác

+Thiết bị TCU hoạt động như thế nào trong các hệ thống công nghiệp.+Xác định các phương pháp điều khiển của thiết bị TCU

+Khả năng kết nối của thiết bị với các thiết bị ngoại vi,có sử dụng chuẩn truyền thông RS-485

+Khả năng ứng dụng thiết bị vào các hệ thống điều chỉnh nhiệt độ

+Thực nghiệm xây dựng hệ thống điều khiển sử dụng thiết bị TCU

Tuy nhiên do hạn chế về thời gian và trình độ ,cũng như hạn chế khi tiếp xúc thực tế sản xuất nên chắc chắn đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được các thầy các cô nhận xét chỉ bảo Chắc chắn đó sẽ là những kinh nghiệm quý báu giúp chúng em trong hành trang vào cuộc sống

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ts Nguyễn Văn Hòa,

Ths.Nguyễn Thu Hà đã tận tình giúp đỡ để em hoàn thành đề tài này Quá trình

làm việc và thực hiện hệ thống của đề tài yêu cầu đã tạo điều kiện cho em học

hỏi, tiếp cận với nhiều kiến thức và công nghệ mới trong chuyên ngành của mình.

bộ điều khiển giải quyết nhiều yêu cầu ứng dụng phức tạp nhất

Bộ điều khiển có thể hoạt động trong chế độ điều khiển PID cho cả hai kiểu ứng dụng nung nóng, làm mát Khi yêu cầu, chức năng tự chỉnh sẽ tự lựa chọn

và thiết lập các hằng số cho bộ điều khiển PID Sau đó các hằng số này có thể được tinh chỉnh và sau đó được khoá lại bởi người dùng ở bất kì thời điểm nào Với các thông số đã được chỉnh định, bộ điều khiển tạo ra một đáp ứng phù hợp, nhanh mà không tồn tại quá điều chỉnh Khi chuyển sang chế độ điều chỉnh tay, người dùng có thể trực tiếp thay đổi các thông số trên bảng điều khiển cho tới khi được đáp ứng mong muốn Ngoài ra , bộ điều khiển TCU còn có thể hoạt động trong chế độ điều khiển ON/OFF với khoảng trễ cho phép điều chỉnh, thay đổi

Hai dãy hiển thị (mỗi dãy có 4 digit – không kể dấu chấm ) hiện đồng thời cả nhiệt độ quá trình và điểm đặt Sáu đèn báo chế độ thông báo đầy đủ trạng thái của hệ thống bao gồm: dạng điểm đặt ( địa phương hay từ xa ), chế độ điều khiển

(tự động hay điều khiển tay ), trạng thái đầu ra cảnh báo Các modul đầu ra (Relay, SSR Drive, Triac) dễ dàng tháo lắp và chuyển đổi có thể được cấu hình

là một trong các đầu ra sau: đầu ra chính, đầu ra cảnh báo, đầu ra làm mát, đầu ra điều chỉnh van

Đầu ra tuyến tính một chiều cung cấp dòng 4 ÷ 20 mA hoặc áp 0 ÷ 10 VDC cho các cơ cấu chấp hành, máy ghi đồ thị , hiển thị ngoài hay các bộ điều khiển khác Tín hiệu đầu ra được số hoá và lựa chọn để truyền đi một trong các thông số: % đầu ra, giá trị nhiệt độ quá trình, giá trị điểm đặt

Đầu vào giám sát dòng nhiệt được dùng như một đồng hồ số đo và giám sát dòng cấp nhiệt cho sợi đốt, lấy đầu vào trực tiếp từ bộ biến dòng ( ví dụ loại CT

005001 của hãng Red Lion ) Một đầu ra cảnh báo theo sự kiện được lập trình để phát tín hiệu cảnh báo dây đốt hay thiết bị nào đó bị hỏng, trước khi sự cố đó xảy

ra gây thiệt hại vật chất cho quá trình Sự kiện báo động sẽ xuất hiện khi thoả mãn hai điều kiện sau:

1.Đầu ra chính OP1 ở trạng thái tích cực và dòng cấp nhiệt thấp hơn giá trị cảnh báo, đây là dấu hiệu của sự kiện dây đốt bị hỏng

2.Đầu ra chính OP1 không tích cực và dòng cấp nhiệt vượt quá 10% giá trị cảnh báo , cho biết thiết bị điều khiển có thể bị ngắn mạch hoặc một số vấn đề khác

Đầu ra điều khiển van : trực tiếp điều khiển vị trí của van bằng cặp đầu ra ( đóng, mở van ) để điều khiển hướng mở van Vị trí của động cơ xác định vị trí

mở van Có hai chế độ cho van: điều khiển vị trí van (có sử dụng vòng phản hồi )

và điều khiển tốc độ Một đầu ra cảnh báo sự kiện được dùng khi mất tín hiệu phản hồi hay phát hiện hỏng van

Đầu vào tương tự thứ hai (0 ÷ 20 mA DC ) dùng làm điểm đặt từ xa hoặc tín hiệu vào cho quá trình của vòng trong ( trong mô hình Internal Cascade ) Nếu là kiểu giá trị đặt từ xa: cho phép thiết lập hệ thống mà chỉ có một TCU Master

cung cấp giá trị đặt cho nhiều TCU Slave hoặc dùng cho hệ thống External Cascade Khi là tín hiệu vào của quá trình trong sẽ tạo ra một hệ Cascade trong một thiết bị TCU ( Internal Cascade ).

Giao diện kết nối truyền thông RS485 cung cấp một kết nối giữa TCU với các thiết bị khác ( ví dụ: máy in , PC, bộ điều khiển khả trình ) Với khoảng địa chỉ khá rộng từ 0 ÷ 99 cho phép kết nối tới 32 thiết bị trên một cặp dây truyền Các thông số của bộ điều khiển như giá trị điểm đặt, % đầu ra được thay đổi gián tiếp từ thiết bị ngoài thông qua kết nối truyền thông RS485 tới TCU

Chương 2

cấu trúc phần cứng và kết nối

2.1 Bảng điều khiển (Front Panel)

Bảng điều khiển có chiều cao 96.5 mm và chiều rộng 49.5 mm gồm hai dãy hiển thị , sáu đèn báo chế độ hoạt động và bốn nút điều khiển

2.1.1 Hai dãy hiển thị.

* Dãy trên.

- Cao 10.2 mm, khi hiển thị có màu đỏ

- Tác dụng: hiển thị nhiệt độ quá trình, đồng thời cũng hiện tên gợi nhớ của các thông số trong chế độ đặt cấu hình ( xem phần 3.5 ) Mặt khác tuỳ thuộc vào

trạng thái hoạt động của thiết bị dãy này có thể hiện một số thông báo trạng thái.

* Dãy dưới

- Cao 7.6 mm, khi hiển thị có màu xanh

- Tác dụng: Hiển thị một trong các biến hoạt động, tên gợi nhớ hay các giá trị

số khi thay đổi thông số

2.1.2 Sáu đèn báo chế độ hoạt động.

- Đèn Đ1: Sáng liên tục % PW khi dãy 2 đang hiển thị % giá trị đầu ra.

- Đèn Đ2: Nhấp nháy MAN khi TCU đang trong chế độ điều chỉnh tay Sáng liên tục REM khi TCU đang trong chế độ điểm đặt ngoài ( điểm đặt này do một

thiết bị khác chẳng hạn PC ) Tắt hoàn toàn khi TCU trong chế độ điểm đặt địa phương

- Đèn Đ3: Sáng liên tục AL1 khi đầu ra ( lựa chọn ) cảnh báo 1 được cài đặt Sáng liên tục OPN khi đầu ra van đang mở.

