Điều khiển và giám sát hệ thống cân lưu lượng

Điều khiển và giám sát hệ thống cân lưu lượng

ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC MỤC LỤC CHƢƠNG 1:TỔNG QUAN HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG 1.1 Thiết kế hệ thống 1.1.1 Chức nhiệm vụ hệ thống 1.1.2 Giải pháp đƣa 1.2 Phân tích hệ thống 1.2.1 Mô hình hệ thống 1.2.2 Nguyên tắc hoạt động mô hình 1.3 Cơ sở thiết kế hệ thống cân lƣu lƣợng 1.4 Sơ đồ điều khiển hệ thống cân lƣu lƣợng CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP ĐO KHỐI LƢỢNG 2.1 Tổng quan đo khối lƣợng 2.1.1 Phƣơng pháp tự cân 2.1.2 Phƣơng pháp đo khối lƣợng dựa vào dịch chuyển 2.2 Phƣơng pháp đo khối lƣợng dùng loadcell 2.2.1 Các phận phƣơng pháp đo khối lƣợng loadcell CHƢƠNG 3: MẠNG CAN VÀ BIẾN TẦN ALTIVAR 14 3.1 Giới thiệu mạng CAN 14 3.2 Chuẩn giao tiếp CANOPEN 16 3.3 Phần cứng CanOpen cho ATV31 18 3.3.1 Cài đặt phần mềm 20 3.3.2 Lƣu đồ điều khiển biến tần ATV31 dùng giao thức CANOPEN 24 3.4 Cài đặt thông số ATV31 25 CHƢƠNG 4: ĐIỀU KHIỂN PID KHỐI HÀM PIDFF 31 4.1 Điều khiển PID 31 4.1.1Điều khiển PID liên tục 31 4.1.2 Phƣơng pháp điều khiển PID số 32 4.2 Khối hàm PIDFF PLC Premium 35 4.2.1 Khái niệm điều khiển PID 35 GVHD: TS Trƣơng Đình Châu ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC 4.2.2 Các chức khối hàm PIDFF 36 4.2.3 Các thông số PIDFF 37 4.2.4 Sơ đồ cấu trúc diễn tả khối hàm PIDFF 40 4.2.5 Các phƣơng trình tính toán 40 4.2.6 Chế độ hoạt động khối hàm PIDFF 42 4.3 Cách xác định tham số Kp, ti, td khối PIDFF 42 CHƢƠNG 5: THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN MỀM 44 5.1 Xây dựng chƣơng trình điều khiển Unity Pro 44 5.1.1 Unity Pro 44 5.1.2 Xây dựng chƣơng trình điều khiển 45 5.1.2 Đo vận tốc băng tải 52 5.2 Thiết kế hệ thống giám sát điều khiển SCADA 61 CHƢƠNG 6: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 68 6.1 Kết mô hình 68 6.2 Giao diện hình giám sát SCADA 69 6.3 Quá trình chạy thử calid 69 6.4 Đánh giá sai số 69 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 GVHD: TS Trƣơng Đình Châu ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC CHƢƠNG 1:TỔNG QUAN HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG Trong thời đại đại hóa ngày nay, hệ thống cân băng tải đƣợc sử dụng rộng rải môi trƣờng công nghiệp nhà máy xi măng, phân bón, hóa chất… Hệ thống cân liên tục băng tải dùng để kiểm soát trọng lƣợng tức thời qua gối đặt băng tải Trọng lƣợng tức thời đoạn chiều dài băng tải đƣợc xác định Khối lƣợng đơn vị chiều dài đơn vị thời gian lƣu lƣợng vật liệu qua băng tải Nguyên lý hệ thống cân định lƣợng điều chỉnh lƣu lƣợng nguyên liệu băng tải theo giá trị đặt trƣớc xác định Hai thông số trình cân băng tải trọng lƣợng vật liệu qua băng tải tốc độ băng tải Qua việc kiểm soát trọng lƣợng, tốc độ, tức kiểm soát lƣu lƣợng vật liệu qua băng tải, điều khiển điều khiển tốc độ băng tải giá trị thích hoạt lƣu lƣợng vật liệu băng tải thích hợp, thỏa mãn tỉ lệ phối trộn thành phần 1.1 Thiết kế hệ thống 1.1.1 Chức nhiệm vụ hệ thống  Đảm bảo độ xác tin cậy cao việc cân khối lƣợng nguyên liệu băng tải  Đảm bảo an toàn, dễ bảo trì, dễ vận hành đảm bảo tính kinh tế  Đảm bảo hệ thống có độ ổn định cao 1.1.2 Giải pháp đưa Ta sử dụng thiết bị công nghiệp có độ tin cậy cao nhƣ PLC Premium, biến tần ATV31 hãng Schneider, loadcell OSBKC hãng Bongshin – Hàn Quốc, động không đồng ba pha… để điều khiển cân lƣu lƣợng thông qua