Đồ án Xây dựng hệ thống điều khiển nhiệt độ

Chương 1 Tổng quan về bộ điều khiển TCU 1.1. Giới thiệu chung về TCU. Bộ điều khiển TCU (Tiếng Anh: The Temparature Controller Unit nhận tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ (Cặp nhiệt điện hay các phần tử nhiệt điện trở và biểu thị chính các nhiệt độ quá trình đồng thời đưa ra tín hiệu xử lý kịp thợi và chính xác. Một tập hợp toàn diện những chức năng dễ dàng sử dụng từng bước cho phép bộ điều khiển giải quyết nhiều yêu cầu ứng dụng khác nhau. Bộ điều khiển TCU có thể hoạt động ở chế độ điều khiển PID cho cả sự đốt nóng và làm mát. Nó tự động điều khiển chế độ xác lập hằng số. Hằng số PID có thể được tinh chỉnh bởi sự hoạt động của bộ điều khiển ở thời gian bất kỳ và được khoá từ xa sự thay đổi. TCU cho phép đáp ứng đầu ra phanh nhất mà không có quá độ điều chỉnh. Nó có thể chuyển sang chế độ vận hành bằng tay mà người vận hành có thể điều khiển trực tiếp đầu ra. Ngoài ra nó còn được chương trình hoá để hoạt động ở chế độ điều khiển ON/OFF mà điều chỉnh được độ trễ. Hai màn hình hiển thị 4 số cho phép quan sát nhiệt độ quá trình và nhiệt độ đặt, cho biết tình trạng của bộ điều khiển (Đang làm việc ở chế độ nào, những Module đầu ra nào đang hoạt động, sự cảnh báo… và trạng thái đầu ra. Các Module đầu ra có thể trao đổi đầu ra. Các Module đầu ra có thể thay thế và trao đổi lẫn nhau (Relay, SSR, Drive, hoặc Triac) được thiết lập nhằm phục vụ cho sự điều khiển chính, đầu ra bảnh báo, đầu ra làm mát và đầu ra định vị van. Lựa chọn bảnh báo kép có thể được định dạng tùy vào sự thay đổi của hoạt động (Nhiệt độ cao hay thấp, sự chênh lệch) ở chế độ chờ đầu ra và nguồn nuôi sẽ được ngăn chặn đến khi những thông số ở mức báo động được ổn định. Dòng tuyến tính từ 4 - 20mA (hoặc 0 - 10V) ở đầu ra có thể giao điện với cơ cấu chấp hành, máy ghi biểu đồ, dụng cụ chỉ thị hay thiết bị điều khiển khác. Kiểu đầu ra tuyến tính một chiều này có thể dùng cho những mô hình điều khiển tuyến tính được xây dựng phù hợp với những mô hình xây dựng sẵn trong bộ điều khiển. Tín hiệu ra được số hoá và được truyền đi một trong những cách sau: % công suất đầu ra, giá trị nhiệt độ quá trình, sự chênh lệch nhiệt độ, hay giá trị điểm đặt. Ngoài ra còn có thể điểu chỉnh được dải chết đầu ra, thời gian cập nhật đầu ra với những tham số mở rộng tính linh hoạt của TCU tới những thiết bị cuối cùng. Một đầu ra được báo động sự kiện, được chương trình hoá để phát tín hiệu cảnh báo (khi lò nhiệt hay những thiết bị khác bị lỗi) để xử lý kịp thời. Sự báo động nhiệt độ hoạt động dưới 2 điều kiện sau: 1. Đầu ra chính (OP)1 đang hoạt động và dòng nhiệt điện dưới giá trị dòng báo động. 2. Đầu ra (OP1) đã tắt và dòng nhiệt điện lớn hơn dòng cảnh báo 10% khi thiết bị điều khiển bị ngắn mạch hoặc những sự kiện khác. Đầu vào Analog thứ cấp (0 - 20m ADC) có thể được định dạng để hoạt động như một bộ tiền xử lý tín hiệu thứ cấp để xử lý điểm đặt của đầu ra sơ cấp. Chính điều này cho phép khả năng điều khiển tầng với thiết bị khác. Nhờ đầu vào Analog thứ cấp này ta có thể xây dựng được một ht điều khiển tầng tích hợp trong một bộ điều khiển TCU. Chuẩn giao diện truyền thông RS 485 nhiều điểm nối tiếp cho phép TCU giao tiếp với các thiết bị kết hợp khác như: Máy in, bộ điều khiển trả trình hay máy tính chủ… 1.2. Lắp đặt và kết nối. 1.2.1. Môi trường lắp đặt. TCU cần được đặt ở nơi cách xa đối tượng điều khiển, trong một môi trường có nhiệt độ không quá cao (không lớn hơn 450C) và phải đảm bảo lưu thông không khí tốt. Không nên đặt TCU gần các thiết bị có sự toả nhiệt lớn và tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời. Không sử dụng trực tiếp TCU để điều khiển motor, điều kiện van hay cơ cấu chấp hành khác mà không phải là các thiết bị được bảo vệ. Làm như vậy có thể gây nguy hiểm tới người vận hành hoặc các thiết bị, dụng cụ kết nối với nó. Một điều cần chú ý là tín hiệu nhập vào từ cảm biến hay nguồn nuôi AC của TCU phải được lấy độc lập với các thiết bị khác. Thêm nữa, khi TCU đang làm việc tránh dùng mọi dụng cụ tác động vào nó. Tất cả những điều nói trên nhằm đảm bảo sự an toàn cá nhân và ngăn ngứa thiệt hại tới tất cả các thiết bị khác trong hệ thống. 1.2.2. Cấu tạo. TCU có dạng hình khối chữ nhật hai màn hình quan sát và điều khiển cùng với các bộ chỉ thị ở phía trước. Các nút bấm chức năng được đặt ở phía dưới của các bộ chỉ thị và các chân nối vào/ra được đặt ở phía sau bên trong một vỏ hộp bảo vệ. Sơ đồ các chân vào/ra được mô tả như sau: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 OP 2/AL1: Đầu ra làm mát/ cảnh báo OP2 : Đầu ra làm mát AL1 A: Đầu ra cảnh báo A B C OP1: Đầu ra điện điều khiển chính User Input: Đầu vào Đầu vào: Nối với nhiệt điện trở hay cặp nhiệt điện (4- 2mV) Đầu ra tương tự Giao diện truyền thông TS.485 Hoặc: Đầu vào Analog thứ cấp 1.2.3. Các module đầu ra. Bộ điều khiển TCU có 3 module đầu ra có thể hoạt động độc lập hay thay thế và trao đổi lẫn nhau. Sự lựa chọn các module tuỳ theo những ứng dụng cụ thể, các module đó là: Module Relay, Module logic/ SSR Drive, Modude Triac. Các module này có thể dùng cho các ứng dụng như sau. Cho điều khiển chính (OP1), cho hoạt động làm mát hay một số hoạt động cảnh báo. Các chân cắm với ba module này được đặt kín trong TCU, khi dùng chú ý lựa chọn thích hợp và lắp đặt đúng với nhãn ghi trên các chân cắm đó. * Một số hạn chế của module đầu ra. ở một vài mẫu trong họ TCU thì đầu ra cảnh báo và đầu ra điều khiển vị trí van có dùng chung chân cắm. Nghĩa là người thiết kế phải lựa chọn một trong hai chân cắn đó, vậy nên phải chú ý để quyết định sử dụng cho mục đích nào. * Cài đặt các module đầu ra. Khi sử dụng các module đầu ra xác định đúng nhãn của từng loại thích hợp với nhãn chân cắm và chiều cắm cho chính xác. Riêng với ứng dụng điều khiển van thì một số ký hiệu trên bo mạch có ý nghĩa như sau: AL1: đầu ra điều khiển để mở van AL2/OP2: đầu ra điều khiển đóng van OP1 - Alarm # 1 là tín hiệu ra. * Các module được biểu diễn trong hình vẽ dưới đây. C B A 5A POWER 1. Relay module Relay: Type: Form - C Rating: 5A - 120/ 240 VAC Or 28 VDC C B A POWER 2. Logic/ SSR Drire Module 4 1 SSR POWER UNIT 3 2 LOAD - + 2VDC Not isolated Không nối Logic: Type: Non - isolated switch DC, 12VDC Drive: 45ma max C B A POWER 3. Triac Module Kelay or riac device LOAD 120 VAC 1A Triac: Type: isolated, zero crossing Deteetion Rating: 120/240 VDC; 20 to 500Hz Max: Load Cureut: 1A 0.75 @ 500C Min: Load Cureut: 10mA 1.2.4. Chọn nguồn nuôi và cảm biến. * Nguôn nuôi. Hai loại nguồn nuôi cho TCU có thể được sử dụng là 115 VAC hay 230VAC. Công tắc lựa chọn nguồn nuôi được đặt bên trong vỏ hộp của bộ điều khiển nhằm đảm bảo an toàn cho hệ thống, giữ gìn sự lựa chọn của người vận hành. 1 2 Nấc 1: Chọn nguồn 115 VAC Nấc 2: Chọn nguồn 230 VAC Nấc chọn nguồn * Cảm biến. Hai cảm biến thường được dùng trong công nghiệp cho các ứng dụng cho nhiệt độ không quá cao là: Cặp nhiệt điện và nhiệt điện trở TCU hỗ trợ hầu hết các loại cảm biến thuộc hai kiểu nói trên. Người thiết kế hệ thống chỉ cần chỉ ra kiểu cảm biến mình dùng và khai báo với TCU trong module tham số (1 - iN). Loại cảm biến nào được dùng cần được khai báo nhất quán tính chất của nó có thể có trong các module khác. Trước khi khai báo với TCU về loại cảm biến được dùng cần điều chỉnh jum lựa chọn cảm biến là loại cặp nhiệt điện hay nhiệt điện trở về đúng vị trí thích hợp. * Nối tín hiệu từ cảm biến vào TCU. Sau khi định vị được công tắc lựa chọn nguồn nuôi và cảm biến ta tiến hành nối dây theo sơ đồ chỉ dẫn sau: 7 8 9 10 + 2 chân nối với cặp nhiệt điện - * Cách nối TCU với cặp nhiệt điện. 7 8 9 10 2 chân nối với nhiệt điện trở * Cách nối TCU với nhiệt điện trở. Sự thuận lợi thấy rõ là ta chỉ cần trực tiếp nối ngay cảm biến vào bộ điều khiển mà không cần làm một điều gì khác. Các công việc nhằm hiệu chỉnh lại để tăng độ chính xác như: bù nhiệt, lọc nhiễn, chuyển đổi từ tín hiệu tương tự sang số được TCU hỗ trợ rất hiệu quả. Điều này giảm nhẹ khá nhiều và mang lại hiệu quả cao cho người thiết bị hệ thống. 1.3. Mặt trước TCU và các mút bấm chức năng. Mặt trước TCU gồm hai màn hình sáu bộ chỉ thị và 4 nút bấm chức năng. Hai màn hình trong đó: màn hình chính (lớn) phía trên có màu đỏ, màn hình thứ hai (dưới) màu xanh. Sáu bộ chỉ thị sẽ hiển thị các thông số cần thiết tuỳ theo sự cài đặt các lựa chọn trong các module chứa tham số hay tuỳ theo kiểu hoạt động được tiến hành. Bốn nút bấm chức năng được sử dụng để truy nhập và thay đổi giá trị các tham số của hệ thống, nó cũng được thiết kế để chọn lựa chế độ hoạt động. Các nút bấm được mô tả cụ thể như sau: + Các nút bấm chức năng. DSP - ở chế độ hoạt động bình thường, nó dùng để lựa chọn một trong những tham số được hiển thị trên màn hình thứ hai. Hay nó còn dùng để lựa chọn trực tiếp thang đo nhiệt độ là 0F hay 0C mà không cần truy nhập và module chứa tham số (1 - iN) - ở chế độ định dạng tham số ấn DSP để thoát khỏi tham số đang truy nhập hay thoát hẳn ra ngoài chế độ hoạt động bình thường mà không làm thay đổi giá trị của các tham số khác đã được cài đặt. UP DN - ở chế độ hoạt động bình thường, nút ấn UP/ DOWN có thể điều chỉnh trực tiếp giá trị điểm đặt nhiệt độ hoặc % công suất đầu ra (tất nhiên nếu hai tham số này chưa bị khoá). Giá trị điểm đặt và % công suất đầu ra được hiển thị trên màn hình thứ hai. - ở chế độ định dạng số thì nút UP/DOWN dùng để thay đổi giá trị của tham số đang truy nhập (UP: tăng, DOWN: giảm) PAR - ở tất cả các chế độ hoạt động nút ấn PAR dùng để truy nhập, thay đổi và quét hết mọi tham số. Cũng dùng nút ấn này để chọn lựa chế độ hoạt động cho bộ điều khiển TCU. 1500 1500 DSP PAR %PW Màn hình chính: Hiển thị nhiệt độ quá trình và cũng hiển thị tham số hay các chế độ đã chọn Mành hính thứ hai: Hiển thị nhiệt độ đặt, giá trị các tham số MAN: Hiện lên khi hoạt động ở chế độ bằng tay. REM: Hiện lên khi chế độ điểm đặt xa được lựa chọn AL1: Hiện lên khi cảnh báo 1 được cài đặt OPN: Hiện lên khi đầu ra điều khiển mở van được hoạt động AL2: Hiện lên khi cảnh báo 2 được cài đặt OPN: Hiện lên khi đầu ra điều khiển mở van được hoạt động CLS: Hiển thị