Sử dụng máy tính trong phân tích hệ thống điều khiển

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA Sử dụng máy tính phân tích hệ thống điều khiển Giảng viên: Nguyễn Thị Thúy Hằng NỘI DUNG CHƯƠNG 1: HMI CHƯƠNG 2: SIMATIC WinCC CHƯƠNG 3: BỘ ĐIỀU KHIỂN PID ỨNG DỤNG MATLAB Nguyễn Thị Thúy Hằng CHƯƠNG 1: HMI 1.1 Khái niệm 1.2 Phân loại 1.3 Ứng dụng 1.4 Các thành phần HMI 1.5 Quy trình xây dựng hệ thống HMI 1.6 Cấu hình PLC/HMI 1.7 Giao diện người- máy 1.8 Điều khiển giám sát Giáo trình: Programmable Logic controllers Khaled Kamel, PhD & Eman https://new.siemens.com/global/en/company/sustainability/education/sc e.html Nguyễn Thị Thúy Hằng 1.1 Khái niệm 1.1 HMI gì? • HMI viết tắt Human-Machine-Interface, có nghĩa thiết bị giao tiếp người thi hành, thiết kế máy móc • PLC sử dụng loạt HMI phép người dùng tương tác với quy trình kiểm sốt thông qua trực quan công cụ thân thiện với người dùng • HMI sử dụng cho mục đích hiển thị báo cáo / trạng thái Nguyễn Thị Thúy Hằng 1.1 Khái niệm 1.1 HMI gì? • Chúng cung cấp lệnh người dùng từ vị trí mong muốn thơng qua Internet đâu giới • Cơ sở hạ tầng HMI vừa linh hoạt vừa mở rộng • HMI cung cấp cơng cụ tuyệt vời cho cải thiện hiệu suất hệ thống tổng thể với việc điều khiển giám sát từ xa theo thời gian thực Nguyễn Thị Thúy Hằng 1.1 Khái niệm 1.1.2 Các thuật ngữ HMI Màn hình _ Screen Các thẻ liên kết – biến số _ Tags Kiểu biến_ A type/Data type Chương trình _ Script Đồ thị _ Trend Cảnh báo _Alarm Đồ thị _ Bar Graph Nguyễn Thị Thúy Hằng 1.2 Phân loại  Các thiết bị HMI truyền thống Ưu, nhược điểm??? Nguyễn Thị Thúy Hằng 1.2 Phân loại  Các thiết bị HMI đại Ưu, nhược điểm??? Nguyễn Thị Thúy Hằng 1.2 Phân loại  Omron  LS  Siemens  Mitsubishi  Delta  Schneider  Keyence  Samkoon  Weintek Nguyễn Thị Thúy Hằng 1.3 Ứng dụng 1.3.1 Lĩnh vực sử dụng       Dược phẩm Nhà máy sản xuất Đồ ăn đồ uống Máy bán hàng tự động Tiện ích ……… Nguyễn Thị Thúy Hằng 10 3.1 PID 3.1.3 Thuật toán 3.1.3.4 PID G = Gain R = Reset (repeats per minute) D = Derivative (minutes) 10 Nguyễn Thị Thúy Hằng 3.1 PID 3.1.4 Các bước thiết kế điều khiển Từ đáp ứng hệ hở xác định cần cải thiện Thêm vào điều khiển tỉ lệ để cải thiện thời gian đáp ứng 3.Thêm vào điều khiển vi phân để cải thiện độ điều chỉnh 4.Thêm vào điều khiển tích phân để triệt tiêu sai lệch tĩnh 5.