PHẦN 2: NỘI DUNG THÍ NGHIỆM 1. Bài toán về điều khiển nhiệt độ sử dụng bộ TZN4M Sử dụng bộ TZN4M để đạt được nhiệt độ yêu cầu, qua đó so sánh giữa đáp ứng của hệ thống trên thực tế so với kết quả mô phỏng bằng matlab. 2. Cấu trúc điều khiển Bài toán trên sử dụng cấu trúc điều khiển vòng kín. Đây là cấu trúc mạch vòng, có phản hồi, tín hiệu ra được đo và gửi giá trị về bộ điều khiển: Cấu trúc : Hình: Cấu trúc điều khiển vòng kín + Ưu điểm: chất lượng sản phẩm tốt + Nhược điểm: thiết bị đắt,cấu trúc phức tạp hơn so với cấu trúc điều khiển vòng hở. 3. Các thành phần trong cấu trúc 3.1 Bộ điều khiển Có 4 loại bộ điều khiển khác nhau trong cấu trúc điều khiển vòng kín là : + Điều khiển bằng tay + điều khiển ONOFF + Bộ điều khiển PID + Bộ điều khiển tỷ lệ độ rông xung. Trong bài toán này, chúng ta sử dụng bộ điều khiển TZN4M với chức năng điều khiển tỷ lệ độ rộng xung. Đặc điểm : Đây thực chất là bộ PID với đầu ra thay đổi giá trị độ rộng xung của xung điều khiển với chất lượng điều khiển tốt như bộ PID Chức năng của của bộ TZN4M Chức năng Autotuning PID kép: Điều khiển PID đáp ứng tốc độ cao nhanh chóng đạt được giá trị mong muốn, điều khiển PID đáp ứng tốc độ chậm nhằm giảm thiểu độ vọt lố cho dù tính đáp ứng có hơi chậm. Độ chính xác hiển thị cao: ±0.3% (theo giá trị F.S. của từng loại ngõ vào).
BÁO CÁO THỰC HÀNH PHẦN I: GIỚI THIỆU BỘ ĐIỀU KHIỂN TZN4M 1.1 Chức điều khiển nhiệt độ Chức tự động điều chỉnh Hiển thị xác cao 3oC Cài đặt nút ấn Chế độ điều khiển: ON/Off, PIDF, PIDS, PI, PD, F Trễ: điều chỉnh từ đến 100oC chế độ On/Off Cảnh báo đầu trễ: điều chỉnh On/Off từ đến 1000C Khâu tỉ lệ: 0:0 đến 100% Thời gian tích phân: đến 3600s Thời gian vi phân: đến 3600s Thời gian điều khiển: đến 120s Nhiễu đầu vào để lựa chọn cảm biến nhiệt độ, điện áp, dòng điện Nhiễu đầu phụ khác Hiển thị led vạch Hiển thị dấu thập phân đầu vào analog Chế độ điều khiển On/Off, PIDF, PIDS, PI, PD, P 1.2 Cấu tạo điều khiển TZN4M BÁO CÁO THỰC HÀNH Hình: Bộ điều khiển TZN4M Hình: Sơ đồ chân điều khiển Trong đó: Chân – Cấp nguồn 100 – 240V xoay chiều 50 – 60Hz 6w 24V xoay chiều 50 – 60Hz 8w 24 – 48V chiều 7w Chân – Đầu truyền thông kết nối với vi điều khiển, tín hiệu dòng điện BÁO CÁO THỰC HÀNH chiều có giá trị – 20mA Chân – – Đầu cấp nguồn cho tải điện trở 250V AC – 3A Chân – tiếp điểm thường mở Chân – tiếp điểm thường đóng Chân – 10 – 11 Cảm biến chuẩn RTD Chân 10 – 11 cảm biến loại Tc Chân 12 – 13 – 14 Đầu 250V xoay chiều 1A; chia thành hai cặp 12 – 13 13 – 14 hai đầu kiện điều khiển Chân 15 – 16 SC2 in max 5VDC, 250A 1.3 Các tham số cài đặt * Tham số nhóm 1: Nhấn nút MD 3s Cài đặt nhiệt độ sv2 Cài đặt nhiệt độ Ev1 Cài đặt nhiệt độ Ev2 Cài đặt giá trị on – off đầu Cài khâu tỉ lệ Cài giá trị khâu tích phân Cài giá trị khâu vi phân BÁO CÁO THỰC HÀNH Cài độ trễ điều khiển on – off Sai số cảm biến Cài thời gian tăng độ dốc tín hiệu Cài thời gian giảm độ dốc tín hiệu Ấn phím mũi tên để điều chỉnh giá trị Tham số mặc định: * Các tham số cài đặt nhóm 2: ấn giữ hai phím MD phím Loại ngõ vào: Lựa chọn từ 19 loại Event 1: Lựa chọn từ loại Event 2: Lựa