khi đầu ra điều khiển đóng van được hoạt động. OP1: Hiện lên khi đầu ra điều khiển chính hoạt động AL1: Hiện lên khi hệ thống có sự cố Hiển thị khi màn hình thứ 2, hiển thị % công suất đầu ra DEV: Hiện lên khi xuất hiện độ chênh llệch giữa nhiệt độ quá trình điểm đặt. CUR: Hiện lên khi màn hình thứ hai chỉ giá trị dòng đất nóng. SEC. Hiện lên khi đầu vào Analog thứ cấp được sử dụng * Mặt trước thiết bị 1.4. Quan sát sự hoạt động 1.4.1. Công suất bộ điều khiển tăng. Khi công suất ở trên mức được dùng, bộ điều khiển sẽ làm trễ lại sự chỉ thị và hoạt động điều khiển hiện thời trong khoảng 5 giây để tiến hành kiểm tra lại. Hoạt động này được bộ điều khiển thực hiện tự động với tốc độ rất cao nhằm nhanh chóng tìm ra nguyên nhân đồng thời nó sẽ hiển thị tất cả các thông tin cơ bản lên 2 màn hình và các bộ chỉ thị. Ban đầu nó sẽ làm sáng tất cả các màn hình và hiển thị các dụng cụ chỉ báo (để người vận hành có thể biết được trạng thái của hệ thống) và tiến hành kiểm tra lại tất cả các chức năng đang hoạt động. Sau đó bộ điều khiển sẽ hiển thị kiểu senson trên màn hình chính để kiểm tra lại sự khai báo, lưu chọn Jum có đúng với thực tế trong hoạt động không. Đồng thời nó xem xét lại chương trình hoạt động của hệ thống. Nếu sai sót bên trong được tìm thấy thì bộ điều khiển sẽ hiển thị thông tin đó lên cho đến khi sai sót đó được sửa chữa (khi nó không tự sửa chữa được). Sau sự kiểm tra và bổ sung một cách tuần tự như vậy, bộ điều khiển lại bắt đầu hoạt động điều khiển dựa trên sự tính toán của bộ PID. 1.4.2. Công suất bộ điều khiển giảm. Nếu như công suất bộ điều khiển đột nhiên giảm, thì nó sẽ tự động ghi lại trạng thái hoạt động ổn định (ghi lại những tham số và chế độ điều khiển). Điều này sẽ giúp bộ điều khiển đưa ra đáp ứng đầu ra nhanh và chính xác hơn nếu sau đó có sự tăng công suất của bộ điều khiển. 1.4.3. Khởi động hệ thống. Sau khi hệ thống được khởi động, bộ PID với các thông số được đặt sẽ tiến hành điều khiển hệ thống nhằm đưa ra đáp ứng tốt nhất. Sự điều khiển này bao gồm: Sự điều khiển của hệ số tỷ lệ, hằng số thời gian tích phân, hằng số thời gian vi phân (bộ điều khiển có thể được tính toán chỉnh định một lần nhưng nhất thiết phải chỉnh định lại nếu như hệ thống có sự thay đổi quan trọng có một vài cách để chỉnh định các tham số trong bộ PID như sau: a. Sử dụng bộ điều khiểu ở chế độ tự chỉnh định tham số (Auto - Tune) b. Sử dụng kỹ thuật chỉnh định bằng tay (xác định đặc tính đối tượng sau đó tính toán thông số). c. Sử dụng các phần mềm điều chỉnh (nhìn chung là giá thành cao và không phải lúc nào cũng có kết quả chính xác). d. Sử dụng giá trị dựa trên các kinh nghiệm thu được dựa vào giá trị của quá trình tương tự như vậy. 1.4.3. Chế độ hoạt động tự động điều khiển bằng tay. Bộ điều khiểu có thể chuyển từ chế độ điều khiển tự động (điều khiển PID hoặc ON/OF) sang chế độ điều khiển bằng tay và ngược lại. Sự chuyển qua lại này được thực hiện bằng cách truy nhập vào tham số "trnf" (sẽ nói kỹ ở phần sau) nếu như tham số đó không bị khoá. Chế độ điều khiển bằng tay có thể điều khiển trực tiếp đầu ra (từ 0% á 100%) hoặc (-100% á + 100%) nếu như đầu ra làm mát được dùng và lúc này trên dụng cụ chỉ thị sẽ hiển thị "MAN". Khi chuyển từ chế độ điều khiển bằng tay sang chế độ tự động thì công suất đầu ra vẫn còn giữ nguên. Còn chuyển từ chế độ tự động sang chế độ bằng tay thì sự giới hạn về công suất được đặt trong bộ điều khiểu sẽ bị loại bỏ. 1.4.5. Hoạt động với điểm đặt xa hoặc điểm đặt cục bộ. Điểm đặt của bộ điều khiểu có thể đặt ở 2 kiểu: Điểm đặt cục bộ hay điểm đặt xa (khi kết hợp với thiết bị điều khiển khác). Tham số "SPSL" cho phép lựa chọn 2 kiểu bộ điểm đặt này (tùy thuộc vào hệ thống và lựa chọn của người vận hành). Khi trên dụng cụ chỉ thị hiển thị REM tức chế độ điểm đặt xa được dùng, nếu tắt thì chế độ điểm đặt cục bộ được dùng. 1.5. Các chế độ làm việc. Bộ điều khiểu làm việc với rất nhiều tham số khác nhau, nhiều chế độ điều khiển lựa chọn, hay có thể kết nối với những thiết bị khác vì vậy chế độ làm việc là tương đối phức tạp. Hơn nữa vấn đề bảo đảm an toàn cho hệ thống tránh được tác động bên ngoài nhằm thay đổi những lựa chọn của người vận hành là yêu cầu rất cần quan trọng. Chính vì điều này mà bộ điều khiển đã phân chia ra thành 4 chế độ với những tham số và sự can thiệp vào hệ thống khác nhau. Chế độ hiển thị bình thường, chế độ không bảo vệ tham số, chế độ bảo vệ tham số, chế độ ẩm. Chế độ ẩm: - Lựa chọn điểm đặt cục bộ/xa - Chuyển chế độ: tự động/bằng tay - Gọi/huỷ chế độ Auto - time - Reset đầu ra cảnh báo ấn và giữ 3s PAR Chế độ hiển thị bình thường - Màn hình chính: - Hiển thị nhiệt độ quá trình - Màn hình thứ 2 và các dụng cụ chỉ thị hiển thị + SP (điẻm đặt) + % OP (công suất ra) + Dòng đốt nóng + Đầu vào Analog thứ 2 + Sự chênh lệch + Đơn vị nhiệt độ (C hoặc F) PAR Chế độ không bảo vệ tham số - Điểm đặt - % công suất đầu ra - Tương tự như chế độ bảo vệ thamsố Truy nhập vào các modul tham số Sự ngăn cản xâm nhập chương trình không hoạt động PAR PAR Sự ngăn cản xâm nhập chương trình hoạt động DSP NO Chế độ Bảo vệ tham số - Hệ số khuyếch đại - Hằng số thời gian tích phân - Hằng số thời gian vi phân - Hế số khuyếch đại # 2 - Hế số khuyếch đại # 2 - Điểm đặt trực tiếp - Alrm 1 - Alrm 2 Vào mã yes PAR Mã không hợp lệ Các module tham số 1. Module các tham số vào 2. Module các tham số ra 3. Module khoá tham số 4. Module cảnh báo 5. Module chứa tham số ở chế độ làm mát 6. Module về truyền thông 7. Module chứa tham số của đầu vầo Analog thứ 2k 8. Module chứa tham số điều khiển van 9. Module dịch vụ của nhà sản xuất PAR Mã hợp lệ 1.5.1. Vào tham số cho bộ điều khiển. Nút ấn PAR Mỗi chế độ làm việc có chứa những tham số khác nhau, tuy nhiên để truy nhập và thay đổi tham số cho bộ điều khiển thì thao tác sau đây sẽ được sử dụng chung. Nút ấn PAR được sử dụng để chọn tham số cần tìm. Để thay đổi giá trị của tham số đó ta cần ấn nút ấn UP và DOWER Khi tìm được giá trị thích hợp cho một tham số nào đó thì ấn nút PAR để chấp nhận giá trị mới đó và cứ tiếp tục như vậy cho những tham số tiếp theo. ở Module định dạng tham số (module chứa những tham số cơ bản nhất của bộ điều khiển - chỉ ở chế độ có bảo vệ tham số) thì ấn DSP để từ chối giá trị mới của tham số nào đó, và đến khi bộ điều khiển hiển thị "End" thì DSP sẽ giúp trở về chế độ hiển thị bình thường. Thông thường những tham số sau đây hay được truy nhập và biến đổi. Setpoint Output Dower Output Dower offset Propor tional Band In tergral Time Derivatire Time Propor tional Band # 2 Integral Time # 2 Direct Doint Ratio Bius Alkyl hoáảm 1 value Alkyl hoáảm 2 value 1.5.2. Chế độ hiển thị bình thường. ở chế độ hiển thị bình thường (khi start hay restart bộ điều khiển luôn ở chế độ này) nhiệt độ quá trình luôn luôn được hiển thị trên màn hình chỉnh. Bằng cách ấn liên tiếp nút DSP thì các tham số hoạt động của hệ thống sẽ lần lượt được quan sát màn hình thứ 2. Các tham số đó là. + Nhiệt độ đặt + % công suất ra + Dòng đốt nóng + Đầu vào Analog thứ 2 + Độ chênh lệch nhiệt độ (giữa nhiệt độ quá trình và nhiệt độ đặt) + Đơn vị đo nhiệt độ (0F/ 0C). Từ chế độ này ta có thể truy nhập sang chế độ ẩn bằng cách ấn và giữa trong 3s nút ấn PAR, hoặc truy nhập sang chế độ bảo vệ tham số hay chế độ không bảo vệ tham số theo sự hoạt động của đầu vào sử dụng (hay ngăn cản xâm nhập vào chương trình - sẽ được nói sau). Chế độ hiển thị bình thường là chế độ làm việc chính của hệ thống các chế độ kia chỉ được truy nhập khi có sự thay đổi hay cài đặt các yếu tố cần thiết. Ngoài ra ta cũng có thể tác động thay đổi đến hai tham số (trên màn hình thứ 2) là: nhiệt độ đặt và công suất đầu ra (%), là chỉ ở chế độ này mới thay đổi được trực tiếp đến hai tham số đó, các tham số khác chỉ đọc ra được giá trị của nó. * Giá trị nhiệt độ đặt: sử dụng nút ấn UP & DOWN để thay đổi giá trị nhiệt độ đặt khi nó được hiển thị nhưng với điều khiển là nó không bị khoá. Sự khoá hay mở khoá tham số này (hay các tham số khác) được thực hiện trong Module 3 (ở chế độ không bảo vệ tham số). Giá trị điểm đặt chỉ thay đổi được trong khoảng nhất định được đặt trong hai tham số SPLO & SPLI trong Module 1 (ở chế độ không bảo vệ tham số ). * % Công suất ra: Công suất đầu ra có thể thay đổi trực tiếp ở chế độ vận hành bằng tay. Khi dụng cụ chỉ báo hiển thị % PW và "MAN" mới có thể thay đổi được công suất đầu ra. Sử dụng nút UP - DOWN để tiến hành thay đổi. Nếu như nó bị khoá cần truy nhập vào tham số "OP" - đưa tham số này sang mức "Eut". Tham số này nằm trong Module 3 ở chế độ không bảo vệ tham số. Công suất này nằm trong Module 3 ở chế độ không bảo vệ tham số. Công suất đầu ra (ở chế độ điều khiển bằng tay) có thể thay đổi mà không bị giới hạn bởi 2 tham số OPLO & OPHI trong Module 2 - dùng trong chế độ tự động. 1.5.3. Chế độ không bảo vệ tham số. Chế độ này có thể truy nhập từ chế độ hiển thị bình thường bằng cách ấn nút PAR với sự ngăn cản xâm nhập vào chương trình không được sử dụng (sẽ nó chi tiết ở 15.6). Trong chế độ này người vận hành có thể truy nhập và cài đặt những tham số chung cho hệ thống điều khiển, ở cuối danh sánh khi có tham số chỉ dẫn"CNFP" người vận hành có thể truy nhập vào 9 modul chứa những tham số cơ bản nhất của bộ điều khiển cũng như cũng như hệ thống. Các tham số này có ý nghĩa vô cùng quan trọng quyết định kiểu hoạt động, chế độ làm việc, sự phối hợp với các thiết bị khác… của bộ điều khiểu cũng như chất lượng của hệ thống theo một tiêu chí nào đó. Khi màn hình hiển thị "End" tức là các tham số đã được quyết hết và trở về hiển thị bình thường hoặc tại một tham số nào đó nếu không có hoạt động nào trong khoảng 5s thì bộ điều khiển tự đông quay lại chế độ hiển thị bình thường. Các tham số và cá module chứa tham số sẽ được tóm tắt trong bảng tham chiếu dưới đây. Hiển thị Tham số Phạm vi hoạt động và các thành phần Mô tả - ghi chú SP Nhiệt độ đặt Giới hạn trọng khoảng (SPLO - SPHI) Chỉ xuất hiện khi giá trị điểm đặt bị khoá hay chỉ đọc OPOF Khoảng bù offset công suất đầu ra - 99.9% đến 100% (0.0) Chỉ xuất hiện nếu hằng số thời gian tích phân bằng 0 và bộ điều khiểu ở chế độ tự động Prop Hệ số khuyếch đại 0.0 đến 999 (4.0) Nếu là 0 thì hoạt động ở chế độ kế toán/OFF, khi sử dụng chế độ kế toán/OFF cần đặt độ trễ thích hợp Intt Integral time (hằng số thời giantích phân) 0 đến 9999s (120) Tham số này không xuất hiện nếu Drop - 0 DErt Hằng số thời gian vi phân Pb - 2 Hệ số khuếch đại (thứ hai) 0 đến 999.9 (4.0) Nếu la 0 thì bộ điều khiển hoạt động ở chế độ kế toán/OFF. Tham số này chỉ có khi đầu vào Analog thứ 2 được sử dụng. Intt - 2 Hằng số thời gian tích phân #2 0 đến 9999 s (0) Tham số này chỉ xuất hiện khi Pd - 2 ạ 0 (trong chế độ có sử dụng đầu ra vào Analog thứ 2) đầu tư - 2 Hằng số thời gian vi phân # 2 0 đến 9999s (0) Như trên Sp - 2 Điểm đặt trực tiếp của điều khiển tầng trung - 999 đến 9999 Tham số trong chế độ này chỉ đọc AL - 1 Giá trị cảnh báo 1 - 999 đến 9999 AL - 2 Giá trị cảnh báo 2 - 999 đến 9999 CNFP Tham số chỉ dẫn No Quay lại chế độ htbt YES Truy nhập vào các module chứa tham số cơ bản CNFP YES 1 - IN Module chứa tham số vào 2 - OP Module chứa tham số ra 3 - LC Module khoá tham số 4 - AL Module chứa tham số cảnh**** 5 - OL Module làm báo mát 6 - SC Module Serial comnuni 7 - 2 N Module đầu vào Analog thứ 2 8 - VP Module điều khiển vị trí van 9 - FS Module dịch vụ End Trở về chế độ hiển thị bình thường 1.5.4. Chế độ bảo vệ tham số. ở chế độ này chỉ một vài tham số của thiết bị là có thể thay đổi được (nếu như không bị khoá trong modul 3 - L (ở chế độ không bảo vệ tham số) còn những tham số của hệ thống và của bộ điều khiển trong 9 Module chỉ người vận hành mới có thể truy nhập vào được. Điều này đảm bảo an toàn cho hệ thống tránh được sự can thiệt xấu vào chương trình điều khiển. Từ chế độ hiển thị bình thường, ấn PAR để chuyển sang chế độ này với điều khiển là sư ngăn cản xâm nhập vào chương trình được sử dụng. Muốn chuyển sang chế độ không bảo vệ tham số để vào đặt lại hệ thống thì cần phải nhập 1 mã phù hợp với mã đặt trong chế độ không bảo vệ tham số (ở tham số cocle - Module 3 - chất lượng). Nếu mã vào sai thì bộ điều khiểu sẽ quay lại chế độ hiển thị bình thường. Các tham số tóm tắt trong bảng sau: Hiển thị Tham số Phạm vi hoạt động và các thành phần Mô tả - ghi chú Prop Hệ số khuếch đại 0.0 đến 999.9 (4.0) Khi Prop = 0 tức chế độ ON/OFF được dùng. Nếu sử dụng chế độ ON/OFF cần đặt độ trễ thích hợp . Tham số này sẽ không xuất hiện nếu bị khoá (LOC) intt Hắng số thới gian tích phân 0 đến 9999 s (120) Nếu Prop = 0.0 hoặc bị khoá thì tham số này cũng không xuất hiện. dErt Hằng số thời gian vi phân 0 đến 9999 s (30) Nếu Prop = 0.0 hoặc bị khoá thì tham số này cũng không xuất hiện. Pb - 2 Hệ số khuếch đại # 2 (vòng (thứ hai) 0 đến 999.9 (0) Nếu Pb - 2 = 0 thì không có chế độ điều khiển tầng. Nó cũng không xuất hiện nếu bị khoá (LOC) It - 2 Hằng số thời gian tích phân #2 (vòng 2) 0 đến 9999 s (0) ứng dụng cho điều khiển tầng. Với đầu vào tín hiệu thứ 2 được khai báo và cài đặt dt - 2 Hằng số thời gian vi phân # 2 (vòng 2) 0 đến 9999s (0) Sp - 2 Cho ứng dụng điều khiển tầng trong - Điểm đặt trực tiếp AL - 1 Giá trị cảnh báo 1 0 đến 9999 (0) Tham số này chỉ xuất hiện khi lựa chọn cảnh báo được cài đặt và không bị khoá (LOC) AL - 2 Giá trị cảnh báo 2 0 đến 9999 (0) Code Mã truy nhập sang chế độ không bảo vệ tham số Không đến 250 (0) Mã để truy nhập sang chế độ không bảo vệ tham số mã này phải phù hợp với mã đặt trong chế độ cần chuyển sang. 1.5.5. Chế độ ẩn. Chế độ ẩn được truy nhập trực tiếp từ chế độ hiển thị bình thường (ẩn PAR và giữ khoảng 3 giây) không phụ thuộc vào sự hoạt động của sự ngăn chặn xâm nhập vào chương trình. Chế độ này chứa những tham số quy định các chức năng điều khiển của bộ điều khiển. Những tham số này có thể bị khoá lại trong Module 3 CL ở chế độ không bảo vệ tham số. Các chức năng điều khiển mà bộ điểu khiển có thể thực hiện + Lựa chọn điểm đặt xa hoặc điểm đặt cục bộ + Chuyển chế độ tự động - điều khiển bằng tay + Bắt đầu/ phân huỷ chế độ tự chỉnh định + Reset lại hệ thống cảnh báo. Nút PAR để quét hết tham số trong chế độ này và nút UP & DOWN để lựa chọn chức năng điểu khiển thích hợp. ấn PAR để trở về chế độ hiển thị bình thường trong khi chức năng điểu khiển lựa chọn đang được thực hiện. Nếu ấn DSP hoặc không tác động gì khoảng 5s thì sẽ thoát khỏi chế độ này mà không có điều gì xảy ra . Bảng tham chiến các tham số. Hiển thị Tham số Phạm vi hoạt động và các thành phần Miêu tả - ghi chú SPSL Lựa chọn điểm đặt cục bộ hay điểm đặt xa LOC - điểu khiển cục bộ rEt - điểm đặt xa (LOC) TruE Chuyển đổi hoạt động Auto: Tự động điểu khiển User: điển khiển bằng tay (Auto) tuNE Chế độ tự chỉnh định tham số TUNE Yes: khởi động chế độ tự chỉnh địch tham số No: Kết thúc Pirl: chỉnh định vòng ngoài (điểu khiển tầng SEC: Chỉnh định vòng trong (điểu khiển tầng) Alrs Reset cảnh báo UP: reset Alarm 1 DOWN: reset Alarm 2 Bước này sẽ không xuất hiện nếu như lựa chọn cảnh báo không được cài đặt hoặc bị khoá (LOC) 1.5.6. Sự ngăn cản xâm nhập vào chương trình. Có một vài cảnh báo hoặc chế sự xâm nhập xấu vào chương trình có thể kể ra sau: Đặt mã truy nhập vào tham số code trong Module 3 - CL ở chế độ không bảo vệ tham số, khai báo sự ngăn cản xâm nhập chương trình cho đầu vào sử dụng (chân 7) Ta có bảng sau: Trạng thái đầu vào sử dụng Mã Mô tả 1 Không sử dụng hay sử dụng không phải để khoá chương trình 0 Truy nhập được tất cả các tham số có thể (luôn truy nhập được: chế độ không bảo vệ và chế độ ẩu) 2 Đượcsử dụng để khoá chương trình 0 Chỉ truy nhập được vào chế độ có bảo vệ và chỉ thay đổi được tham số nếu không bị khoá 3 Được sử dụng hoặc không sử dụng Mã vào 1 á 250 Truy nhập vào chế độ bảo vệ từ chế độ này phải vào mã phù hợp với mã trong chế độ không bảo vệ tham số mới chuyển sang được chế độ đó. Tương ứng 3 trạng thái của đầu vào sử dụng là trạng thái của sự ngăn cản xâm nhập vào chương trình. Trạng thái của sự ngăn cản xâm nhập chương trình Mã đặt Mô tả Không hoạt động 0 Truy nhập được tất cả các tham số của bộ điều khiển cũng như của hệ thống Hoạt động 0 Chỉ truy nhập được vào trong chế độ có bảo vệ tham số Không hoạt động 1 á 250 Chỉ truy nhập được vào chế độ bảo vệ tham số. 1.6. Các module định dạng tham số Đây là những module chứa những tham số cơ bản và quan trọng của bộ điều khiển và của cả hệ thống. Các module này được truy cập từ chế độ " không bảo vệ tham số". Có 9 module định dạng tham số tất cả. Người thiết kế hệ thống (hoặc người vận hành phải tiến hành tính toán rồi lựa chọn những thông số cơ bản và tối ưu cho hệ thống của mình rồi tiến hành cài đặt vào bộ điều khiển). Từ cấu hình chỉ dẫn ( trong chế độ không bảo vệ tham số) người vận hành có thể sử dụng nút bấm UP và DOWN để lựa chọn các module mong muốn. ấn PAR để truy cập vào module cần thiết để quan sát hay thay đổi, nút PA cũng được sử dụng để quét hết các tham số trong một module và UP và DOWN để thay đổi giá trị tham số nào đó. Tiếp tục ấn PAR để nhập sự thay đổi, tiếp tục đến tham số sau. Nếu muốn thoát ra khỏi chế độ không bảo vệ tham số mà không làm thay đổi giá trị của chúng thì âns DSP. Sau khi đã quan sát và lựa chọn những tham số trong một module, bộ điều khiển trở lại cấu hình chỉ dẫn, tiếp tục với các module khác. 1.6.1. Module vào (1-In) Module này chứa những tham số cơ bản nhất của bộ điều khiển cũng như của cả hệ thống. Người thiết kế hay vận hành hệ thống có khả năng lựa chọn cấu hình các thành phần trong hệ thống một cách cụ thể, chi tiết và khá linh hoạt. Sự lựa chọn là tương đối đầy đủ: từ loại cảm biến, thang đo nhiệt độ, độ phân giải nhiệt độ, bộ lọc tín hiệu, hằng số hiệu chỉnh... Lựa chọn cảm biến ( tham số: type) Có 8 loại cảm biến kiểu cặp nhiệt điện và hai loại cảm biến nhiệt điện trở được TCU hỗ trợ. Người thiết kế phải tính toán và lựa chọn đúng loại cần dùng rồi tiến hành cài đặt. Một điều cần chú ý là trước khi tiến hành cài đặt trong module tham số cần kiểm tra xem JAM lựa chọn cảm biến trong bo mạch của TCU có thích hợp không. Đơn vị đo nhiệt độ ( tham số : SCALL) Hai đơn vị đo nhiệt độ (0F) hoặc (0C) khi tiến hành chọn loại đơn vị nào cần thống nhất với tất cả các tham số trong hệ thống. Độ phân giải nhiệt độ (tham số: dCPt). Có thể chọn độ phân giải là 1o hoặc 0,1o. Nếu thay đổi cần kiểm tra lại toàn bộ các tham số khác. Lọc tín hiệu vào ( tham số: FLtr) Trong TCU tích hợp sẵn một số bộ lọc số cho phép lọc nhiễu với các độ chính xác khác nhau. Bộ lọc này phân biệt khá rõ nhiễu của phép đo và nhiệt độ thực tế. Nếu như tín hiệu bị biến động nhiều dưới tác động của nhiễu thì tăng giá trị của bộ lọc nhưng thời gian cập nhật tín hiệu vào ( hoặc thời gian xử lí ) sẽ lâu hơn. Ngược lại nếu muốn đáp ứng đầu ra nhanh nhất giảm gía trị lọc. Có 5 gía trị lọc của tham số FLtr có thể lựa chọn (từ 0-4) với hoạt động cụ thể như sau: FLtr: 0: lọc ít nhất (hầu như không) tín hiệu vào 3: lọc lớn nhất (tín hiệu vào) 4: lọc lớn nhất với thời gian trễ 2 sec Hằng số hiệu chỉnh tín hiệu vào ( SPAN và SHFt) Nếu như nhiệt độ của TCU không phù hợp với độ qui chiếu của thiết bị hay cần chỉnh định nhiệt độ cảm biến thì TCU sẽ bù bằng hai tham số SPAN và SHFt. SPAN: 0.001 đến 9.999 SHFt: -9999 đến 9999 Ta có công thức sau Nhiệt độ mong muốn = ( nhiệt độ thực tế thiết bị x SPAN) + SHFt Ví dụ: Nhiệt độ mong muốn 400.0 oF 800.0 oF Nhiệt độ thực của cặp nhiệt điện 395.0 oF 804.0 oF APAN = SHFt = 400 0 - ( 0.978 x 395 0F ) = 13.7 0F Giá trị tới hạn của diiểm đặt ( tham số là SPLO và SPHI ) Nhiệt độ của hệ thống sẽ nằm từ SPLO đến SPHI. Đây là hai giá trị nhằm xác định vùng hoạt động an toàn cho hệ thống. Giá trị của điểm đặt có thể được đặt bên ngoài TCU (như một thiết bị khác nối với nó) nhưng không thể nằm ngoài vùng giới hạn này được SPLO - từ -999 đến 9999 SPHI - từ -999 đến 9999 SPrP Nhằm tránh được sự thay đổi đột ngột nhiệt độ cho bộ xử lý và giảm được độ quá điều chỉnh khi khởi động TCU đưa ra tham số SPrP (đơn vị độ / phút) SP(điểmđặt) SP 500 200 điểm đặt đầu tiên t 30o/ phút Bảng tham chiếu các tham số. (Các giá trị trong() là giá trị mặc định) Hiển thị Tham số Phạm vi hoạt động và các thành phần Mô tả Ghi chú TYPE Kiểu đầu vào tc-t: Kiểu cặp nhiệt điện TC tc-E: Kiểu cặp nhiệt điện E tc-J: Kiểu cặp nhiệt điện