Hệ thống lò tái tạo điểm chuẩn đồng sử dụng bộ điều khiển chính xác cao, loại 3200 PID Temperature Controller, kiểu 32h8 EUROTHERM, chế tạo bởi Hãng Hart Scientific (Fluke), Mỹ với 3 thông số chính của bộ điều khiển PB (1/Kp ); Ti và Td ; đầu vào của bộ điều khiển sử dụng tất cả các loại cảm biến đo nhiệt độ khác nhau (PRDs, TCs, TT…). Ở đây lò tái tạo, đã sử dụng cặp nhiệt điện kim loại quý kiểu R (TC type R) cho phù hợp với dải nhiệt độ làm việc, do đó đặt tín hiệu cảm biến đầu vào của bộ điều khiển cũng là cặp nhiệt điện loại R. Hình 3.2 đưa ra sơ đồ mạch điều khiển nhiệt độ (mạch kín) lò điện trở nói chung áp dụng cho lò tái tạo, lò ủ nhiệt cặp nhiệt điện, nguyên lý làm việc như sau:
Hình 3.2 Sơ đồ mạch kín bộ điều khiển lò tái tạo
Nhiệt độ thực đo được PV (processing value) của cảm biến nhiệt độ được đưa vào đầu vào của bộ điều khiển nhiệt độ, giá trị này được so sánh với giá trị đặt nhiệt độ SP (set point) của bộ điều khiển. Nếu có sự sai lệch giữa SP và PV, bộ điều khiển sẽ tính toán giá trị ra phù hợp để cung cấp hoặc ngắt dòng đốt cho bộ đốt điện trở của lò, quá trình này được thực hiện theo thuật toán PID.
Tín hiệu mở (output on) của bộ điều khiển lò sẽ sử dụng kiểu tín hiệu logic SSR (solid state relay) là các tính hiệu xung với điện áp Umax ≤ DC 12V, Imax ≤ 40 A ; tín hiệu đóng (output off) có trị số Umax ≤ 0,3 V, Imax ≤ 0,1 A. Đường tín hiệu này sẽ điều khiển qua một SSR (có trị số: Umax ≤ 400 V ; Imax = 40 A) để đóng - ngắt mạch động lực cung cấp dòng đốt cho dây điện trở của lò tái tạo và lò ủ.
Học viên: Đỗ Văn Hồng MSHV: CB120472 37
Ba thông số của bộ điều khiển PID được Hãng sản xuất Fluke đặt mặc định ở các giá trị: dải băng tỉ lệ PB = 20 đơn vị hiển thị (tương đương hệ số khuyếch đại 1/Kp); thời gian tích phân Ti = 360 giây ; thời gian vi phân Td = 60 giây. Các giá trị này không phải lúc nào cũng đảm bảo cho bộ điều khiển hoạt động tối ưu đối với tất cả đối tượng điều khiển.
Hình 3.3 Đặc tính quá độ của lò tái tạo với bộ điều khiển PID của Hãng sản xuất Trên Hình 3.3 biểu diễn đặc tính ra theo thời gian của lò tái tạo khi đặt giá trị t = 800 oC với các thông số trên của bộ PID, nếu sử dụng các thông số này để điều khiển lò tái tạo điểm chuẩn đồng được chế tạo theo đề tài, thì như trên Hình 3.3 đã chỉ ra, đặc tính quá độ của lò có dạng là đối tượng có tự cân bằng gồm khâu trễ nối tiếp với khâu quán tính, thời gian để hệ thống ổn định kéo rất dài, độ quá điều chỉnh lớn…sẽ ảnh hưởng đến chất lượng trạng thái chuyển pha của đồng. Nhìn chung, có thể kết luận, với các thông số của Hãng sản xuất đặt sẵn, khi lắp ghép với hệ thống lò tái tạo chế tạo tại VMI, đặc tính ra của hệ thống làm việc không tối ưu, phải mất nhiều thời gian, giá trị nhiệt độ mới ổn định theo giá trị đặt, điều này tốn nhiều thời gian và tổn hao điện năng. Do đó cần phải tính toán lại các thông số của bộ điều khiển PID cho phù hợp với đặc trưng kỹ thuật của lò chế tạo. Để tính toán lại các thông số PB, Ti và Td của bộ điều khiển PID, nguyên tắc chung là nhân dạng lại đặc tính của đối tượng cần điều chỉnh (lò tái tạo điểm chuẩn nhiệt độ đồng), từ đó tính toán lại các thông số của PID theo đặc tính thực của lò
Học viên: Đỗ Văn Hồng MSHV: CB120472 38