Trong mụ hỡnh điều khiển Internal Cascade cỏc chức năng của hai bộ
điều khiển Cascade được tớch hợp trong cựng 1 TCU. Trong mọi lĩnh vực điều khiển thỡ mụ hỡnh điều khiển Internal Cascade đều tạo ra chất lượng và tớnh linh hoạt ngang bằng với mụ hỡnh điều khiển External Cascade .
PID PID2 Quá trình
trong
Quá trình ngoài Main
input Second analog input Setpoint
Vũng ngoài cung cấp giỏ trị đặt cho vũng trong: đầu ra của vũng ngoài được nhập vào vũng ngoài làm giỏ trị đặt thụng qua sự điều chỉnh của cỏc thụng số tỉ lệ DSP1 và DSP2. Giỏ trị đặt này được vũng trong sử dụng để tớnh toỏn đưa ra đầu ra thực .
4.4. Vấn đề tự chỉnh trong TCU
Khi thực hiện tự chỉnh trong TCU thỡ ta chỉ cần đặt cỏc sơ kiện ban đầu, sau đú dựa vào đặc tớnh quỏ trỡnh TCU sẽ tự quyết định cỏc thụng số điều khiển phự hợp để cung cấp đầu ra một cỏch chớnh xỏc và tin cậy nhất.
Trong suốt quỏ trỡnh tự chỉnh, bộ điều khiển cú thể tạm thời làm cho đầu ra của hệ thống dao động từ 0 ữ100 %. Đường đặc tớnh đầu tiờn của đầu ra bao giờ cũng là đặc tớnh do sơ kiện của chỳng ta đặt trước.
Những thụng số cần phải đặt trước khi vào chế độ tự chỉnh là độ trễ điều khiển ( CHYS ) và mó 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 thỳc quỏ trỡnh tự chỉnh
Hình 24: Hoạt động của quá trình tự chỉnh CHYS
Cỏc thụng số sau đõy sẽ được tự động đặt bởi quỏ trỡnh tự chỉnh: ProP Khoảng tỉ lệ. Intt Hằng số tớch phõn. dErt Hằng số vi phõn. Fltr Hệ số lọc tớn hiệu vào. OPdP Tốc độ đỏp ứng. *Tự chỉnh cho cỏc hệ thống nung núng/làm mỏt.
TCU cú hai đầu ra OP1 và OP2 tương ứng để nung núng/ làm mỏt. Thụng số cần thiết nhất cho cỏc hệ thống này là db_2. Thụng số db_2 quyết định khoảng thời gian xảy ra khoảng chết hay hiện tượng cựng tồn tại cả hai tỏc động nung núng và làm mỏt trong quỏ trỡnh tự chỉnh. Thụng số db_2 tiếp tục giữ nguyờn giỏ trị
của nú cho tới khi quỏ trỡnh tự chỉnh hoàn thành, sau đú ta nờn đặt lại giỏ trị cho db_2.
Chỳ ý: Cần hạn chế tối đa nhiễu do tải ngoài gõy ra bởi nếu khụng chỳng sẽ gõy
tỏc động cho quỏ trỡnh quyết định cỏc hằng số của bộ PID
*Tự chỉnh cho hệ thống Internal Cascade.
Tự chỉnh cho hệ thống Internal Cascade bao gồm hai phõn đoạn tự chỉnh: tự chỉnh cho vũng trong và tự chỉnh cho vũng ngoài. Mỗi tập thụng số cho từng vũng được tự chỉnh một cỏch độc lập, và vũng trong thường được chỉnh trước. Để kớch hoạt quỏ trỡnh tự chỉnh, trước hết cần “mở khoỏ” cho thụng số tUNE ( trong modul khoỏ ), sau đú trong chế độ ẩn lựa chọn yES cho thụng số tUNE, tiếp đú dựa vào yờu cầu cụ thể của hệ thống mà chọn tự chỉnh cho vũng trong (SEC) hay vũng ngoài (PRI).