- Đèn Đ4: Sáng liên tục DEV khi dãy 2 hiển thị sai lệch quá trình Sáng liên tục CUR khi dãy 2 hiển thị dòng nhiệt Sáng liên tục SEC khi dãy 2 hiển thị đầu vào

số – giá trị điểm đặt ngoài

- Đèn Đ5: Sáng liên tục OP1 khi đầu ra điều chỉnh chính tích cực Sáng liên tục AL1 khi đầu ra báo động 1 tích cực.

- Đèn Đ6: Sáng liên tục AL2 khi có cài đặt đầu ra báo động ra Sáng liên tục khi đầu ra chính đặt lựa chọn làm mát Sáng liên tục CLS khi van ở vị trí đóng.

H×nh 3: CÊu tróc bªn trong cña TCU.

2.2 Cấu trúc bên trong TCU.

Quan sát hình 3 ta thấy có ba bộ phận quan trọng cần phải cài đặt: khoá chọn

nguồn, chân chọn thiết bị đo nhiệt độ và các Modul ra

2.2.1 Khoá chọn nguồn và chân chọn thiết bị đo nhiệt độ.

Đây là khoá rất quan trọng cần đặt đúng vị trí phù hợp với nguồn cấp cho TCU nếu đặt sai có thể dẫn tới hỏng TCU: Vị trí trên cho nguồn 220 V, vị trí dưới cho nguồn 110 V Sai số nguồn cho phép +10v,-15v nghĩa là có 2 dải điện áp được phép dùng là 100 ÷ 125 V và 215 ÷ 240 V

Có ba chân và một Jăm chọn thiết bị đo nhiệt độ: khi chọn thiết bị đo là cặp nhiệt độ thì cắm Jăm vào 2 chân dưới Khi chọn thiết bị đo là RTD cắm Jăm lên

2 chân bên trên

2.2.2 Các Modul đầu ra.

Có 3 chân cắm cho Modul ra bao gồm:

- Chân cắm cho đầu ra chính OP1 ( hoặc AL1 - điều khiển van )

- Chân cắm AL2/ OP2 ( hoặc đầu ra “đóng “ - điều khiển van )

- Chân cắm AL1 ( hoặc đầu ra “mở ” - điều khiển van )

Khi cần sử dụng đầu ra nào ta phải cắm Modul vào chân cắm thích hợp

Dưới đây là các loại Modul ra:

* Modul Rơle.

T¶i

Nguån

5A 220v

Modul Rơle là loại rơle 5A-120/240 VAC hay 28 VDC Tải là đối tượng cần điều khiển, cần hạn chế tải để không ảnh hưởng tới tuổi thọ thiết bị Modul này thường dùng cho điều khiển động cơ.

H×nh 5: KÕt nèi Modul Triac.

Modul Logic/SSR là loại modul thường sử dụng cho điều khiển logic ON/OFF: đóng mở van, ngắt nguồn cho thiết bị

Modul này là loại không phân cực, áp một chiều 12VDC

Dòng tải cực đại 45mA

Có thể dùng để điều khiển nhiều SSR sau nó

Chú ý: ở ba hình vẽ trên các chân A,B,C tuỳ thuộc vào loại thiết bị, trên bảng

hướng dẫn kết nối của TCU lưôn có hướng dẫn cách nối chân

2.3 Lựa chọn và kết nối đầu vào, đầu ra

Trước khi nối dây, quan sát kĩ hướng dẫn ở mặt cạnh của TCU về chức năng của từng chân Chuẩn bị các dây nối, đưa đầu dây cần nối vào chân tương ứng sau đó vặn chặt vít Khi được phép đấu chung dây thì có thể kết các dây thành khối để nối với TCU

* Nối dây đo tín hiệu vào.

Khi nối dây của cặp nhiệt điện hay RTD, hãy làm sạch và khô đầu dây Nếu đối tượng ở quá xa có thể nối thêm dây cho cặp nhiệt độ ( không nên dùng dây đồng ) Nên tham khảo chỉ dẫn của nhà sản xuất thiết bị đo nhiệt độ để nắm rõ về phạm vi nhiệt độ đo, cách bảo vệ thiết bị Đối với các ứng dụng sử dụng nhiều cặp nhiệt độ lấy nhiệt độ trung bình, hai hay nhiều cặp có thể nối tới TCU ( chú ý: luôn luôn sử dụng loại cặp nhiệt độ giống nhau ) Không nên dùng một cặp nhiệt độ cho nhiều TCU Nhìn chung dây đỏ của cặp nhiệt độ là dây âm, hãy nối

nó với chân đất của TCU

8 9 10 11 12

§Çu vµo cÆp nhiÖt ®iÖn +

-H×nh 7: Nèi d©y cho cÆp nhiÖt ®iÖn

Thiết bị nhiệt kế điện trở (RTD) thường được sử dụng đối với ứng dụng cú yờu cầu cao về độ chớnh xỏc, tin cậy Phần lớn nhiệt kế điện trở cú ba dõy, dõy thứ ba

là dõy “nghe” nhằm loại bỏ tỏc động của điện trở dõy (của RTD) xem cỏch nối

dõy trờn hỡnh 8, hai dõy thường của RTD nối với chõn 8 và 10, dõy nghe nối với

chõn 9 Khi nối dõy nghe cần chỳ ý những điểm sau:

+ Là dõy dẫn nối trực tiếp chõn 9 với chõn 8

+ Cú thể sẽ tồn tại sai số nhiệt độ đo khoảng 2.50 C / 1Ω điện trở dõy , sai số này cú thể bự bằng lập trỡnh ( khoảng offset )

+ Luụn đảm bảo điện trở dõy nhỏ hơn 10 Ω / 1 dõy

Để hạn chế nhiễu tới dõy dẫn ( ảnh hưởng tới chất lượng điều khiển ) cần:

+ Khụng dựng chung ống cỏch điện với: dõy dẫn động cơ, cuộn cảm, dõy nung, rơle mà nờn đặt dõy đo trong ống cỏch điện riờng

+ Khi sử dụng loại dõy cú vỏ bảo vệ, nối vỏ bảo vệ với chõn số 10, đầu cũn lại khụng nối

+ Bố trớ địa điểm đặt TCU ở khoảng cỏch ngắn nhất cú thể với đối tượng đo + Dõy đo cần phải được cỏch điện hoàn toàn với cỏc thiết bị điện

Hình 8: Nối dây cho thiết bị đo nhiệt độ RTD

7 8 9 10 11

đầu vào RTD

* Cách nối dây cho ứng dụng điều khiển vị trí van.

Đối với mô hình điều khiển vị trí van thì có ba kết nối đầu ra để điều khiển vị trí của van và ba kết nối vào ( hồi tiếp ) Các chân 1,2,3 là ba chân đầu ra điều khiển van: Chân 1 nối với chân đất của nguồn, chân 2 là đầu ra đóng van (CW) chân 3 là đầu ra mở van (CCW)

Một số điểm lưu ý:

+ Nếu có thể nên ưu tiên sử dụng Modul đầu ra Triac vì nó hạn chế được nhiễu điện từ của môi trường và tránh được tính chất cơ khí của các Contac đóng mở

1 2 3 4 5

H×nh 9: Nèi d©y cho ®iÒu khiÓn van.

CW-closed

CCW-open

Đầu ra vị trí van

Më hoµn toµn

§ãng hoµn toµn

Đầu vào hồi tiếp

+ Sử dụng nguồn xoay chiều riêng cho động cơ.

+ Cách li các dây đầu ra điều khiển van với các chân hồi tiếp ( nhiễu ở đầu ra

bị khuyếch đại khi đi qua mạch hồi tiếp )

Các chân đầu vào hồi tiếp không được đánh số cố định ( phụ thuộc version ) Chỉ sử dụng ba đầu vào này cho mô hình điều khiển vị trí van ( không cần thiết

với điều khiển vận tốc )

* Cách nối đầu ra Linear DC.

Đối với version có đầu ra Linear DC, tồn tại 2 chân cho đầu ra dòng một chiều

4 ÷ 20 mA ( hoặc áp 0 ÷ 10 VDC ) Các chân này nếu có được chú thích trên TCU là “đầu ra tương tự 4 ÷ 20 mA hoặc 0 ÷ 10 VDC Trong hai chân này có một chân nối đất phải được cách điện với chân đất của cặp nhiệt độ, không cần thiết cách điện với đầu vào tương tự thứ hai

*Nối dây cho đầu vào tương tự thứ hai.

Nếu version có đầu vào tương tự thứ hai nó sẽ có hai chân đầu vào để nhận tín hiệu dòng 4 ÷ 20 mA Số thứ tự chân phụ thuộc version

*Nối dây cho đầu vào người dùng.

Một số version có chân số 7 dành để cho đầu vào người dùng, khi nối chân này với nguồn 0.7 V thì một trong các chức năng khoá ( đã được lựa chọn trong Modul đầu vào 1_IN – xem 4.5.1 ) sẽ được kích hoạt

chương 3

hoạt động của thiết bị TCU.

Sự hoạt động và cấu hỡnh bộ điều khiển được phõn chia thành 5 chế độ hoạt

động / lập trỡnh riờng biệt nhằm đơn giản hoỏ sự hoạt động của bộ điều khiển:Chế độ thường, chế độ khụng bảo vệ thụng số, chế độ bảo vệ thụng số, chế độ ẩn chức năng, chế độ lập cấu hỡnh Ngoại trừ chế độ thường ra cỏc chế độ cũn lại đều cú cỏch truy cập riờng ( xem hỡnh vẽ 10 )

PAR giữ 3s

Chế độ th-ờng

Chế độ khụng bảo vệ thụng số

Các modul lập cấu hình thông

Hình 10: Truy cập các chế độ hoạt động của TCU.

3.1 Chế độ thường (Normal Display Mode).

Tại chế độ thường, nhiệt độ quá trình luôn được hiển thị tại dãy hiển thị trên Khi ta ấn nút DSP thì 1 trong các thông số hoạt động sau sẽ xuất hiện tại dãy hiển thị dưới: Điểm đặt, % đầu ra, dòng cấp nhiệt, đầu vào tương tự thứ hai (giá trị đặt từ xa ), sai lệch điểm đặt, đơn vị đo nhiệt độ (0C hay 0F )

Mỗi thông số có hai trạng thái:

+ Khoá: không thể truy cập từ bất kỳ chế độ nào

+ Được phép truy cập ở chế độ cho phép

Các thông số có tính độc lập cao, khi một thông số này bị khoá không ảnh hưởng tới trạng thái của thông số khác Chỉ có từ chế độ thường mới có thể chuyển tới các chế độ khác

3.2 Chế độ không bảo vệ thông số ( Unprotected Parameter Mode)

Cách truy cập: từ chế độ thường ấn nút PAR (khi đầu vào người dùng chưa được thiết lập - hình 10 ) Chế độ này cho phép thay đổi các thông số hoạt động của TCU như: thông số của hai bộ điều khiển PID, điểm đặt, % đầu ra, các hệ số của điểm đặt từ xa, các giá trị ngưỡng cảnh báo Khi tới cuối danh sách, cho phép người vận hành nhập vào các modul cấu hình

Các modul này cho phép truy cập tới các thông số thiết lập cơ bản của bộ điều khiển Sau khi danh sách các thông số đã được duyệt qua hết thì dãy hiển thị dưới hiện “END” và quay trở lại chế độ thường Bộ điểu khiển tự động quay trở lại chế độ thường nếu không có một tác động nào được đưa ra

3.3 Chế độ bảo vệ thông số (Protected Parameter Mode )

Xem hình 10 ta thấy chế độ bảo vệ thông số được truy cập bởi việc ấn nút PAR

từ chế độ thường (khi đã có đầu vào người dùng) Chế độ này cho phép thay đổi các thông số hoạt động của TCU như: thông số của hai bộ điều khiển PID, các

hệ số của điểm đặt từ xa, các giá trị ngưỡng cảnh báo ( khi không bị khoá ) và

mã số truy cập tới chế độ không bảo vệ thông số Sự khác nhau cơ bản nhất giữa

chế độ bảo vệ thông số với chế độ không bảo vệ thông số là: ở chế độ bảo vệ thông số có thể “khoá” không cho phép truy cập tới các thông số của hai bộ điều khiển PID và các giá trị ngưỡng cảnh báo (các thông số này bị khoá ở modul khoá - xem phần 3.5.3 ) Phụ thuộc vào sự trùng khớp giữa mã số nhập tại đây và

mã số ở modul khoá mà TCU có thể cho phép chuyển sang chế độ không bảo vệ thông số Bộ điều khiển quay trở lại chế độ thường nếu không truy cập tiếp tới chế độ không bảo vệ thông số và các modul cấu hình thông số

3.4 Chế độ ẩn chức năng( Hidden Function Mode)

Chế độ ẩn chỉ được truy cập từ chế độ thường bởi việc ấn và giữ nút PAR ba giây (xem hình 10) Người vận hành sử dụng chế độ này để chuyển đổi kiểu hoạt động cho các chức năng cơ bản:

+ SPSL: Lựa chọn kiểu điểm đặt ( từ xa hay địa phương )

+ trnF: Lựa chọn kiểu hoạt động cho bộ điều khiển TCU (điều chỉnh bằng tay hay tự động)

+ tUNE: Lựa chọn kiểu tự chỉnh

+ ALrS: Reset đầu ra cảnh báo, nút UP sẽ reset cảnh báo Alarm1, nút DOWN reset cảnh báo Alarm2

Các chức năng này chỉ hiện lên khi nó không bị khoá trong Modul khoá

3.5 chế độ lập cấu hình (Configuration of Parameter Mode)

Chế độ lập cấu hình có thể được truy cập từ chế độ không bảo vệ thông số (xem hình 10), các modul cấu hình thông số cho phép thiết lập các giới hạn thông số cho ứng dụng riêng biệt Có 9 modul cấu hình cần thiết lập

3.5.1 Modul đầu vào (1-In).

Tất cả mọi thông số liên quan đến đầu vào đều phải được khai báo tại modul đầu vào Mỗi thông số thể hiện bởi một biến nhớ gồm bốn Digit

+ Khai báo loại thiết bị đo nhiệt độ ( type ): chọn ra loại thiết bị đo nhiệt độ dùng trong quá trình

+ Lựa chọn đơn vị đo (SCAL): chọn đơn vị đo nhiệt độ là 0F hay 0C.

