CHƯƠNG 3: QUÁ TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TRONG THÁP T-
3.2.1 Tổng quan PID Controller
Thiết bị điều khiển (Controller operation) là mô hình điều khiển có ý nghĩa quan trọng nhất trong chế độ động. Nó điều chỉnh lưu lượng của dòng (OP) để đưa giá trị thay đổi của công nghệ (Process Variable hay PV) đến giá trị mong muốn (SetPoint hay SP).
Để thiết đặt the Controller operation, chọn Add Operation từ Flowsheet menu, và lựa chọn PID Controller. Hoặc lựa chọn PID Controller trên Object Palette.
Connections Tab.
Connections tab cho phép lựa chọn cả hai giá trị PV và OP. Có 6 đối tượng: – Name: Tên của bộ điều khiển.
– Process Variable Source Object: Dòng hay thiết bị chứa biến cần phải điều khiển. Nó được chỉ rõ thông qua Variable Navigator.
– Output Target Object: Dòng hay valve được điều khiển bởi thiết bị PID Controller.
– Select PV/OP: Đây là hai nút mở Variable Navigator để lựa chọn Process Variable và Output Target Object tương ứng.
– Remote Setpoint source: Nếu muốn sử dụng remote source, thì lựa chọn the Remote Setpoint source kết hợp với Master controller.
– Process Variable Source: Process Variable hay PV, là biến công nghệ cần điều khiển đến giá trị mong muốn. Thông thường thì PV có thể bao gồm áp suất, mức lỏng của Vessel, cũng như điều kiện dòng (lưu lượng hay nhiệt độ).Để gán Process Variable Source, click vào nút Select PV. Sau đó lựa chọn đối tượng phù hợp và biến cùng một lúc, sử dụng Variable Navigator.
Output Target Object: Đầu ra của bộ điều khiển là Valve mà bộ điều khiển thao tác để đi đến điểm đặt. Tín hiệu ra, hay OP, là phần trăm độ mở của Valve, dựa vào phạm vi của thiết bị được xác định trong khung Control Valve. Bộ điều khiển so sánh giá trị công nghệ với giá trị điểm đặt và đưa tín hiệu ra ngoài tác động vào Valve để mở hay đóng thích hợp. Lựa chọn Output Target Object được làm tương tự như lựa chọn Process Variable Source. Tuy nhiên, trong trường hợp này, chỉ lựa chọn đối tượng. Thông tin về kích thước của Valve nằm trong Sub-View truy cập thông qua nút Control Valve ở phía dưới khung thuộc tính của PID Controller.
Control Valve: Thông tin thể hiện trên khung Control Valve phải cụ thể để liên kết Valve.
Khung FCV của một dòng vật chất gồm hai nhóm: Valve Parameters và Valve Sizing.
– Nhóm Valve Parameters chứa đựng thông tin về lưu lượng của dòng được kết hợp với Control Valve.
– Nhóm Valve Sizing gồm 3 mục:
Flow Type: Kiểu của lưu lượng: molar flow, mass flow, liquid volume flow, hay actual volume flow.
Min.Flow: Lưu lượng nhỏ nhất qua valve điều khiển. Max.Flow: Lưu lượng lớn nhất qua valve điều khiển.
Khung FCV của dòng năng lượng: Khung FCV sẽ xuất hiện phụ thuộc vào kiểu của công suất dòng năng lượng được chọn. Có hai kiểu: Direct Q Duty Source và From Utility Fluid Duty Source.
Parameters Tab.
Configuration Page: Configuration page cho phép bạn đặt phạm vi của biến công nghệ, nguyên tắc hoạt động của bộ điều khiển (Controller Action), chế độ làm việc của thiết bị (Operating Mode), và tuỳ thuộc vào chế độ, hoặc là SP hay OP được điều chỉnh bởi bộ điều khiển.
PV and SP: PV, hay Process Variable, là giá trị thay đổi đo được mà bộ điều khiển cố gắng giữ tại điểm đặt. SP, hay Setpoint, là giá trị mong muốn mà bộ
điều khiển cần phải đạt được. Tuỳ thuộc vào chế độ của bộ điều khiển, mà SP hoặc là được nhập vào bởi người dùng hay chỉ được thể hiện.
Để cho bộ điều khiển có thể hoạt động cần phải:
– Xác định giá trị min và max cho PV (bộ điều khiển sẽ không chuyển từ chế độ Off trừ khi PVmin và PVmax được xác định).
– Khi cung cấp đủ giá trị này, ta có thể chọn chế độ tự động (Automatic mode) và đưa một giá trị cho điểm đặt. Chú ý Hysys sẽ sử dụng giá trị hiện thời của PV như điểm đặt mặc định, nhưng có thể thay đổi giá trị này.
– OP: OP, hay Output là phần trăm độ mở của valve. Bộ điều khiển tác động vào độ mở của valve trên dòng ra ngoài (Output Stream) để đạt được điểm đặt. Hysys tính toán OP cần thiết sử dụng bộ điều khiển logic trong tất cả chế độ ngoại trừ chế độ điều khiển bằng tay. Trong chế độ điều khiển bằng tay, có thể nhập giá trị cho Output, và Setpoint sẽ trùng PV bất kể độ mở của valve.
– Modes: Bộ điều khiển sẽ làm việc trong các chế độ sau đây:
o Off: Bộ điều khiển không điều khiển Valve mặc dù thông tin phù hợp ẫn được theo dõi.
o Manual: Thao tác của bộ điều khiển ra ngoài là bằng tay.
o Auto: Bộ điều khiển tác động trở lại sự dao động trên Process Variable và điều khiển Output theo logic được định rõ bằng các thông số điều chỉnh.
o Indicator: Cho phép mô phỏng bộ điều khiển không có điều khiển quy trình.
– Action: Có hai tuỳ chọn cho Action của CONTROLLER
o Direct: Khi PV > SP thì OP tăng. Khi PV < SP thì OP giảm.
o Reverse: Khi PV > SP, thì OP giảm. Khi PV < SP, thì OP tăng. Tuỳ thuộc vào 3 thông số điều chỉnh được cung cấp, bộ điều khiển sẽ trả lời tuỳ theo Error. Proportional only controller được mô hình hoá bằng cách cung cấp một giá trị cho Kp, trong khi PI (Proportional-Integral) Controller yêu cầu giá trị cho Kp và Ti. Sau cùng, PID (Proportional-Integral-Derivative) Controller đòi hỏi giá trị cho cả ba Kp, Ti và Td.