điều khiển tốc độ băng tải Bên cạnh ta dùng máy tính để điều khiển giám sat thu thập liệu Ngoài ta đặt thêm thiết bị nhƣ lọc bụi, chống ồn, thông gió… GVHD: TS Trƣơng Đình Châu ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC 1.2 Phân tích hệ thống 1.2.1 Mô hình hệ thống Hình 1.1 Mô hình hệ thống cân lƣu lƣợng Mô hình hệ thống cân lƣu lƣợng gồm:  Phiễu rót nguyên liệu: dùng để cấp nguyên liệu cho hệ thống  Dây chuyền băng tải: dùng để truyền tải nguyên liệu từ đầu vào đến đầu băng tải  Motor kéo băng tải: dùng để quay băng tải đƣợc điều khiển biến tần Altivar31 hãng Schneider  Loadcell: loadcell OSBKC hãng Bongshin-Hàn Quốc với khối lƣợng tối đa 20kg, độ nhạy 2mV/V dùng để cân nguyên liệu qua loadcell đƣa tín hiệu vào module analog plc để xử lý  Biến tần ATV31 hãng Schneider để điều khiển động không đồng pha dùng để đọc vận tốc băng tải  Mạch đầu cân  Mạch chuyên đổi tín hiệu RS323 sang analog  PLC Premium TSX P57 3634M hãng Schneider GVHD: TS Trƣơng Đình Châu ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC 1.2.2 Nguyên tắc hoạt động mô hình Nguyên liệu từ dây chuyền trƣớc chuyển đến thùng nguyên liệu Cho hệ thống hoạt động giá trị định sẵn Khi nguyên liệu qua loadcell tín hiệu điện áp loadcell đƣợc khếch đại đƣa vào modul analog PLC, đồng thời đọc vận tốc băng tải Hai thông số đƣợc xử lý tính toán để xuất tín hiệu điều khiển động thông qua biến tần để cho lƣu lƣợng hệ thống số mong muốn Quá trình đƣợc điều khiển giám sát phần mềm SCADA 1.3 Cơ sở thiết kế hệ thống cân lƣu lƣợng Lƣu lƣợng P khối lƣợng nguyện liệu qua băng tải đơn vị thời gian (đơn vị tấn/giờ hay kg/s) P  v  q  kg / s  v: vận tốc dài băng tải (m/s) q: khối lƣợng nguyên liệu phân bố chiều dài băng tải (kg/m) Khi nhận giá trị đặt cho lƣu lƣợng, xử lý phân làm phần v q Mục đích luận văn: Điều khiển loadcell (thành phần khối lƣợng) động (thành phần vận tốc) để lƣu lƣợng ngõ không đổi Để thực đƣợc điều ta có cách:  Cố định thành phần tốc độ, điều khiển thành phần khối lƣợng Cách không khả thi việc điều khiển thành phần khối lƣợng khó phức tạp  Điều khiển đồng thời thành phần tốc độ thành phần khối lƣợng Cách có tính xác cao nhƣng hệ thống phức tạp, khó điều khiển đòi hỏi phải dụng thiết bị chuyên dùng nên tính kinh tế  Cố định thành phần khối lƣợng, điều khiển thành phần tốc độ Cách dễ thực hiện, có độ xác cao Cách đƣợc sử dụng luận văn GVHD: TS Trƣơng Đình Châu ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC 1.4 Sơ đồ điều khiển hệ thống cân lƣu lƣợng Hệ thống cân lƣu lƣợng hoạt động dựa sơ đồ điều khiển sau đây: Máy tính (Citect) Thuật toán điều khiển (PLC) Biến tần ATV31 motor Mạch gia công Loadcell Băng tải Đọc vận tốc từ ATV31 Hình 1.2 Lƣu đồ điều khiển hệ thống cân lƣu lƣợng Giải thích sơ đồ: Nguyên liệu từ dây chuyền đƣợc chứa hệ thống thùng nguyên liệu Cho hệ thống hoạt động phím nhấn hay giá trị sẵn Khi nguyên liệu qua loadcell tín hiệu qua mạch gia công đƣợc khuếch đại đƣa vào modul analog AEY 414 PLC Premium – TSX P57 3634 hãng Schneider để đọc khối lƣợng nguyên liệu băng tải Đồng thời đọc vận tốc băng tải thông qua đọc giá trị word thứ ―RFRD‖ PDO6 truyền Hai giá trị xử lý tín toán để qua thuật toán điều khiển PID để xuất tín hiệu điều khiển xuống cho biến tần ALTIVAR 31 điều khiển tốc độ băng tải để cho suất hệ thống số nhƣ giá trị đặt Quá trình đƣợc điều khiển giám sát thông qua phần mềm SCADA Vijeo Citect GVHD: TS Trƣơng