ở nơi tải thay đổi bất ngờ hoặc duy trì thì muốn điều khiển quá trình đạt kết quả tốt phải dùng bộ điều khiển áp dụng luật PID.
- Thành phần đạo hàm của luật cho phép phát hiện sai số khi chúng thay đổi nhanh và tạo thêm tín hiệu để tính toán nó, điều này rất quan trọng đối với một số tình huống. Ví dụ khi nhiệt độ trung tâm của lò phản ứng hạt nhân tăng ồ ạt do có lỗi nào đó trng thiết bị, điều này có thể làm chảy lỏng các thiết bị. Bằng cách tạo ra một tín hiệu điều khiển lớn thì quá trình sẽ trở lại trạng thái ban đầu với một thời gian ngắn hơn. Nó tạo ra một quá trình bù lớn đối với những sai số thay đổi nhanh để ngăn chặn sai số tiếp tục thay đổi.
- Thành phần đạo hàm năng cho hệ thống không bị lỗi bằng cách tạo ra một tín hiệu điều khiển lớn và làm chậm quá trình tiếp cận điểm đặt với mục đích tránh quá điều chỉnh. Tuy nhiên đối với các quá trình mà biến xử lý thay đổi chậm ví dụ như thiết bị xử lý nhiệt việc thêm thành phần đạo hàm vào không thể hiện được tác dụng của nó nhiều.
- Bài thực hành này dùng luật PID để điều khiển nhiệt độ của dòng chảy thứ nhất, có thể thay đổi các tham số của luật và quan sát kết quả, rút ra kết luận về ảnh hưởng của thành phần đạo hàm.
- Cấp nguồn cho BPR và ghép nối Servo van như bài điều khiển nhiệt theo vóng kín, trên TPR nối ghép như sơ đồ hình 3.
b. Cách làm:
- Ghép nối các thiết bị như ở trong sơ đồ hình 3. 15.
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 I n 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 4 1 D d m 3 8 -4 9 0 S e n s o r O /p ma %
- Bật bộ ghép nối (PI)của TPR và chờ khoảng 10 phút để cho nước nóng lên, mở 100% van tay của TPR.
- Khi nước đã đủ thời gian để nóng lên, bật bơm của TPR và bật quạt làm mát, đặt TTT để hiênt hị nhiệt độ cệntT, mở 50% van tay của TPR.
- Máy tính sẽ tự động đặt điều khiển đầu cho 38- 300, bật bộ ghép nối (PI) của BPR, bật bơm, mở 100% van MV2 và chở cho Servo van ổn định, chuyển 38- 300 sang chế độ tự động.
- Bài thí nghiệm này được bắt đầu bầng luật điều khiển PI, các tham số được lấy như ở bài thí nghiệm trước. Thành phần tích phân được đưa vào nhờ một công tắc ở trên màn hình do vậy có thể so sánh được giữa hai luật điều khiển PI và PID. Thành phần đạo hàm sẽ cải thiện đáp ứng của hệ thống khi có sai số thay đổi nhanh và hãm khi đáp ứng đạt tới điểm đặt. Lúc đầu ta cho
thành phần đạo hàm ở giá trị Max sau đó giảm dần đến khi hệ thống đạt ổn định thì dừng lại.
c. Kết quả bài thí nghiệm:
Các thông số của bài thí nghiệm:
Lượng đặt : SP = 40
Dải tỉ lệ :PB = 7
Nhiệt độ môi trường :tmt = 360C Hằng số thời gian tích phân : Ti= 10 Hằng số thời gian tích phân : Td= 30
III_2_2_5. Điều khiển tỉ lệ theo luật tỉ lệ- tích phân(PI):
a. Lý thuyết:
- Bơm của BPR là loại bơm được bảo vệ khỏi sự đốt cháy và đặt chìm trong nước ở đáy của bể dươid. Nhiệm vụ của nó là đưa nước từ bể dưới kên bể trên. Một động cơ một chiều để đóng cắt bơm và PI sẽ cấp nguồn cho nó, thồn số của bơm là 12V, 4V. Loại bơm này là bơm li tâm chứ không phải là bơm pit tông và bơm quay.
Bơm li tâm được dùng trong trường hợp chất lỏng chảy nhanh và áp suất thấp, muốn cắt dòng chảy của bơm thì chỉ cần đóng van MV2. Đặc điểm của loại bơm này là: khồn có khoá không khí, rô to được đặt trong nước nên tránh bị phá hỏng bởi nhiệt độ cao.
