Hệ thống điều khiển quá trình dùng cho các trường đại học kỹ thuật phan chí chính pdf

M TS PHAN CH CHNH 29.892 > 1 Ch H TH NG IU KHIấN QU TRèNH DNG CHO CC TRNG I HC K THUT V NH XUT BN KHOA HC V K THUT TS PHAN CH CHNH H THONG IU KHIN QU TRèNH (Dựng cho cỏc trng i hc k thut) (\ NH XUT BN KHOA HC V K THUT H NI - 2010 M U (Thay cho li núi u v bi m u) Cun H thụng iu khin quỏ trỡnh'" ny ch yờu s dng cho ging dy hc phn v kt ni v hnh h thng iu khin t ng cỏc quỏ trỡnh thng gp cỏc dõy chuyn cụng ngh hin di Ni dung hc phn i sõu vo cỏc ch im: lm ch cỏc thụng sụ iu khin c th thit b iu khin ni mng cỏc quỏ trỡnh cụng ngh; cỏc thnh phn c in t ca h thng iu khin cụng nghip; hnh v bo trỡ h thng iu khin quỏ trỡnh bng mụ hỡnh mụ phng hon ton ging nh h thng cụng nghip bng chớnh b iu khin s dựng nghip Nghiờn cu v iu khin t ng cỏc quỏ trỡnh thng gp cụng nghip, bao gm: - iu khin mc cht lng; - iu khin lu lng dũng chy lng; - iu khin nhit ca quỏ trỡnh; - iu khin ỏp sut ca quỏ trỡnh i tng iu khin õy l cỏc quỏ trỡnh cỏc dõy chuyn cụng ngh cú liờn quan n dũng chy ca cht lng: cỏc quỏ trỡnh sn xut cỏc sn phm ngnh hoỏ, hoỏ du; cỏc dng ch bin thc phm, ung v nhiu loi hng tiờu dựng õy l hc phn ng dng l thuyt iu khin t n g vo i tng iu khin l cỏc quỏ trỡnh Ti liu ny cng cú ớch cho ngi lm cụng tỏc k thut cỏc dõy truyn cụng ngh cú iu khin t ng cỏc quỏ trỡnh T ng iu khin ang l xu th tt yu cho cỏc dõy truyn cụng ngh cho nờn cỏc kin thc liờn quan v cp nht cng l mt ũi hi i vi cỏn b k thut v/hoc t chc sn xut dõy truyn cụng ngh hin i Hc phn i sõu vo vic lm ch cỏc phng phỏp iu khin c thờ cỏc thit b iu khin c ni mng v kim soỏt trung tõm bng mỏy tớnh vi cỏc kiu giao din thõn thin vi ngi s dng cỏc quỏ trỡnh cụng ngh hin i Hc lý thuyt gn lin vi thc nghim, hnh v bo trỡ cỏc thnh phn c in t trờn thit b mụ phng cỏc quỏ trỡnh thc nh cỏc dõy truyn cụng ngh ca cụng nghip Trờn th gii, cú nhiờu hóng cú sn phm truyn thng v t ng húa cú cỏc thit b thc nghim h thng iu khin quỏ trỡnh dnh cho o to v nghiờn cu Thit b c s dng nhiu v khỏ in hỡnh Vit Nam hin l ca hai hóng Festo v Siemens (CHLB c); ngoi cng cú sn phm ca cỏc hóng khỏc l Edibon (Tõy Ban Nha), Lap Vol (M) Phn c s lý thuyt ch cụ ng vi mc ớch ng dng cho thc nghim v trc tip phc v cho cỏc cỏc quỏ trỡnh c th cp thiờt b thc nghim Nhng khỏi nim chung v lý thuyt iu khin t n g c s dng vo cỏc dng iu khin v cỏc vớ d v cỏc thit b iờu khin minh ho Tuy vy vỡ mụn hc gm cỏc kin thc giao ca nhiờu chuyờn ngnh c trng cho ngnh c in t ang phỏt trin nờn mc tru tng khỏ m nột Phn thc nghim cp õy phn c bn v tng bc hng dõn trin khai trờn thit b mụ phng cỏc quỏ trỡnh thc ca hóng Festo (hỡnh 0.1) gi tt l mụ hỡnh HTKQT Nú c kt cu thnh cỏc trm, bao gm: - Trm iu khin mc cht lng; - Trm iu khin lu lng dũng cht lng; - Trm iu khin