Đình Châu CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP ĐO KHỐI LƢỢNG CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP ĐO KHỐI LƢỢNG 2.1 Tổng quan đo khối lƣợng Tất phƣơng pháp đo lực hay khối lƣợng dựa tảng định luật II Newton, theo lực tác dụng vào vật thể có khối lƣợng m tích số khối lƣợng gia tốc nó, tức là: F  m a Trong đó: m (kg) : khối lƣợng vật thể a ( m/s2) : gia tốc vật Trọng lực trƣờng hợp công thức Dƣới tác dụng sức hút trái đất, vật có khối lƣợng chịu tác dụng trọng lực: P  m g Với g (m/s2) gia tốc trọng trƣờng (có trị số cố định khu vực) Tất phƣơng pháp đo khối lƣợng dựa vào quan hệ Khi hai lực có độ lớn tác dụng lên vật theo hai hƣớng ngƣợc làm cho vật thể cân bằng, không tạo nên gia tốc làm cho vật chuyển động Có hai phƣơng pháp để tạo nên lực cân bằng: phƣơng pháp tự cân phƣơng pháp dịch chuyển 2.1.1 Phƣơng pháp tự cân Phƣơng pháp tự cân phƣơng pháp xác định khối lƣợng vật chƣa biết dựa khối lƣợng vật biết gọi chuẩn Cân đòn cân ứng dụng cảm biến lực cân vào việc đo khối lƣợng Một khối lƣợng chƣa biết đƣợc đặt đĩa cân Các cân đƣợc hiệu chỉnh xác có kích thƣớc khác đƣợc đặt đĩa cân cân Khối lƣợng chƣa biết tổng khối lƣợng cân đặt lên ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC 2.1.2 Phƣơng pháp đo khối lƣợng dựa vào dịch chuyển  Sử dụng LVDT (Linear Variable Differential Transformer): Với biến áp xoay tuyến tính vi sai, ta chuyển đổi dịch chuyển thành tín hiệu điện áp để xử lý Đầu tiên ta cấp nguồn cho cuộn sơ cấp LVDT, có lực tác động thông qua cấu truyền động thích hợp, làm dịch chuyển lõi từ (Magnetic core) LVDT cuộn thứ cấp xuất tín hiệu điện tỉ lệ với lực tác dụng  Có thể sử dụng biến trở xoay đƣợc cấp nguồn DC Khi có khối lƣợng đè lên bàn cân, thông qua cấu di chuyển thích hợp làm xoay biến trở điện áp lấy thay đổi Điện áp đƣợc đƣa chuyển đổi AD xử lý Ngoài sử dụng encoder đếm để đếm số xung phát encoder xoay di chuyển  Sử dụng cảm biến lực Strain Gage thông qua cấu truyền động: có áp lực tác dụng lên cảm biến độ dài tăng lên bị biến dạng điện trở tăng lên tỉ lệ với lực nén Khi ta đo điện trở suy đƣợc lực tác dụng lên  Cảm biến lực dùng việc đo khối lƣợng đƣợc sử dụng phổ biến loadcell Đây kiểu cảm biến lực biến dạng Lực chƣa biết tác động vào phận đàn hồi, lƣợng di động phận đàn hồi làm biến đổi phân cực phân tử Sự biến đổi tỉ lệ tƣơng ứng với lực tác dụng 2.2 Phƣơng pháp đo khối lƣợng dùng loadcell Khối lƣợng hai thành phần quan trọng hệ thống đo lƣờng ứng dụng Trong luận văn này, dùng phƣơng pháp đo khối lƣợng loadcell Đây cách dễ thực kinh tế mô hình có sẵn loadcell OSBKC Việc xác định khối lƣợng nguyên liệu qua vùng cân đƣợc xác định gián tiếp thông qua lăn cân GVHD: TS Trƣơng Đình Châu ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC Sơ đồ khối hệ thống cân dùng Loadcell luận văn: Loadcell Mạch gia công PLC Máy tính Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống cân dùng Loadcell Dƣới tác dụng khối lƣợng vật đặt băng tải, loadcell chuyển tín hiệu ứng suất lực thành tín hiệu điện ngõ Tín hiệu điện đƣợc khuếch đại cách qua mạch gia công sau đƣa vào modul Analog AEY 414 PLC Premium 2.2.1 Các phận phƣơng pháp đo khối lƣợng loadcell 2.2.1.1 Cảm biến đo khối lƣợng – Loadcell Loadcell loại cảm biến đo trọng lực, sử dụng để xác định lực tĩnh lực động Đƣợc cấu tạo điện trở mỏng loại dán, áp sát lên cấu trúc chịu lực kim loại có độ cứng, Loadcell có nhiệm vụ chuyển giá trị trọng lực thành tín hiệu điện tƣơng ứng Các điện trở loại dán đƣợc ghép nối với theo dạng cầu, tạo cầu điện trở Các hình dạng load cell thực tế: Hình 2.2 Hình dạng thực tế loadcell Các đặc tính loadcell Bộ phận loadcell điện trở mỏng loại dán Tấm điện trở phƣơng tiện để biến dạng bé thành thay đổi tƣơng ứng điện trở.Các điện trở loại dán đƣợc ghép nối với theo dạng hình cầu, tạo cầu điện trở GVHD: TS Trƣơng Đình Châu ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC Có loại điện trở dán dùng làm cảm biến lực dịch chuyển: loại liên kết loại không liên kết Tấm điện trở liên kết dùng để đo độ biến dạng vị trí xác định bề mặt phận đàn hồi Điện trở đƣợc dán trực tiếp vào điện trở làm thay đổi giá trị điện trở tƣơng ứng Cảm biến dùng điện trở loại không liên kết sử dụng để đo lƣợng di động nhỏ Một lƣợng động mối liên kết khí tạo nên làm thay đổi điện trở làm cảm biến Lƣợng di động thƣờng đƣợc tạo nên lực tác động vào phận đàn hồi Vì điện trở không liên kết đo toàn lƣợng dịch chuyển phận đàn hồi điện trở liên kết biến dạng điểm xác định bề mặt phận đàn hồi Hình 2.3 Sơ đồ dây cho Loadcell Loadcell đƣợc sử dụng luận văn OSBKC loại 20kg, dạng beam hãng Bongshin-Hàn Quốc Với điện áp danh định (độ nhạy) 2mV/V nguồn cung cấp 10V nên ứng với khối lƣợng tối đa điện áp 30mV/V GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 10 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC giá trị vận tốc cho biến tần để biến tần điều khiển vận tốc cho động ( Xem bảng 4.1 chƣơng 3) 5.1.4 Chƣơng trình điều khiển biến tần Đoạn chƣơng trình điều khiển CanOpen cho ATV 31, sau cài đặt phần cứng phần mềm trên, đƣợc viết ngôn ngữ ST (Structured Test) phần mềm lập trình cho PLC Premium Unity Pro  Đoạn chƣơng trình định nghĩa trạng thái biến tần ATV31 State_Ctrl := INT_TO_BYTE (ATV_STATE.STATE); ATV_Novoltage :=0; ATV_Locked :=0; ATV_wait :=0; ATV_Ready :=0; ATV_Run :=0; ATV_Error :=0; ATV_Estop :=0; IF ((State_Ctrl AND 16#0F) =16#08) THEN ATV_Error :=1; ELSE CASE BYTE_TO_INT (State_Ctrl) OF 16#00: ATV_Novoltage :=1; 16#40: ATV_Locked :=1; 16#21: ATV_Wait :=1; 16#23: ATV_Ready :=1; 16#27: ATV_Run :=1; 16#07: ATV_Estop :=1; END_CASE; END_IF; Giải thích đoạn chƣơng trình trên: ATV_STATE.STATE word trạng thái ―ETA‖ biến tần ATV31 Theo bảng 3.2 word thứ PDO truyền Theo bảng 3.3 thấy trạng thái biến tần, trạng thái tƣơng ứng với giá trị cho ―ETA‖ GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 59 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC  Đoạn chƣơng trình điều khiển IF ATV_Error THEN ATV_CTRL.CMD :=16#0080; END_IF; IF ATV_Estop THEN ATV_CTRL.CMD :=16#0000; END_IF; IF ATV_Locked THEN ATV_CTRL.CMD :=16#0006; END_IF; IF ATV_Wait THEN ATV_CTRL.CMD :=16#0007; END_IF; IF(ATV_Ready AND FORWARD) THEN ATV_CTRL.CMD :=16#000F; ELSIF (ATV_Ready AND REVERSE) THEN ATV_CTRL.CMD :=16#080F; END_IF; IF(ATV_Run AND FORWARD) THEN ATV_CTRL.CMD :=16#000F; ELSIF (ATV_Run AND REVERSE) THEN ATV_CTRL.CMD :=16#080F; END_IF; IF(ATV_Ready AND NOT FORWARD) THEN ATV_CTRL.CMD :=16#100F; END_IF; IF(ATV_Run AND NOT FORWARD) THEN ATV_CTRL.CMD :=16#100F; END_IF; Giải thích đoạn chƣơng trình trên: ATV_CTRL.CMD word điều khiển ―CMD‖ bảng 3.1 Để trình truyền nhận xảy biến tần ATV31 phải trạng thái ATV_Run (Operation enabled) ―ETA‖ = 16#27 Nên tất trạng thái khác biến tần phải đƣa trạng thái word điều khiển ―CMD‖ hay ATV_CTRL.CMD đoạn chƣơng trình