+ Lựa chọn độ phân dải (dCPt): chọn sự biến đổi nhiệt độ là 1 hay 0.1

+ Chọn hệ số lọc tín hiệu (FLtr): sử dụng hệ số này để giảm sự ảnh hưởng của nhiễu tới tín hiệu đo Chọn một trong năm giá trị từ 0 ÷ 4, chọn giá trị càng lớn thì khả năng lọc nhiễu cho tín hiệu vào càng cao nhưng đồng thời tốc độ đáp ứng của TCU lại càng giảm

+ Các hệ số tham chiếu (SPAN&SHFt): nhiệt độ quá trình đưa vào TCU và nhiệt

độ thực của quá trình có thể tồn tại sai lệch ( do tính không chính xác của thiết bị

đo ), khi đó đặt giá trị cho các hệ số tham chiếu này để đạt được mục đích: nhiệt

độ đưa vào TCU là nhiệt độ thực của quá trình

Mối quan hệ được biểu diễn qua công thức :

Nhiệt độ thực = (nhiệt độ TCU đọc × SPAN) + SHFt

+ Đặt phạm vi giá trị điểm đặt (SPLO&SPHI): khoảng giới hạn giá trị điểm đặt được phép thay đổi từ giới hạn dưới ( SPLO) tới giới hạn trên ( SPHI )

+ Tốc độ tăng điểm đặt ( SPrP – SetPoint Ramp Rate ): người ta không đưa trực tiếp một giá trị điểm đặt vào quá trình mà phải thay đổi từ từ theo tốc độ tăng điểm đặt Điều này hạn chế sự sốc nhiệt cho quá trình khi giá trị điểm đặt quá lớn

+ Đầu vào người dùng: lựa chọn một trong số các hàm được liệt kê Sử dụng đầu vào người dùng để chuyển hoạt động cho TCU hoặc thực hiện khoá một số chức năng Khi nối đầu vào người dùng với mức điện áp cao thì sẽ kích hoạt hàm được lựa chọn

+ Hệ số chuyển đổi tín hiệu dòng cấp nhiệt (HCur): là hệ số chuyển đổi giữa dòng (tính bằng ampe ) từ bộ biến dòng và dòng qua dây đốt

3.5.2 Modul ra (2-OP).

Tại modul này các lựa chọn sẽ ảnh hưởng tới đầu ra điều khiển: thay đổi mức phụ thuộc của đầu ra vào sự thay đổi nhiệt độ của quá trình và sai lệch của thiết

bị đo nhiệt độ

+ Chu kì thời gian (CYCt)

Chọn chu kì thời gian phụ thuộc vào hằng số thời gian quá trình và sử dụng modul đầu ra dạng nào

CYCt- 0 tới 250s

Tốt nhất nên lựa chọn chu kì thời gian bằng 1/10 hằng số thời gian quá trình hay nhỏ hơn tuỳ theo lựa chọn Nếu chọn chu kì thời gian lớn hơn thì có thể làm suy giảm nhiệt độ điều khiển, còn nếu chọn chu kì thời gian nhỏ hơn thì sẽ có được một số thuận lợi

Khi sử dụng modul đầu ra dang Triac hay Logic/SSR drive với SSR Power Unit thì chu kì thời gian ngắn có thể được chọn

Nếu điểm đặt bằng 0 thì sẽ khiến cho đầu ra điều khiển chính và bộ chỉ thị bị ngắt Do đó nếu sử đầu ra tương tự để điều khiển thì đầu ra chính và bộ chỉ có thể bị vô hiệu hoá Điều này không áp dụng với dạng điều khiển van

+ Lựa chọn kiểu tác động điều khiển đầu ra (OPAC)

Trong những ứng dụng dùng cả hai chức năng nung nóng và làm mát thì cần phải lựa chọn kiểu điều khiển ( nung nóng hay làm mát ) cho hai đầu ra OP1 và OP2 Đầu ra chính (OP1) thường được sử dụng cho việc nung nóng (tác động ngược ) và đầu ra làm mát (OP2) được sử dụng để làm mát (tác động thuận) + Chọn phạm vi cho phép của giá trị % đầu ra (OPLO&OPHI): lựa chọn khoảng giới an toàn ( chỉ cho phép đầu ra thay đổi trong khoảng này )của đầu ra cho quá trình

+ Hệ số lọc tín hiệu ra (OpdP – Output Power Dampening): lựa chọn giá trị phù hợp cho tác động đầu ra của bộ điều khiển PID Tuy nhiên chỉ quan tâm tới hệ số

này khi quá trình có hệ số khuyếch đại hoặc hằng số vi phân quá lớn ( đồng nghĩa với sự phụ thuộc nhiễu lớn ) Giá trị của hệ số này phụ thuộc vào thời gian đáp ứng của quá trình và giá trị xác lập của cơ cấu chấp hành, nói chung nên chọn hệ số này trong khoảng từ 1/20 tới 1/50 hằng số thời gian tích phân của

bộ điều khiển

+ Khoảng trễ cho điều khiển ON/OFF: là khoảng nhiệt độ tính từ giá trị điểm đặt tới giá trị điểm đặt ± khoảng trễ Khi đặt khoảng tỉ lệ mức 0.0% thì bộ điều khiển được đặt trong chế độ điều khiển ON/OFF Khoảng trễ nên đặt giá trị nhỏ nhất có thể Giá trị trễ điều khiển chỉ có tác dụng với đầu ra điều khiển chính.+ Chọn mã đáp ứng (tcod): là một số nguyên có giá trị từ 0 ÷ 4 Khi sử dụng TCU ở chế độ tự chỉnh mã này có tác dụng thay đổi độ quá điều chỉnh và thời gian đáp ứng của qúa trình Sau khi chế độ tự chỉnh thực hiện ,thì việc thay đổi thông só “tcod ”sẽ không có tác dụng đến tận khi khởi động lại chế độ tự chỉnh Khi đặt mức 0 thì đầu ra đáp ứng một cách nhanh nhất với sự quá điều chỉnh Đặt mức 4 thì đầu ra đáp ứng 1 cách chậm nhất với lượng quá điều chỉnh ít nhất Bình thường nên đặt mã 0 hoặc 1

+ Lựa chọn các thông số cho đầu ra Linear DC

Đầu ra Linear DC thường được sử dụng để truyền giá trị các thông số hoạt động của TCU cho các cơ cấu chấp hành, thiết bị ghi đồ thị hoặc chỉ thị số

- Chọn thông số cần truyền qua đầu ra Linear DC: chọn một trong các thông

số hoạt động của TCU gồm % đầu ra và sai lệch quá trình

- Lập khoảng chết và chu kỳ cập nhật: Thông số khoảng chết yêu cầu giá trị

ra ,tính phần trăm, phải thay đổi nhiều hơn số lượng vùng chết để đầu ra cập nhật Bộ điều khiển TCU sẽ cập nhật giá trị với chu kỳ cập nhật đã chọn

3.5.3 Modul khoá ( 3-LC ).

Bộ điều khiển có thể được lập trình để hạn chế sự truy cập của người dùng tới các thông số, chế độ điều khiển, nội dung hiển thị Modul khoá chia ra làm ba phần: khoá hiển thị dưới, khoá chế độ bảo vệ thông số , khoá chế độ ẩn

* Khoá hiển thị dưới.

Chọn chế độ truy cập cho thông số hoạt động Các thông số hoạt động của TCU

có thể đặt ở 1 trong 3 lựa chọn sau:

LOC ( lookout ) : không cho thông số hiển thị tại hiển thị dưới

rEd (read only ): thông số xuất hiện nhưng không thể sửa đổi

Ent (entry ) : hiển thị và được phép sửa

* Khoá chế độ bảo vệ thông số.

Các thông số trong chế độ bảo vệ thông số có thể đặt 1 trong các giá trị sau:

LOC ( lookout ) : không cho thông số hiển thị

rEd (read only ): thông số xuất hiện nhưng không thể sửa đổi

Ent (entry ) : hiển thị và được phép sửa

Các thông số bao gồm:

Code: mã truy cập chế độ không bảo vệ thông số ( 0 -> 250 )

PID: cho phép truy cập các thông số của bộ PID chính ( PID 1 )

PID2: cho phép truy cập các thông số của bộ PID phụ ( PID 2 )

RtbS: cho phép truy cập hệ số tỉ lệ và hệ số dịch của điểm đặt từ xa.AL: cho phép truy cập các giá trị cảnh báo

*Khoá chế độ ẩn.

Các chức năng có thể đặt ở 2 giá trị :

- LOC ( lookout ): không cho thông số hiển thị

- Enbl (enable ): cho phép người dùng thực hiện chức năng của chế độ ẩn.Các chức năng hợp lệ trong chế độ ẩn chức năng được truy cập độc lập với trạng thái của đầu vào người dùng

Các thông số khoá của chế độ ẩn chức năng gồm:

AlrS: reset đầu ra cảnh báo

SPSL: chọn điểm đặt địa phương hoặc điểm đặt từ xa

trnf: chọn hoạt động ( tự động, điều chỉnh tay )

tUNE: chọn hoặc bỏ tự chỉnh

3.5.4 Modul cảnh báo (4_AL).

Bộ điều khiển TCU có hai đầu ra cảnh báo AL1 và AL2 có thể hoạt động song song hoặc hoạt động độc lập một trong hai loại (AL1 hoặc AL2) Khi dùng đầu

ra cảnh báo phải cài đặt Modul ra (một trong ba loại Relay, SSR Drive, Triac) vào chân cắm của đầu ra cảnh báo Giá trị cảnh báo được truy cập trong Modul 4_AL, chế độ không bảo vệ thông số , chế độ bảo vệ thông số ( nếu trước đó thông số này chưa bị khoá ) Phạm vi của giá trị cảnh báo khá rộng từ –999 ÷

+9999 Trên bảng điều khiển, đèn báo sẽ hiện AL1 hoặc AL2 báo hiệu đầu ra cảnh báo AL1 hay AL2 tương ứng đang hoạt động

+ Lựa chọn kiểu hoạt động cho cảnh báo nhiệt độ quá trình (Act1, Act2)

TCU cho phép người dùng khống chế phạm vi an toàn cho nhiệt độ quá trình thông qua hai thông số Act1 (dùng cho AL1) và Act2 (AL2)

Đối với ứng dụng đơn giản chỉ yêu cầu nhiệt độ quá trình không vượt quá hoặc nhỏ hơn giá trị nào đó, lựa chọn A_Hi cho cảnh báo mức cao hoặc A_LO cho cảnh báo mức thấp Nghĩa là khi nhiệt độ quá trình lớn hơn A_Hi hoặc nhỏ hơn A_LO thì đầu ra cảnh báo tích cực

Một cách khống chế nhiệt độ qúa trình khác là kiểm soát nhiệt độ quá trình trong khoảng sai lệch so với điểm đặt, ở đây nhiệt độ quá trình chỉ được phép nhỏ hơn ( hoặc lớn hơn ) tổng của điểm đặt và giá trị cảnh báo Hãy chọn d_Hi cho mức cao hoặc d_LO cho mức thấp hoặc d_Hi cho mức cao

Với những ứng dụng có yêu cầu khắt khe về khoảng an toàn cho nhiệt độ quá trình hãy chọn b_in hoặc b_Ot cho thông số Act1 ( hoặc Act2 ) Khi lựa chọn b_in, TCU sẽ khống chế nhiệt độ quá trình trong khoảng từ SP-AL ÷ SP+AL Trong đó: SP là giá trị điểm đặt

AL là giá trị cảnh báo

Nếu nhiệt độ nẵm ngoài khoảng trên sẽ sinh ra sự khiện cảnh báo

Khi lựac chọn b_Ot , nhiệt độ quá trình không được rơi vào phạm vi

SP-AL ÷ SP+AL

Chú ý: Điểm đặt SP được xét cho cả điểm đặt địa phương và điểm đặt từ xa.

Sườn xuống của tín hiệu cảnh báo có xét cả hằng số thời gian trễ AHYS Như vậy có:

A_Hi cảnh báo mức cao

A_LO cảnh báo mức thấp

chương 3

hoạt động của thiết bị TCU.

Sự hoạt động và cấu hỡnh bộ điều khiển được phõn chia thành 5 chế độ hoạt

động / lập trỡnh riờng biệt nhằm đơn giản hoỏ sự hoạt động của bộ điều khiển:Chế độ thường, chế độ khụng bảo vệ thụng số, chế độ bảo vệ thụng số, chế độ ẩn chức năng, chế độ lập cấu hỡnh Ngoại trừ chế độ thường ra cỏc chế độ cũn lại đều cú cỏch truy cập riờng ( xem hỡnh vẽ 10 )

PAR giữ 3s

Chế độ th-ờng

Chế độ khụng bảo vệ thụng số

Các modul lập cấu hình thông

Hình 10: Truy cập các chế độ hoạt động của TCU.

3.1 Chế độ thường (Normal Display Mode).

Tại chế độ thường, nhiệt độ quá trình luôn được hiển thị tại dãy hiển thị trên Khi ta ấn nút DSP thì 1 trong các thông số hoạt động sau sẽ xuất hiện tại dãy hiển thị dưới: Điểm đặt, % đầu ra, dòng cấp nhiệt, đầu vào tương tự thứ hai (giá trị đặt từ xa ), sai lệch điểm đặt, đơn vị đo nhiệt độ (0C hay 0F )

Mỗi thông số có hai trạng thái:

+ Khoá: không thể truy cập từ bất kỳ chế độ nào

+ Được phép truy cập ở chế độ cho phép

Các thông số có tính độc lập cao, khi một thông số này bị khoá không ảnh hưởng tới trạng thái của thông số khác Chỉ có từ chế độ thường mới có thể chuyển tới các chế độ khác

3.2 Chế độ không bảo vệ thông số ( Unprotected Parameter Mode)

Cách truy cập: từ chế độ thường ấn nút PAR (khi đầu vào người dùng chưa được thiết lập - hình 10 ) Chế độ này cho phép thay đổi các thông số hoạt động của TCU như: thông số của hai bộ điều khiển PID, điểm đặt, % đầu ra, các hệ số của điểm đặt từ xa, các giá trị ngưỡng cảnh báo Khi tới cuối danh sách, cho phép người vận hành nhập vào các modul cấu hình

Các modul này cho phép truy cập tới các thông số thiết lập cơ bản của bộ điều khiển Sau khi danh sách các thông số đã được duyệt qua hết thì dãy hiển thị dưới hiện “END” và quay trở lại chế độ thường Bộ điểu khiển tự động quay trở lại chế độ thường nếu không có một tác động nào được đưa ra

3.3 Chế độ bảo vệ thông số (Protected Parameter Mode )

Xem hình 10 ta thấy chế độ bảo vệ thông số được truy cập bởi việc ấn nút PAR

từ chế độ thường (khi đã có đầu vào người dùng) Chế độ này cho phép thay đổi các thông số hoạt động của TCU như: thông số của hai bộ điều khiển PID, các

hệ số của điểm đặt từ xa, các giá trị ngưỡng cảnh báo ( khi không bị khoá ) và

mã số truy cập tới chế độ không bảo vệ thông số Sự khác nhau cơ bản nhất giữa

chế độ bảo vệ thông số với chế độ không bảo vệ thông số là: ở chế độ bảo vệ thông số có thể “khoá” không cho phép truy cập tới các thông số của hai bộ điều khiển PID và các giá trị ngưỡng cảnh báo (các thông số này bị khoá ở modul khoá - xem phần 3.5.3 ) Phụ thuộc vào sự trùng khớp giữa mã số nhập tại đây và

mã số ở modul khoá mà TCU có thể cho phép chuyển sang chế độ không bảo vệ thông số Bộ điều khiển quay trở lại chế độ thường nếu không truy cập tiếp tới chế độ không bảo vệ thông số và các modul cấu hình thông số

3.4 Chế độ ẩn chức năng( Hidden Function Mode)

Chế độ ẩn chỉ được truy cập từ chế độ thường bởi việc ấn và giữ nút PAR ba giây (xem hình 10) Người vận hành sử dụng chế độ này để chuyển đổi kiểu hoạt động cho các chức năng cơ bản:

+ SPSL: Lựa chọn kiểu điểm đặt ( từ xa hay địa phương )

+ trnF: Lựa chọn kiểu hoạt động cho bộ điều khiển TCU (điều chỉnh bằng tay hay tự động)

+ tUNE: Lựa chọn kiểu tự chỉnh

+ ALrS: Reset đầu ra cảnh báo, nút UP sẽ reset cảnh báo Alarm1, nút DOWN reset cảnh báo Alarm2

Các chức năng này chỉ hiện lên khi nó không bị khoá trong Modul khoá

3.5 chế độ lập cấu hình (Configuration of Parameter Mode)

Chế độ lập cấu hình có thể được truy cập từ chế độ không bảo vệ thông số (xem hình 10), các modul cấu hình thông số cho phép thiết lập các giới hạn thông số cho ứng dụng riêng biệt Có 9 modul cấu hình cần thiết lập

3.5.1 Modul đầu vào (1-In).

Tất cả mọi thông số liên quan đến đầu vào đều phải được khai báo tại modul đầu vào Mỗi thông số thể hiện bởi một biến nhớ gồm bốn Digit

+ Khai báo loại thiết bị đo nhiệt độ ( type ): chọn ra loại thiết bị đo nhiệt độ dùng trong quá trình

+ Lựa chọn đơn vị đo (SCAL): chọn đơn vị đo nhiệt độ là 0F hay 0C.

