BÁO CÁO THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Đề bài: Xây dựng điều khiển nhiệt độ tự động điều chỉnh PID Giải pháp điều khiển đề xuất Tsp TZN4M Rơle đóng cắt Thanh trở Pt100 Trong toán điều khiển nhiệt độ trở, xác định thành phần tương Hình 1 Sơ đồ điều khiển ứng: Bộ điều khiển: Cảm biến đo nhiệt độ (TZN4M) Thiết bị chấp hành: Rơle đóng cắt Thiết bị đo: Cảm biến Pt100 Q trình cơng nghệ: Thanh trở Lưu đồ P&ID: Tsp TIC TE Hình Lưu đồ P&ID Giới thiệu thiết bị - Cảm biến đo nhiệt độ TZN4M Hình Cảm biến đo nhiệt độ TZN4M Thông số kỹ thuật: Nguồn cấp AC: 100-240VAC 50/60 Hz Nguồn AC/DC: 24VAC 50/60Hz /24-48 VDC Dải điện áp cho phép: 90-110% điện áp định mức Nguồn điện tiêu thụ: +) Nguồn AC: Max 6VA(100-240VAC 50/60Hz) +) Nguồn AC/DC: Max 8VA( 24VAC 50/60Hz), Max 7W(24-48VDC) Độ xác hiển thị: Hiển thị LED vạch (PV: đỏ, SV: Xanh) Độ xác hiển thị: F.S, ±0.3% 3C,chọn giá trị cao Độ trễ: Có thể thay đổi 1100C(0,1-100C)( Điều khiển ON/OFF) Ngõ cảnh báo: Có thể điều chinh ON/OFF 1-100(0,1-100)C cho ngõ cảnh báo Thời gian tích phân (I):03600 giây Thời gian vi phân (D): 03600 giây Chu kỳ điều khiển (T) :1120 giây Cài đặt RAMP: Ramp up, Ramp down với 199 phút Độ bền điện môi: 2000VAC 50/60Hz phút( Giữa chân đấu nối ngõ chân nguồn) Điện trở cách ly: Min 100Ω( Sóng kế mức 500VDC) Nhiệt độ môi trường: -10 đến 50C; bảo quản từ -20 đến 60C Độ ẩm môi trường: 35-85%RH, bảo quản :35 đến 85%RH - Relay bán dẫn ( solid state relay) Thông số kỹ thuật: Loại điều khiển: DC - AC Hình Relay bán dẫn Điện áp vào: - 32 VDC Điện áp ra: 24 - 440 VAC Tần số ra: 50/60 Hz Dòng điện ra: 20A Cài đặt: Bulông cố định Đầu vào báo tình trạng: LED - Cặp nhiệt K Type Hình Cặp nhiệt K Type Thông số kỹ thuật: Loại cảm biến: Thermocouple RTD K Type Dải đo: 0~800 độ C Ren bắt vít: M6 Độ dài: 2m Dây cảm biến bọc kim loại - Điện Trở Xả Hình Điện Trở Xả Thông số kỹ thuật: Công suất 200W Điện trở 15 Ω, 300 Ω - Sơ đồ đấu nối 48VDC Role bán dẫn Điện Trở Xả 14 13 12 TZN4M 220 VAC 10 ~ 11 TC Cặp nhiệt K Type Nhận dạng trình Hình Sơ đồ đấu nối Đo nhiệt độ điện trở xả 15 phút Thông số: Thời gian Nhiệt độ oC 24.5 52.6 26.3 55.6 30 10 58.1 34.4 11 59.7 39 12 61.7 42.9 13 63.1 46.4 14 65 50 15 65.3 Biểu diễn: Nhiệt độ 70 60 50 40 30 24.5 26.3 34.4 30 42.9 39 46.4 50 52.6 55.6 58.1 59.7 10 11 61.7 63.1 65 65.3 12 13 14 15 14 15 20 10 0 Hình Biểu diễn nhiệt độ Áp dụng phương pháp kẻ tiếp tuyến ta có: Phương pháp kẻ tiếp tuyến 69.5 64.5 59.5 54.5 oC 49.5 44.5 39.5 34.5 29.5 24.5 0 3 10 11 12 13 Thời gian (phút) Hình Phương pháp kẻ tiếp tuyến y = 65.3 - 24.5 = 40.8 u = 48 (V) => K = = 42 (s) = 378 (s) => Hàm truyền: G(s) = = 5 Tính điều khiển Hàm truyền: G(s) = Từ hàm truyền q trình ta có kp = 0.85, θp = 42, p = 378 Áp dụng phương pháp tính BĐK theo phương pháp TH trực tiếp Gc = Một cách gần có e-42s = - 42s Gc = = Để hệ có đáp ứng nhanh với độ điều chỉnh 10 – 15% chọn: c 37.8 c 33.6 Vậy ta chọn c = 38 => Gc = 0.01+ (1+) Vậy điều khiển cần tìm PI Cài đặt giá trị PID cho điều khiển xem đáp ứng - Cài đặt Tsp cho điều khiển Hình Cảm biến đo nhiệt độ TZN4M Bước 1: Ấn giữ phím “ ►” chữ số bên phải hình sv nhấp nháy Bước 2: Sử dụng phím” ◄” để di chuyển đến vị trí mong muốn thay đổi Bước 3: Sử dụng “▲” ”▼” để thay đổi giá trị theo mong muốn Bước 4: Sau cài đặt xong ấn “MD” để trở trạng thái “RUN” - Cài đặt điều khiển tham số PID Hình 10 Cảm biến đo nhiệt độ TZN4M Bước 1: Ấn giữ “MD” 3s để cài đặt vào thông số thứ Bước 2: Ấn tiếp nút MD để cài đặt thông số cho điều khiển Khi hình LED hiển thị : Cài đặt cho khâu tỷ lệ (Kp) = 5.5 : Cài đặt số thời gian tích phân (Ti) = 550 : Cài đặt số thời gian vi phân (Td) = Bước 3: Sau cài đặt xong, ấn giữ nút “MD” 3s để trở chế độ “RUN” Hình ảnh thực nghiệm: Hình 11 Thực nghiệm Tsp = 35 oC 7 Kết đánh giá - Sau đấu nối cài đặt thông số cho điều khiển ta bắt đầu cho mạch thực Nhiệt độ tăng dần, sau khoảng thời gian nhiệt độ tăng dần đến giá trị nhiệt độ đặt trước - Nhiệt độ tăng giảm lại trở quanh giá trị đặt - Bộ điều khiển nhiệt độ chạy yêu cầu đặt thơng số tính tốn Q trình thiết kế ta chọn đáp ứng có độ điều chỉnh nên nhiệt độ dao động quanh giá trị đặt trước ... 1100C(0,1-100C)( Điều khiển ON/OFF) Ngõ cảnh báo: Có thể điều chinh ON/OFF 1-100(0,1-100)C cho ngõ cảnh báo Thời gian tích phân (I):03600 giây Thời gian vi phân (D): 03600 giây Chu kỳ điều khiển (T)... với độ điều chỉnh 10 – 15% chọn: c 37.8 c 33.6 Vậy ta chọn c = 38 => Gc = 0.01+ (1+) Vậy điều khiển cần tìm PI Cài đặt giá trị PID cho điều khiển xem đáp ứng - Cài đặt Tsp cho điều khiển Hình... 3s để trở chế độ “RUN” Hình ảnh thực nghiệm: Hình 11 Thực nghiệm Tsp = 35 oC 7 Kết đánh giá - Sau đấu nối cài đặt thông số cho điều khiển ta bắt đầu cho mạch thực Nhiệt độ tăng dần, sau khoảng