Trong bảng 3.3 trình giá trị cho word điều khiển ―CMD‖ để đƣa trạng thái sẵn sàng hoạt động ATV_Run Để biến tần GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 60 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC điều khiển động chạy theo chiều thuận hay nghịch ATV_CTRL.CMD := 16#000F hay ATV_CTRL.CMD := 16#080F, từ muốn vận tốc động chạy đặt giá trị cho word ―LFRD‖ bảng 3.1 5.2 Thiết kế hệ thống giám sát điều khiển SCADA  Giới thiệu tổng quan Vijeo Citect Vijeo Citect phần mềm giám sát đƣợc phát triển với hợp tác Citect Pty ltd (một công ty Schneider) Vijeo Citect phiên cải tiến nhất, mạnh mẽ cho HMI/SCADA thị trƣờng Phần mềm giúp Schneider đem lại cho khách hàng giải pháp tự động hóa tích hợp toàn diện theo nghĩa Vijeo Citect giải pháp có khả mở rộng cao, độ linh hoạt tốt độ tin cậy cao Nó phù hợp với ứng dụng giám sát điều khiển tự động hóa công nghiệp Vijeo Citect đáp ứng đƣợc kiểu ứng dụng sản xuất tự động hóa, giải pháp phân phối điện đòi hỏi HMI/SCADA Bên cạnh đó, đáp ứng yêu cầu trạm điều khiển độc lập hệ thống giám sát dự phòng Với Vijeo Citect ta có thể:  Cung cấp cho máy ta cách thức điều khiển trung tâm cục sử dụng trang đồ họa rõ rang, súc tích chỉnh đƣợc kích thƣớc  Thêm nút bấm điều khiển đồ họa vào trang để thực nhiều tác vụ  Thiết kế hình động phức tạp để hiển thị trạng thái vận hành trình dự án ta  Hiển thị tin nhắn văn đồ họa thấy trạng thái xử lý báo động  Cấu hình dự án CitectSCADA ngôn ngữ hiển thị ngôn ngữ khác  Cung cấp đồ thị thời gian thực lịch sử dạng đồ họa GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 61 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC  Thực báo cáo theo chu kỳ theo kiện dƣới dạng file.RTF  Các ƣu điểm Vijeo Citect 7.2:  Vijeo Citect 7.2 đƣa công cụ để đƣa trực tiếp sở liệu tag Vijeo Citect 7.2 từ biến ứng dụng Unity  Công cụ Unity SpeedLink Dynamic  Giao tiếp đƣợc ƣa chuộng Vijeo Citect 7.2 Unity Plc OFS 3.31 kèm theo Vijeo Citect 7.2  Dĩ nhiên ngƣời dùng nâng cao định cấu trúc giao tiếp khác theo nhu cầu riêng  Vijeo Citect quản lý clusters, clusters phải đƣợc định nghĩa chí hệ thống đứng  Xây dựng dự án Vijeo Citect Khởi động Vijeo Citect 7.2 tao project Hình 5.16 Tạo project Citect GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 62 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC Định nghĩa cluster cho project: Một cluster nhóm rời rạc alarms servers, trends servers, reports servers I/O servers Đối với dự án gồm vùng hệ thống riêng biệt, nhiều clusters đƣợc dùng, cluster cho vùng Hình 5.17 Tạo Cluster Tạo truyền thông Vijeo Citect PLC Để Vijeo Citect truyền thông đƣợc với PLC Premium ta dùng phần mềm OFS 3.31 để cấu hình OFS kèm theo Vijeo Citect 7.2 OFS (OPC Factory Server) điều khiển đa liệu dùng để truyền thông với PLC hãng Schneider (trong có Premium) để cung cấp OPC client với nhóm dịch vụ (phƣơng pháp) để truy cập đến biến PLC mục tiêu Phần mềm OFS tạo tag, tag thu thập liệu từ PLC đƣợc Vijeo Citect sử dụng cho trình Runtime Ta hình dung đơn giản OFS server thu thập liệu Vijeo Citect Client OFS GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 63 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC Hình 5.18 Truyền thông Vijeo Citect PLC Premium Để tạo Project OFS 3.31 ta làm nhƣ sau: Khởi động OFS 3.31, tạo Dev_Alias mới, định địa IP, liên kết voiws tag Unity Pro Hình 5.19 Tao Dev_Alias Các tag đƣợc tạo OPC server từ ta sử dụng tag đọc ghi liệu xuống PLC project GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 64 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC Hình 5.20 Các tags đƣợc tạo từ OFS 3.31 Tạo I/O Device Vijeo Citect sử dụng Express I/O Device Setup Winzard Hình 5.21 Dùng Express I/O Device Setup Winzard để tạo I/O Device Ở mục method of communication for the I/O Device ta chọn Schneider – Electric -> OPC Factory Server ->OFSOPC -> Next GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 65 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC Hình 5.22 chọn OPC Factory Server làm driver truyền thông Ở mục Adress ta điên tên server mặc định Schneider-Aut.OFS Hình 5.23 Chọn Schneider-Aut.OFS làm address server Chọn Next hoàn thành Nhƣ ta truyền thông đƣợc Citect PLC qua OPC server GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 66 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC Tạo trang đồ họa Chuyển sang Graphic Builder, tạo trang theo kiểu xp_type mẫu normal Hình 5.24 Giao diện đồ họa GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 67 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC CHƢƠNG 6: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 6.1 Kết mô hình Mô hình đƣợc thiết kế chắn nhỏ gọn đảm bảo an toàn, phù hợp với điều khiển lƣu lƣợng vật liệu qua băng tải Hình 6.1: Mô hình sau hoàn thành GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 68 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC 6.2 Giao diện hình giám sát SCADA Hình 6.2 Gao diện dám sát Citect Ở giao diện ta có thể:  Chọn chế độ AUTO hay MANUAL  Nhập thông số lƣu lƣợng đặt  Quan sát khối lƣợng băng tải  Quan sát lƣu lƣợng thực  Đặt gián trị kp,ti,td 6.3 Quá trình chạy thử calid Thực trình calid loadcell lấy chuẩn 1kg Khảo sát trình chạy băng tải, tính vận tốc tối đa băng tải, tính suất Thực trình cân lƣu lƣợng băng tải với nguyên liệu gạo 6.4 Đánh giá sai số Những nguyên nhân dẫn đến sai số: - Hệ thống khí không ổn định - Mạch nguồn mạch gia công chƣa thật tốt GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 69 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC - Chỉ sử dụng loadcell đặt băng tải nên đọc khối lƣợng chƣa xác - Các thiết bị có sai số hệ thống Sai số sử dụng ngõ vào analog 16bit, ứng với khối lƣợng max 10kg Thì sai số không hiệu chỉnh đƣợc là: + 10 = + 0.15g 65535 + Vmã = + 0.0015 Vmax 65535 Sai số vận tốc: Với Vmax = 1500 (vòng/phút) = 0.378 (m/s) Sai số nguồn cung cấp loadcell không ổn định GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 70 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN  Đánh giá kết thực nghiệm: Trong trình làm luận văn em tìm hiểu, nghiên cứu đƣợc mô hình khí đồng thời tìm hiểu đƣợc nguyên lý hoạt động, cách kết nối dây, phƣơng pháp lập trình điều khiển đƣợc thiết bị nhƣ: PLC Premium – TSX P57 3634, Biến tần ALTIVAR 31, Loadcell OSBKC, động không đồng ba pha… từ thiết kế, chỉnh sửa khí mô hình cân lƣu lƣợng viết chƣơng trình điều khiển cân lƣu lƣợng, nhƣ giám sát điều khiển máy tính thông qua phần mềm SCADA Vijeo Citect Em chỉnh sửa khí mô hình: lắp loadcell OSBKC vào mô hình để cân khối lƣợng nguyên liệu băng tải, lắp dây nối biến tần động không đồng ba pha để điều khiển tốc độ băng tải  Các mặt hạn chế luận văn Đề tài làm theo dạng mô hình nên thiết kế khí chƣa xác, chƣa thực tế Mạch nguồn cung cấp cho loadcell chƣa ổn định nên ảnh