I Các giải pháp điều khiển
1- Bài toán 1: Điều khiển tự động nồngđộ bột giấy của giai đoạn chuẩn bị bột.
1.1 - Lựa chọn giải pháp
Về nguyên tắc, điều khiển nồng độ của một hỗn hợp bột và nước có thể thực hiện theo 2 phương thức:
• Thứ nhất: giữ nguyên lượng nước sạch cấp vào và thay đổi lưu lượng bột để có được một hỗn hợp có nồng độ cần thiết.
• Thứ hai: giữ nguyên lượng bột cấp vào và thay đổi lưu lượng nước cấp để có một hỗn hợp bột có nồng độ cần thiết.
Hoặc có thể sử dụng cả hai phương thức để quá trình điều khiển trở nên linh động hơn.
Tuy nhiên do đặc điểm của công nghệ sản xuất giấy, nồng độ bột sau khi điều khiển thường nhỏ hơn so với nồng độ của bình chứa trước khi điều khiển, như vậy mục đích của quá tình điều khiển là sự pha loãng hỗn hợp bột từ một nồng độ thay đổi không biết trước về hỗn hợp bột có nồng độ yêu cầu (nhỏ hơn và xác định).
Hỗn hợp sau khi điều khiển là hỗn hợp bột để đưa vào bể chứa bột đưa lên máy đối với lớp mặt và lớp sau hoặc đưa vào máy nghiền đối với lớp giữa.
Hỗn hợp trước khi điều khiển sản phẩm sau máy nghiền đối với lớp mặt và lớp sau hoặc sản phẩm sai máy sàng nghiêng đối với lớp giữa.
Hơn nữa, do lưu lượng là một biến quá trình của giai đoạn trước đó và nếu sử dụng nó làm biến điều khiển thì có thể sẽ ảnh hưởng đến quá trình trước cụ thể là mức hỗn hợp trong bể chứa NIAGRA CHEST (lớp giữa) và REFINER CHEST (các lớp khác).
Do đặc điểm công nghệ như vậy nên khi lựa chọn phương thức điều khiển, ta nên lựa chọn phương pháp điều khiển một chiều theo phương thức thứ 2 tức là chỉ thay đổi lượng nước sạch cấp vào để pha loãng hỗn hợp bột giấy.
Toàn bộ quá trình điều khiển nồng độ gồm có 6 bộ điều khiển, bao gồm 3 bộ điều khiển thô và 3 bộ điều khiển tinh:
Ba bộ điều khiển thô nồng độ gồm 2 bộ điều khiển nồng độ sau máy nghiền của
lớp mặt TOP và cận mặt UNDER-TOP và 1 bộ điều khiển nồng độ trước máy nghiền của lớp giữa MEDIUM.
Với 2 bộ điều khiển nồng độ cho lớp TOP và UNDER-TOP, chúng có nhiệm vụ bước đầu ổn định nồng độ bột giấy là sản phẩm sau máy nghiền (thông thường khoảng 4,5%) xuống giá trị nhỏ hơn (khoảng từ 3 đến 3,5%).
MEDIUM là khoảng 4.5% (do máy nghiền được chế tạo để làm việc với khoảng nồng độ như vậy, để đảm bảo hiệu suất làm việc)
Ba bộ điều khiển tinh nồng độ giúp giữ ổn định nồng độ bột của các lớp ở mức
khoảng 3% trước khi đưa vào các lô lưới. Lý do phải sử dụng thêm ba bộ điều khiển tinh là về mặt công nghệ, để đảm bảo cho nồng độ của hỗn hợp bột được điểu khiển (pha loãng) một cách tốt nhất; việc điều khiển nên được thực hiện theo nhiều cấp. Đây là các bộ điều khiển hiện trường (có sẵn) có khả năng tự điều chỉnh nồng độ mà tạm thời chưa cần phải ghép nối với bộ điều khiển cũng như điều khiển và giám sát tại phòng điều khiển trung tâm thông qua máy tinh điều khiển PC.
Như vậy công việc thiết kế ở đây chỉ là thiết kế ba bộ điều khiển thô. 1.2 - Phân tích quá trình điều khiển:
Ta có quá trình là một quá trình pha trộn hỗn hợp Các biến quá trình là:
• Lưu lượng nước sạch f1
• Lưu lượng hỗn hợp bột giấy f2
• Nồng độ hỗn hợp bột giấy c2
• Lưu lượng hỗn hợp bột giấy sau khi điều khiển f • Nồng độ hỗn hợp bột giấy sau khi điều khiển c
Với phương thức điều khiển đã nêu ở trên, ta có:
• Biến cần điều khiển: nồng độ hỗn hợp bột giấy sau khi điều khiển c • Biến điều khiển: Lưu lượng nước sạch f1
• Nhiễu đầu vào: Lưu lượng hỗn hợp bột giấy f2
• Nồng độ hỗn hợp bột giấy f2
• Biến đầu ra không cần điều khiển: Lưu lượng hỗn hợp bột giấy sau khi điều khiển f
Với bài toán và phương thức điều khiển như trên ta lựa chọn giải pháp sử dụng thuật toán điều khiển vòng kín với 1 vòng phản hồi đơn, với sơ đồ khối như sau:
Giả sử, lúc đầu giá trị nồng độ hiện thời của hỗn hợp là PV > SP là giá trị đặt mong muốn, bộ điều khiển sẽ tính toán đưa ra tín hiệu điều khiển là tăng độ mở van nước để pha loãng hỗn hợp. Nồng độ hỗn hợp sẽ nhỏ dần cho đến khi PV = SP.
Tương tự, trong trường hợp PV < SP thì độ mở van nước phải giảm để làm cho hỗn hợp đặc dần lên.
Với phương thức điều khiển độ mở van phụ thuộc vào sai lệch e = SP – PV như vậy, ta có thể lựa chọn giải pháp sử dụng bộ điều khiển theo kiểu PID.
Nhiễu đầu vào: c2, f2