Trong mô hình điều khiển Internal Cascade các chức năng của hai bộ điều
khiển Cascade đợc tích hợp trong cùng 1 TCU. Trong mọi lĩnh vực điều khiển thì mô hình điều khiển Internal Cascade đều tạo ra chất lợng và tính linh hoạt ngang bằng với mô hình điều khiển External Cascade .
PID PID2 Quá trình
trong
Quá trình ngoài Main
input Second analog input
Setpoint
Vòng ngoài cung cấp giá trị đặt cho vòng trong: đầu ra của vòng ngoài đợc nhập vào vòng ngoài làm giá trị đặt thông qua sự điều chỉnh của các thông số tỉ lệ DSP1 và DSP2. Giá trị đặt này đợc vòng trong sử dụng để tính toán đa ra đầu ra thực .
4.4. Vấn đề tự chỉnh trong TCU
Khi thực hiện tự chỉnh trong TCU thì ta chỉ cần đặt các sơ kiện ban đầu, sau đó dựa vào đặc tính quá trình TCU sẽ tự quyết định các thông số điều khiển phù hợp để cung cấp đầu ra một cách chính xác và tin cậy nhất.
Trong suốt quá trình tự chỉnh, bộ điều khiển có thể tạm thời làm cho đầu ra của hệ thống dao động từ 0 ữ100 %. Đờng đặc tính đầu tiên của đầu ra bao giờ cũng là đặc tính do sơ kiện của chúng ta đặt trớc.
Những thông số cần phải đặt trớc khi vào chế độ tự chỉnh là độ trễ điều khiển ( CHYS ) và mã thay đổi tự chỉnh ( tcod ) .
0% 100% off 0% 100% off on on
Aut1 Aut2 Aut3 Aut4
OP1
đầu ra Linear DC,
điều khiển van Pha Bắt đầu tự chỉnh t SP Điểm tự chỉnh Kết thúc quá trình tự chỉnh
Hình 24: Hoạt động của quá trình tự chỉnh CHYS
Các thông số sau đây sẽ đợc tự động đặt bởi quá trình tự chỉnh: ProP Khoảng tỉ lệ. Intt Hằng số tích phân. dErt Hằng số vi phân. Fltr Hệ số lọc tín hiệu vào. OPdP Tốc độ đáp ứng. *Tự chỉnh cho các hệ thống nung nóng/làm mát.
TCU có hai đầu ra OP1 và OP2 tơng ứng để nung nóng/ làm mát. Thông số cần thiết nhất cho các hệ thống này là db_2. Thông số db_2 quyết định khoảng thời gian xảy ra khoảng chết hay hiện tợng cùng tồn tại cả hai tác động nung nóng và làm mát trong quá trình tự chỉnh. Thông số db_2 tiếp tục giữ nguyên giá trị của nó cho tới khi quá trình tự chỉnh hoàn thành, sau đó ta nên đặt lại giá trị cho db_2.
Chú ý: Cần hạn chế tối đa nhiễu do tải ngoài gây ra bởi nếu không chúng sẽ gây tác động cho quá trình quyết định các hằng số của bộ PID
*Tự chỉnh cho hệ thống Internal Cascade.
Tự chỉnh cho hệ thống Internal Cascade bao gồm hai phân đoạn tự chỉnh: tự chỉnh cho vòng trong và tự chỉnh cho vòng ngoài. Mỗi tập thông số cho từng vòng đợc tự chỉnh một cách độc lập, và vòng trong thờng đợc chỉnh trớc.
Để kích hoạt quá trình tự chỉnh, trớc hết cần “mở khoá” cho thông số tUNE ( trong modul khoá ), sau đó trong chế độ ẩn lựa chọn yES cho thông số tUNE, tiếp đó dựa vào yêu cầu cụ thể của hệ thống mà chọn tự chỉnh cho vòng trong (SEC) hay vòng ngoài (PRI).
Quá trình tự chỉnh trải qua 4 pha, trên hiển thị dới sẽ hiện chỉ số của pha tích cực.
Pha Hiển thị cho
vòng ngoài Hiển thị cho vòng trong 1 APr1 ASC1 2 APr2 ASC2 3 APr3 ASC3 4 APr4 ASC4
Trong quá trình tự chỉnh TCU sẽ tự tính toán và thay đổi các thông số cho bộ điều khiển vòng trong bao gồm:
Pb_2 Khoảng tỉ lệ. It_2 Hằng số tích phân. dt_2 Hằng số vi phân.
OPd2 Hằng số tốc độ đáp ứng vòng trong.
Tự chỉnh của vòng trong chịu ảnh hởng lớn của giá trị đặt. Trong chế độ tự động, giá trị đặt của vòng trong là đầu ra của vòng ngoài ( đợc tính từ khi bắt đầu quá trình tự chỉnh ). Còn trong hoạt động điều chỉnh tay nó mang giá trị đọc đợc của đầu vào tơng tự thứ hai ( lúc khởi động quá trình tự chỉnh ).
Trớc khi bớc vào quá trình tự chỉnh cho vòng trong cần lu ý đặt thang đo phù hợp với phạm vi của quá trình ( do vòng trong điều khiển ).
Các bớc tiến hành điều chỉnh hệ thống điều khiển Internal Cascade: + B1: Đặt TCU vào kiều hoạt động điều chỉnh tay (USEr).