chọn từ loại Loại cảnh báo: Lựa chọn từ loại Auto-tuning: Có thể lựa chọn PID: Có thể lựa chọn hoặc Lựa chọn chức gia nhiệt (Chức gia nhiệt) giảm nhiệt (Chức làm lạnh) BÁO CÁO THỰC HÀNH Đơn vị nhiệt độ: 0C / 0F Cài đặt tỷ lệ giới hạn cao (gồm ngõ Analog) Cài đặt tỷ lệ giới hạn thấp (gồm ngõ Analog) Lựa chọn vị trí dấu thập phân cho ngõ vào Analog Cài đặt giới hạn cao ngõ truyền phát lại áp dụng (20mA) Cài đặt giới hạn thấp ngõ truyền phát lại áp dụng (20mA) Có thể cài đặt ON OFF cho chức Ramp Cài đặt tốc độ truyền thông Cài đặt địa truyền thông (01 ~ 99) Không thể thay đổi liệu chưc khóa phím ON Tham số mặc định: BÁO CÁO THỰC HÀNH BÁO CÁO THỰC HÀNH PHẦN 2: NỘI DUNG THÍ NGHIỆM Bài toán điều khiển nhiệt độ sử dụng TZN-4M - Sử dụng TZN-4M để đạt nhiệt độ yêu cầu, qua so sánh đáp ứng hệ thống thực tế so với kết mô matlab Cấu trúc điều khiển - Bài toán sử dụng cấu trúc điều khiển vòng kín Đây cấu trúc mạch vòng, có phản hồi, tín hiệu đo gửi giá trị điều khiển: Cấu trúc : y ysp Bộ điều khiển TB chấp hành Quá trình Đo lường Hình: Cấu trúc điều khiển vòng kín + Ưu điểm: chất lượng sản phẩm tốt + Nhược điểm: thiết bị đắt,cấu trúc phức tạp so với cấu trúc điều khiển vòng hở Các thành phần cấu trúc 3.1 Bộ điều khiển Có loại điều khiển khác cấu trúc điều khiển vòng kín : + Điều khiển tay + điều khiển ON/OFF + Bộ điều khiển PID + Bộ điều khiển tỷ lệ độ rông xung BÁO CÁO THỰC HÀNH Trong toán này, sử dụng điều khiển TZN-4M với chức điều khiển tỷ lệ độ rộng xung Đặc điểm : Đây thực chất PID với đầu thay đổi giá trị độ rộng xung xung điều khiển với chất lượng điều khiển tốt PID Chức của TZN-4M Chức Auto-tuning PID kép: Điều khiển PID đáp ứng tốc độ cao nhanh chóng đạt giá trị mong muốn, điều khiển PID đáp ứng tốc độ chậm nhằm giảm thiểu độ vọt lố cho dù tính đáp ứng có chậm Độ xác hiển thị cao: ±0.3% (theo giá trị F.S loại ngõ vào) Chức điều khiển Auto-tuning 2-bước Chức đa ngõ vào Chức lựa chọn điện áp dòng điện, cảm biến nhiệt độ Chức nhiều ngõ phụ: Gồm có LBA, SBA, loại ngõ cảnh báo loại chức tùy chọn cảnh báo, ngõ truyền liệu PV (DC4-20mA), ngõ truyền thơng RS485 Hình: Mặt trước điều khiển TZN4M BÁO CÁO THỰC HÀNH Trong đó: 1: Hiển thị Giá trị hoạt động (PV) (đỏ) 2:Hiển thị Giá trị Cài đặt (SV) (xanh) 3: Chỉ thị hoạt động SV2 4: Chỉ thị hoạt động Auto-tuning 5: Phím Mode (chế độ hoạt động) 6: Phím hoạt động Auto-tuning 7: Phím cài đặt 8: Chỉ thị hoạt động ngõ điều khiển 9: Chỉ thị Ngõ Event 10: Chỉ thị Ngõ Event 3.2 Thiết bị chấp hành Thiết bị chấp hành mà cấu trúc sử dụng Công tắc tơ Hình: Cơng tắc tơ BÁO CÁO THỰC HÀNH 3.3 Q trình Bài tốn sử dụng điện trở xả nhiệt làm thành phần trình cấu trúc điều khiển Hình: Điện trở xả nhiệt 3.4 Đo lường Thành phần đo lường mà toán sử dụng cảm biến nhiệt độ, đấu vào chân 9, 10, 11 TZN-4M Hình: Cảm biến nhiệt độ PT100 10 BÁO CÁO THỰC HÀNH Sơ đồ ghép nối Chân 1-2: nối với nguồn cấp cho BĐK Chân 5-6: nối với cuộn hút công tắc tơ Chân 9-10-11: nối với cảm biến nhiệt Hình: Sơ đồ đấu nối hệ thống Cài đặt tham số 5.1 Tham số đầu vào - Tham số đầu vào toán nhiệt độ điện trở nhiệt 5.2 Tham số