+ Lựa chọn độ phân dải (dCPt): chọn sự biến đổi nhiệt độ là 1 hay 0.1

+ Chọn hệ số lọc tín hiệu (FLtr): sử dụng hệ số này để giảm sự ảnh hưởng của nhiễu tới tín hiệu đo Chọn một trong năm giá trị từ 0 ÷ 4, chọn giá trị càng lớn thì khả năng lọc nhiễu cho tín hiệu vào càng cao nhưng đồng thời tốc độ đáp ứng của TCU lại càng giảm

+ Các hệ số tham chiếu (SPAN&SHFt): nhiệt độ quá trình đưa vào TCU và nhiệt

độ thực của quá trình có thể tồn tại sai lệch ( do tính không chính xác của thiết bị

đo ), khi đó đặt giá trị cho các hệ số tham chiếu này để đạt được mục đích: nhiệt

độ đưa vào TCU là nhiệt độ thực của quá trình

Mối quan hệ được biểu diễn qua công thức :

Nhiệt độ thực = (nhiệt độ TCU đọc × SPAN) + SHFt

+ Đặt phạm vi giá trị điểm đặt (SPLO&SPHI): khoảng giới hạn giá trị điểm đặt được phép thay đổi từ giới hạn dưới ( SPLO) tới giới hạn trên ( SPHI )

+ Tốc độ tăng điểm đặt ( SPrP – SetPoint Ramp Rate ): người ta không đưa trực tiếp một giá trị điểm đặt vào quá trình mà phải thay đổi từ từ theo tốc độ tăng điểm đặt Điều này hạn chế sự sốc nhiệt cho quá trình khi giá trị điểm đặt quá lớn

+ Đầu vào người dùng: lựa chọn một trong số các hàm được liệt kê Sử dụng đầu vào người dùng để chuyển hoạt động cho TCU hoặc thực hiện khoá một số chức năng Khi nối đầu vào người dùng với mức điện áp cao thì sẽ kích hoạt hàm được lựa chọn

+ Hệ số chuyển đổi tín hiệu dòng cấp nhiệt (HCur): là hệ số chuyển đổi giữa dòng (tính bằng ampe ) từ bộ biến dòng và dòng qua dây đốt

3.5.2 Modul ra (2-OP).

Tại modul này các lựa chọn sẽ ảnh hưởng tới đầu ra điều khiển: thay đổi mức phụ thuộc của đầu ra vào sự thay đổi nhiệt độ của quá trình và sai lệch của thiết

bị đo nhiệt độ

+ Chu kì thời gian (CYCt)

Chọn chu kì thời gian phụ thuộc vào hằng số thời gian quá trình và sử dụng modul đầu ra dạng nào

CYCt- 0 tới 250s

Tốt nhất nên lựa chọn chu kì thời gian bằng 1/10 hằng số thời gian quá trình hay nhỏ hơn tuỳ theo lựa chọn Nếu chọn chu kì thời gian lớn hơn thì có thể làm suy giảm nhiệt độ điều khiển, còn nếu chọn chu kì thời gian nhỏ hơn thì sẽ có được một số thuận lợi

Khi sử dụng modul đầu ra dang Triac hay Logic/SSR drive với SSR Power Unit thì chu kì thời gian ngắn có thể được chọn

Nếu điểm đặt bằng 0 thì sẽ khiến cho đầu ra điều khiển chính và bộ chỉ thị bị ngắt Do đó nếu sử đầu ra tương tự để điều khiển thì đầu ra chính và bộ chỉ có thể bị vô hiệu hoá Điều này không áp dụng với dạng điều khiển van

+ Lựa chọn kiểu tác động điều khiển đầu ra (OPAC)

Trong những ứng dụng dùng cả hai chức năng nung nóng và làm mát thì cần phải lựa chọn kiểu điều khiển ( nung nóng hay làm mát ) cho hai đầu ra OP1 và OP2 Đầu ra chính (OP1) thường được sử dụng cho việc nung nóng (tác động ngược ) và đầu ra làm mát (OP2) được sử dụng để làm mát (tác động thuận) + Chọn phạm vi cho phép của giá trị % đầu ra (OPLO&OPHI): lựa chọn khoảng giới an toàn ( chỉ cho phép đầu ra thay đổi trong khoảng này )của đầu ra cho quá trình

+ Hệ số lọc tín hiệu ra (OpdP – Output Power Dampening): lựa chọn giá trị phù hợp cho tác động đầu ra của bộ điều khiển PID Tuy nhiên chỉ quan tâm tới hệ số

này khi quá trình có hệ số khuyếch đại hoặc hằng số vi phân quá lớn ( đồng nghĩa với sự phụ thuộc nhiễu lớn ) Giá trị của hệ số này phụ thuộc vào thời gian đáp ứng của quá trình và giá trị xác lập của cơ cấu chấp hành, nói chung nên chọn hệ số này trong khoảng từ 1/20 tới 1/50 hằng số thời gian tích phân của

bộ điều khiển

+ Khoảng trễ cho điều khiển ON/OFF: là khoảng nhiệt độ tính từ giá trị điểm đặt tới giá trị điểm đặt ± khoảng trễ Khi đặt khoảng tỉ lệ mức 0.0% thì bộ điều khiển được đặt trong chế độ điều khiển ON/OFF Khoảng trễ nên đặt giá trị nhỏ nhất có thể Giá trị trễ điều khiển chỉ có tác dụng với đầu ra điều khiển chính.+ Chọn mã đáp ứng (tcod): là một số nguyên có giá trị từ 0 ÷ 4 Khi sử dụng TCU ở chế độ tự chỉnh mã này có tác dụng thay đổi độ quá điều chỉnh và thời gian đáp ứng của qúa trình Sau khi chế độ tự chỉnh thực hiện ,thì việc thay đổi thông só “tcod ”sẽ không có tác dụng đến tận khi khởi động lại chế độ tự chỉnh Khi đặt mức 0 thì đầu ra đáp ứng một cách nhanh nhất với sự quá điều chỉnh Đặt mức 4 thì đầu ra đáp ứng 1 cách chậm nhất với lượng quá điều chỉnh ít nhất Bình thường nên đặt mã 0 hoặc 1

+ Lựa chọn các thông số cho đầu ra Linear DC

Đầu ra Linear DC thường được sử dụng để truyền giá trị các thông số hoạt động của TCU cho các cơ cấu chấp hành, thiết bị ghi đồ thị hoặc chỉ thị số

- Chọn thông số cần truyền qua đầu ra Linear DC: chọn một trong các thông

số hoạt động của TCU gồm % đầu ra và sai lệch quá trình

- Lập khoảng chết và chu kỳ cập nhật: Thông số khoảng chết yêu cầu giá trị

ra ,tính phần trăm, phải thay đổi nhiều hơn số lượng vùng chết để đầu ra cập nhật Bộ điều khiển TCU sẽ cập nhật giá trị với chu kỳ cập nhật đã chọn

3.5.3 Modul khoá ( 3-LC ).

Bộ điều khiển có thể được lập trình để hạn chế sự truy cập của người dùng tới các thông số, chế độ điều khiển, nội dung hiển thị Modul khoá chia ra làm ba phần: khoá hiển thị dưới, khoá chế độ bảo vệ thông số , khoá chế độ ẩn

* Khoá hiển thị dưới.