Điều chỉnh hệ số Kp, Ki, Kd nhận đáp ứng mong muốn 11 Nguyễn Thị Thúy Hằng 3.2 Control System Toolbox 3.2.1 Mơ hình hóa hệ tuyến tính 3.2.1.1 Mơ hình hàm truyền đạt 12 Nguyễn Thị Thúy Hằng 3.2 Control System Toolbox 3.2.1 Mơ hình hóa hệ tuyến tính 3.2.1.2 Mơ hình điểm khơng- điểm cực 13 Nguyễn Thị Thúy Hằng 3.2 Control System Toolbox 3.2.1 Mơ hình hóa hệ tuyến tính 3.2.1.3 Mơ hình trạng thái sys = ss(A,B,C,D) tạo đối tượng mơ hình khơng gian trạng thái thời gian liên tục có dạng sau: x=Ax+Bu y=Cx+Du 14 Nguyễn Thị Thúy Hằng 3.2 Control System Toolbox 3.2.1 Mơ hình hóa hệ tuyến tính 3.2.1.4 Mơ hình FRD (Frequency Response Data) LỆNH MÔ TẢ Frd Tạo đối tượng frd từ liệu đáp ứng tần số frestimate Tạo đối tượng frd cách ước tính đáp ứng tần số mơ hình Simulink® 15 Nguyễn Thị Thúy Hằng 3.2 Control System Toolbox 3.2.1 Mơ hình hóa hệ tuyến tính 3.2.1.4 Khảo sát Mơ hình LTI - Sử dụng lệnh tf, zpk, ss frd - Sys= tf ( num, den, Ts, ‘EigName’, EigValue) - Sử dụng lệnh set: lệnh xác lập hay thay đổi đồng thời nhiều đặc điển mơ hình Set( sys, ‘EigName1’, EigValue1, ‘EigName2’, EigValue2) 16 Nguyễn Thị Thúy Hằng 3.2 Control System Toolbox 3.2.2 Khảo sát Mơ hình LTI 3.2.2.1 Khảo sát đặc điểm tổng quát 17 Nguyễn Thị Thúy Hằng 3.2 Control System Toolbox 3.2.2 Khảo sát Mô hình LTI 3.2.2.2 Khảo sát động học mơ hình 18 Nguyễn Thị Thúy Hằng 3.3 Ứng dụng 3.3.1 Điều khiển động DC 3.3.1.1 Đặt vấn đề Trong điều khiển phần ứng ,của động DC, điện áp hiệu dụng Va điều khiển vận tốc góc trục 19 Nguyễn Thị Thúy Hằng 3.3 Ứng dụng 3.3.1 Điều khiển động DC 3.3.1.1 Thiết kế điều khiển Feedforward Điều khiển vận tốc góc w đến giá trị định w- ref 20 Nguyễn Thị Thúy Hằng 3.3 Ứng dụng 3.3.1 Điều khiển động DC 3.3.1.2 Thiết kế điều khiển Feedback 21 Nguyễn Thị Thúy Hằng 3.3 Ứng dụng 3.3.1 Điều khiển động DC 3.3.1.3 Thiết kế điều khiển LQR(linear quadratic regulator) 22 Nguyễn Thị Thúy Hằng 3.3 Ứng dụng 3.3.1 Điều khiển động DC 3.3.1.4 Thiết kế điều khiển PID https://au.mathworks.com/matlabcentral/fileexch ange/26275-pid-controller-design-for-a-dc-motor https://www.youtube.com/watch?v=jQOOCD- EqqY 23 Nguyễn Thị Thúy Hằng 3.3 Ứng dụng 3.3.2 Điều khiển đối tượng khác cơng nghiệp Bộ điều khiển PI nhiều vịng lặp cánh tay robot https://au.mathworks.com/help/control/ug/multi-loop-pidcontrol-of-a-robot-arm.html 24 Nguyễn Thị Thúy Hằng ... BỘ MƠN ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA Sử dụng máy tính phân tích hệ thống điều khiển Giảng viên: Nguyễn Thị Thúy Hằng NỘI DUNG CHƯƠNG 1: HMI CHƯƠNG 2: SIMATIC WinCC CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN... Những hình sử dụng cho mục đích chẩn đốn hệ thống +Level 4: Cấp độ hiển thị chi tiết hệ thống con, cảm biến thành phần thông tin tản mạn 26 Nguyễn Thị Thúy Hằng 1.5 Quy trình xây dựng hệ thống HMI... thường + Khơng nên sử dụng màu (đỏ, xanh cây, xanh dương) làm màu HMI Nên Sử dụng màu pastel xám nhạt, nâu nhạt, vv Những màu dễ nhìn cung cấp độ tương phản tốt + Sử dụng shadows sử dụng nhiều trang