- Ghép nối các thiết bị như oqr trong sơ đồ hình 3
b. Cách làm Sơ đồ ghép nối thiết bị:
- Ghép nối các thiết bị như ở trong sơ đồ sau(hình 3- 2): p o w e r 1 2 3 4 5 O n - o f f C o n t r o l P r o c e s s In t e f a c e 3 8 - 2 0 0 S e v o V a l v e P F T 3 8 -4 2 1 D d m 3 8 -4 9 0 S e n s o r O /p ma % ( R e a r o f 3 8 - 2 0 0 )
Mở servo van 100%(bằng cách nối đầu ra nguồn dòng tới đầu
vào của servo van sau đó vặn núm điều chỉnh tới vị trí 20 mA). Sau đó nối lại sơ đồ như cũ.
− Mở 50% van tay MV3, và mở 100% van tay MV2.
− Đặt công tăvs AC supply output ở vị trí logic in put.
− Đặt công tắc AC ở chế độ hiển thị dòng điện(mA).
− Đặt nguồn dòng ở vị trí 50%, và đặt độ trễ điều khiển ở vị trí Max.
− Bật bộ ghép nối(PI) khi quá trình quá độ trình đã ổn định, thay đổi
động của hệ thống. Trên bộ điều khiển 38- 300 chú ý tới sự loé sáng của các đèn led A1 và A2 vì các đèn này báo hiệu chế độ kích hoạt của các rơle.
c. Kết quả bài thí nghiệm:
Đặt vị trí của núm điều chỉnh nguồn dòng ở vị trí giữa(tương ứng
với lượng đặt là 50 nm) và độ trễ đặt ở vị trí Min, do đó khi hệ thống làm việc ta quan sát thấy khi mức nước ở bể trên đạt tới 50 nm thì bơm cắt. Khi đặt độ trễ ở vị trí Max, khi mức nước ở bể trên đạt tới 50 nm thì sau 5 giây bơm mới cắt. Bài này không có kết quả ở dưới dạng đồ thị.
III_1_2_2. Điều khiển điện tử theo kiểu on/ off
a . Lý thuyết:
− Điều khiển cắt bơm để điều khiển mức nước trong bể là
một biện pháp không tốt lắm vì bơm sẽ phải đóng cắt liên tục trong một khoảng thời gian ngắn và điều này không có lợi cho bơm. Biện pháp rố hơn là dùng đóng cắt van điện từ được thiết kế đóng cắt lặp đi lặp lại theo ý muốn.
− Van SV1 sẽ thay thế bơm, nó mở khi mức nước trong bể dưới mức đặt và đóng trong trường hợp ngược lại.
− Còn có một các khác để điều khiển mức nước trong bể đó là dùng van tháo SV2, van này mở khi mức nước trong bể lớn hơn mức đặt và ngược lại. Để làm điều này thì tín hiệu ngưỡng sẽ đưa vào đầu A(đầu vào không đảo của bộ so sánh) và tín hiệu đo được đưa vào đầu B. Để điều khiển van điện tử này thì tín hiệu ra của Trigơ smit sẽ đưa vào đầu E để đóng cắt công tắc 24vdc cấp nguồn cho SV2.
b . Cách làm_ Sơ đồ ghép nối thiết bị :
− Ghép nối các thiết bị như ở trong sơ đồ sau(hình 3. 3):
p o w e r 1 2 3 4 5 O n - o f f C o n t r o l P r o c e s s In t e f a c e 3 8 - 2 0 0 S e v o V a l v e P F T 3 8 -4 2 1 D d m 3 8 -4 9 0 S e n s o r O /p ma % ( R e a r o f 3 8 - 2 0 0 )
− Tất cả các thiết bị phải được hiệu chỉnh trước khi tíên hành thí nghiệm.
− Mở van tay MV2 100%, mở 50% van MV3, khi tiến hành thí nghiệm sinh viên cần phải điều chỉnh chính xác vị trí của MV3 để nhận được đáp ứng đúng, có nghĩa mức nước trong bình tăng khi van điện từ SV2 đóng và sẽ giảm khi van SV2 mở.
− Đặt công tắc 24 Vdc output tới đầu vào logic E, và công tắc Ac supply output ở vị trí On. Đặt nguồn dòng ở vị trí 50% và đặt độ trễ ở Min.
− Bật bộ ghép nối(PI), ban đầu ban SV2 được đóng lại cho đến khi quá trình ổn định, và xác định được vị trí thích hợp của MV3.