ỏp sut; - Trm iu khin nhit ; - Trm Bypass c bit trm Bypass l phn kt ni dựng liờn kt dũng chy ca cỏc trm thnh mng v iu khin trung tõm bng h thng van iu khin in t v cỏc van tuyn tớnh b trớ cỏc ng dn liờn thụng cỏc trm riờng l vo h thng Cỏc bi thc nghim c thc hin t cỏc phn kt ni c khớ (gm c vic xõy dng cỏc s liờn kt ca tng trm v h thng) n t thụng s cu hỡnh cho tng trm v cho h thng Vic thc nghim hnh c thc hin tng bc t iu khin bng tay cỏc trm n l n hnh c h thng trờn mỏy tớnh trung tõm bng phn mm iu khin Cỏc phn m rng cp n ng dng cho cỏc thit b cụng ngh thc Phn ni dung liờn quan t ng iu khin thit b chng ct c ch nhim ti - Tin s Lờ Phan Hong Chiờu ng ý cho s dng kt qu nghiờn cu Chng tụi xin chõn thnh cỏm n TS.Lờ Phan Hong Chiờu Phú Giỏm c Trung Tõm Neptech S Khoa hc Cụng ngh TP H Chớ Minh v th nhúm trin khai ti trng H Bỏch Khoa TP H Chớ Minh ó cung cp v cho s dng cỏc kt qu nghiờn cớru trin khai kp thi cp nht cho n phm ny Chỳng tụi chõn thnh cỏm n PGS.TS V Quý c (i hc K thut Cụng nghip Thỏi Nguyờn); Thc s Trn Trng Ton (H cụng nghip TP.H Chi Minh) ó cú nhng úng gúp quý bỏu, nhng ý kin xỏc ỏng cho ni dung cun sỏch; xin cỏm n cỏc anh ch Nh xut bn Khoa hc v K thut ó ht sc giỳp , cho thm nh v phn bin ni dung cun sỏch sm c xut bn Chỳng tụi cng xin c gi lng th cho cỏc thiu sút cú th gp phi v xin c quý v gúp ý n phm cú iu kin hon thin hn sau ny Hỡnh 0.1 Thit b mụ phng HTKQT ca FESTO (CHLB c) CC THUT NG VIT TT 'HTKQT: 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 H thng iu khin quỏ trỡnh (PCS: Process Control System) QTK: Quỏ trỡnh iu khin TK: i tng iu khin, HTKQT ú chớnh l cỏc quỏ trỡnh TSK: Thụng s iu khin CCL: C cu o lng KT: iu khiờn t ng TBK: Thit b iu khin BKSCN: B iu khin s cụng nghip CCK: C cu iu khin hay gi l b iu chnh (controller) B iu chnh BC: H thng iu khin HTK: C cu chp hnh CCCH: Set point- giỏ tr t ban u a vo h iu khin SP: Process Control System- H thng iu khin quỏ trỡnh PCS: Phn t so sỏnh PTSS: iu khin t l (P) - tớch phõn (I) - o hm (D) PID: Direct Digital Control- iu khin bng tớn hiu s DDC: (trc tip) Process Value - giỏ tr ca i lng c iu khin PV: (giỏ tr thc o c) Programmable Logical Controller - B iu khin PLC: (logic) kh lp trỡnh Chng KHI NIM V C S Lí THUYT Lằ CC KHI NIM C BN TRONG IU KHIN T NG 1.1.1 Cỏc khỏi nim chung - Qu trỡnh iu khin l quỏ trỡnh tỏc ng cú mc ớch lờn i tng iu khin (TK), (cỏc ch vit tt xin xem phn Cỏc thut ng vit tt tip phn M u) - TK l i tng c tỏc ng cú mc ớch, õy l cỏc quỏ trỡnh ó c gii thiu - iu khin t ng (KT) l quỏ trỡnh iu khin c thc hin khụng cn s tỏc ng trc tip ca ngi lờn TK S tỏc ng lờn TK KT c thc hin nh thit b iu khin (TBK) - Thit b iu khin (TBK) l mt phn ca h thng iu khin, ú tớn hiu vo l tớn hiu ch o (tớn hiu ca giỏ tr yờu cu), cũn cú th thờm cỏc i lng c iu