hƣởng đến sai số dùng loadcell Trong thực tế để hệ thống đƣợc sử dụng bốn loadcell nhiên luận văn dùng loadcell đặt băng tải nên không xác định xác khối lƣợng nguyên liệu vùng cân phân bố không Và nhiều hạn chế khác kiến thức hiểu biết, tài liệu nghiên cứu, thiết bị dùng luận văn hạn chế Em mong thầy cô góp ý sửa chữa để em rút khinh nghiệm nhƣ hiểu biết thêm kiến thức để làm tốt  Hƣớng phát triển luận văn Thiết kế hệ thống xác sử dụng kết hợp nhiều loadcell để xác định khối lƣợng băng tải nguyên liệu phân bố không Ta sử dụng nguồn chuẩn có độ xác cao cung cấp cho loadcell, nhƣ khuếch đại chuyên dụng để khuếch đại tín hiệu loadcell GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 71 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC Thiết kế hệ thống cấp nguyên liệu cho silo hệ thống truyền tải nguyên liệu sau cân Kết hợp nhiều hệ thống cân lƣu lƣợng để hoàn thành hệ thống trộn nguyên liệu công nghiệp Trong luận văn ta sử dụng hiệu chỉnh PID với thông số xác định dựa thực nghiệm, để điều khiển xác sử dụng điều khiển PID kết hợp với mờ để điều khiển trình linh hoạt Thiết kết giao diện điều khiển giám sát Vijeo Citect hoàn thiện hơn, xây dựng thêm hệ thống report, lƣu trữ GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 72 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đức Thành, (2005) Đo lƣờng điều khiển máy tính Nhà xuất ĐHQG TP Hồ Chí Minh [2] Nguyễn Thị Phƣơng Hà- Huỳnh Thái Hoàng, (2005) Lý thuyết điều khiển tự động Nhà xuất ĐHQG TP Hồ Chí Minh [3] Nguyễn Thị Phƣơng Hà, (2005) Lý thuyết điều khiển đại Nhà xuât ĐHQG TP Hồ Chí Minh [4] John Wiley & Sons, Inc Intrumentation for engineering measurements [5] Michael Ạ JohnSon PID Control [6] Wilfried Voss (2008) A comprehensible Guide To Controller Area Network [7] Schneider, file hepl hƣớng dẫn phần mềm: Unity Pro 4.0, Vijeo Citect 7.0, SyCon 2.9 GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 73 [...]... QB0-QB1 %MW32 Word điều khiển ―CMD‖ QB2-QB3 %MW33 Giá trị vận tốc đặt ―LFRD‖ nhận Bảng 3.2 Vai trò và chức năng các word trong PDO6 GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 23 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC 3.3.2 Lƣu đồ điều khiển biến tần ATV31 dùng giao thức CANOPEN Hình 3.17 Lƣu đồ điều khiển biến tần AVT31 GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 24 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG... biên độ và thời gian thì kết quả nhận đƣợc là tín hiệu số Chúng ta phân tích hệ thống điều khiển số, trong đó mạch điều khiển đƣợc nối đến thiết bị đo lƣờng và cơ cấu chấp hành thông qua bộ biến đổi A/D, D/A Hệ thống GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 32 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC gồm 2 tín hiệu: tín hiệu rời rạc và tín hiệu tƣơng tự và đƣợc định nghĩa là hệ thống dữ... e(t) u(t) Đối tƣợng điều khiển PID r(t) c(t) _ Hồi tiếp Hình 4.2 Sơ đồ hệ thống điều khiển PID e(t) là sai lệch trong hệ thống: e(t) = r(t) – c(t) Với r(t) và c(t) là tín hiệu đầu vào và đáp ứng ra của hệ thống Khối hàm PIDFF đƣợc tạo nên từ khái niệm bộ điều khiển PID này GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 35 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC 4.2.2 Các chức năng chính trong khối... Đình Châu 30 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC CHƢƠNG 4: ĐIỀU KHIỂN PID KHỐI HÀM PIDFF TRONG PLC PREMIUM Bộ hiệu chinhr PID (vi