- Trong bài này bạn sẽ cho bơm hoạt động để tính toán lưu lượng (l/ phút) chảy qua đường ống. Lưu lưưọgn tối đa mà bơm có thể cung cấp là 300 l/ giờ, tuy nhiên thực tế lưu lượng nhỏ hơn bởi vì kích thước đường ống nhỏ,
do sự cản trở của bề mặt bên trong đường ống vad do áp suất của nước ở bể trên. Chỉnh nguồn dòng tới 20 mA để mở hết cỡ van Servo.
b. Cách làm:
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 % p o w e r p o w e r l o g ic 1 2 3 4 5 4 - 2 0 m A c o n n e c t i o n s P r o c e s s C o n t r o l le r 3 8 - 3 0 0 P s R e l a u s O n - o f f C o n t r o l P r o c e s s I n 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 % p o w e r p o w e r l o g ic 1 2 3 4 5 4 - 2 0 m A c o n n e c t i o n s P r o c e s s C o n t r o l le r 3 8 - 3 0 0 P s R e l a u s O n - o f f C o n t r o l P r o c e s s I n t e f a c e 3 8 - 2 0 0 S e v o V a l v e
- Mở 100% van tay của TPR và BPR, bật bộ ghép nối (PI) của TPR và BPR để cấp nguồn cho bộ gia nhiệt, chờ khoảng 10 phút đế cho nước nóng lên.
- Máy tính sẽ tự động đặt dk cho cả hai bộ điều khiển, tuy nhiên tín hiệu truyền lại được đặt ở trong bộ điều khiển thứ nhất theo chỉ dẫn sau:
Trên bộ điều khiển chọn RETRAN OUTPUT vad đặt các tham số như sau: TYPE- PU, RET- HI: 20.0, RET- LO: 4.0.
- Bật bơm của BPR và đặt bộ điều khiển của BPR ở chế độ tự động. - Bật bơm của TPR và đặt bộ điều khiển của TPR ở chế độ tự động. - Quan sát hai đại lượng đo được:
+ Biến đo 1 là lưu lượng của dòng chảy thứ 2 + Biến đo 2 là lưu lượng của dòng chảy thứ 1
- Khi hệ thống đã ổn định tại giá trị đặt, gây nhiễu loạn cho dòng chảy thứ hai bằng cách đóng tạm thời MV2, điều gì sẽ xảy ra ? Tại sao ?
- Trong bài thí nghiệm này không cần thiết bật bộ gia nhiệt như trong quá trình điều khiển lưu lượng theo luật tỉ lệ. Tuy nhiên mục đích của điều khiển quá trình là để giữ cho lưu lượng là hằng số giữa hai dòng chảy thông qua bộ trao đổi nhiệt, vì vậy giữ được sự truyền mhiệt là hằng số nên lưu lượng được duy trì. Đặt bộ chuyển đổi TTT 38- 441 ở vị trí hiển thị T2 và làm lại bài thí nghiệm.
Các thông số của bài thí nghiệm:
Lượng đặt : SP = 25
Dải tỉ lệ :PB = 175
Hằng số thời gian tích phân : Ti= 5
III_2_2_6. Điều khiển nhiệt độ và lưu lượng theo mạch vòng kép:
a. Lý thuyết:
- Trong một số trường hợp nếu chỉ dùng một bộ điều khiển(điều khiển theo vòng đơn) thì sẽ không thể điều khiển tự động được. Vì thế việc dùng hai bộ điều khiển (điều khiển vòng kép) là điều cần phải làm như điều khiển cùng lúc cả hai dòng chảy 1 và 2.
- Bìa thực hành này dựa trên nền tảng của quá trình điều khiển nhiệt độ và lưu lượng, tham số cần điều khiển là lưu lượng và nhiệt độ của dòng chảy thứ hai.
- Điều khiển lưu lượng của dòng chảy thứ hai(BPR) thì giống như bài thực hành trước, trong đó lưu lượng đặt và thời gian rích phân có thể thay đổi trên màn hình. Dải tỉ lệ ban đầu đặt 120 và cũng có thể thay đổi trên màn hình.
- Nhiệt độ cần điều khiển ở T5 được điều khiển bởi dòng chảy mang nhiệt thứ nhất, mỗi quá trình điều khiển có một bộ điều khiển riêng(lưu lượng và nhiệt độ ) do đó sẽ tồn tại hai mạch vòng riêng. Dòng chảy một do bộ điều khiển thứ hai điều khiển và sử dụng thanh điều khiển trên màn hình để thay đổi PB, Tr, Td.
- Cấp nguồn cho BPR và ghép nối các Servo van giống như bài điều khiển nhiệt theo vòng kín.
b. Cách làm- sơ đồ ghép nối thiết bị:
- Ghép nối các thiết bị như ở trong sơ đồ hình 3. 17a và 3. 17b.