khin t i tng iu khin phn hi; tớn hiu i lng tỏc ng, tỏc ng lờn TK ( õy l quỏ trỡnh) - H thng iu khin (HTK) l h thng thc hin quỏ trỡnh tỏc ng ca TBDK lờn l) 1K (hỡnh 1.1) ~ ' ' * ' ~ Hỡnh 1.1 H thng iu khin KT c hỡnh thnh dn dn v n ngy cú nhiu dng KT m thụng thng nht cú th phõn thnh hai loi: KT theo mch h (feedforward control - s hỡnh 1.2) - KT theo vũng lp kớn (feedback control - hỡnhl.3, õy cp n nguyờn tc iu khin theo lch) 1.1.2 KT theo mch h v KT theo vũng lp kớn KT theo mch h, biu din bng s sau: z Hnh 1.2 KT theo mch h Trong s hỡnh 1.2 cn gii thớch thờm : CCK: C cu iu khin hay gi l b iu chnh (controller); CCCH: C cu chp hnh; w : Giỏ tr yờu cu, chớnh l mc tiờu iu khin v l tớn hiu ch o (cng l giỏ tr t- SP: set point); X: i lng c iu khin, chớnh l giỏ tr thc ca i lng t TK; - Z: i lng nhiu; Y : i lng tỏc ng 10 iu khin theo vũng lp kớn, cú s nh sau: Hnh 1.3 S iu khin theo vũng lp kớn Trong s hỡnh 1.3 cú thờm cỏc ký hiu cn c gii thớch: BC: b iu chnh; - CCL : c cu o lng; - X : giỏ tr chuyn i tớn hiu ca i lng qua c cu o lng; - Y r, Y h : giỏ tr ca cỏc i lng iu chnh (t ng hay bng tay) to tớn hiu vo c cu chp hnh ( CCCH ) ri t ú to tỏc ng Y vo TK; - Z] : nhiu tỏc dng vo CCCH; - Zj : nhiu tỏc dng vo TK; 11 - Line Colot Fill Color F ; iSscrefa? r* Discrete F Analog :-F-~ĂĂjArifMg ; try ffisC TC tfc; 1F piscreteatớn ;;;F' Afiaớbg;Ajỏ-:,;; 1F ngpg lr; Object size - - Location - -Sliders I r* Hfeight j F Vertical Vertical Width I JHorizontal I ;F F Horizontal Value Display Touch Pushbuttons Miscellaneous F Discrete Discrete Value F Visibility Action r F * Blink F Analog r" ShowWindow F Orientation F _ String Hide Window F Disable f Touch Link* -User Input* r v Discrete I r Analog I r suing I r\ Text Color F Discrete I F Analog 1I F Discrete Alarm j I F Analog Alarm i - Percent Fill F yWiicrf | :j F Horizontal' i r ỏnh du vo ễ Value Display Analog v click Xut hin hp thoi tip theo Output -> Analog Expression Output ->Analog Expression Expression: |W_Level OK Cancel Clear Nhn ỳp vo dũng ch, ta thy hp thoi na Tagname Dictionary F ĂDetails! C Alarms F Both F None Dictionary - Tagname Definition Hew òestore Delete tanme- w Flow group: 1ôSyriern gommentjAccessLevel F Log Data F LogEvents Save < Select y Cancel Done Xype: JDDE Beal F Bead only F Read turtle F Retentive Value F Retentive Parameters Nhp vo dũng ch W-Level tagname v chn loi I/O Thoỏt hp thoi Hóy lp li quỏ trỡnh trờn vi iu khin lu lng Flow 5.7 THIẫT Kẫ DềNG CH HIN TH GI TR THC Tong t nh thit k ca dũng ch setpoint, nhng ta s nhp vo ch X _L evr v X_Flow Ta s thy mn hỡnh ca ta nh sau: FESTO D idactic - T in in g u s e o n ly lR e rh h e rg m ||D en k * n d o r X48* ftõô Special shadow'-'|ljF m Process Control System Set Point + le v e l Set Point = 0.0 