Quỏ trỡnh tự chỉnh trải qua 4 pha, trờn hiển thị dưới sẽ hiện chỉ số của pha tớch cực.
Pha Hiển thị cho
vũng ngoài Hiển thị cho vũng trong 1 APr1 ASC1 2 APr2 ASC2 3 APr3 ASC3 4 APr4 ASC4
Trong quỏ trỡnh tự chỉnh TCU sẽ tự tớnh toỏn và thay đổi cỏc thụng số cho bộ điều khiển vũng trong bao gồm:
Pb_2 Khoảng tỉ lệ. It_2 Hằng số tớch phõn. dt_2 Hằng số vi phõn.
OPd2 Hằng số tốc độ đỏp ứng vũng trong.
Tự chỉnh của vũng trong chịu ảnh hưởng lớn của giỏ trị đặt. Trong chế độ tự động, giỏ trị đặt của vũng trong là đầu ra của vũng ngoài ( được tớnh từ khi bắt đầu quỏ trỡnh tự chỉnh ). Cũn trong hoạt động điều chỉnh tay nú mang giỏ trị đọc được của đầu vào tương tự thứ hai ( lỳc khởi động quỏ trỡnh tự chỉnh ).
Trước khi bước vào quỏ trỡnh tự chỉnh cho vũng trong cần lưu ý đặt thang đo phự hợp với phạm vi của quỏ trỡnh ( do vũng trong điều khiển ).
Cỏc bước tiến hành điều chỉnh hệ thống điều khiển Internal Cascade: + B1: Đặt TCU vào kiều hoạt động điều chỉnh tay (USEr).
+ B2: Điều khiển tớn hiệu ra cho tới khi cỏc thụng số của bộ điều khiển vũng ngoài gần bằng giỏ trị điểm đặt.
+ B3: Khởi động tự chỉnh vũng trong. + B4: Khởi động tự chỉnh vũng ngoài. + B5: Đặt TCU ở chế độ tự động.
Sau khi quỏ trỡnh đó ở trạng thỏi xỏc lập, bộ điều khiển vũng trong và ngoài cú thể tiếp tục được chỉnh định lại (tự động). Bất cứ một thụng số nào của bộ PID vũng trong bị thay đổi thỡ lập tức TCU sẽ thay đổi cỏc thụng số cuả bộ PID vũng ngoài.
*Tự chỉnh của hệ thống điều khiển External Cascade .
Hệ thống External Cascade sử dụng 2 bộ điều khiển, bộ điều khiển vũng trong và bộ điều khiển vũng ngoài. Bộ điều khiển vũng trong cú đầu vào là giỏ trị đặt từ xa và đầu ra là đầu ra chớnh của quỏ trỡnh, bộ điều khiển vũng ngoài cú đầu vào là đầu vào chớnh của quỏ trỡnh và đầu ra làm điểm đặt cho vũng trong . Cỏc thụng số của vũng trong được điều chỉnh trước và cần phải đặt thang đo cho vũng trong.
Sau đõy là cỏc bước cài đặt cho tự chỉnh của hệ thống điều khiển External Cascade:
+B1: Đặt bộ điều khiển vũng trong ở chế độ điểm đặt địa phương và điều chỉnh tay.
+ B2: Điều chỉnh đầu ra của bộ điều khiển vũng trong cho tới khi cỏc biến của vũng ngoài xấp xỉ giỏ trị điểm đặt (± 10%).
+ B3: Nhập giỏ trị điểm đặt cho bộ điều khiển vũng trong bằng giỏ trị của quỏ trỡnh vũng trong.
+ B4: Tiến hành tự chỉnh cho vũng trong ở chế độ điểm đặt địa phương.
+ B5: Đặt bộ điều khiển vũng trong ở chế độ điểm đặt từ xa và điều chỉnh tự động.
+ B6: Tiến hành tự chỉnh cho vũng ngoài trong kiểu điều chỉnh tự động.