P F T 3 8 -4 4 1 D d m 3 8 -4 9 0 S e n s o r O /p ma % p o w e r p o w e r l o g i c 1 2 3 4 5 4 - 2 0 m A c o n n e c t i o n s P r o c e s s C o n t r o l l e r 3 8 - 3 0 0 P s R e l a u s O n - o f f C o n t r o l P r o c e s s I n 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 % p o w e r p o w e r lo g i c 1 2 3 4 5 4 - 2 0 m A c o n n e c t i o n s P r o c e s s C o n t r o ll e r 3 8 - 3 0 0 P s R e la u s O n - o f f C o n t r o l P r o c e s s I n t e f a c e 3 8 - 2 0 0 S e v o V a l v e
- Bật bộ ghép nối (PI) của TPR và BPR để cung cấp nguòn cho bộ gia nhiệt, chờ khoảng 10 phút để cho nước nóng lên.
- Máy tính sẽ tự độnh đặt điều kiện đầu cho 38- 300.
- Mở 100% van MV2, bật bơm của BPR vad đặt bộ điều khiển của BPR ở chế độ tự động.
- Mở hoàn toàn van tay của TPR, bật bơm và quạt làm mát của TPR, đạt bộ điều khiển của TPR ở chế độ tự động.
- Giá trị đo thứ nhất la lưu lượng của mạch vòng thứ hai, giá trị đo thứ hai là nhiệt độ tại T5.
- Thay đổi một số giá trị đặt và quan sát hai giá trị đo khi quá trình đang tiến hành.
c. Kết quả bài thí nhgiệm:
Các thông số của bài thí nghiệm:
Lượng đặt : SP = 20
Dải tỉ lệ :PB = 70
Các thông số của bài thí nghiệm:
Lượng đặt : SP = 40
Dải tỉ lệ :PB = 10
Hằng số thời gian tích phân : Ti= 8
III_2_2_7. Điều khiển nhiệt độ và mức theo mạch vòng kép:
a. Lý thuyết:
Trong một số quá trình việc thực hiện điều khiển tự động với mạch vòng đơn trở nên khó khăn. Do vậy, người ta phải sử dụng đến hai mạch vòng hoặc mạch vòng kép. Sau đây ta trình bày về mạch vòng kép sử dụng hai bộ điều khiển để điều khiển lưu lượng của dòng chảy thứ nhất và dòng chảy thứ hai.
Bài thí nghiệm này dựa trên sự dự đoán về quá trình điều khiển nhiệt độ và lưu lượng. Các tham số điều khiển ở đây là lưu lượng và nhiệt độ của dòng chảy thứ hai. Diều khiển lưu lượng của mạch vòng thứ nhất cũng giống như trong bài thí nghiệm trước, trên màn hình ta có thể thay đổi được giá trị đặt lưu lượng và thời gian tích phân, dỉa tỉ lệ đầu tiên đặt là 120 nhưng ta cũng có thể thay đổi được ở trên màn hình. Nhiệt độ của dòng chảy thứ hai là nhiệt độ được hiển thị tại T5 và được điều khiển bởi chất lỏng nóng của dòng chảy thứ nhất. Nhiệt độ và lưu lượng được điều khiển bằng bộ điều khiển riêng, vì vậy tồn tạihai mạch vòng riêng rẽ. Lưu lượng của dòng chảy thứ nhất được điều khiển bằng bộ điều khiển thứ hai, ta có thể thay đổi được các tham số sau: giá trị đặt, dải tỉ lệ, thời gian tích phân.
Thiết bị trên BPR được lắp đặt như sau:
- Nối đầu ra của nguồn 240 V ở phía sau của bộ ghép nối (PI) với BPR.
servo van với đầu ra của nguồn dòng, xoay núm điều chỉnh của nguồn dòng theo chiều kim đồng hồ để mở servo van, ta cũng làm tương tự với servo van của TPR.
b. Cách làm- Sơ đồ ghép nối thiết bị:
- Ghép nối các thiết bị như ở trong hình 3. 18a, 3. 18b.
- Mở van tay của TPR, đặt TTT ở vị trí B, mở 100% van MV2 của BPR và biến đo hai là nhiệt độ tại T5.
- Bởt cả hai bộ ghép nối (PI), khi đó bộ gia nhiệt được cấp nguồn, chờ khoảng 10 phút để cho nước nóng lên. Máy tính sẽ tự động đặt điều kiện đầu cho 38- 300.
