5.2.1. Truyền câu lệnh.
Khi gửi lệnh tới 1 bộ điều khiển ,một chuỗi lệnh phải đợc xây dựng.
Chuỗi câu lệnh có thể bao gồm các mã lệnh,giá trị xác định ,và dữ liệu số. Sau đây là danh sách các lệnh và giá trị nhận dạng ,đợc sử dụng khi truyền thông với TCU.
Câu lệnh Mô tả
N(4EH) Địa chỉ lệnh:tiếp theo một hoặc hai số ,số địa chỉ từ 0 tới 99. P(50H) Truyền lệnh in .
Truyền sự lựa chọn tại phần Program Option(PoPt). R(52H) Đặt lại lệnh.
Tiếp theo là một giá trị Value Identifier (G hoặc H).
T(54H) Lệnh truyền giá trị ;Tiếp theolà một giá trị Value Identifier (A-M,O,Q,W-Z,AA,BB, hoặc HC).
C(43H) Lệnh điều khiển hoạt động.
Tiếp theo là một giá trị Value Identifier(S hoặcU) và số. V(56H) Lệnh thay đổi giá trị .Tiếp theo là một giá trị Value
Identifier (B-H,J-M,O,Q,X-Z) ,sau đó là dữ liệu số riêng.
5.2.2. Nhận dữ liệu.
Dữ liệu đợc truyền từ TCU khi một lệnh “T”Transmit Value hay một lệnh “P” Transmit Print Options đợc gửi tới bộ điều khiển thông qua cổng nối tiếp .Dữ liệu cũng đợc truyền khi đầu vào ngời sử dụng (User Input),lập chơng trình cho chức năng yêu cầu in (Print Request),đợc kích hoạt .Do đặc điểm tốc độ in cho phép lựa chọn máy in để đợc truyền tại tốc độ chơng trình qua cổng nối tiếp.
Việc truyền chuỗi số có dạng nh sau:
Hai digit đầu là địa chỉ bộ điều khiển .Nếu địa chỉ bộ điều khiển là 0 thì ô đầu để trống .Một khoảng tiếp theo là số địa chỉ bộ điều khiển.Ba kí tự tiếp theo là biến nhớ theo sau bởi một hay nhiều khoảng trống.Giá trị dữ liệu bằng số đợc truyền tiếp theo bằng các bộ điều khiển xác định .Giá trị phủ định đợc chỉ thị bởi kí hiệu “-”.
Vị trí dấu chấm thập phân trong giới hạn trờng dữ liệu phụ thuộc vào giá trị thực mà nó thể hiện.Số dữ liệu đợc sắp đúng chỗ ,không bắt đầu bằng 0.
Khi lệnh T hay yêu cầu in có kết quả ,các chuỗi kí tự trên đợc gửi trên mỗi đờng của một khối truyền.
Nếu có nhiều hơn một chuỗi đợc truyền ,có 100ms tới 200ms gán liền vào thời gian trễ sau khi truyền mỗi chuỗi và sau mỗi khối truyền.Khi giao tiếp với máy in ,việc gửi các biến nhớ thờng đợc yêu cầu.
*Kết nối TCU với PC.
Để sử dụng khả năng truyền thông nối tiếp của TCU thì yêu cầu máy tính phải có card nối tiếp RS485.
Hình 26: Chuỗi kí tự điển hình K ho ản g tr ốn g D ấ u tr ừ D ấ u ch ấ m đ ơ n vị C ar ri ag e r et ur n Li n e fe ed B la nk S E T - . 1 2 3 3 4 F CR LF SP CR LF 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Bốn digit Biến nhớ địa chỉ
Nếu một IBM PC thích hợp đợc sử dụng thì card nối tiếp RS485 đợc cài đặt vào chân cắm mở rộng trên bảng mạch chính .
RS 485 card có thể đợc thiết lập cho việc vận hành “2 –dây đôi ”,với chế độ vận hành này thì mỗi phần thiết bị phải có thể chuyển mạch từ chế độ nhận tới chế độ truyền và ngợc lại .