J tc-K: Kiểu cặp nhiệt điện K tc-r: Kiểu cặp nhiệt điện R tc-S: Kiểu cặp nhiệt điện S tc-b: Kiểu cặp nhiệt điện B tc-N: Kiểu cặp nhiệt điện N Để lựa chọn một trong những cảm biến loại cặp nhiệt điện cần đặt JAM ở đúng vị trí. r 385: 2 loại nhiệt điện r 392: trở (tc-J) SCALL Đơn vị đo nhiệt độ oF hoặc oC (oF) dCPt Độ phân giải nhiệt độ 0 hoặc 0.0 (0) FLtr Bộ lọc số tín hiều vào 0 đến 4 (1) Giá trị càng cao thì chất lượng học càng tốt nhưng sẽ tốn thời gian hơn SPAN và SHFt Hằng số hiệu chỉnh tín hiệu vào SPAN: 0.001 đến 9.999 (1.000) SHFt: -999 đến 9999 (0) Bình thường hai tham số này đều được đặt bằng 0 SPLO Giới hạn thấp của điểm đặt -999 đến 9999 (0) Chú ý đặt giá trị này nhỏ phải nhỏ hơn SPHI SPHI Giới hạn trên của điểm đặt -999 đến 9999 (9999) Đặt lớn hơn giá trị SPLO SPrP đến 999.9 độ/ phút (0.0) Đặt =0 thì SPrP không hoạt động inPt Đầu vào sử dụng PLOC-Ngăn cản xâm nhập chương trình trnf- Lựa chọn chế độ động/ bằng tay. SPrP- Lựa chọn ON/OFF ALrS- Reset đầu ra cảnh báo Print- Yêu cầu in (PLOC) Cần thiết khi giao tiếp với các thiết bị khác qua giao diện truyền thông RSusin. HCur Dòng đốt nóng đến 999.9 A (50) SPrP 1.6.2- Module đầu ra (2-OP) Module này chứa những tham số tác động đến tín hiệu của TCU như: đầu ra điều khiển chính, đặc tính đầu ra trong chế độ tự chỉnh định, tìm lỗi cảm biến … Các tham số sẽ được giới thiệu dưới đây: Chu kỳ làm việc của đầu ra điều khiển chính (CYct) Sự lựa chọn chu kỳ này tuỳ thuộc vào hằng số thời gian quá trình và module đầu ra sử dụng. CyCT - 0 đến 250 (s) Thông thường chu kỳ này được chọn bằng 1/10 chu kỳ của hệ thống (9/10 còn lại TCU sẽ chờ hoặc tiến gành một số hoạt động cần thiết cho vòng điều khiển sau). Chu kỳ của hệ thống được tính từ lúc nhận tín hiệu vào (sau đó được xử lý, truyền đi…) đưa tín hiệu điều khiển tới đối tượng đến khi đối tượng thực sự bị tác động dưới tín hiệu điều khiển. Nếu chọn chu kỳ Cyct này quá nhỏ, thì lãng phí khá nhiều thời gian chờ. Nếu chọn quá lớn thì tín hiệu điều khiển có thể bị suy giảm. Nếu sử dụng module Triac, Logic / SSR để điều khiển thì có thể chọn thời gian này ít hơn 1/10. Nếu đặt Cyct = 0 thì OP sẽ tắt. Do đó nếu sử dụng đầu ra tương tự để sử điều khiển thì đặt tham số này ở (0). Tham số này cũng bị bỏ qua khi cài đặt hoạt động điều khiển vị trí van. Hoạt động của đầu ra điều khiển (OPAC) Nếu dùng TCU cho hoạt động đốt nóng/ làm mát thì bình thường OP1 sẽ sử dụng để đốt nóng, và hoạt động ở hành trình ngược, còn OP sử dụng làm mát ở hành trình thuận. Khi đó OPAC sẽ có giá trị là rEv. Nếu drct được đặt cho OPAC thì OP1 sẽ hoạt động ở hành trình thuận còn OP2 hoạt động ở hành trình ngược. Giới hạn công suất đầu ra (OPLO và OPHI) Cho hoạt động điều khiển bình thường: OPLO và OPHI : từ 0 đến 100% (tuỳ chọn) riêng đối với ứng dụng đốt nóng/ làm mát cần đặt OPLO và OPHI = -100% đến 100% Với hoạt động điều khiển bằng tay thì sự giới hạn này không có tác dụng. Loại bỏ đầu ra khi tìm thấy lỗi của cảm biến (OPFL) Nếu lỗi của cảm biến được tìm thấy, thì đầu ra điều khiển có thể bị tắt tuỳ thuộc vào giá trị đặt trong OPFL. OPFL có thể đặt giá trị trong khoảng (từ 0% đến 100%). Trong đó: OPFL = 0% thì OP sẽ OFF hoàn toàn OPFL = 100% thì OP1 ON hoàn toàn Khi cài đặt ứng dụng làm mát cần đặt OPFL trong khoảng từ –100% đến 100%. Tại 0% cả OP1 và OP2 đều OFF, 100% cả OP1 và OP2 OFF; -100% thì OP2 ON và OP1 OFF. Độ trễ của chế độ điều khiển ON/OFF (CHYS) Bộ điều khiển có thể làm việc ở chế độ điều chỉnh ON/OFF bằng cách đặt hệ số tỷ lệ (trong bộ điều khiển PID) ở 0o. Độ trễ điều khiển chỉ có thể điều chỉnh được đầu ra điều khiển chính (OP1). Giá trị CHYS từ 1o đến 250o Có thể đặt độ trễ nhỏ nhất nhằm loại trừ đến mức tối đa sự dao động quanh giá trị điểm đặt. Nhìn chung giá trị này được chọn từ 2o đến 5o là có thể thoả mãn yêu cầu. Trước khi chuyển sang chế độ tự chỉnh định tham số cần phải đặt giá trị cho tham số này. Đôi với sự điều khiển tầng, trong vòng thứ cấp giá trị này vào khoảng 1.5% thang đo nhiệt độ. Lựa chọn đặc tính đầu ra trong chế độ tự chỉnh định tham số. Chế độ tự chỉnh này sẽ xác định các thông số của bộ điều khiển PID giúp người thiết kế hệ thống, khi mà hoạt động nhận dạng đối tượng khó tiến hành hay với sự điều khiển mà chất lượng và tiêu chuẩn không quá khắt khe. Trước khi chuyển sang chế độ này, cần nhập vào đặc tính quá trình mong muốn. Có 5 đặc tính (hình vẽ) được đánh số tử 0 á 4. Người vận hành hay thiết kế hệ thống cần đưa vào tham số tcod một trong những giá trị từ 0 á 4 tuỳ theo yêu cầu theo yêu cầu cụ thể. Chế độ tự chỉnh định này sẽ ghi nhận trước được đặc tính của đầu ra và điều khiển hệ thống theo đặc tính đó dưới sự điều khiển của bộ PID. Nếu tcod được đặt bằng 0 thì đáp ứng đầu ra là nhanh nhất nhưng sự quá điều chỉnh có thể xảy ra. Nếu tcod = 4 thì đáp ứng đầu ra chậm nhất nhưng không có độ quá điều chỉnh hoặc gần như không đáng kể. Các đặc tính của chế độ tự chỉnh định tham số. SP 1 2 3 4 0 Đầu ra Analong tuyến tính một chiều (ANAS, ANLO, ANDB, ANUT ) Đầu ra này có thể sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau tuỳ theo yêu cầu của người thiết kế (hay vận hành) hệ thống. Tham số ANAS có thể được đặt ở : - OP : % công suất ra INP : đầu vào của quá trình khác DEV : độ chênh lệch nhiệt độ Sp : giá trị điểm đặt DE – 2 : độ chênh lệch của vòng thứ 2 (chỉ điều khiển tầng) SP-2 : điểm đặt nhiệt độ của vòng thứ 2 (chỉ điều khiển tầng) Điều này cho phép TCU có thể giao tiếp trực tiếp với một số thiết bị khác như máy ghi biểu đồ, thiết bị đo, bộ điều khiển hoặc bộ điều khiển tuyến tính công suất… ANLO (4mA hoặc 0 VDC): từ –999 đến 9999 ANHI (20mA hoặc 10 VDC): từ –999 đến 9999 Andb 0.0 đến 250% ANUT 0 đến 250 giây * Ví dụ 1: Dùng đầu ra tuyến tính một chiều nối với máy ghi biểu độ nhiệt độ quá trình (điện áp vào 0 đến 10VDC) Dải nhiệt độ quá trình là 300 đến 700. Cần lập trình cho ANLO (OVDC) có giá trị 300 và ANHI (10VDC) có giá trị 700. Và điều quan trọng là cần ấn định tham số ANAS = INP. *Ví dụ 2: Dùng đầu ra tuyến tính một chiều (4 đến 20mA) để điều khiển tuyến tính bộ điều khiển công suất. Với yêu cầu về dải chết là ± 2.0% và thời gian cập nhật là 10s. Khi đó ta sẽ có: ANAS = OP ANLO = 0.0% ANHI = 100.0% Andb = 2.0% Anut = 10s Analog Output(mA) đơn vị hiển thị ANLO ANHI 4 20 Hiển thị Tham số Phạm vi hoạt động và các thành phần Mô tả - Ghi chú CYCt Chu kỳ 0 đến 250s (2) 0 thì OP1 off OPAC Hoạt động điều khiển drct - làm mát reV - đốt nóng (rev) Cho cả chế độ điều khiển PID và ON/OFF OPLO Giới hạn dưới công suất đầu ra 0% đến 100%, OP1 (0) Cài đặt OPLO<OPHI -100% đến 100% OP1 và OP2 (100) Khi lựa chọn làm mát được cài đặt OPHI Giới hạn trên công suất đầu ra 0% đến 100%, OP1 (100) Cần đặt OPLO > OPHI -100% đến 100% OP1 và OP2 (0) Khi lựa chọn làm mát được cài đặt OPFL Định trước công suất đầu ra khi cảm biến bị lỗi 0% đến 100%, OP -100% đến 100% OP1 và OP2 Đặt giá trị để điều khiển an toàn hơn khi lỗi của cảm biến được tìm thấy CHYS Độ trễ của điều khiển 1 đến 250 độ tcod Mã đặc tính đầu ra của chế độ tự điều chỉnh 0 đến 4 (0) 0 : đáp ứng nhanh nhất 4 : đáp ứng chậm nhất ANAS Phân định đầu ra tuyến tính một chiều OP - outpoint INP - input SP - sptpoint dEV – deviation dE-2 - SP - 2 –setpoint (OP) Tham số này xuất hiện khi lựa chọn đầu ra tương tự được cài đặt ANLO Giá trị thang đo dưới -999 đến 9999 (0.0) Thang đo trong hai tham số này tuỳ thuộc vào ANAS Chỉ sử dụng khi lựa chọn đầu ra Anlog ANHI Giá trị thang đo trên -999 đến 9999 (100.00) ANdb dải chết đầu ra tương tự đến 25% (0.0) Chỉ sử dụng khi ANAS = OP 0% không dải chết ANut Thời gian cập nhật 0 đến 250s (0) Chỉ sử dụng khi ANAS=OP 1.6.3- Module khoá tham số (3-LC) Để đảm bảo an toàn cho hệ thống, ta có thể hạn chế sự truy nhập và thay đổi từ bên ngoài các yếu tố sau: sự hiển thị, chế độ bảo vệ tham số và chế độ ẩn. Hạn chế sự hiển thị (SP, OP, Hcur, IN-2, dEV, UdSP) Các tham số có thể bị hạn chế ở ba mức khác nhau Loc : nhăn không cho phép hiển thị Red : Hiển thị nhưng không truy nhập được Ent : hiển thị và có thể thay đổi được Các tham số hiển thị này có thể truy nhập trực tiếp từ các chế độ hiển thị bình thường (không cần vào module chứa tham số) bằng cách ấn DSP, nhưng có quan sát và biến đổi được hay không thif tuỳ theo mức cho phép đặt ở trong module này. Hạn chế tham số trong chế độ bảo vệ (Code, PID, PID2, rtbS và AL) Sự hạn chế các tham số này cũng có 3 mức khác nhau - Loc : ngăn không xuất hiện trong chế độ bảo vệ tham số - red : có xuất hiện nhưng không thay đổi được - Ent : Xuất hiện đồng thời truy nhập và thay đổi được Chế độ bảo vệ tham số hoạt động khi sự ngăng cản xâm nhập chương trình hoạt động. Riêng tham số code thì không có 3 giá trị như trên mà nó được đặt từ 0 đến 250 …(và muốn truy nhập vào chế độ không bảo vệ tham số từ chế độ có bảo vệ thì phải vào mã (code)) thích hợp với mã đặt ở module này. Cụ thể như sau: * Cod : Từ 0 đến 250 * PID : Các tham số trong bộ điều khiển PID chính * PID2 : Các tham số trong bộ điều khiển PID2 * rtbS : Tham số rt và bs * AL : Giá trị cảnh báo Hạn chế tham số trong chế độ ẩn Chế độ ẩn có thể truy nhập từ chế độ hiển thị bình thường bằng cách ấn PAR và giữ trong vòng 3s. Các tham số có thể bị hạn chế ở hai mức khác nhau Loct : Ngăn không xuất hiện Enbl : cho phép hiện để thực hiện các chức năng trong chế độ ẩn Chế độ ẩn được truy nhập độc lập với trạng thái của sự ngăn chặn xâm nhập chương trình. Các tham số trong đó là: AlrS : reset đầu ra cảnh báo SPSL : lựa chọn hoạt động với điểm đặt xa hoặc điểm đặt cục bộ. Trnf : lựa chọn chế độ tự động hay bằng tay Tune : sử dụng hoặc huỷ bỏ chế độ tự chỉnh định tham số Hiển thị Tham số Phạm vi hoạt động và thành phần Mô tả- Ghi chú SP Truy nhập vào điểm đặt LOC - Khoá lại rEd - Chỉ đọc Ent - Truy nhập (Ent) OP Truy nhập vào công suất đầu ra LOC - Khoá rEd - Chỉ đọc Ent - Truy nhập (Ent) Khi tham số này được chọn hiển thị nó sẽ ở thiết bị thiết bị chỉ thị %PW dEV Sự chênh lệch nhiệt độ LOC - Khoá lại rEd - Chỉ đọc (red) iN-2 Đầu vào Anlog thứ hai LOC - Khoá lại rEd - Chỉ đọc (red) HCur Dòng đốt nóng LOC - Khoá lại rEd - Chỉ đọc (red) UdSP Đơn vị hiển thị LOC - Khoá lại rEd - Chỉ đọc code Mã truy cập 0 đến 250 PID Các giá trị của bộ PID LOC - Khoá lại rEd - Chỉ đọc Ent - Truy nhập (LOC) PID2 Giá trị của bộ PID thứ hai LOC - Khoá lại rEd - Chỉ đọc Ent - Truy nhập (LOC) Chỉ có trong chế độ điều khiển tầng RtbS Điểm đặt xa LOC - Khoá lại ENBL- (LOC) AL Giá trị cảnh báo LOC - Khoá lại rEd - Chỉ đọc Ent - Truy nhập (Ent) AlrS Reset lại hoạt động cảnh báo LOC - Khoá lại ENBL- Cho phép (LOC) Các tham số này trong chế độ ẩn SPSL Lựa chọn điểm đặt xa hay điểm đặt cục bộ LOC - Khoá lại ENBL- Cho phép lựa chọn (LOC) TrnF Lựa chọn chế độ tự động hoặc bằng tay LOC - Khoá lại ENBL- Có thể lựa chọn (LOC) TuNE Lựa chọn chế độ tự chỉnh định tham số 1.6.6- Module cảnh báo (4-AL) Sự hoạt động của hệ thống không phải lúc nào cũng an toàn và ổn định như mong muốn, hệ thống có thể gặp sự cố, các thông số không như mong muốn… Vì vậy hoạt động cảnh báo là hết sức quan trọng, nó giúp người vận hành nhanh chóng phát hiện ra sự cố để tiến hành các biện pháp khắc phục, hay chỉ đơn giản thông báo trạng thái hệ thống hiện thời. Ta có thể đặt sự làm việc của hoạt động cảnh báo theo nhiều chế độ theo nhiều mức, nhiều cấp độ với những tham số khác nhau. Điều này tuỳ thuộc vào tính chất của hệ thống và yêu cầu về chất lượng…. Hoạt động cảnh báo (Act1, Act2) Sự cảnh báo có thể được lựa chọn một trong những chế độ sau: Cảnh báo theo nhiệt độ cao (A-Hi) Cảnh báo theo nhiệt độ thấp (A-LO) Cảnh báo theo chênh lệch cao (d-HI) Cảnh báo theo sự chênh lệch thấp (d-LO) Cảnh báo theo dải trong (b-in) Cảnh báo theo dải ngoài (b-ot) Cảnh báo với đầu ra Analog thứ hai Khi sử dụng đến đầu vào mở rộng này, hoạt động cảnh báo vẫn có thể đặt riệng cho nó với 6 chế độ hoạt động giống như trên. Ngoài ra có thể đặt cảnh báo cho dòng đốt nóng, cho điều khiển van… out put: OFF LED: OFF out put: OFF LED: OFF out put: ON LED: ON out put: ON LED: ON Độ trễ nhiệt độ AL Sự hoạt động cảnh báo được mô tả như sau: OUT PUT: Đầu ra cảnh báo; AL: Giá trị cảnh báo LED : Bộ chỉ thị Hoạt động cảnh báo 1 out put: OFF LED: OFF out put: ON LED: ON out put: ON LED: ON Độ trễ nhiệt độ AL out put: OFF LED: OFF Hoạt động cảnh báo 2 out put: OFF LED: OFF out put: OFF LED: OFF out put: ON LED: ON out put: ON LED: ON SP SP+AL Độ trễ Nhiệt độ Hoạt động cảnh báo 3 với giá trị AL dương out put: OFF LED: OFF out put: OFF LED: OFF out put: ON LED: ON out put: ON LED: ON SP SP+AL Độ trễ Nhiệt độ Hoạt động cảnh báo 3 với giá trị AL âm out put: OFF LED: OFF out put: OFF LED: OFF out put: ON LED: ON out put: ON LED: ON SP SP+AL Độ trễ Nhiệt độ Hoạt động cảnh báo 4 với giá trị AL dương out put: OFF LED: OFF out put: OFF LED: OFF out put: ON LED: ON out put: ON LED: ON SP SP+AL Độ trễ Nhiệt độ Hoạt động cảnh báo 4 với giá trị AL âm Nhiệt độ SP+AL SP SPAL Out put: OFF LED: ON Out put: ON LED: OFF Out put: ON LED: OFF Out put: OFF LED: ON Out put: ON LED: OFF Out put: OFF LED: ON *Hoạt động cảnh báo 5 Nhiệt độ SP+AL SP SPAL Out put: ON LED: ON Out put: OFF LED: OFF Out put: OFF LED: OFF Out put: ON LED: ON Out put: OFF LED: OFF Out put: ON LED: ON *Hoạt động cảnh báo 6 Reset cảnh báo (rSt1, rSt2) Hoạt động reset có thể được thực hiện tự động hoặc thực hiện trực tiếp bởi người vận hành. Sự hoạt động được mô tả dưới đây Bảng tham chiếu các tham số trong module 4 Hiển thị Tham số Phạm vi hoạt động và các thành phần Mô tả - Ghi chú Act1 Chế độ cảnh báo 01 A-HI: Hoạt động cảnh báo1 A-LO: Hoạt động cảnh báo 2 d-HI : Hoạt động cảnh báo 3 d-LO: Hoạt động cảnh báo 4 b-IN: Hoạt động cảnh báo 5 b-ot : Hoạt động cảnh báo 6 A2-HI: Hoạt động cảnh báo1 A2-LO:Hoạt động cảnh báo2 d-HI : Hoạt động cảnh báo 3 d-LO: Hoạt động cảnh báo 4 b-IN: Hoạt động cảnh báo 5 b-ot : Hoạt động cảnh báo 6 Cho đầu vào Anlog thứ hai. (Dùng cho điều khiển tầng) rSt1 Reset cảnh báo Auto: - Tự động LAtc: - Bằng tay (Auto) AL-1 Giá trị cảnh báo1 -999 đến 9999 (0) AL-2 Giá trị cảnh báo2 -999 đến 9999 (0) AHYS Độ trễ của sự cảnh báo 1 đến 250 (1) 1.6.5. Module đầu ra làm mát (5-02) Đầu ra điều khiển chính thứ 2 (OP2) có thể sử dụng cho hoạt động làm mát trong hệ thống có cả sự đốt nóng và làm mát. + Chu kỳ làm việc của đầu ra làm mát (CYC2) Chọn giá trị từ 0 đến 250s nếu chọn 0 thì đầu ra này tắt. + Hệ số tương quan giữa sự đốt nóng và làm mát Ví dụ: Sự đốt nóng làm việc với công suất 10KW, còn sự làm mát là 5KW thì hệ số GAN2 là 2. Tham số GAN2 có giá trị từ 0 đến 10.0 * Dải chết (hoặc sự chồng) của quan hệ đốt nóng/ làm mát. Tham số này tạo ra vùng mà cả sự đốt nóng/ làm mát cùng hoạt động hoặc cùng chết (không có hoạt động nào) Tham số db-2: -999 đến 9999 công suất đầu ra % OP1 +100% OP2 +100% nhiệt độ Đốt nóng Làm mát SETPOINT Hoạt động đốt nóng/ làm mát với db = 0 công suất đầu ra (%) db 0 đốt nóng SETPOINT Làm mát 2 1 5 nhiệt độ Hoạt động đốt nóng/ làm mát với (db<0) đốt nóng SETPOINT làm mát công suất đầu ra (%) OP1 +100% 2 1 5 đốt nóng SETPOINT làm mát công suất đầu ra (%) OP1 +100% 2 1 5 Hoạt động đốt nóng/ làm mát với db<0 Bảng tham chiếu các tham số Hiển thị Tham số Phạm vi hoạt động và các thành phần Mô tả - Ghi chú CYC2 Chu kỳ làm mát đến 250 s (0) O0 thì OP2 off GAN2 Hệ số quan hệ giữa đốt nóng và làm mát đến 10.0 (1.0) db-2 Dải chết hoặc sự chồng giữa đốt nóng/ làm mát -999 đến 9999 (0) Db-2 dương thì có dải chết. Db-2 âm thì có sự chồng 1.6.6- Module truyền thông nối tiếp (6-SC) Module truyền thông này chứa những tham số nhằm phục vụ cho việc giao tiếp với các thiết bị kết hợp khác như: Máy in, bộ điều khiển khả trình hay máy tính chủ… thông qu chuẩn truyền thông RS – 485. Khi giao tiếp với TCU thì định dạng dữ liệu của đối tác và TCU phải đồng nhất. Tham số về tốc độ baud (BAUD) Tốc độ baud nằm trong những giá trị sau: 300, 600, 1200, 2400, 4800 hoặc 9600 Khi chọn tốc độ baud cho sự giao tiếp thì tốc độ này phải phù hợp vớitất cả các đối tác khác trong hệ thống. Parity Bit (Parb) Mặc dù sử dụng kỹ thuật tín hiệu số nhưng do tác động của nhiều môi trường truyền dẫn mà thông tin ít nhiều bị sai lệch. Nhằm phát triển ra lỗi để khắc phục kịp thời thì phương pháp bảo toàn dữ liệu parity bit được lưạ chọn: Partybit có thể được chọn là: Parity chẵn, Parity lẻ hoặc không sử dụng Tham số địa chỉ (Addr) Khi có nhiều thiết bị kết nối với nhau trên cùng một giao diện truyền thông RS 485 thì mỗi thiết bị phải có một địa chỉ riêng biệt (có giá trị từ 0 đến 99). Nếu chọn địa chỉ 0 thì không cần phải chỉ rõ địa chỉ trao đổi thông tin với thiết bị chứa địa chỉ đó. Tham số về tốc độ in (PrAt) TCU có thể được lập trình để tự động vận chuyển yêu cầu in tới máy in với một tốc độ định trước. Tất nhiên tốc độ này lớn nhất là bằng tốc độ của máy in. Nếu chọn giá trị 0 thì huỷ bỏ yêu cầu in PrAt - 0 đến 9999s Lựa chọn in (POPT) Nếu chọn YES khi tới tham số này thì sẽ truy cập vào một danh sách những tham số cho yêu cầu in. Dùng nút ấn PAR để quét hết tham số trong danh sách, dùng nút UP và DOWN để chọn “YES” hay “NO” INP - in giá trị nhiệt độ vào SET - in nhiệt độ đặt Opr - in % công suất Pbd - in giá trị khuếch đại Int - in hằng số thời gian tích phân Der - in hằng số thời gian vi phân AL1 - in giá trị cảnh báo 1 AL2 - in giá trị cảnh báo 2 DEV - in giá trị chên lệch nhiệt độ Crg - in hệ số quan hệ giữa đốt nóng/ làm mát Cdb - in giải chết làm mát IN2 - in giá trị đầu vào Analog thứ 2 Pb2 - in hệ số khuếch đại (của bộ PID2) IT2 - in hằng số thời gian tích phân (của bộ PID2) DT2 - in hằng số thời gian vi phân (của bộ PID2) SP2 - in giá trị điểm đặt trực tiếp của chế độ điều khiển tầng SPrP 1.6.2- Module đầu ra (2-OP) Module này chứa những tham số tác động đến tín hiệu của TCU như: đầu ra điều khiển chính, đặc tính đầu ra trong chế độ tự chỉnh định, tìm lỗi cảm biến … Các tham số sẽ được giới thiệu dưới đây: Chu kỳ làm việc của đầu ra điều khiển chính (CYct) Sự lựa chọn chu kỳ này tuỳ thuộc vào hằng số thời gian quá trình và module đầu ra sử dụng. CyCT - 0 đến 250 (s) Thông thường chu kỳ này được chọn bằng 1/10 chu kỳ của hệ thống (9/10 còn lại TCU sẽ chờ hoặc tiến gành một số hoạt động cần thiết cho vòng điều khiển sau). Chu kỳ của hệ thống được tính từ lúc nhận tín hiệu vào (sau đó được xử lý, truyền đi…) đưa tín hiệu điều khiển tới đối tượng đến khi đối tượng thực sự bị tác động dưới tín hiệu điều khiển. Nếu chọn chu kỳ Cyct này quá nhỏ, thì lãng phí khá nhiều thời gian chờ. Nếu chọn quá lớn thì tín hiệu điều khiển có thể bị suy giảm. Nếu sử dụng module Triac, Logic / SSR để điều khiển thì có thể chọn thời gian này ít hơn 1/10. Nếu đặt Cyct = 0 thì OP sẽ tắt. Do đó nếu sử dụng đầu ra tương tự để sử điều khiển thì đặt tham số này ở (0). Tham số này cũng bị bỏ qua khi cài đặt hoạt động điều khiển vị trí van. Hoạt động của đầu ra điều khiển (OPAC) Nếu dùng TCU cho hoạt động đốt nóng/ làm mát thì bình thường OP1 sẽ sử dụng để đốt nóng, và hoạt động ở hành trình ngược, còn OP sử dụng làm mát ở hành trình thuận. Khi đó OPAC sẽ có giá trị là rEv. Nếu drct được đặt cho OPAC thì OP1 sẽ hoạt động ở hành trình thuận còn OP2 hoạt động ở hành trình ngược. Giới hạn công suất đầu ra (OPLO và OPHI) Cho hoạt động điều khiển bình thường: OPLO và OPHI : từ 0 đến 100% (tuỳ chọn) riêng đối với ứng dụng đốt nóng/ làm mát cần đặt OPLO và OPHI = -100% đến 100% Với hoạt động điều khiển bằng tay thì sự giới hạn này không có tác dụng. Loại bỏ đầu ra khi tìm thấy lỗi của cảm biến (OPFL) Nếu lỗi của cảm biến được tìm thấy, thì đầu ra điều khiển có thể bị tắt tuỳ thuộc vào giá trị đặt trong OPFL. OPFL có thể đặt giá trị trong khoảng (từ 0% đến 100%). Trong đó: OPFL = 0% thì OP sẽ OFF hoàn toàn OPFL = 100% thì OP1 ON hoàn toàn Khi cài đặt ứng dụng làm mát cần đặt OPFL trong khoảng từ –100% đến 100%. Tại 0% cả OP1 và OP2 đều OFF, 100% cả OP1 và OP2 OFF; -100% thì OP2 ON và OP1 OFF. Độ trễ của chế độ điều khiển ON/OFF (CHYS) Bộ điều khiển có thể làm việc ở chế độ điều chỉnh ON/OFF bằng cách đặt hệ số tỷ lệ (trong bộ điều khiển PID) ở 0o. Độ trễ điều khiển chỉ có thể điều chỉnh được đầu ra điều khiển chính (OP1). Giá trị CHYS từ 1o đến 250o Có thể đặt độ trễ nhỏ nhất nhằm loại trừ đến mức tối đa sự dao động quanh giá trị điểm đặt. Nhìn chung giá trị