- Bởt bơm của BPR và chuyển 38- 300 của TPR sang chế độ tự động.
- Tham số điều khiển là nhiệt độ và mức trong mạch vòng thứ hai, khi điều khiển nhiệt độ sử dụng luật điều khiển PID là thích hợp.
- Trên BPR cả bơm và SV2 được đóng cắt bằng công tắc
trên bộ ghép nối(PI), điêù này cũng được làm tương tự đối với bơm và quạt của TPR.
P F T 3 8 -4 4 1 D d m 3 8 -4 9 0 S e n s o r O /p ma % p o w e r p o w e r l o g i c 1 2 3 4 5 4 - 2 0 m A c o n n e c t io n s P r o c e s s C o n t r o ll e r 3 8 - 3 0 0 P s R e l a u s O n - o f f C o n t r o l P r o c e s s I n 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 % p o w e r p o w e r lo g ic 1 2 3 4 5 4 - 2 0 m A c o n n e c t i o n s P r o c e s s C o n t r o ll e r 3 8 - 3 0 0 P s R e la u s O n - o f f C o n t r o l P r o c e s s I n t e f a c e 3 8 - 2 0 0 S e v o V a l v e
c. Kết quả bài thí nghiệm :
Các thông số của bài thí nghiệm của BPR:
Lượng đặt : SP = 20
Dải tỉ lệ :PB = 10
Hằng số thời gian tích phân : Ti= 10 Các thông số của bài thí nghiệm của TPR:
Lượng đặt : SP = 40
Dải tỉ lệ :PB = 20
MỤC LỤC
CHƯƠNG I:...1
KHÁI QUÁT CHUNG V I U KHI NỀ Đ Ề Ể ...1
I_1. C C KH I NI M C B N:Á Á Ệ Ơ Ả ...1
I- 2. PH N LO I H TH NG I U CH NH T Â Ạ Ệ Ố Đ Ề Ỉ Ự ĐỘNG:...4
HTH HTK HCT HTC HTƯ...6
CHƯƠNG II:...11
CÁC THI T B I U KHI NẾ Ị Đ Ề Ể ...11
II_ 1. THI T B I U KHI N T L P:Ế Ị Đ Ề Ể Ỷ Ệ ...11
II _ 2. THI T B I U KHI N T L T CH PH NẾ Ị Đ Ề Ể Ỷ Ệ– Í Â :...13
II _ 2 - 1. Bộ điều khiển tích phân :...13
Khi đáp ứng quá đọ của một hệ điều khiển tự động có phản hồi thoả mãn nghĩa là các khía cạnh của quá trình quá độ của hệ thống kín thoả mãn các chỉ tiêu chất lượng động, nhưng sai số tĩnh quá lớn thì có thể giảm sai số bằng cách cho hệ số khuyếch đại của hệ hở tăng cao ở tần số thấp. Tuy nhiên dạng bù này cần phải ít làm thay đổi đáp ứng mạch hở ở vùng lân cận tần số vượt của hệ số khuyếch đại nghĩa là không được thay đổi tần số cắt c của hệ hở. Nếu bộ điều khiển có cấu trúc tích phân thì tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển u(t) tỷ lệ với tích phân thời gian của sai lệch điều khiển e(t) theo phương trình : ...13
U(t) = hoặc U(s) = ...13
II_ 2_2. Bộ điều khiển tỷ lệ – tích phân (PI) :...16
Trong thực tế không bao giờ dùng luật điều khiển tích phân độc lập vì chỉ dùng thành phần tích pơhân sẽ kéo dài thời gian điều khiển và hệ thống rất dễ mất ổn định...16
Ta hãy xét ý nghĩa vật lý của việc đưa đạo hàm vào quy luật điều khiển : e(t)...18
Giả sử rằng tín hiệu sai lệch của hệ thống là e(t) và đaọ hàm của nó là de(t)/đối tượng biến thiên theo các đường cong được trình bày trên hình (2- 7)...18
II_3. B I U KHI N T L - T CH PH N - VI PH NỘĐ Ề Ể Ỷ Ệ Í Â Â (PID):...23
CHƯƠNG III: ...27
CÁC BÀI THÍ NGHI MỆ ...27
III_1. C C B I TH NGHI M V I U KHI N M C V L U Á À Í Ệ Ề Đ Ề Ể Ứ À Ư LƯỢNG: ...27
III_1_1. Sơ đồ cấu trúc của bài thí nghiệm điều khiển mức và lưu lượng:...27
a. Sơ đồ: ...27
b. Thuyết minh sơ đồ:...27
III_ 1_2. Nội dung các bài thí nghiệm:...28