Bộ điều khiển hoạt động bình thờng trong chế độ nhận dữ liệu .Nó sẽ tự động chuyển mạch tới chế độ truyền dữ liệu khi Transmit Value Command hoặc Print Request có kết quả .Với máy tính để chuyển mạch từ chế độ nhận dữ liệu sang truyền dữ liệu thì phải có phần mềm điều khiển, đợc viết để thực hiện nhiệm vụ này.
Trên hầu hết Card nối tiếp RS 485 thì tín hiệu RTS (Request to Send)đợc thiết lập để sử dụng nh việc định hớng (truyền /nhận )tín hiệu điều khiển .
Phần mềm điều khiển phải ngắt trạng thái của đờng RTS khi máy tính đang thực hiện việc truyền và nhận dữ liệu.
Bộ điều khiển dành 100 ms để máy tính thực hiện việc chuyển đổi từ chế độ truyền sang chế độ nhận .
Nếu card RS 485 không đợc sử dụng và chỉ có cổng RS 232 là biến thì module chuyển đổi GCM 232&GCM 422 đợc sử dụng .
Bộ chuyển đổi GCM232 chuyển từ RS 232 sang dòng điện vòng .
Bộ chuển đổi GCM 422 chuyển 20mA dòng điện vòng sangRS 422/RS 485. Bộ chuyển đổi GCM422 có 25 đầu ra.
Chú ý : GCM422 yêu cầu đầu TXEN cho chế độ vận hành riêng.
Đầu TXEN là dạng phụ thuộc .Nếu nó không đợc chỉ ra trên nhãn máy thì nó không có giá trị đối với máy đó .
*Kết nối nối tiếp .
Khi nối khối đầu ra, tại đằng cuối của khối ta để ý đến tên của đầu ra để nối mỗi dây vào đúng vị trí riêng của nó.
Đối với công việc này thì chỉ cần sử dụng hai dây truyền phát và một dây chung. Hai dây truyền dữ liệu nối tới TX/RX(+) và TX/RX(-).
Cáp dẫn nên là cáp đôi ,trong một số ứng dụng thì một tín hiệu đất có thể đợc yêu cầu để thiết lập một đờng đất chuẩn .
Tín hiệu đất sẽ đợc yêu cầu nếu thiết bị không có điện trở điện áp lệch trong nối với đờng RS485.
Tín hiệu đầu vào thờng đợc cách điện từ đờng RS 485và đầu ra tơng tự “-”.
Chú ý : Không nối bất cứ đầu chung nào tới đầu ra tơng tự “-”.
* Kết nối TCU với máy in.
Một hay nhiều bộ TCU có thể đợc nối với máy in RLC modul DMPC , sử dụng module chuyển đổi RLC GCM 422.
Đầu nối TX EN (Transmit Enable) đợc nối tới chân nối không truyền trên module GCM 422.
Máy in sau đó có thể nhận dữ liệu khi User Input, đợc lập trình cho chức năng yêu cầu in, hoạt động.
Bộ GCM 422 phải có jumper trong đặt tại 485 vị trí. 25 chân nối trên module GCM 422 phải đợc cắm jumper tại các vị trí chân 2, 3 và 14, 16.
Bộ TCU phải đợc lập trình để có cùng tốc độ truyền với máy in.
Khi có nhiều hơn 1 bộ điều khiển trên đờng truyền thì mỗi đầu ghép nối TX-EN đợc nối tới chân cha truyền của module GCM 422.
Tại mỗi thời điểm chỉ có duy nhất một bộ TCU có chức năng in ,nhằm tránh khả năng xảy ra xung đột khi có nhiều hơn một TCU yêu cầu máy in thực hiện .
*Máy tính trung tâm Sever– .