này được chọn từ 2o đến 5o là có thể thoả mãn yêu cầu. Trước khi chuyển sang chế độ tự chỉnh định tham số cần phải đặt giá trị cho tham số này. Đôi với sự điều khiển tầng, trong vòng thứ cấp giá trị này vào khoảng 1.5% thang đo nhiệt độ. Lựa chọn đặc tính đầu ra trong chế độ tự chỉnh định tham số. Chế độ tự chỉnh này sẽ xác định các thông số của bộ điều khiển PID giúp người thiết kế hệ thống, khi mà hoạt động nhận dạng đối tượng khó tiến hành hay với sự điều khiển mà chất lượng và tiêu chuẩn không quá khắt khe. Trước khi chuyển sang chế độ này, cần nhập vào đặc tính quá trình mong muốn. Có 5 đặc tính (hình vẽ) được đánh số tử 0 á 4. Người vận hành hay thiết kế hệ thống cần đưa vào tham số tcod một trong những giá trị từ 0 á 4 tuỳ theo yêu cầu theo yêu cầu cụ thể. Chế độ tự chỉnh định này sẽ ghi nhận trước được đặc tính của đầu ra và điều khiển hệ thống theo đặc tính đó dưới sự điều khiển của bộ PID. Nếu tcod được đặt bằng 0 thì đáp ứng đầu ra là nhanh nhất nhưng sự quá điều chỉnh có thể xảy ra. Nếu tcod = 4 thì đáp ứng đầu ra chậm nhất nhưng không có độ quá điều chỉnh hoặc gần như không đáng kể. Các đặc tính của chế độ tự chỉnh định tham số. SP 1 2 3 4 0 Đầu ra Analong tuyến tính một chiều (ANAS, ANLO, ANDB, ANUT ) Đầu ra này có thể sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau tuỳ theo yêu cầu của người thiết kế (hay vận hành) hệ thống. Tham số ANAS có thể được đặt ở : - OP : % công suất ra INP : đầu vào của quá trình khác DEV : độ chênh lệch nhiệt độ Sp : giá trị điểm đặt DE – 2 : độ chênh lệch của vòng thứ 2 (chỉ điều khiển tầng) SP-2 : điểm đặt nhiệt độ của vòng thứ 2 (chỉ điều khiển tầng) Điều này cho phép TCU có thể giao tiếp trực tiếp với một số thiết bị khác như máy ghi biểu đồ, thiết bị đo, bộ điều khiển hoặc bộ điều khiển tuyến tính công suất… ANLO (4mA hoặc 0 VDC): từ –999 đến 9999 ANHI (20mA hoặc 10 VDC): từ –999 đến 9999 Andb 0.0 đến 250% ANUT 0 đến 250 giây Ví dụ 1: Dùng đầu ra tuyến tính một chiều nối với máy ghi biểu độ nhiệt độ quá trình (điện áp vào 0 đến 10VDC) Dải nhiệt độ quá trình là 300 đến 700. Cần lập trình cho ANLO (OVDC) có giá trị 300 và ANHI (10VDC) có giá trị 700. Và điều quan trọng là cần ấn định tham số ANAS = INP. Ví dụ 2: Dùng đầu ra tuyến tính một chiều (4 đến 20mA) để điều khiển tuyến tính bộ điều khiển công suất. Với yêu cầu về dải chết là ± 2.0% và thời gian cập nhật là 10s. Khi đó ta sẽ có: ANAS = OP ANLO = 0.0% ANHI = 100.0% Andb = 2.0% Anut = 10s Analog Output(mA) đơn vị hiển thị ANLO ANHI 4 20 Hiển thị Tham số Phạm vi hoạt động và các thành phần Mô tả - Ghi chú CYCt Chu kỳ 0 đến 250s (2) 0 thì OP1 off OPAC Hoạt động điều khiển drct - làm mát reV - đốt nóng (rev) Cho cả chế độ điều khiển PID và ON/OFF OPLO Giới hạn dưới công suất đầu ra 0% đến 100%, OP1 (0) Cài đặt OPLO<OPHI -100% đến 100% OP1 và OP2 (100) Khi lựa chọn làm mát được cài đặt OPHI Giới hạn trên công suất đầu ra 0% đến 100%, OP1 (100) Cần đặt OPLO > OPHI -100% đến 100% OP1 và OP2 (0) Khi lựa chọn làm mát được cài đặt OPFL Định trước công suất đầu ra khi cảm biến bị lỗi 0% đến 100%, OP -100% đến 100% OP1 và OP2 Đặt giá trị để điều khiển an toàn hơn khi lỗi của cảm biến được tìm thấy CHYS Độ trễ của điều khiển 1 đến 250 độ Tcod Mã đặc tính đầu ra của chế độ tự điều chỉnh 0 đến 4 (0) 0 : đáp ứng nhanh nhất 4 : đáp ứng chậm nhất ANAS Phân định đầu ra tuyến tính một chiều OP - outpoint INP - input SP - sptpoint dEV – deviation dE-2 - SP - 2 –setpoint (OP) Tham số này xuất hiện khi lựa chọn đầu ra tương tự được cài đặt ANLO Giá trị thang đo dưới -999 đến 9999 (0.0 Thang đo trong hai tham số này tuỳ thuộc vào ANAS Chỉ sử dụng khi lựa chọn đầu ra Anlog ANHI Giá trị thang đo trên -999 đến 9999 (100.00) ANdb dải chết đầu ra tương tự đến 25% (0.0) Chỉ sử dụng khi ANAS = OP 0% không dải chết ANut Thời gian cập nhật 0 đến 250s (0) Chỉ sử dụng khi ANAS=OP 1.6.3- Module khoá tham số (3-LC) Để đảm bảo an toàn cho hệ thống, ta có thể hạn chế sự truy nhập và thay đổi từ bên ngoài các yếu tố sau: sự hiển thị, chế độ bảo vệ tham số và chế độ ẩn. Hạn chế sự hiển thị (SP, OP, Hcur, IN-2, dEV, UdSP) Các tham số có thể bị hạn chế ở ba mức khác nhau Loc : nhăn không cho phép hiển thị Red : Hiển thị nhưng không truy nhập được Ent : hiển thị và có thể thay đổi được Các tham số hiển thị này có thể truy nhập trực tiếp từ các chế độ hiển thị bình thường (không cần vào module chứa tham số) bằng cách ấn DSP, nhưng có quan sát và biến đổi được hay không thif tuỳ theo mức cho phép đặt ở trong module này. Hạn chế tham số trong chế độ bảo vệ (Code, PID, PID2, rtbS và AL) Sự hạn chế các tham số này cũng có 3 mức khác nhau - Loc : ngăn không xuất hiện trong chế độ bảo vệ tham số - red : có xuất hiện nhưng không thay đổi được - Ent : Xuất hiện đồng thời truy nhập và thay đổi được Chế độ bảo vệ tham số hoạt động khi sự ngăng cản xâm nhập chương trình hoạt động. Riêng tham số code thì không có 3 giá trị như trên mà nó được đặt từ 0 đến 250 …(và muốn truy nhập vào chế độ không bảo vệ tham số từ chế độ có bảo vệ thì phải vào mã (code)) thích hợp với mã đặt ở module này. Cụ thể như sau: * Cod : Từ 0 đến 250 * PID : Các tham số trong bộ điều khiển PID chính * PID2 : Các tham số trong bộ điều khiển PID2 * rtbS : Tham số rt và bs * AL : Giá trị cảnh báo Hạn chế tham số trong chế độ ẩn Chế độ ẩn có thể truy nhập từ chế độ hiển thị bình thường bằng cách ấn PAR và giữ trong vòng 3s. Các tham số có thể bị hạn chế ở hai mức khác nhau Loct : Ngăn không xuất hiện Enbl : cho phép hiện để thực hiện các chức năng trong chế độ ẩn Chế độ ẩn được truy nhập độc lập với trạng thái của sự ngăn chặn xâm nhập chương trình. Các tham số trong đó là: AlrS : reset đầu ra cảnh báo SPSL : lựa chọn hoạt động với điểm đặt xa hoặc điểm đặt cục bộ. Trnf : lựa chọn chế độ tự động hay bằng tay Tune : sử dụng hoặc huỷ bỏ chế độ tự chỉnh định tham số Hiển thị Tham số Phạm vi hoạt động và thành phần Mô tả- Ghi chú SP Truy nhập vào điểm đặt LOC - Khoá lại rEd - Chỉ đọc Ent - Truy nhập (Ent) OP Truy nhập vào công suất đầu ra LOC - Khoá rEd - Chỉ đọc Ent - Truy nhập (Ent) Khi tham số này được chọn hiển thị nó sẽ ở thiết bị thiết bị chỉ thị %PW dEV Sự chênh lệch nhiệt độ LOC - Khoá lại rEd - Chỉ đọc (red) iN-2 Đầu vào Anlog thứ hai LOC - Khoá lại rEd - Chỉ đọc (red) HCur Dòng đốt nóng LOC - Khoá lại rEd - Chỉ đọc (red) UdSP Đơn vị hiển thị LOC - Khoá lại rEd - Chỉ đọc code Mã truy cập 0 đến 250 PID Các giá trị của bộ PID LOC - Khoá lại rEd - Chỉ đọc Ent - Truy nhập (LOC) PID2 Giá trị của bộ PID thứ hai LOC - Khoá lại rEd - Chỉ đọc Ent - Truy nhập (LOC) Chỉ có trong chế độ điều khiển tầng RtbS Điểm đặt xa LOC - Khoá lại ENBL- (LOC) AL Giá trị cảnh báo LOC - Khoá lại rEd - Chỉ đọc Ent - Truy nhập (Ent) AlrS Reset lại hoạt động cảnh báo LOC - Khoá lại ENBL- Cho phép (LOC) Các tham số này trong chế độ ẩn SPSL Lựa chọn điểm đặt xa hay điểm đặt cục bộ LOC - Khoá lại ENBL- Cho phép lựa chọn (LOC) TrnF Lựa chọn chế độ tự động hoặc bằng tay LOC - Khoá lại ENBL- Có thể lựa chọn (LOC) TuNE Lựa chọn chế độ tự chỉnh định tham số 1.6.6- Module cảnh báo (4-AL) Sự hoạt động của hệ thống không phải lúc nào cũng an toàn và ổn định như mong muốn, hệ thống có thể gặp sự cố, các thông số không như mong muốn… Vì vậy hoạt động cảnh báo là hết sức quan trọng, nó giúp người vận hành nhanh chóng phát hiện ra sự cố để tiến hành các biện pháp khắc phục, hay chỉ đơn giản thông báo trạng thái hệ thống hiện thời. Ta có thể đặt sự làm việc của hoạt động cảnh báo theo nhiều chế độ theo nhiều mức, nhiều cấp độ với những tham số khác nhau. Điều này tuỳ thuộc vào tính chất của hệ thống và yêu cầu về chất lượng…. Hoạt động cảnh báo (Act1, Act2) Sự cảnh báo có thể được lựa chọn một trong những chế độ sau: Cảnh báo theo nhiệt độ cao (A-Hi) Cảnh báo theo nhiệt độ thấp (A-LO) Cảnh báo theo chênh lệch cao (d-HI) Cảnh báo theo sự chênh lệch thấp (d-LO) Cảnh báo theo dải trong (b-in) Cảnh báo theo dải ngoài (b-ot) Cảnh báo với đầu ra Analog thứ hai Khi sử dụng đến đầu vào mở rộng này, hoạt động cảnh báo vẫn có thể đặt riệng cho nó với 6 chế độ hoạt động giống như trên. Ngoài ra có thể đặt cảnh báo cho dòng đốt nóng, cho điều khiển van… out put: OFF LED: OFF out put: OFF LED: OFF out put: ON LED: ON out put: ON LED: ON Độ trễ nhiệt độ AL Sự hoạt động cảnh báo được mô tả như sau: OUT PUT: Đầu ra cảnh báo; AL: Giá trị cảnh báo LED : Bộ chỉ thị Hoạt động cảnh báo 1 out put: OFF LED: OFF out put: ON LED: ON out put: ON LED: ON Độ trễ nhiệt độ AL out put: OFF LED: OFF Hoạt động cảnh báo 2 out put: OFF LED: OFF out put: OFF LED: OFF out put: ON LED: ON out put: ON LED: ON SP SP+AL Độ trễ Nhiệt độ Hoạt động cảnh báo 3 với giá trị AL dương Nhiệt độ Độ trễ SP+AL SP out put: ON LED: ON out put: ON LED: ON out put: OFF LED: OFF out put: OFF LED: OFF Hoạt động cảnh báo 3 với giá trị AL âm out put: OFF LED: OFF out put: OFF LED: OFF out put: ON LED: ON out put: ON LED: ON SP SP+AL Độ trễ Nhiệt độ Hoạt động cảnh báo 4 với giá trị AL dương out put: OFF LED: OFF out put: OFF LED: OFF out put: ON LED: ON out put: ON LED: ON SP SP+AL Độ trễ Nhiệt độ Hoạt động cảnh báo 4 với giá trị AL âm Nhiệt độ SP+AL SP SPAL Out put: OFF LED: ON Out put: ON LED: OFF Out put: ON LED: OFF Out put: OFF LED: ON Out put: ON LED: OFF Out put: OFF LED: ON *Hoạt động cảnh báo 5 Nhiệt độ SP+AL SP SPAL Out put: ON LED: ON Out put: OFF LED: OFF Out put: OFF LED: OFF Out put: ON LED: ON Out put: OFF LED: OFF Out put: ON LED: ON *Hoạt động cảnh báo 6 Reset cảnh báo (rSt1, rSt2) OFF ON OFF OFF ON ON Tự động OFF ON OFF ON Vận hành Thực hiện bởi người vận hành Thời gian Nhiệt độ AL Hoạt động reset có thể được thực hiện tự động hoặc thực hiện trực tiếp bởi người vận hành. Sự hoạt động được mô tả dưới đây Hiển thị Tham số Phạm vi hoạt động và các thành phần Mô tả - Ghi chú Act1 Chế độ cảnh báo 1 A-HI: Hoạt động cảnh báo1 A-LO: Hoạt động cảnh báo 2 d-HI : Hoạt động cảnh báo 3 d-LO: Hoạt động cảnh báo 4 b-IN: Hoạt động cảnh báo 5 b-ot : Hoạt động cảnh báo 6 A2-HI: Hoạt động cảnh báo1 A2-LO:Hoạt động cảnh báo2 d-HI : Hoạt động cảnh báo 3 d-LO: Hoạt động cảnh báo 4 b-IN: Hoạt động cảnh báo 