− Thay đổi độ trễ theo từng bước và quan sát đáp ứng của hệ thống.
bước và quan sát đáp ứng của hệ thống.
c . Kết quả bài thí nghiệm:
Đặt vị trí của núm điều chỉnh nguồn dòng ở vị trí giữa(tương
ứng với lựng đặt là 50 nm) và độ trễ đặt ở vị trí Min, do đó khi hệ thống làm việc ta quan sát thấy khi mức nước ở bể trên đạt tới 50 nm thì van SV2 mở. Khi đặt độ trễ ở vị trí Max, khi mức nước ở bể trên đạt tới 50 nm thì sau 5 giây van SV2 mở. Bài này không có kết quả dưới dạng đồ thị.
III_1_2_3. Điều khiển on/ off khi sử dụng bộ điều khiển 38- 300:
a . Lí thuyết:
Trong phần này 38- 300 sẽ đóng cắt thiết bị On hoặc Off để điều
khiển mức nước. Trong phần trước sự kết hợp của bộ so sánh và Trigơ smit trong bộ ghép nối (PI) đã tạo nên luật điều khiển. Phần này 38- 300 nhận tín hiệu vào là giá trị thực từ FTL và sử dụng đầu ra là các Rơle để điều khiển các thiết bị xử lý.
Các chuông cho phép xác định mức ngắt của biến xử lý sao cho tác động xảy ra ở một mức độ nhất định và các chuông này điều chỉnh dùng để kích hoạt các Rơle.
Van SV2 để tháo nước từ bể trên và 38- 300 sẽ cung cấp tín hiệu vào cho nó. <ột chuông sẽ được cài dặt mà giá trị ngắt của nó là mức nước mong muốn, giá trị ngắt này sẽ điều khiển Rơle để tạo ra tín hiệu lôgic đóng mở một đường dây SV.
Mức ngắt và giá trị trễ của chuông có thể được thay đổi trên thanh điều khiển màn hình, điều này làm cho ứng dụng này của 38- 300 giống với bộ ghép nối (PI), nhưng một điều khác biệt mà bộ ghét nối (PI) không có là 38- 300 có thể báo lỗi bằng chuông: chuông này sẽ tạo nên một mức ngắt ứng với thời điểm nước sắp tràn và khi nước tăng đến mức này thì chuông sẽ cho tín hiệu để đóng bơm lại.
b. Cách làm- Sơ đồ ghép nối thiết bị :
- Ghép nối các thiết bị như oqr trong sơ đồ hình 3.
- Tất cả các thiết bị phải được hiệu chỉnh trước khi làm thí nghiệm này.
- Hoàn thành việc kết nối bộ điều khiển 38- 300 với máy tính, sau đó 38- 300 sẽ tự động được máy tính đặt điều kiện ban đầu.
- Đặt tất cả các công tấưc ở vị trí đầu vào lôgic.
- Sử dụng van tay MV2 và lựu lượng kế để khống chế lưu
lượng chảy vào bể là 2 lít/phút. Khi việc đóng cắt bắt đầu, mở van tay MV3 vì vậy mức nước trong bể sẽ tăng khi van SV2 đóng và sẽ giảm khi vanSV2 mở, xác định lại sự hoạt động của hệ thống so với phần thí nghiệm trước.
-Bây giờ hãy thay đổi mức ngắt của chuông báo động và giá trị trễ của chuông báo động để điều khiển mức bể theo mong muốn và quan sát ảnh hưởng của nó đến đáp ứng của quá trình.
-Đặt mức ngắt xấp xỉ 50% và giá trị trễ nhỏ (5 đến 10%). Đóng van tay MV3 để bể bị tràn điều gì sẽ xảy ra ? Tại sao ?
c. Kết quả bài thí nghiệm:
Ở bài thí nghiệm này chất lượng đặt và độ trễ được đặt ở trên thanh điều khiển của màn hình, ở đây lượng đặt được đặt là 50 mm, khi mức nước ở bể trên đạt tới 50 mm thì van SV2 mở còn khi chưa đạt tới thì van SV2 đóng. Bơm chỉ cắt trong trường hợp mức ở bể trên vượt quá trình quá độ giới hạn trên. Bài này không có kết quả ở dưới dạng đồ thị.
III_1_2_4. Điều khiển mức theo luật tỷ lệ (P):
a. Lý thuyết:
Bài thực hành này giới thiệu về luật điều khiển tỷ lệ để điều khiển
mức nước ở bể trên. Sử dụng cảm biến để phát hiện mức nước ở bể trên sau đó so sánh mức này với mức đặt để biến đổi vị trí của Servo Van sao cho mức đạt tới điểm đặt.