Một nhà máy sử dụng nhiều bộ điều khiển TCU để điều khiển quá trình sản xuất. Các bộ TCU đợc đặt tại các vị trí khác nhau để tối thiểu hoá quá trình xử lý. Đặt tại phòng điều hành sản xuất một máy tính công nghiệp, máy tính này đợc nối với các
Hosterminal TX/RX (+) TX/RX (-) TCU 2 TX/RX (+) TX/RX (-) TX/RX (+) TX/RX (-) TX/RX (+) TX/RX (-) TX/RX (+) TX/RX (-) TX/RX (+) TCU 4 TCU 6 TCU5 TCU3 TCU1 TX/RX (-)
Hình 27 : Kết nối nhiều TCU với Hosterminal
bộ TCU qua đờng dây truyền thông. Mỗi bộ TCU đợc đánh một địa chỉ khác nhau, nhng tất cả đều phải đợc lập trình để đợc tơng thích với máy tính.
Máy tính sử dụng các câu lệnh riêng để gửi và nhận dữ liệu từ các bộ TCU.
Nếu hai đờng truyền thông đợc thiết lập giữa TCU và một máy tính, trớc tiên máy tính phải nhận đợc thông tin từ TCU. Kích hoạt User Input, lập chơng trình cho chức năng yêu cầu in,bắt đầu việc truyền từ TCU.
Một bộ RLC Serial Couverter Module GCM 422 đợc thiết lập nhằm mở rộng khả năng thích nghi của bộ điều chỉnh nhiệt độ TCU.
chơng 6
6.1. Điều khiển giám sát dòng cấp nhiệt.
Đây là đầu vào ( không bắt buộc ) cho phép điều khiển dòng cấp nhiệt thông qua modul đầu ra chính OP1. Giá trị dòng cấp nhiệt thực đợc quan sát trên hiển thị dới. Thông qua TCU ta có thể biết đợc trạng thái hiện tại của dây đốt hay khả năng hở mạch ,ngắn mạch với đất. Một đầu ra cảnh báo có thể đợc lập trình để gửi ra tín hiệu báo động một sự kiện nào đó trớc khi nó ảnh hởng tới quá trình. Giá trị của cảnh báo dòng cấp nhiệt đợc đặt thấp hơn khoảng 10-20% giá trị dòng cấp nhiệt thực.
Điều khiển dòng cấp nhiệt của TCU thờng dùng nguồn một pha, đối với hệ thống sử dụng nguồn 3 pha hãng sản xuất ( Red Lion ) có loại IMH cho phép điều khiển từng pha riêng lẻ.
+Ví dụ: Sử dụng một biến dòng 50:0.1. Dòng thực đọc đợc trên hiển thị là 38A. Khi đó giá trị cảnh báo lỗi đợc đặt là 32.0A ( =38*85% ) .
Nếu dòng cấp nhiệt vợt quá ngỡng 32.0A, TCU sẽ sinh ra một sự kiện báo động. Dới đây là một số thông số cần thiết cho ứng dụng này:
HCur=50.0 Thang đầy đủ cho dòng nhiệt bằng với biến dòng. ACt1=HCur Đặt modul cảnh báo 1 cho sự kiện lỗi về nhiệt AL1=32.0 Ngỡng cảnh báo trên.
Trong ví dụ này đầu vào giám sát dòng cấp nhiệt dùng để phát hiện sớm sự cố hỏng dây nung để báo động cho ngời vận hành kịp thời có biện pháp xử lý trớc khi nó ảnh hởng tới quá trình. Giá trị thực của dòng cấp nhiệt đợc quan sát trên hiển thị dới và cần thiết phải sử dụng đầu ra cảnh báo.
6.2. Điều khiển nung nóng/ làm mát.
Thiết bị TCU có hai đầu ra nung nóng và làm lạnh cho các quá trình, trong thực tế có nhiều quá trình cần cả hai tính năng này với mục đích đạt tới khoảng nhiệt độ chính xác cũng nh một giá trị nhiệt độ cố định nào đó.
Các thông số cần lập cấu hình cho chức năng làm mát: CYC2 nhập chu kỳ thời gian làm mát. GAN2 nhập thông số quan hệ.
db_2 nhập khoảng chết(dead band).