Sau khi quỏ trỡnh đó đạt xỏc lập, bộ điều khiển vũng trong và bộ điều khiển vũng ngoài vẫn cú thể được điều chỉnh lại cỏc thụng số ( tự động ) khi một thụng số nào đú của bộ điều khiển vũng trong bị thay đổi.
Chương 5
kết nối truyền thụng Rs 485
5.1. Chuẩn truyền thụng RS-485.
Chuẩn truyền thụng RS-485 cho phộp truyền và nhận dữ liệu trờn dõy cỏp đơn.Chớnh đặc điểm này được sử dụng để giỏm sỏt cỏc biến giỏ trị ,đặt lại cỏc đầu ra và thay đổi giỏ trị ,tất cả cỏc cụng việc này đều được thực hiện từ xa.
Cỏc thiết bị thường được ghộp nối với bộ điều chỉnh nhiệt độ TCU như mỏy in một thiết bị đầu cuối , bộ diều khiển chương trỡnh ,hay một mỏy tớnh trung tõm. RS-485 cho phộp truyền trờn khoảng cỏch lờn tới 1200m.
Cú tới 32 bộ điều khiển cú thể được nối trờn cựng một đường cỏp và đường nối chung. Địa chỉ của cỏc bộ điều khiển được đỏnh số từ 0 tới 99. Bộ chuyển đổi GCM422 được cài đặt nhằm mở rộng tớnh linh hoạt của bộ điều khiển.
Khi sử dụng một thiết bị đầu cuối hay một mỏy tớnh trung tõm mà chỉ sử dụng một bộ TCU thỡ địa chỉ “0” được sử dụng loại trừ yờu cầu đối với cỏc địa chỉ xỏc định khi gửi đi một lệnh. Nếu nhiều hơn một bộ TCU trờn đường truyền thỡ mỗi bộ TCU phải được đỏnh một địa chỉ khỏc nhau.
+Khuụn dạng của dữ liệu truyền.
Sự hoạt động truyền thụng bỏn song cụng gửi dữ liệu bằng cỏch khoỏ cỏc mức điện ỏp trờn đường cỏp chung.Dữ liệu được nhận bằng việc giỏm sỏt cỏc mức và nhận ra được cỏc mó được truyền tới.
Để cho dữ liệu được nhận ra một cỏch chớnh xỏc thỡ phải đồng nhất việc định dạng và tốc độ truyền giữa cỏc thiết bị truyền thụng.Cỏc 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 thường là :300,600,1200,2400,4800,9600 baud.
Trước khi thiết lập truyền nối tiếp thỡ bộ điều khiển TCU phải được lập chương
trỡnh để cú cựng tốc độ truyền và parity với cỏc thiết bị kết nối. Thờm vào đú số địa chỉ vũng và mỏy in phải nờn được biết đến.
Khi sử dụng một thiết bị đầu cuối hay một mỏy tớnh trung tõm mà chỉ sử dụng một bộ điều khiển TCU ,địa chỉ ‘0’ cú thể được dựng nhằm loại ra yờu cầu đối với cỏc địa chỉ xỏc định khi gửi đi một lệnh .
Nếu cú nhiều hơn một bộ TCU trờn đường truyền thỡ mỗi bộ TCU phải được đỏnh một địa chỉ khỏc nhau.
5.2. Truyền cõu lệnh và dữ liệu.
5.2.1. Truyền cõu lệnh.
Khi gửi lệnh tới 1 bộ điều khiển ,một chuỗi lệnh phải được xõy dựng. Chuỗi cõu lệnh cú thể bao gồm cỏc mó lệnh,giỏ trị xỏc định ,và dữ liệu số. Sau đõy là danh sỏch cỏc lệnh và giỏ trị nhận dạng ,được sử dụng khi truyền thụng với TCU.
Cõu lệnh Mụ 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 giỏ trị Value Identifier (G hoặc H).
T(54H) Lệnh truyền giỏ trị ;Tiếp theolà một giỏ trị Value Identifier (A-M,O,Q,W-Z,AA,BB, hoặc HC).
C(43H) Lệnh điều khiển hoạt động.