5 b-ot : Hoạt động cảnh báo 6 Cho đầu vào Anlog thứ hai. (Dùng cho điều khiển tầng) rSt1 Reset cảnh báo Auto: - Tự động LAtc: - Bằng tay (Auto) AL-1 Giá trị cảnh báo1 -999 đến 9999 (0) AL-2 Giá trị cảnh báo2 -999 đến 9999 (0) AHYS Độ trễ của sự cảnh báo 1 đến 250 (1) 1.6.5. Module đầu ra làm mát (5-02) Đầu ra điều khiển chính thứ 2 (OP2) có thể sử dụng cho hoạt động làm mát trong hệ thống có cả sự đốt nóng và làm mát. * Chu kỳ làm việc của đầu ra làm mát (CYC2) Chọn giá trị từ 0 đến 250s nếu chọn 0 thì đầu ra này tắt. * Hệ số tương quan giữa sự đốt nóng và làm mát Ví dụ: Sự đốt nóng làm việc với công suất 10KW, còn sự làm mát là 5KW thì hệ số GAN2 là 2. Tham số GAN2 có giá trị từ 0 đến 10.0 * Dải chết (hoặc sự chồng) của quan hệ đốt nóng/ làm mát. Tham số này tạo ra vùng mà cả sự đốt nóng/ làm mát cùng hoạt động hoặc cùng chết (không có hoạt động nào) công suất đầu ra % OP1 +100% OP2 +100% nhiệt độ Đốt nóng Làm mát SETPOINT Tham số db-2: -999 đến 9999 Hoạt động đốt nóng/ làm mát với db = 0 công suất đầu ra (%) db 0 đốt nóng SETPOINT Làm mát 2 1 5 nhiệt độ đốt nóng SETPOINT làm mát công suất đầu ra (%) OP1 +100% 2 1 5 Hoạt động đốt nóng/ làm mát với (db<0) Hoạt động đốt nóng/ làm mát với db<0 Bảng tham chiếu các tham số Hiển thị Tham số Phạm vi hoạt động và các thành phần Mô tả - Ghi chú CYC2 Chu kỳ làm mát đến 250 s (0) O0 thì OP2 off GAN2 Hệ số quan hệ giữa đốt nóng và làm mát đến 10.0 (1.0) db-2 Dải chết hoặc sự chồng giữa đốt nóng/ làm mát -999 đến 9999 (0) Db-2 dương thì có dải chết. Db-2 âm thì có sự chồng 1.6.6- Module truyền thông nối tiếp (6-SC) Module truyền thông này chứa những tham số nhằm phục vụ cho việc giao tiếp với các thiết bị kết hợp khác như: Máy in, bộ điều khiển khả trình hay máy tính chủ… thông qu chuẩn truyền thông RS – 485. Khi giao tiếp với TCU thì định dạng dữ liệu của đối tác và TCU phải đồng nhất. Tham số về tốc độ baud (BAUD) Tốc độ baud nằm trong những giá trị sau: 300, 600, 1200, 2400, 4800 hoặc 9600 Khi chọn tốc độ baud cho sự giao tiếp thì tốc độ này phải phù hợp vớitất cả các đối tác khác trong hệ thống. Parity Bit (Parb) Mặc dù sử dụng kỹ thuật tín hiệu số nhưng do tác động của nhiều môi trường truyền dẫn mà thông tin ít nhiều bị sai lệch. Nhằm phát triển ra lỗi để khắc phục kịp thời thì phương pháp bảo toàn dữ liệu parity bit được lưạ chọn: Partybit có thể được chọn là: Parity chẵn, Parity lẻ hoặc không sử dụng Tham số địa chỉ (Addr) Khi có nhiều thiết bị kết nối với nhau trên cùng một giao diện truyền thông RS 485 thì mỗi thiết bị phải có một địa chỉ riêng biệt (có giá trị từ 0 đến 99). Nếu chọn địa chỉ 0 thì không cần phải chỉ rõ địa chỉ trao đổi thông tin với thiết bị chứa địa chỉ đó. Tham số về tốc độ in (PrAt) TCU có thể được lập trình để tự động vận chuyển yêu cầu in tới máy in với một tốc độ định trước. Tất nhiên tốc độ này lớn nhất là bằng tốc độ của máy in. Nếu chọn giá trị 0 thì huỷ bỏ yêu cầu in PrAt - 0 đến 9999s Lựa chọn in (POPT) Nếu chọn YES khi tới tham số này thì sẽ truy cập vào một danh sách những tham số cho yêu cầu in. Dùng nút ấn PAR để quét hết tham số trong danh sách, dùng nút UP và DOWN để chọn “YES” hay “NO” INP - in giá trị nhiệt độ vào SET - in nhiệt độ đặt Opr - in % công suất Pbd - in giá trị khuếch đại Int - in hằng số thời gian tích phân Der - in hằng số thời gian vi phân AL1 - in giá trị cảnh báo 1 AL2 - in giá trị cảnh báo 2 DEV - in giá trị chên lệch nhiệt độ Crg - in hệ số quan hệ giữa đốt nóng/ làm mát Cdb - in giải chết làm mát IN2 - in giá trị đầu vào Analog thứ 2 Pb2 - in hệ số khuếch đại (của bộ PID2) IT2 - in hằng số thời gian tích phân (của bộ PID2) DT2 - in hằng số thời gian vi phân (của bộ PID2) SP2 - in giá trị điểm đặt trực tiếp của chế độ điều khiển tầng Bảng các tham số trong Module 6. Hiển thị Tham số Phạm vi hoạt động và các thành phần Mô tả - ghi chú bAud Tốc độ nhanh 300 tới 9600 (1200) Tốc độ baud phải thích hợp với thiết bị kết nối với nó Pard Parity bit Tuỳ chọn: odd, even hay no parity (odd) Parity bit cũng phải thích hợp với parity bit của các thiết bị khác Add Địa chỉ 0 đến 99 (0) Trong mạng có nhiều thiết bị giao tiếp với nhau thì mỗi thiết bị phải có 1 địa chỉ riêng biệt PoPt Lựa chọn chế độ với máy in Yes/ No (no) Lựa chọn này nhằm ấn định những thông số cần in ra để gửi tới máy in kết nối với TCU INP Nhiệt độ vào Yes/ No (yes) SET Nhiệt độ đặt Yes/ No (yes) OPr % công suất ra Yes/ No (yes) Pdb Hệ số khuếch đại Yes/ No (yes) INt Hằng số thời gian tích phân Yes/ No (yes) DEr Hằng số thời gian vi phân Yes/ No (yes) AL - 1 Giá trị cảnh báo 1 Yes/ No (yes) AL- 2 Giá trị cảnh báo 2 Yes/ No (yes) DEv Sự chênh lệch nhiệt độ Yes/ No (yes) Crg Hệ số tương quan: đốt nóng/ làm mát Yes/ No (yes) Cdb Dải chết trong chế độ: đốt nóng/ làm mát Yes/ No (yes) Pb2 Hệ số khuyếch đại bộ PID2 Yes/ No (yes) Dt2 Hằng số thời gian vi phân của bộ PID - 2 Yes/ No (yes) RSP Điểm đặt xa Yes/ No (yes) SP2 Điểm đặt 2 Yes/ No (yes) INP2 Đầu vào Analog thứ 2 Yes/ No (yes) 1.6.7. Module 7 (7 - 2N). Đầu vào Analog thứ cấp Đầu vào Analog thứ cấp này là đầu vào mở rộng nhằm tăng thêm tích năng điều khiển của TCU như: điều khiển với điểm đặt xa, hoặc ứng dụng điều khiển tầng. Sự hoạt động của đầu vào mở rộng này cũng được chương trình hoá và được lựa chọn bởi người thiết kế hệ thống. Các chỉ số của nó có thể được quan sát trên màn hình thứ hai. Tham số OPEr (chế độ hoạt động) Tham số này quyết định sự hoạt động của TCU ở hai chế độ: - rSP: chế độ hoạt động với điểm đặt xa, tức là nó là bộ điều khiển khác. - CSCd: chế độ điều khiển tầng với 2 bộ PID được thích hợp trong TCU Độ phân giải đầu vào (tham số : iNP2) có các giá trị là: 0,0.0, 0.000; tuỳ theo sự lựa chọn Dải vào (dSP1, dSP2) có giá trị nằm trong khoảng - 99.9 đến 999.9 1.6.8. Module - 9 (9 - FS). Module này chứa những tham số của nhà cung cấp cài đặt cho cấu hình của TCU. Khi xây dựng hệ thống, muốn TCU tiến hành kiểm tra lại tất cả các thành phần khai báo trong TCU có thích hợp với nhau hay không thì phải thông qua module này, đồng thời lưu trữ sự cài đặt mới hay khôi phục sự cài đặt ban đầu của nhà sản xuất. Bảng các tham số và hoạt động của chúng. Hiển thị Tham số Phạm vi hoạt động và các thành phần Mô tả - ghi chú Code Mã dịch vụ của nhà sản xuất - 66 (mã từ ngoài do người vận hành lựa chọn) Khôi phục lại các tham số do nhà sản xuất cài đặt - 48 Kiểm tra sự thích hợp của tất cả các thành phần được khai báo trong UCU Chương 2 Hoạt động điều khiển của TCU 2.1. Điều khiển PID. Tên gọi P. I. D là chữ viết tắt của ba thành phần cơ bản trong bộ điều khiển kinh điển, trong đó: Khuyếch đại tỷ lệ (P), tích phân (I) và vi phân (D). Mặc dù lý thuyết điều khiển đã phát triển mạnh mẽ và có những bước tiến nhảy vọt như: điều khiển mở, ứng dụng mạng noron… nhưng bộ điều khiển P.I.D vẫn có vai trò vô cùng quan trọng. Bộ điều khiển P.I.D được sử dụng rộng rãi để điều khiển các đối tượng SISO (một vào - một ra) theo nguyên lý hồi tiếp. Bộ điều khiển PID sở dĩ được sử dụng rộng rãi là tích đơn giản của nó cả về cấu trúc lẫn nguyên lý làm việc mà chất lượng lại tốt. Nhiệm vụ của nó là đưa sai lệch e(t) của hệ thống về 0 sao cho quá trình quá độ thoả mãn các yêu cầu cơ bản về chất lượng . - Nếu sai lệch e (t) càng lớn thì thông qua thành phần Up (t), tín hiều điều chỉnh U (t) càng lớn (vai trò của khuếch đại P). - Nếu sai lệch e(t) chưa về 0 thì thông qua UI (t), PID vẫn còn tạo tín hiệu điều chỉnh (vai trò của tích phân I). - Nếu sự thay đổi e(t) có tốc độ nhanh thì thông qua thành phần UD(t), phản ứng thích hợp của u(t) sẽ càng nhanh (vai trò của vi phân D). Cấu trúc của bộ điều khiểu PID: e (t) u(t) UP UI UD + Điểu khiển với bộ điều khiểu PID. w(t) Đối tượng điều khiển e(t) u(t) y(t) Trong đó: w(t): tín hiệu vào y(t): tín hiệu ra e(t): sai lệch u(t): tín hiệu điều khiển. Bộ điều khiểu PID được mô tả dưới phương trình toán học sau đây bằng mô hình vào - ra. w(t) = kp e(t): tín hiệu đầu vào u(t): tín hiệu đầu ra. kp: hệ số khuếch đại TD: hằng số vi phân Từ mô hình vào - ra trên ta có được hàm truyền sau: W(s) = kp (1 + ) Từ hàm truyền trên ta có: chất lượng của hệ thống phụ thuộc vào ba tham số kp, ID, TI. Để hệ thống đạt được chất lượng theo yêu cầu đặt ra thì phải phân tích đối tượng rồi trên cơ sở chọn các tham số đó sao cho phù hợp. Một điều cần chú ý là không phải mọi trường hợp đều bắt buộc xác định cả ba tham số kp, TI và ID. Ví dụ những trường hợp mà bản thân đối tượng điều khiển đã có thành phần tích phân thì trong đó bộ điều khiểu không cần phải có thêm khâu tích phân mới khử được sai lệch tĩnh, hay nói cách khác, khi đó ta chỉ cần sử dụng bộ điều khiểu PD là đủ. Hoặc khi tín hiệu trong hệ thống thay đổi tương đối chậm và bản thân và bản thân bộ điều khiển không cần có phản ứng thật nhanh với sự thay đổi của sai lệch e(t) thì ta chỉ cần sử dụng bộ điều khiểu PI. Hình vẽ dưới đây mô tả đáp ứng đầu ra khi điều khiển bằng PID. P P.D P.I.D P.I t 0C SP 2.2. Điều khiển kế toán/OFF. Khi đặc tính đầu ra của hệ thống có xu hướng dao động mạch quanh điểm đặt và yêu cầu về chất lượng không quá khắt khe thì hoạt động điều khiển ON/OFF sẽ được thực hiện. Sự điều khiển này nhanh chóng làm giảm sự dao động lớn của đầu ra thông qua sự điều khiển về độ trễ. Độ trễ đầu ra càng nhỏ thì càng loại trừ được sự dao động đó. Đây là kiểu điều khiển đơn giản, hiệu qủa không thật sự cao nhưng có độ tác dụng nhanh, phù hợp với đối tượng có độ trễ lớn. Để thực hiện chế độ điều khiển này ta phải đặt tham số của bộ khuếch đại P (trong bộ PID) bằng 0 và tham số về độ trễ CHYS (chọn từ 1 đến 150 độ). Nhìn chung tham số này thường được chọn từ 2 đến 5 độ là thoả mãn yêu cầu về chất lượng. Độ trễ SP 0C t OUT PUT: OFF LED: OFF OUT PUT: ON LED: ON OUT PUT: OFF LED: OFF Hình 1a Độ trễ SP 0C t OUT PUT: OFF LED: OFF OUT PUT: ON LED: ON OUT PUT: OFF LED: OFF Hình 1b Hoạt động của sự điều khiển ON/OFF với đầu ra điều khiển OP1 Độ trễ SP 0C t OUT PUT: OFF LED: OFF OUT PUT: ON LED: ON OUT PUT: OFF LED: OFF Độ trễ SP 0C t OUT PUT: OFF LED: OFF OUT PUT: ON LED: ON OUT PUT: OFF LED: OFF + Điều khiển ON/OFF với đầu ra điều khiển OP2. Độ trễ SP 0C t OP 1: OFF