+ B2: Điều khiển tín hiệu ra cho tới khi các thông số của bộ điều khiển vòng ngoài gần bằng giá trị điểm đặt.
+ B3: Khởi động tự chỉnh vòng trong. + B4: Khởi động tự chỉnh vòng ngoài. + B5: Đặt TCU ở chế độ tự động.
Sau khi quá trình đã ở trạng thái xác lập, bộ điều khiển vòng trong và ngoài có thể tiếp tục đợc chỉnh định lại (tự động). Bất cứ một thông số nào của bộ PID vòng trong bị thay đổi thì lập tức TCU sẽ thay đổi các thông số cuả bộ PID vòng ngoài.
*Tự chỉnh của hệ thống điều khiển External Cascade .
Hệ thống External Cascade sử dụng 2 bộ điều khiển, bộ điều khiển vòng trong và bộ điều khiển vòng ngoài. Bộ điều khiển vòng trong có đầu vào là giá trị đặt từ xa và đầu ra là đầu ra chính của quá trình, bộ điều khiển vòng ngoài có đầu vào là đầu vào chính của quá trình và đầu ra làm điểm đặt cho vòng trong . Các thông số của vòng trong đợc điều chỉnh trớc và cần phải đặt thang đo cho vòng trong. Sau đây là các bớc cài đặt cho tự chỉnh của hệ thống điều khiển External Cascade:
+B1: Đặt bộ điều khiển vòng trong ở chế độ điểm đặt địa phơng và điều chỉnh tay. + B2: Điều chỉnh đầu ra của bộ điều khiển vòng trong cho tới khi các biến của vòng ngoài xấp xỉ giá trị điểm đặt (± 10%).
+ B3: Nhập giá trị điểm đặt cho bộ điều khiển vòng trong bằng giá trị của quá trình vòng trong.
+ B5: Đặt bộ điều khiển vòng trong ở chế độ điểm đặt từ xa và điều chỉnh tự động.
+ B6: Tiến hành tự chỉnh cho vòng ngoài trong kiểu điều chỉnh tự động.
Sau khi quá trình đã đạt xác lập, bộ điều khiển vòng trong và bộ điều khiển vòng ngoài vẫn có thể đợc điều chỉnh lại các thông số ( tự động ) khi một thông số nào đó của bộ điều khiển vòng trong bị thay đổi.
Chơng 5
kết nối truyền thông Rs 485
5.1. Chuẩn truyền thông RS-485.
Chuẩn truyền thông RS-485 cho phép truyền và nhận dữ liệu trên dây cáp đơn.Chính đặc điểm này đợc sử dụng để giám sát các biến giá trị ,đặt lại các đầu ra và thay đổi giá trị ,tất cả các công việc này đều đợc thực hiện từ xa.
Các thiết bị thờng đợc ghép nối với bộ điều chỉnh nhiệt độ TCU nh máy in một thiết bị đầu cuối , bộ diều khiển chơng trình ,hay một máy tính trung tâm.
RS-485 cho phép truyền trên khoảng cách lên tới 1200m.
Có tới 32 bộ điều khiển có thể đợc nối trên cùng một đờng cáp và đờng nối chung. Địa chỉ của các bộ điều khiển đợc đánh số từ 0 tới 99. Bộ chuyển đổi GCM422 đ- ợc cài đặt nhằm mở rộng tính linh hoạt của bộ điều khiển.
Khi sử dụng một thiết bị đầu cuối hay một máy tính trung tâm mà chỉ sử dụng một bộ TCU thì địa chỉ “0” đợc sử dụng loại trừ yêu cầu đối với các địa chỉ xác định khi gửi đi một lệnh. Nếu nhiều hơn một bộ TCU trên đờng truyền thì mỗi bộ TCU phải đợc đánh một địa chỉ khác nhau.
Sự hoạt động truyền thông bán song công gửi dữ liệu bằng cách khoá các mức điện áp trên đờng cáp chung.Dữ liệu đợc nhận bằng việc giám sát các mức và nhận ra đợc các mã đợc truyền tới.
Để cho dữ liệu đợc nhận ra một cách chính xác thì phải đồng nhất việc định dạng và tốc độ truyền giữa các thiết bị truyền thông.Các biến định dạng đối với bộ điều khiển TCU là 1 bit start ,7 bit data ,0 bit parity hoặc 1 bit parity ,và 1 bit stop . Tốc độ truyền baud thờng là :300,600,1200,2400,4800,9600 baud.
Trớc khi thiết lập truyền nối tiếp thì bộ điều khiển TCU phải đợc lập chơng trình
để có cùng tốc độ truyền và parity với các thiết bị kết nối. Thêm vào đó số địa chỉ vòng và máy in phải nên đợc biết đến.
Khi sử dụng một thiết bị đầu cuối hay một máy tính trung tâm mà chỉ sử dụng một bộ điều khiển TCU ,địa chỉ ‘0’ có thể đợc dùng nhằm loại ra yêu cầu đối với các địa chỉ xác định khi gửi đi một lệnh .
Nếu có nhiều hơn một bộ TCU trên đờng truyền thì mỗi bộ TCU phải đợc đánh một địa chỉ khác nhau.
5.2. Truyền câu lệnh và dữ liệu.5.2.1. Truyền câu lệnh. 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