đầu - Tham số đầu toán nhiệt độ cần đạt : 35ºC - Cách cài đặt SV cho TZN-4M: 11 BÁO CÁO THỰC HÀNH thị Ấn phím phím ( ◄ ) chế độ RUN, chữ số bên phải hiển SV nhấp nháy đăng nhập vào chế độ cài đặt SV - Ấn phím ◄ đến chữ số mong muốn(100→101→102→103→100) - Ấn phím ▲▼ để di chuyển đến chữ số mong muốn (1-5) - Ấn phím MD để lưu lại giá trị thiết bị thực điều khiển với giá trị cài đặt 5.3 Tham số điều khiển Sử dụng phím nhấn mặt trước TZN-4M để tiến hành cài đặt tham số cho điều khiển Chọn loại ngõ vào RTD loại JPt100Ω L dải -199,9 – 199,9ºC Cài đặt tham số nhóm 1: Nhấn nút MD 3s Cài đặt nhiệt độ sv2 Cài đặt nhiệt độ Ev1 Cài đặt nhiệt độ Ev2 12 BÁO CÁO THỰC HÀNH Cài đặt giá trị on – off đầu Cài khâu tỉ lệ Cài giá trị khâu tích phân Cài giá trị khâu vi phân Cài độ trễ điều khiển on - off Sai số cảm biến Cài thời gian tăng độ dốc tín hiệu Cài thời gian giảm độ dốc tín hiệu Ấn phím mũi tên để điều chỉnh giá trị Tham số mặc định: Các tham số cài đặt nhóm 2: ấn giữ hai phím MD phím Loại ngõ vào: Lựa chọn từ 19 loại Event 1: Lựa chọn từ loại Event 2: Lựa chọn từ loại Loại cảnh báo: Lựa chọn từ loại Auto-tuning: Có thể lựa chọn PID: Có thể lựa chọn hoặc Lựa chọn chức gia nhiệt (Chức gia nhiệt) giảm nhiệt (Chức làm lạnh) Đơn vị nhiệt độ: 0C / 0F Cài đặt tỷ lệ giới hạn cao (gồm ngõ Analog) Cài đặt tỷ lệ giới hạn thấp (gồm ngõ Analog) 13 BÁO CÁO THỰC HÀNH Lựa chọn vị trí dấu thập phân cho ngõ vào Analog Cài đặt giới hạn cao ngõ truyền phát lại áp dụng (20mA) Cài đặt giới hạn thấp ngõ truyền phát lại áp dụng (20mA) Có thể cài đặt ON OFF cho chức Ramp Cài đặt tốc độ truyền thông Cài đặt địa truyền thông (01 ~ 99) Không thể thay đổi liệu chưc khóa phím ON Tham số mặc định: Đáp ứng hệ thống Ta tiến hành khảo sát chu kỳ tác động điều khiển, thời gian lấy thông số giây Ta xây dựng đường đặc tính: 14 BÁO CÁO THỰC HÀNH Đường đặc tính nhiệt độ 60.00 50.00 Nhiệt độ ( ℃) 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 50 00 T hời gian (s) Nhận xét: Trên đồ thị ta thấy chu kỳ đầu tiên, nhiệt độ điện trở nhiệt tăng từ 33,5 đến 54,4 chu kỳ thứ 2, nhiệt độ tăng tới 44,4 Điều chu kì đầu tiên, nhiệt độ ban đầu thấp (33,5), ngưỡng đặt nên contactor đóng thời gian dài (cho tới nhiệt độ đạt 35,1) quán tính nhiệt lớn làm điện trở nhiệt tiếp tục tăng nhiệt độ lên đến 54,4 Còn chu kỳ thứ 2, nhiệt độ điện trở nhiệt vừa xuống tới 34,8 contactor tác động nên quán tính nhiệt lúc nhỏ nhiệt độ điện trở tiếp tục tăng đến 44,4 Các chu kỳ sau kết đo hoàn toàn tương tự 15 ... trúc điều khiển vòng kín : + Điều khiển tay + điều khiển ON/OFF + Bộ điều khiển PID + Bộ điều khiển tỷ lệ độ rông xung BÁO CÁO THỰC HÀNH Trong toán này, sử dụng điều khiển TZN-4M với chức điều khiển. .. trúc điều khiển - Bài toán sử dụng cấu trúc điều khiển vòng kín Đây cấu trúc mạch vòng, có phản hồi, tín hiệu đo gửi giá trị điều khiển: Cấu trúc : y ysp Bộ điều khiển TB chấp hành Quá trình. .. định: BÁO CÁO THỰC HÀNH BÁO CÁO THỰC HÀNH PHẦN 2: NỘI DUNG THÍ NGHIỆM Bài tốn điều khiển nhiệt độ sử dụng TZN-4M - Sử dụng TZN-4M để đạt nhiệt độ yêu cầu, qua so sánh đáp ứng hệ thống thực tế