Tiếp theo là một giỏ trị Value Identifier(S hoặcU) và số. V(56H) Lệnh thay đổi giỏ trị .Tiếp theo là một giỏ trị Value
Identifier (B-H,J-M,O,Q,X-Z) ,sau đú là dữ liệu số riờng.
5.2.2. Nhận dữ liệu.
Dữ liệu được truyền từ TCU khi một lệnh “T”Transmit Value hay một lệnh “P” Transmit Print Options được gửi tới bộ điều khiển thụng qua cổng nối tiếp .Dữ
liệu cũng được truyền khi đầu vào người sử dụng (User Input),lập chương trỡnh cho chức năng yờu cầu in (Print Request),được kớch hoạt .Do đặc điểm tốc độ in cho phộp lựa chọn mỏy in để được truyền tại tốc độ chương trỡnh qua cổng nối tiếp.
Việc truyền chuỗi số cú dạng như sau:
Hai digit đầu là địa chỉ bộ điều khiển .Nếu địa chỉ bộ điều khiển là 0 thỡ ụ đầu để trống .Một khoảng tiếp theo là số địa chỉ bộ điều khiển.Ba kớ tự tiếp theo là biến nhớ theo sau bởi một hay nhiều khoảng trống.Giỏ trị dữ liệu bằng số được truyền tiếp theo bằng cỏc bộ điều khiển xỏc định .Giỏ trị phủ định được chỉ thị bởi kớ hiệu “-”.
Vị trớ dấu chấm thập phõn trong giới hạn trường dữ liệu phụ thuộc vào giỏ trị thực mà nú thể hiện.Số dữ liệu được sắp đỳng chỗ ,khụng bắt đầu bằng 0.
Khi lệnh T hay yờu cầu in cú kết quả ,cỏc chuỗi kớ tự trờn được gửi trờn mỗi đường của một khối truyền.
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 cú nhiều hơn một chuỗi được truyền ,cú 100ms tới 200ms gỏn liền vào thời gian trễ sau khi truyền mỗi chuỗi và sau mỗi khối truyền.Khi giao tiếp với mỏy in ,việc gửi cỏc biến nhớ thường được yờu cầu.
*Kết nối TCU với PC.
Để sử dụng khả năng truyền thụng nối tiếp của TCU thỡ yờu cầu mỏy tớnh phải cú card nối tiếp RS485.
Nếu một IBM PC thớch hợp được sử dụng thỡ card nối tiếp RS485 được cài đặt vào chõn cắm mở rộng trờn bảng mạch chớnh .
RS 485 card cú thể được thiết lập cho việc vận hành “2 –dõy đụi ”,với chế độ vận hành này thỡ mỗi phần thiết bị phải cú thể chuyển mạch từ chế độ nhận tới chế độ truyền và ngược lại .
Bộ điều khiển hoạt động bỡnh thường trong chế độ nhận dữ liệu .Nú sẽ tự động chuyển mạch tới chế độ truyền dữ liệu khi Transmit Value Command hoặc Print Request cú kết quả .Với mỏy tớnh để chuyển mạch từ chế độ nhận dữ liệu sang truyền dữ liệu thỡ phải cú phần mềm điều khiển, được viết để thực hiện nhiệm vụ này.
Trờn hầu hết Card nối tiếp RS 485 thỡ tớn hiệu RTS (Request to Send)được thiết lập để sử dụng như việc định hướng (truyền /nhận )tớn hiệu điều khiển .
Phần mềm điều khiển phải ngắt trạng thỏi của đường RTS khi mỏy tớnh đang thực hiện việc truyền và nhận dữ liệu.
Bộ điều khiển dành 100 ms để mỏy tớnh thực hiện việc chuyển đổi từ chế độ truyền sang chế độ nhận .
Nếu card RS 485 khụng được sử dụng và chỉ cú cổng RS 232 là biến thỡ module chuyển đổi GCM 232&GCM 422 được sử dụng .
Bộ chuyển đổi GCM232 chuyển từ RS 232 sang dũng điện vũng .