6.3. Điều khiển vị trí van.
Chức năng điều khiển vị trí van dùng hai đầu ra “đóng” và “mở” để trực tiếp đặt vị trí cho van theo một vòng kín.. Cũng có thể dùng trực tiếp đầu ra Linear DC để điều khiển vị trí của van thông qua một số thông số nhập vào mà không cần phải dùng tới các phơng pháp điều khiển PID hay ON/OFF.
Có hai kiểu điều khiển van: điều khiển vị trí và điều khiển vận tốc.
Điều khiển vị trí sử dụng tín hiệu phản hồi còn điều khiển vận tốc thì không. áp suất hơi nớc đợc điều khiển bởi TCU với Valve Positioner .
TCU duy trì nhiệt độ dòng nớc nóng không đổi bằng việc điều khiển vị trí của van.
* Điều khiển vị trí.
Điện trở phản hồi (thể hiện vị trí của van) đợc đo để đa vào TCU và cân bằng thang đo tơng ứng từ 0 ữ 100 %. Vị trí của van đợc so sánh với đầu ra để quyết định sự thay đổi lại vị trí cho van.
Khi tín hiệu phản hồi không tơng ứng với đầu ra nghĩa là đã xảy ra sự kiện hỏng động cơ van, hỏng van hoặc mất tín hiệu phản hồi. Khi đó sẽ có điều khiển cho sự lật trạng thái của tín hiệu cảnh báo. cảnh báo van dùng một bộ đếm thời gian đảm bảo cho sự tơng ứng của đầu ra và phản hồi van trong một khoảng thời gian đặt tr- ớc. Khi xảy ra sự kiện cảnh báo, trên hiển thị dới sẽ hiển thị thông báo “VALV” và nếu đợc nối với thiết bị cảnh báo thì TCU sẽ đa ra tín hiệu để thông tin về sự kiện
cho ngời vận hành biết. Mỗi lần tín hiệu cảnh báo lật trạng thái, để tắt báo động thì đầu ra phải bằng với vị trí phản hồi (đã quy đổi tín hiệu). Khi đặt thời gian cảnh báo van bằng 0 sẽ làm mất tác dụng cảnh báo.
Lập cấu hình cho các thông số :
+Chế độ điều khiển vị trí:
VPS1 nhập vị trí đóng van VPS1 nhập vị trí mở van
Vudt nhập chu kỳ cập nhật van VPdb nhập khoảng chết
VFALnhập thời gian phát hiện hỏng van
Act1 đặt đầu ra cảnh báo cho phát hiện hỏng van.
*Điều khiển vận tốc.
Chế độ điều khiển vật tốc của Valve Positioner là phơng pháp điều khiển van đặc biệt ,nó không sử dụng tín hiệu phản hồi. Tại chế độ điều khiển này thì bộ điều khiển sẽ đáp ứng sự thay đổi giá trị đầu ra ,thay vì đáp ứng trực tiếp giá trị ra nh trong điều khiển vị trí.
Nếu có lỗi quá trình ,thì bộ điều khiển sẽ tác động trớc tiên tới đầu ra động cơ điều khiển nhằm loại trừ lỗi .
+Chế độ điều khiển vận tốc:
Vudt nhập chu kỳ cập nhật van VOPt nhập thời gian mở van VCLt nhập thời gian đóng van Vont nhập khoảng chết.
Vòng điều khiển Cascade là phơng pháp điều khiển có chất lợng tốt hơn điều khiển một vòng cổ điển.
Điều khiển Cascade cho phép quá trình đợc chia thành hai vòng :vòng điều khiển trong và vòng điều khiển ngoài .Vòng điều khiển ngoài nhận giá trị đặt từ vòng điều khiển trong để điều khiển biến trung gian (áp suất hơi). Mức điều khiển của biến trung gian là đầu vào quá trình trong .Vòng trong(nhiệt độ) điều khiển các biến thay đổi nhanh, nhờ vậy nó tác động nhanh hơn với các nhiễu để giảm ảnh h- ởng của nhiễu tới quá trình chính.