Cảm biến mức phao tạo ra dòng điện tỷ lệ với mức nước trong bể trên được đưa tới 38- 300 làm tín hiệu vào. 38- 300 áp dụng luật P để điều chỉnh vị tríc Servo Van bằng tín hiệu dòng 4- 20 mA. Tín hiệu điều khiển van Servo tỷ lệ trực tiếp với độ lệch giữa giá trị đặt và giá trị thực.
Van SV2 đảm bảo cho mức nước chảy ra là khồn đổi, điều này cho phép so sánh các kết quả nhận được từ các bài thực hành khác nhau.
b. Cách làm – Sơ đồ ghép nối thiết bị :
- Ghép nối các thiết bị như ở trong sơ đồ hình 3.4:
- Tất cả các thiết bị được hiệu chỉnh trước khi tiến hành bài thí nghiệm này.
- Máy tính sẽ tự động đặt điều kiện đầu cho 38- 300.
- Đóng van tay MV3, mở 100% MV2 và mở SV2 bằng cách sử dụng nguồn 24Vdc.
- Không bật bơm, và đợi cho Servo van ổn định. Bây giờ mới bật bơm và chuyển 38- 300 sang chế độ tự động(bằng cách ấn phím Auto/ Manual).
- Quan sát các hoạt động của 38- 300 mà nó đã được áp dụng luật tỷ lệ. Có thể thay đổi điểm đặt trên thanh điều khiển ở trên màn hình.
c. Kết quả bài thí nghiệm:
Các thông số của bài thí nghiệm: Lượng đặt: SP = 5. Dải tỷ lệ : PB = 10.
III_1_2_5. Điều khiển mức theo luật tỷ lệ - tích phân(PI):
a. Lý thuyết:
- Khi tiến hành bài thí nghiệm này sinh viên làm quên với luật tỷ lệ trước khi đưa thêm thành tích phân.
- Chỉ có một phần của dải điểm đặt được hiển thị trên đồ thị(0- 50%) mà đầy đủ là (0- 100%) sao cho dải phần vàng này quan sát được, điều này không có nghĩa là điểm đặt bị hạn chế, nếu như hiển thị toàn dải điểm đặt thì không đánh giá được mức sai lệch(đây là điểm khác biệt quan trọng giữa luật điều khiển P và PI).
- Có thể thay đổi điểm đặt, dải tỷ lệ PB; Ti trên thanh điều khiển màn hình, tuy nhiên hệ thống điều khiển mức tác động chậm nên nếu biến đổi các tham số thì phải chờ một thời gian khá dài hệ mới ổn định.
b. Cách làm – Sơ đồ ghép nối thiết bị:
- Mở 100% van MV2, đóng MV3 và bật bơm.
- Máy tính sẽ tự động đặt điều kiện đầu cho 38 – 300. Chuyển 38- 300 sang chế độ tự động.
- Bài thí nghiệm này sẽ hoạt độngvới luật điều khiển tỉ lệ giống như ở trong bài trước.
- Bằng cách thay đổi giá trị đặt và dải tỉ lệ tương ứng với các
thanh điều khiển, làm quen với luật điều khiển tỉ lệ, chỉ rõ sai lệch giữa giá trị đặt vad giá trị đo được, điều này làm cho sinh viên nhớ lại nhược điểm quan trọng của luật điều khiển tỉ lệ. Đặt giá trị tại 25% và tăng PB cho đến khi sai lệch đạt ổn định.
- Chỉnh hằng số tích phân bằng cách: Đầu tiên đặt hằng số tích phân Ti = 100 (s) sau đó giảm dần và quan sát sai lệch.
c. Kết quả bài thí nghiệm:
Các thông số của bài thí nghiệm:
Lượng đặt : SP = 25
Dải tỉ lệ : PB = 10
Hằng số thời gian tích phân : Ti = 10
III_1_2_6. Điều khiển mức theo luật tỷ lệ- tích phân- đạo hàm(PID):
a. Lý thuyết:
Thành phần vi phân cho phép phát hiện nhanh sự thay đổi sai số và tính sai số đó. Bằng cách áp dụng luật điều khiển mà khồn chỉ đơn giảnlà tỷ lệ trực tiếp với sai số thì đáp ứng của thiết bị đã được cải thiện.
Thành phần này rất quan trọng, ví dụ khi nước chảy vào bể tăng nhanh do một nguyên nhân nào đó của thiết bị sẽ dẫn đến tràn bể. Bằng cách áp dụng một luật điều khiển mà tạo ra tín hiệu điều khiển lớn sẽ làm cho thời gian để hệ thống quay về trạng thái ban đầu giảm đi, luật này tạo ra một quá trình quá độ trình bù sai số để ngăn sai số tiếp tục sinh ra.