Chọn chế độ truy cập cho thông số hoạt động Các thông số hoạt động của TCU

có thể đặt ở 1 trong 3 lựa chọn sau:

LOC ( lookout ) : không cho thông số hiển thị tại hiển thị dưới

rEd (read only ): thông số xuất hiện nhưng không thể sửa đổi

Ent (entry ) : hiển thị và được phép sửa

* Khoá chế độ bảo vệ thông số.

Các thông số trong chế độ bảo vệ thông số có thể đặt 1 trong các giá trị sau:

LOC ( lookout ) : không cho thông số hiển thị

rEd (read only ): thông số xuất hiện nhưng không thể sửa đổi

Ent (entry ) : hiển thị và được phép sửa

Các thông số bao gồm:

Code: mã truy cập chế độ không bảo vệ thông số ( 0 -> 250 )

PID: cho phép truy cập các thông số của bộ PID chính ( PID 1 )

PID2: cho phép truy cập các thông số của bộ PID phụ ( PID 2 )

RtbS: cho phép truy cập hệ số tỉ lệ và hệ số dịch của điểm đặt từ xa.AL: cho phép truy cập các giá trị cảnh báo

*Khoá chế độ ẩn.

Các chức năng có thể đặt ở 2 giá trị :

- LOC ( lookout ): không cho thông số hiển thị

- Enbl (enable ): cho phép người dùng thực hiện chức năng của chế độ ẩn.Các chức năng hợp lệ trong chế độ ẩn chức năng được truy cập độc lập với trạng thái của đầu vào người dùng

Các thông số khoá của chế độ ẩn chức năng gồm:

AlrS: reset đầu ra cảnh báo

SPSL: chọn điểm đặt địa phương hoặc điểm đặt từ xa

trnf: chọn hoạt động ( tự động, điều chỉnh tay )

tUNE: chọn hoặc bỏ tự chỉnh

3.5.4 Modul cảnh báo (4_AL).

Bộ điều khiển TCU có hai đầu ra cảnh báo AL1 và AL2 có thể hoạt động song song hoặc hoạt động độc lập một trong hai loại (AL1 hoặc AL2) Khi dùng đầu

ra cảnh báo phải cài đặt Modul ra (một trong ba loại Relay, SSR Drive, Triac) vào chân cắm của đầu ra cảnh báo Giá trị cảnh báo được truy cập trong Modul 4_AL, chế độ không bảo vệ thông số , chế độ bảo vệ thông số ( nếu trước đó thông số này chưa bị khoá ) Phạm vi của giá trị cảnh báo khá rộng từ –999 ÷

+9999 Trên bảng điều khiển, đèn báo sẽ hiện AL1 hoặc AL2 báo hiệu đầu ra cảnh báo AL1 hay AL2 tương ứng đang hoạt động

+ Lựa chọn kiểu hoạt động cho cảnh báo nhiệt độ quá trình (Act1, Act2)

TCU cho phép người dùng khống chế phạm vi an toàn cho nhiệt độ quá trình thông qua hai thông số Act1 (dùng cho AL1) và Act2 (AL2)

Đối với ứng dụng đơn giản chỉ yêu cầu nhiệt độ quá trình không vượt quá hoặc nhỏ hơn giá trị nào đó, lựa chọn A_Hi cho cảnh báo mức cao hoặc A_LO cho cảnh báo mức thấp Nghĩa là khi nhiệt độ quá trình lớn hơn A_Hi hoặc nhỏ hơn A_LO thì đầu ra cảnh báo tích cực

Một cách khống chế nhiệt độ qúa trình khác là kiểm soát nhiệt độ quá trình trong khoảng sai lệch so với điểm đặt, ở đây nhiệt độ quá trình chỉ được phép nhỏ hơn ( hoặc lớn hơn ) tổng của điểm đặt và giá trị cảnh báo Hãy chọn d_Hi cho mức cao hoặc d_LO cho mức thấp hoặc d_Hi cho mức cao

Với những ứng dụng có yêu cầu khắt khe về khoảng an toàn cho nhiệt độ quá trình hãy chọn b_in hoặc b_Ot cho thông số Act1 ( hoặc Act2 ) Khi lựa chọn b_in, TCU sẽ khống chế nhiệt độ quá trình trong khoảng từ SP-AL ÷ SP+AL Trong đó: SP là giá trị điểm đặt

AL là giá trị cảnh báo

Nếu nhiệt độ nẵm ngoài khoảng trên sẽ sinh ra sự khiện cảnh báo

Khi lựac chọn b_Ot , nhiệt độ quá trình không được rơi vào phạm vi

SP-AL ÷ SP+AL

Chú ý: Điểm đặt SP được xét cho cả điểm đặt địa phương và điểm đặt từ xa.

Sườn xuống của tín hiệu cảnh báo có xét cả hằng số thời gian trễ AHYS Như vậy có:

A_Hi cảnh báo mức cao

A_LO cảnh báo mức thấp

chương 3

hoạt động của thiết bị TCU.

Sự hoạt động và cấu hỡnh bộ điều khiển được phõn chia thành 5 chế độ hoạt

động / lập trỡnh riờng biệt nhằm đơn giản hoỏ sự hoạt động của bộ điều khiển:Chế độ thường, chế độ khụng bảo vệ thụng số, chế độ bảo vệ thụng số, chế độ ẩn chức năng, chế độ lập cấu hỡnh Ngoại trừ chế độ thường ra cỏc chế độ cũn lại đều cú cỏch truy cập riờng ( xem hỡnh vẽ 10 )

PAR giữ 3s

Chế độ th-ờng

Chế độ khụng bảo vệ thụng số

Các modul lập cấu hình thông

Hình 10: Truy cập các chế độ hoạt động của TCU.

3.1 Chế độ thường (Normal Display Mode).

Tại chế độ thường, nhiệt độ quá trình luôn được hiển thị tại dãy hiển thị trên Khi ta ấn nút DSP thì 1 trong các thông số hoạt động sau sẽ xuất hiện tại dãy hiển thị dưới: Điểm đặt, % đầu ra, dòng cấp nhiệt, đầu vào tương tự thứ hai (giá trị đặt từ xa ), sai lệch điểm đặt, đơn vị đo nhiệt độ (0C hay 0F )

Mỗi thông số có hai trạng thái:

+ Khoá: không thể truy cập từ bất kỳ chế độ nào

+ Được phép truy cập ở chế độ cho phép

Các thông số có tính độc lập cao, khi một thông số này bị khoá không ảnh hưởng tới trạng thái của thông số khác Chỉ có từ chế độ thường mới có thể chuyển tới các chế độ khác

3.2 Chế độ không bảo vệ thông số ( Unprotected Parameter Mode)

Cách truy cập: từ chế độ thường ấn nút PAR (khi đầu vào người dùng chưa được thiết lập - hình 10 ) Chế độ này cho phép thay đổi các thông số hoạt động của TCU như: thông số của hai bộ điều khiển PID, điểm đặt, % đầu ra, các hệ số của điểm đặt từ xa, các giá trị ngưỡng cảnh báo Khi tới cuối danh sách, cho phép người vận hành nhập vào các modul cấu hình