tích phân tỉ lệ) rất hay dùng trong các hệ thống điều khiển Vì nó tăng chất lƣợng đáp ứng của hệ thống với các ƣu điểm : PID là sự kết hợp ƣu điểm của hai khâu PD và PI, nó làm giảm thời gian xác lập, tăng tốc độ đáp ứng của hệ thống, giảm sai... điều khiển dừng hay chạy trong menu I-O) Hình 3.22 Menu I-O- trong ATV31 GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 28 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC tCC: Cách điều khiển biến tần nhấn ENT 2C: 2 dây – cách đấu nhƣ hình (a) (điều khiển On/Off tiếp điểm giữa LI1 và 24V trên biến tần, dùng công tắc xoay hoặc điều khiển bằng relay) 3C: 3 dây- Cách đấu dây nhƣ hình (b) ( Nối 24V và LI1, điều. .. CanOpen GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 18 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC Kết nối biến tần ATV 31 vào VW3 CAN TAP2 Hình 3.6 Cách nối ATV 31 vào VW3 CAN TAP2  Giới thiệu cap kết nối CanOpen Cáp CanOpen gồm 5 dây: GND, CAN_L, SHLD, CAN_H, V+ Hình 3.7 Cấu tạo của cap CanOpen GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 19 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC ... với ứng dụng điều khiển hệ thống cân lƣu lƣợng trong luận văn này, vấn đề quan trọng nhất là quá trình tự động khống chế và điều khiển tốc độ, thì thực hiện điều khiển bằng giải thuật PID là tối ƣu 4.1 Điều khiển PID 4.1. 1Điều khiển PID liên tục  Hiệu chỉnh tỉ lệ P Hàm truyền: Gc(s) = Kp Khi hệ số khếch đại Kp càng lớn thì sai số xác lập càng nhỏ, tuy nhiên khi Kp tăng thì các cực của hệ thống có xu... ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC Hình 3.10 Master TSX CPP110  Chọn để chèn Node là ATV31_V1.2 Hình 3.11 Chọn Node ATV31_V1.2 Hình 3.12 Node ATV31_V1.2 Nhấp đôi vào Node ATV31 để cấu hình cho ATV31 Chọn Receive PDO6 và Transmit PDO6 GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 21 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC Hình 3.13 Chọn Receive PDO6 và Transmit... Cách đấu dây nhƣ hình (b) ( Nối 24V và LI1, điều khiển On/Off tiếp điểm giữa LI2 và 24V trên biến tần, dùng công tắc xoay hoặc điều khiển bằng relay) LOC: Điều khiển Run/Stop trên bàn phím biến tần Menu Ctl- (control – điều khiển) Hình 3.23 Menu Ctl- trong ATV31 Menu Ctl- nhấn ENT LAC: Chọn L1 GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 29 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC Fr1: Chọn chế... giảm sai số xác lập, giảm tốc độ vọt lố, Bộ điều khiển PID (Proportional Integral Derivative) luôn là một phần tử không thể thay thế trong các quá trình điều khiển nhiệt độ, mức, tốc độ… Ngay cả khi lý thuyết điều khiển tự động hiện đại đƣợc sử dụng nhƣ: bộ điều khiển mờ, bộ điều khiển Noron, bộ điều khiển bền vững thì việc kết hợp các bộ điều khiển hiện đại và bộ PID kinh điển luôn đem lại những hiệu ... Đình Châu ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC 1.2 Phân tích hệ thống 1.2.1 Mô hình hệ thống Hình 1.1 Mô hình hệ thống cân lƣu lƣợng Mô hình hệ thống cân lƣu lƣợng... tích hệ thống điều khiển số, mạch điều khiển đƣợc nối đến thiết bị đo lƣờng cấu chấp hành thông qua biến đổi A/D, D/A Hệ thống GVHD: TS Trƣơng Đình Châu 32 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN... 30 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CÂN LƢU LƢỢNG SVTH: HUỲNH LƢU PHÚC CHƢƠNG 4: ĐIỀU KHIỂN PID KHỐI HÀM PIDFF TRONG PLC PREMIUM Bộ hiệu chinhr PID (vi tích phân tỉ lệ) hay dùng hệ thống điều khiển