Không chỉ có quá trình quá độ trình bù này mà hệ thống cần
phải có thành phần, khi giá trị đo của hệ thống gần với điểm đặt của nó, tốc độ thay đổi sai số sẽ giảm bởi vì thành phần tỷ lệ giảm. Sự giảm tốc độ thay đổi sai số này làm cho thành phần đạo hàm âm và dẫn đến giảm tín hiệu điều
b. Cách làm – Sơ đồ ghép nối thiết bị:
- Ghép nối các thiết bị giống như ở trong sơ đồ hình 3. 4.
- Mở 100% van MV2, đóng MV3 và bật bơm. Máy tính sẽ tự động đặt điều kiện đầu cho 38- 300. Và chuyển 38- 300 sang chế độ tự động.
- Bài thí nghiệm này lúc đầu được thực hiện theo luật điều khiển PI, hằng số thời gian được chỉnh trên thanh điều khiển của màn hình.
- Thời gian vi phân (Ti) được đưa vào nhờ một nút ở trên màn hình, do vậy ta có thể so sánh đáp ứng của hệ thống giữa hai luật điều khiển PI và PID.
- Khi có thành phần tích phân đáp ứng của hệ thống được cải
thiện khi có thay đổi sai số nhanh, quá trình quá độ trình được hãm khi giá trị đặt đo gần tới giá trị đặt. Ta cũng có thể thay đổi sai số nhanh bằng các cách đã đạt được nêu ở bài thí nghiệm trước.
- Thay đổi tất cả các tham số trên màn hình và quan sát hệ
thống. Chú ý tới độ quá trình quá độ trình điều chỉnh và dao động cá thể xảy ra.
c. Kết quả bài thí nghiệm:
Các thông số của bài thí nghiệm:
Lượng đặt : SP = 25
Dải tỉ lệ : PB = 10
Hằng số thời gian tích phân : Ti = 10
Hằng số thời gian vi phân : Td = 30
III_1_2_7. Điều khiển lưu lượng theo luật tỷ lệ(P):
a. Lý thuyết:
- Bài thực hành này miêu tả một hệ thống điều khiển tỷ lệ
hoàn chỉnh, kiểm tra lưu lượng chảy qua đường ống và so sánh nó với lưu lượng đặt để biến đổi vị trí của Servovan nhằm mục đích đạt được điểm đặt.
- Cảm biến lưu lượng dạng xung tạo ra một dãy xung có tần số tỷ lệ với lưu lượng nước, dãy xung này được PFT chuyển thành tín hiệu 4- 20 mA dùng làm tín hiệu đo được từ hệ thống để đưa vào đầu vào của 38- 300.
- 38- 300 áp dụng luật điều khiển tỷ lệ P để điều chỉnh vị trí
của 38- 300 bằng thanh điều khiển trên màn hình và quan sát đáp ứng của quá trình trên đồ thị.
b. Cách làm- Sơ đồ ghép nối thiết bị:
- Ghép nối các thiết bị như ở trong sơ đồ hình 3.7.
- Tất cả các thiết bị phải được hiệu chỉnh trước khi tiến hành bài thí nghiệm này.Máy tính sẽ tự động đặt điều kiện đầu cho 38- 300.
- Mở 50% van MV3, mở 100% van MV2, chờ cho Servo van ổn định rồi mới bật bơm, chuyển 38- 300 sang chế độ tự động.
- Quan sát đáp ứng của bộ điều khiển khi áp dụng luật điều khiển tỉ lệ và điều chỉnh giá trị đặt trên màn hình.
- Quan sát các tham số sau khi quá trình hoạt động: dòng điện trên DDM, tín hiệu ra của 38- 300 trên màn hình, tín hiệu ra của 38-300, giá trị đặt của 38- 300, hai đồ thị đáp ứng.
c. Kết quả bài thí nghiệm:
Các thông số của bài thí nghiệm:
Lượng đặt : SP = 15
Dải tỉ lệ : PB = 40
III_1_2_8. Điều khiển lưu lượngtheo luật tỉ lệ- tích phân (PI)
a. Lý thuyết:
- Bài này sẽ tiến hành điều khiển lưu lượng theo luật PI, sẽ
không dễ tránh được dao động bởi vì đặc tính động của lưu lượng nhanh hơn so với mức.
Biểu thức của luật điều khiển PI:
Uc = Up + Ur = K[e + (1/Tr)∫edt
K sẽ điều khiển độ lớn của luật, nếu K lớn thì luật điều khiển sẽ lớn và dẫn tới dao động nếu sai số và sai lệch thay đổi liên tục.
- Khi điều khiển lưu lượng thì độ lệch của nó thay đổi nhanh và luôn luôn biến đổi, vì vậy PB phải lớn(hệ số khuyếch đại nhỏ) để tránh dao