Bộ chuyển đổi GCM422 cú 25 đầu ra.
Chỳ ý : GCM422 yờu cầu đầu TXEN cho chế độ vận hành riờng.
Đầu TXEN là dạng phụ thuộc .Nếu nú khụng được chỉ ra trờn nhón mỏy thỡ nú khụng cú giỏ trị đối với mỏy đú .
*Kết nối nối tiếp .
Khi nối khối đầu ra, tại đằng cuối của khối ta để ý đến tờn của đầu ra để nối mỗi dõy vào đỳng vị trớ riờng của nú.
Đối với cụng việc này thỡ chỉ cần sử dụng hai dõy truyền phỏt và một dõy chung. Hai dõy truyền dữ liệu nối tới TX/RX(+) và TX/RX(-).
Cỏp dẫn nờn là cỏp đụi ,trong một số ứng dụng thỡ một tớn hiệu đất cú thể được yờu cầu để thiết lập một đường đất chuẩn .
Tớn hiệu đất sẽ được yờu cầu nếu thiết bị khụng cú điện trở điện ỏp lệch trong nối với đường RS485.
Tớn hiệu đầu vào thường được cỏch điện từ đường RS 485và đầu ra tương tự “-”.
Chỳ ý : Khụng nối bất cứ đầu chung nào tới đầu ra tương tự “-”. * Kết nối TCU với mỏy in.
Một hay nhiều bộ TCU cú thể được nối với mỏy in RLC modul DMPC , sử dụng module chuyển đổi RLC GCM 422.
Đầu nối TX EN (Transmit Enable) được nối tới chõn nối khụng truyền trờn module GCM 422.
Mỏy in sau đú cú thể nhận dữ liệu khi User Input, được lập trỡnh cho chức năng yờu cầu in, hoạt động.
Bộ GCM 422 phải cú jumper trong đặt tại 485 vị trớ. 25 chõn nối trờn module GCM 422 phải được cắm jumper tại cỏc vị trớ chõn 2, 3 và 14, 16.
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 (+) TCU4 TCU6 TCU5 TCU3 TCU1 TX/RX (-)
Hình 27 : Kết nối nhiều TCU với Hosterminal
Khi cú nhiều hơn 1 bộ điều khiển trờn đường truyền thỡ mỗi đầu ghộp nối TX- EN được nối tới chõn chưa truyền của module GCM 422.
Tại mỗi thời điểm chỉ cú duy nhất một bộ TCU cú chức năng in ,nhằm trỏnh khả năng xảy ra xung đột khi cú nhiều hơn một TCU yờu cầu mỏy in thực hiện .
*Mỏy tớnh trung tõm – Sever.
Một nhà mỏy sử dụng nhiều bộ điều khiển TCU để điều khiển quỏ trỡnh sản xuất. Cỏc bộ TCU được đặt tại cỏc vị trớ khỏc nhau để tối thiểu hoỏ quỏ trỡnh xử lý. Đặt tại phũng điều hành sản xuất một mỏy tớnh cụng nghiệp, mỏy tớnh này được nối với cỏc bộ TCU qua đường dõy truyền thụng. Mỗi bộ TCU được đỏnh một địa chỉ khỏc nhau, nhưng tất cả đều phải được lập trỡnh để được tương thớch với mỏy tớnh.
Mỏy tớnh sử dụng cỏc cõu lệnh riờng để gửi và nhận dữ liệu từ cỏc bộ TCU.
Nếu hai đường truyền thụng được thiết lập giữa TCU và một mỏy tớnh, trước tiờn mỏy tớnh phải nhận được thụng tin từ TCU. Kớch hoạt User Input, lập chương trỡnh cho chức năng yờu cầu in,bắt đầu việc truyền từ TCU.
Một bộ RLC Serial Couverter Module GCM 422 được thiết lập nhằm mở rộng khả năng thớch nghi của bộ điều chỉnh nhiệt độ TCU.
chương 6
ứng dụng thiết bị điều chỉnh nhiệt độ vào cỏc hệ thống cụng nghiệp.