Level Process Value - 0.0 Set Point + Flow Set Point = 0,0 d M iSi* J TMớ.l *g Um a s* gtởBfin M i T'; ' lips i S *|521 *1350 return 5.8 THIẫT Kẫ NG H / B PHN O - METER / GAUGE FACE HIN TH GI TR THC - PROCESS VALUE Click vo biu tng Wizards trờn Toolbar Hóy chn dũng ch Meters hp ch bờn trỏi v chn loi ng h bờn hp bờn phi 119 'W i z a r d S e le c tớo i Alarm Displays Buttons Docks Frames Panels Lights d lint! iyftKffi Runtime Tools Sliders Switches Text Displays Trends Value Displays ĂWindows Controls M Wizard Description (Speedometer-Type Metet Dial (270 Degrees) Short Comment speedúmeter Dial ctect ~| Cancel I Add to Toolbox I jiereove from Toolbox Sau nhn ỳp vo ng h, ta s tr li mn hỡnh lm vic v chn v trớ t ng h Nhn ỳp vo ng h, ta thy hp thoi Meter Wizard xut hin Expression: |!iji^lp r Meter/Gauge Face Label: Meter I Fill Color: i Meter Range Minimum: |o Maximum: go : Text Color: m m p Tick Marks i Major Divisions: " Minot Divisions: p p Tick Labels p-rr-^ I Display a Label for Every: Major Division!?] j Text Color: H i 120 OK I Cancel Decimal Places: ế Nhn ỳp vo ch Expression v ta thy hp Tagname Dictionary xut hin Chn X_Level v loi DDE Real M e ie r W iz a rd E xpression: |3EHEĂ DK C ancel M e ter/Q au g e t;a c e (Level PV i Label: Fill Color: I Text Color: M eter R ange r Tick Marks Minimum: to Major Divisions: |6 Maximum: [b'O Minot Divisions: |4 T ick Labels I Display a Label for Every: Ă2 Major Division(s) Decim al P laces: T ext Color: Click vo Close tr v mn hỡnh c, thay i nhón l Level v click vo OK tr v mn hỡnh lm vic Lp li quỏ trỡnh vi ng h hin th mc - Flow m F E S T O D id a c tic - T r a i n i n g US* u n y lR e c h h e r& s tr B)ằ sằ w** 3( |D e ô li* iiio r SLmtam Sô(s RwĩKiai - P ro c e ss Control S ystem Set Point + Level S et Point = 0 Set Point * Z PloW'Set Point = 0.0 MSLa# umM|HSQitwBvnợJ Level Process Value * 0.0 *|24 *>367 , return I 121 5.9 THIẫT K B PHN Iẩ KHIN DNG THANH TRT Tng t nh thit k ng h, nhng ta s chn Sliders v nhp tờn hp tagname l W_Level Ta cú th thay i c gii hn ú Ngoi ta dựng text ch tờn i lng cn in khin phớa trờn ca trt s lde n W iia rd T ag n am e: j ù j 'J M ậ ẻ ' > S lid e F a c e y-v- j : .1 OK C ancel jL evel Fill Color: T ext C o lo r m S lide H a n g e I ;r ~ -~ r Minimum: l Maximum: J100 T ic k Markđ t ~ -~ ~ i~ - - T I Major Divisions: j Minor Divisions: |3 ' : ! i :1 ; ; T ick L a b e ls D isplay a L ab el for E very: T ext C o lo r |l Major Division!đ) D ecim al P la c e s : 11 H K i F E S T O D id a c tic - T r a in in g u s e ô n l.rlR e c h b e r g s tr IID e n k e n d o i 'C * m ô ằ t L** Sp * c u I y|8|usriiằit| S an d o w * - P ro c e s s Control S ystem Flow Set Point + UfVằl S e t Point = 0.0 FlowSetPotnt^O.O Level P ro ce ss Value s 0,0