Các modul này cho phép truy cập tới các thông số thiết lập cơ bản của bộ điều khiển Sau khi danh sách các thông số đã được duyệt qua hết thì dãy hiển thị dưới hiện “END” và quay trở lại chế độ thường Bộ điểu khiển tự động quay trở lại chế độ thường nếu không có một tác động nào được đưa ra

3.3 Chế độ bảo vệ thông số (Protected Parameter Mode )

Xem hình 10 ta thấy chế độ bảo vệ thông số được truy cập bởi việc ấn nút PAR

từ chế độ thường (khi đã có đầu vào người dùng) Chế độ này cho phép thay đổi các thông số hoạt động của TCU như: thông số của hai bộ điều khiển PID, các

hệ số của điểm đặt từ xa, các giá trị ngưỡng cảnh báo ( khi không bị khoá ) và

mã số truy cập tới chế độ không bảo vệ thông số Sự khác nhau cơ bản nhất giữa

chế độ bảo vệ thông số với chế độ không bảo vệ thông số là: ở chế độ bảo vệ thông số có thể “khoá” không cho phép truy cập tới các thông số của hai bộ điều khiển PID và các giá trị ngưỡng cảnh báo (các thông số này bị khoá ở modul khoá - xem phần 3.5.3 ) Phụ thuộc vào sự trùng khớp giữa mã số nhập tại đây và

mã số ở modul khoá mà TCU có thể cho phép chuyển sang chế độ không bảo vệ thông số Bộ điều khiển quay trở lại chế độ thường nếu không truy cập tiếp tới chế độ không bảo vệ thông số và các modul cấu hình thông số

3.4 Chế độ ẩn chức năng( Hidden Function Mode)

Chế độ ẩn chỉ được truy cập từ chế độ thường bởi việc ấn và giữ nút PAR ba giây (xem hình 10) Người vận hành sử dụng chế độ này để chuyển đổi kiểu hoạt động cho các chức năng cơ bản:

+ SPSL: Lựa chọn kiểu điểm đặt ( từ xa hay địa phương )

+ trnF: Lựa chọn kiểu hoạt động cho bộ điều khiển TCU (điều chỉnh bằng tay hay tự động)

+ tUNE: Lựa chọn kiểu tự chỉnh

+ ALrS: Reset đầu ra cảnh báo, nút UP sẽ reset cảnh báo Alarm1, nút DOWN reset cảnh báo Alarm2

Các chức năng này chỉ hiện lên khi nó không bị khoá trong Modul khoá

3.5 chế độ lập cấu hình (Configuration of Parameter Mode)

Chế độ lập cấu hình có thể được truy cập từ chế độ không bảo vệ thông số (xem hình 10), các modul cấu hình thông số cho phép thiết lập các giới hạn thông số cho ứng dụng riêng biệt Có 9 modul cấu hình cần thiết lập

3.5.1 Modul đầu vào (1-In).

Tất cả mọi thông số liên quan đến đầu vào đều phải được khai báo tại modul đầu vào Mỗi thông số thể hiện bởi một biến nhớ gồm bốn Digit

+ Khai báo loại thiết bị đo nhiệt độ ( type ): chọn ra loại thiết bị đo nhiệt độ dùng trong quá trình

+ Lựa chọn đơn vị đo (SCAL): chọn đơn vị đo nhiệt độ là 0F hay 0C.

+ Lựa chọn độ phân dải (dCPt): chọn sự biến đổi nhiệt độ là 1 hay 0.1

+ Chọn hệ số lọc tín hiệu (FLtr): sử dụng hệ số này để giảm sự ảnh hưởng của nhiễu tới tín hiệu đo Chọn một trong năm giá trị từ 0 ÷ 4, chọn giá trị càng lớn thì khả năng lọc nhiễu cho tín hiệu vào càng cao nhưng đồng thời tốc độ đáp ứng của TCU lại càng giảm

+ Các hệ số tham chiếu (SPAN&SHFt): nhiệt độ quá trình đưa vào TCU và nhiệt

độ thực của quá trình có thể tồn tại sai lệch ( do tính không chính xác của thiết bị

đo ), khi đó đặt giá trị cho các hệ số tham chiếu này để đạt được mục đích: nhiệt

độ đưa vào TCU là nhiệt độ thực của quá trình

Mối quan hệ được biểu diễn qua công thức :

Nhiệt độ thực = (nhiệt độ TCU đọc × SPAN) + SHFt

+ Đặt phạm vi giá trị điểm đặt (SPLO&SPHI): khoảng giới hạn giá trị điểm đặt được phép thay đổi từ giới hạn dưới ( SPLO) tới giới hạn trên ( SPHI )

+ Tốc độ tăng điểm đặt ( SPrP – SetPoint Ramp Rate ): người ta không đưa trực tiếp một giá trị điểm đặt vào quá trình mà phải thay đổi từ từ theo tốc độ tăng điểm đặt Điều này hạn chế sự sốc nhiệt cho quá trình khi giá trị điểm đặt quá lớn

+ Đầu vào người dùng: lựa chọn một trong số các hàm được liệt kê Sử dụng đầu vào người dùng để chuyển hoạt động cho TCU hoặc thực hiện khoá một số chức năng Khi nối đầu vào người dùng với mức điện áp cao thì sẽ kích hoạt hàm được lựa chọn

+ Hệ số chuyển đổi tín hiệu dòng cấp nhiệt (HCur): là hệ số chuyển đổi giữa dòng (tính bằng ampe ) từ bộ biến dòng và dòng qua dây đốt

3.5.2 Modul ra (2-OP).

Tại modul này các lựa chọn sẽ ảnh hưởng tới đầu ra điều khiển: thay đổi mức phụ thuộc của đầu ra vào sự thay đổi nhiệt độ của quá trình và sai lệch của thiết

bị đo nhiệt độ

+ Chu kì thời gian (CYCt)

Chọn chu kì thời gian phụ thuộc vào hằng số thời gian quá trình và sử dụng modul đầu ra dạng nào

CYCt- 0 tới 250s

Tốt nhất nên lựa chọn chu kì thời gian bằng 1/10 hằng số thời gian quá trình hay nhỏ hơn tuỳ theo lựa chọn Nếu chọn chu kì thời gian lớn hơn thì có thể làm suy giảm nhiệt độ điều khiển, còn nếu chọn chu kì thời gian nhỏ hơn thì sẽ có được một số thuận lợi

Khi sử dụng modul đầu ra dang Triac hay Logic/SSR drive với SSR Power Unit thì chu kì thời gian ngắn có thể được chọn

Nếu điểm đặt bằng 0 thì sẽ khiến cho đầu ra điều khiển chính và bộ chỉ thị bị ngắt Do đó nếu sử đầu ra tương tự để điều khiển thì đầu ra chính và bộ chỉ có thể bị vô hiệu hoá Điều này không áp dụng với dạng điều khiển van

+ Lựa chọn kiểu tác động điều khiển đầu ra (OPAC)

Trong những ứng dụng dùng cả hai chức năng nung nóng và làm mát thì cần phải lựa chọn kiểu điều khiển ( nung nóng hay làm mát ) cho hai đầu ra OP1 và OP2 Đầu ra chính (OP1) thường được sử dụng cho việc nung nóng (tác động ngược ) và đầu ra làm mát (OP2) được sử dụng để làm mát (tác động thuận) + Chọn phạm vi cho phép của giá trị % đầu ra (OPLO&OPHI): lựa chọn khoảng giới an toàn ( chỉ cho phép đầu ra thay đổi trong khoảng này )của đầu ra cho quá trình

+ Hệ số lọc tín hiệu ra (OpdP – Output Power Dampening): lựa chọn giá trị phù hợp cho tác động đầu ra của bộ điều khiển PID Tuy nhiên chỉ quan tâm tới hệ số