Lập cấu hình cho các thông số :
OPer chọn chế độ điều khiển Cascade.
Root chọn tuyến tính hoá đầu vào tơng tự thứ hai. dPt2 chọn vị trí dấu chấm động .
dsP1, InP1, DsP2, InP2: chọn thang tỉ lệ cho đầu vào thứ hai. OPd2 hệ số lọc nhiễu cho đầu vào thứ hai.
Các thông số hoạt động:
SP_2 giá trị điểm đặt của vòng trong. Pb_2 khoảng tỷ lệ cho vòng trong. It_2 hằng số tích phân cho vòng trong. dt_2 hằng số vi phân cho vòng trong.
6.5. Điều khiển External Cascade.
ở đây thiết bị PCU ( Process Control Unit ) đóng vai trò là bộ điều khiển của vòng trong.
Lập cấu hình cho các thông số:
OPer chọn chế độ điều khiển Cascade.
Root chọn tuyến tính hoá đầu vào tơng tự thứ hai. dPt2 chọn vị trí dấu chấm động .
dsP1, InP1, DsP2, InP2: chọn thang tỉ lệ cho đầu vào thứ hai. SPtr chọn chế độ điểm đặt địa phơng/ từ xa.
Các thông số hoạt động:
Rtio hệ số ratio cho điểm đặt từ xa. biaS hệ số bias cho điểm đặt từ xa.
6.6. Điều khiển giá trị đặt Master.
Một TCU Master tạo điểm đặt cho nhiều TCU Slave (tối đa 50 ). Đầu ra Linear DC của TCU Master nối với đầu vào tơng tự thứ hai của các TCU Slave. Mỗi TCU Slave có thể có các hệ số ratio và bias khác nhau.
Lập cấu hình thông số cho các TCU slave:
OPer chọn chế độ điều khiển Cascade.
Root chon tuyến tính hoá đầu vào tơng tự thứ hai. dPt2 chọn vị trí dấu chấm động .
dsP1, InP1, DsP2, InP2: chọn thang tỉ lệ cho đầu vào thứ hai. SPLO, SPHI: giới hạn dới, trên của điểm đặt từ xa.
SPrP tốc độ thay đổi điểm đặt từ xa. Các thông số hoạt động của TCU slave:
Rtio hệ số ratio của đầu vào tơng tự thứ hai.
biaS hệ số bias của đầu vào tơng tự thứ hai.
Chơng 7.
Xây dựng hệ thống điều khiển sử dụng thiết bị điều chỉnh nhiệt độ tcu. 7.1. Đối tợng điều khiển .
Tại đồ án này sử dụng lò điện trở làm đối tợng điều khiển .
Lò điện trở là một thiết bị dùng để biến đổi điện năng thành nhiệt năng trong quá trình gia nhiệt bằng hình thức dùng điện trở hay còn gọi là dây nung (thanh nung ). Lò thờng có cấu tạo đơn giản, chiều cao không thay đổi dọc theo chiều dài lò, chế độ trao đổi nhiệt trong lò chủ yếu là bức xạ phân bố đều .
Dây nung Ni-Cr đợc đặt trong lòng lò và toả nhiệt theo hiệu ứng Jun-lenxơ . Nhiệt lợng toả ra trên dây, khi có dòng điện chạy qua ,đợc tính theo công thức : Q = I2Rt.
Trong đó :
Q : Nhiệt lợng toả ra trên dây nung (J). R : Điện trở dây nung (Ω).
I : Dòng điện chạy qua dây nung (A).
t : Thời gian dòng điện chạy qua dây nung (s).
Lò điện trở thực hiện công việc nung nóng vật ở bất kỳ chế độ nhiệt và nhiệt độ nào cần thiết. Nhng nhợc điểm của các lò này là có tính ổn định không cao, chịu ảnh hởng lớn của nhiễu tác động.