db - 2 db - 2 OP 1: ON OP 1: OFF OP 1: ON OP 2: OFF OP 2: ON OP 2: OFF OP 2: ON t + Hoạt động điều khiển ON/OFF kết hợp cả OP1và OP2 với dải chết db -2 2.3. Chế độ tự chỉnh định tham số. Nhằm giảm bớt gánh nặng cho người thiết kế hệ thống, TCU đã xây dựng một chương trình để tự động nhận dạng đối tượng nghĩa là nó sẽ tiến hành đưa ra những tín hiệu thứ ghi lại đặc tính của đối tượng từ đó tính toán tham số của bộ điều khiểu PID. Điều này chỉ được thực hiện khi hệ thống được kết nối hoàn tất về mặt phần cứng và được khởi động trong chế độ ẩn. Cần nói thêm là sự tự chỉnh định này chỉ tương đối, thực hiện trên các đối tượng đơn giản và yêu cầu về chất lượng không quá cao. Trước khi tiến hành tự chỉnh định tham số cần lựa chọn các đặc tính mong muốn mà bộ điều khiểu PID sẽ thực hiện. Các đặc tính này được đánh số từ 0 đến 4, sự lựa chọn sẽ nhập vào tham số (tcod) trong module - 2. P.I.D P.I t 0C SP 0 1 3 4 2 Tuỳ thuộc vào đặc tính quá trình mà các tham số sau đây sẽ được đặt bởi chế độ tự chỉnh định tham số. + Hệ số khuếch đại (Prop) + Hằng số thời gian tích phân (Intt) + Hằng số thiết bị vi phân (dErt) + Bộ lọc tín hiệu vào (Fltr) Như vậy chế độ tự chỉnh định tham số này nhiều nhất là xác định được 4 tham số như trên. Trong khi đó một hệ thống muốn có chất lượng cao thì phải thoả mãn khá nhiều yêu cầu công nghệ, nên các tham số phải tương đối nhiều và đòi hỏi phải có tính toán rất cụ thể, chính xác. Sự hoạt động của chế độ này được mô tả dưới đây. ON OFF ON OFF ON OFF ON OFF Kết thúc quá trình tự chỉnh định tham số. Bộ PID được cài đặt và bắt đầu tính toán để điều khiển Điểm bắt đầu của sự chỉnh định Gọi chế độ tự chỉnh định Trạng thái OP1 Đầu ra tuyến tích 1 chiều 0C Có thể bắt đầu chế độ tự chỉnh định tham số bất cứ khi nào: Khi bắt đầu khởi động, từ ngư dân điểm đặt, hay tại điểm nào đó của nhiệt độ quá trình. Thông thường thì ta hay gọi chế độ này ngay sau khi khởi động, sau đó đến khoảng nhiệt độ bằng 3/4 nhiệt độ điểm đặt thì chu kỳ chỉnh định bắt đầu làm việc. + Các bước tiến hành. 1. Bắt đầu chế độ tự chỉnh định Đảm bảo rằng chế độ này không bị khoá trong modole chứa tham số (module - 3) Đặt TCU ở chế độ hiển thị bình thường ấn PAR trong 3 s Tìm đến tham số "tUNE" (ấn PAR tiếp) Chọn "Yes" và tiếp tục ấn PAR Chế độ tự chỉnh định bắt đầu. 2. Huỷ bỏ (tham số của bộ PID là của chu trình trước. Chế độ tự chỉnh định phải không được khoá TCU ở chế độ hiển thị bình thường (tức là không phải ở chế độ hiển thi cảnh báo). ấn và giữ nút bấm PAR trong 3 s Tìm đến tham số (tUNE) bằng nút UP & DOWN Chọn "No" rồi ấn PAR B. Hay có thể reset lại TCU bằng cách tắt ngay nguồn nuôi rồi cấp lại nguồn. Chương 3 Xây dựng hoạt động điều khiển với TCU - 12004 3.1. Mô hình hệ thống điều khiển. 5 15 15 % PW DSP DSP ĐKCS TCU - 12004 1 ~ 220V 4 2 3 Đây là mô hình điều khiển (SI - SO) với đối tượng là lò nhiệt điện trở. TCU - 12004 nhận tín hiệu từ cảm biết (4) rồi so sánh với nhiệt độ đặt và tiến hành tính toán để đưa ra tín hiệu điều khiển tới bộ ĐKCS (điều khiển công suất) nhằm thay đổi nguồn cung cấp cho dây mung (3) Trong đó: 1- ĐKCS: đây là bộ điều khiểu công suất để điều chỉnh nguồn xoay chiều cấp cho lò nhiệt 2 - Buồng đốt: được làm bằng gạch chịu lửa cách điện và nhiệt tốt, độ bền cơ học cao và ít bộ ăn mòn ở môi trường làm việc. 3 - Dây nung: làm bằng vật liệu có điện trở suất lớn, thường là dây Ni - Cr. Nhiệt lượng toả ra được tính theo công thức Jun - lenxơ: Q = I2. R . t 4 - Cảm biến: Hai loại cảm biến thường hay dùng để đo nhiệt độ là: cặp nhiệt điện và nhiệt điện trở. Cảm biến được đặt ở tâm lớn, biến sự thay đổi nhiệt độ thành sự thay đổi về điện áp để đưa về TCU (ở đây cảm biến là cặp nhiệt điện). 5 - thiết bị cảnh báo: sẽ báo động khi hệ thống gặp sự cố hoặc nhiệt độ quá trình ra khỏi vùng an toàn. * Sơ đồ nối tín hiệu ra/ vào TCU Thiết bị cảnh báo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 + - 2 chân nối với cặp nhiệt điện (vào) Đầu ra tuyến tính 1 chiều 4 - 20mA (ra) OP 2/ AL1 OP2 - A AL2 OP1 - A OP1 - B OP1 - C ĐK CS ~ 220V Nguồn nuôi 3.1.1. Đặc điểm đối tượng điều khiển (lò điện trở) và phương pháp điều khiển nhiệt độ lò. * Đặc điểm lò điện trở. Với các ứng dụng cho công suất vừa và nhỏ thì lò điện trở là một giải pháp phổ biến. Ưu điểm lớn nhất của nó là tính đơn giản cả về nguyên lý lẫn thực tiễn công nghệ, dễ lắp đặt, vận hành vf chất lượng lại khá tốt. Tuy nhiên quán của lò lớn, sự thay đổi nhiệt độ của lò xảy ra chậm. Lò có hệ số dung lượng càng lớn thì độ trễ càng lớn. Nhiệt độ buồng lò không hoàn toàn đồng đều tại mọi điểm, vì vậy nên việc xác định nhiệt độ cũng bị phụ thuộc vào vị trí của cảm biến. Biến thiên nhiệt độ lò còn có tính tự cân bằng (tất nhiên là điều này xảy ra cực kỳ chậm) nên khi mất cân bằng giữa lượng nhiệt cung cấp và nhiệt lượng tiêu thụ thì ngư dân lò có thể tiến tới một giá trị xác lập mới mà không cần có tín hiệu điều khiển từ TCU. * Phương pháp điều khiển nhiệt độ lò điện trở. Nhiệt độ trong lò phụ thuộc vào nhiệt lượng toả ra từ đây nung, tức là nhiệt độ lò phụ thuộc vào công suất đặt vào buồng lò. Chình vì vậy để điều khiển nhiệt độ ta cần điều khiển công suất đặt vào nó. Từ công thức tính công suất của lò: P = I2. R Ta thấy ngay được hai cách để điều khiển công suất P. + Thứ nhất: điều khiển về phía tiêu thụ điện năng tức là thay đổi điện trở của lò. Phương pháp này sẽ gặp khó khăn khi nhiệt độ làm việc cao, lúc đó khoảng thay đổi điện trở là tương đối lớn nên độ chính xác kém. Phương pháp này ít được sử dụng còn bởi tính không liên tục và hạn chế về phạm vi điều khiển. + Điều khiển về phía cung cấp, tức là thay đổi công suất cung cấp cho dây đốt. Phương pháp này được dùng nhiều và đơn giản thông qua các bộ điều khiểu công suất. 3.1.2. Nghiên cứu và thiết kế phần cứng. * Sơ lược về vai trò của các bộ cảm biến. Trong các hệ thống đo lường - điều khiển, mọi quá trình đều được đặc trưng bởi các biến trạng thái như: nhiệt độ, áp suất, tốc độ, mô men… Các biến trạng thái này thường là các đại lượng không điệu. Nhằm mục đích điều chỉnh, điều khiển các quá trình ta cần thu thập thông tin, đo đạc, theo dõi sự biến thiên các biến trạng thái của quá trình. Nhiệm vụ đó được thực hiện bởi các bộ cảm biến, nên có thể coi nó là "tai mắt" của các dây chuyền, quá trình công nghệ và của các con người. Riêng cảm biến đo ngư dân có ý nghĩa cực kỳ quan trọng bởi đại lượng vật lý ngư dân được quan tâm nhiều hơn cả trong các đại lượng vật lý nói chung. Nhiệt độ đóng vai trò quyết định đến nhiều tính chất của vật chất. Để chế tạo các bộ cảm biến nhiệt độ người ta sử dụng nhiều nguyên lý cảm biến khác nhau từ đó sẽ có các loại cảm biến khác nhau. Có thể kể ra đây vài loại cảm biến thông dụng như: nhiệt điện trở, nhiệt ngẫu, phương pháp quang dựa trên phân bố bức xạ nhiệt do dao động nhiệt. * Cảm biến cặp nhiệt ngẫu (cặp nhiệt điện) A B t0 t 1 2 Bộ cảm biến mạch nhiệt ngẫu là một mạch có từ hai hay nhiều thanh dẫn điện gồm hai dây dẫn A và B. Chỗ nối giữa hai thanh kim loại 1 và 2 được hàn với nhau. Khi 2 mối hàn t và t0 có nhiệt độ khác nhau thì sẽ có dòng điện chạy qua trong mạch kín (theo Seebek). Chiều của dòng điện phụ thuộc và nhiệt độ tương ứng của môi hàn, tức là nếu t > t0 thì dòng điện chạy theo hướng ngược lại. Nếu để hở một đầu thì giữa hai cực xuất hiện 1 sức điện động (sđđ) nhiệt. Khi mối hàn 1 và 2 có cùng nhiệt độ (giả sử là t0) thì sđđ tổng: EAB = eAB (t0) + eBA (t0) = 0 eAB = eAB (t) - eAB (t0) Khi nhiệt độ ở t0, t khác nhau thì sđđ tổng: EAB = eAB (t) + eAB (t0) Hay: EAB = eAB (t) - eAB (t0) Đây chính là phương trình cơ bản của cặp nhiệt ngẫu. Giả sử : t0 = const => eAB (t0) = C (hằng số) Vậy có: EAB (t) = eAB (t) - C = f (t) Như vậy bằng cách đo sđđ ta có thể tìm nhiện độ t của vật. Đầu mối hàn t là đâu đo, đầu t0 là đầu tự do. Đặc tính của một số loại cặp nhiệt điện Sự thay đổi sđđ của một số loại cặp nhiệt điện được mô tả dưới đây. 70 60 50 40 30 20 10 200 600 1000 1400 1800 E J K E (mV) T (0C) KT J E - 10 - 200 R S T Các ý nghĩa của các ký hiệu E, J, T, K, R, S, B E: Chromel/ Constantan J: Sắt/ Constantan T: Đồng/ Constantan K: Chromel/ Alumen R: Platin - Rodi/ Platin S: Platin - Rodi/ Platin B: Platin - Rodi (30%) / Platin - Rodi (6%) + Thông số kỹ thuật của các cặp nhiệt điện thông dụng. Cặp nhiệt điện Dải nhiệt độ làm việc 0C Sức điện động mV Độ chính xác Đồng/ Constantan f = 1,63mm - 270 - 370 - 6,258 á 19,027 (-1000C á 400C) : ± 2% (40C á 1000C) : ± 1,8% (-1000C á 3500C) : ± 0,75% Sắt/ Constantan f = 3,25mm - 210 - 800 - 8,095 á 45,498 (00C á 4000C) : ± 3% (4000C á 12500C) : ± 0,75% Chromel/Alumen f = 3,25 mm - 276 á 780 - 9,835 á 66,473 (00C á 4000C) : ± 3% (4000C á 12500C) : ± 0,75% Platin - Rodi (10%)/ Platin f = 0,51 mm - 50 á 1500 - 0,236 á 15,576 (00C á 6000C) : ± 2,5% (6000C á 15000C) : ± 0,4% Platin - Rodi (30%)/ Platin (6%) f = 0,51 mm 0 á 1700 0 á 12,426 (8700C á 17000C) : ± 0,5% Platin - Rodi (13%)/ Platin f = 0,51mm - 50 á 1500 - 0,226 á 17,445 (00C á 5380C) : ± 1,4% (5380C á 15000C) : ± 0,25% Lonfram - Reni (5%)/ Lonfram - Reni (26%) 0 á 2700 0 á 38,45 + Thang đo nhiệt độ - Thang đo nhiệt độ tuyệt đối K Người ta lấy nhiệt độ cuẩ điểm cân bằng của ba trạng thái nước - nước đá - hơi một giá trị bằng 273,15K. Từ thang đo này xác định được thang đo Celsius và Fahrenheit + Thang Celsius: 0C Do Andreas Celsius (Thuỵ Điển) đưa ra năm 1742. Trong thang này thì mật độ C (0C) cũng bằng một độ K. Quan hệ giữa nhiệt độ Celsius và nhiệt độ Kelvin được cho theo biểu thức: T (0C) = T (K) - 273,15 + Thang Fahrenheit: Do Fahrenheit đưa ra năm 1706, quan hệ giữa nhiệt độ Celsius và Fahrenheit: T (0C) = [T (0F) - 32] T (0F) = T (0C) + 32 Bảng giá trị tương ứng một số nhiệt độ quan trọng của 3 thang đo Nhiệt độ K 0C 0F Điểm không tuyệt đối 0 - 273,15 - 459,67 Hoà hợp nước - nước đá 273,15 0 32 Cân bằng nước - nước đá - hơi 273,16 0,01 32,018 Nước sôi 373,15 100 212 3.1.2.2. Bộ điều khiển công suất. Có nhiều phương pháp điều khiển công suất nhưng phương pháp dùng 2 thyistor mắc xung đối được sử dụng nhiều. Khi có xung điều khiển thì hai thyristor sẽ lần lượt mở cho dòng đi qua. Ta có thể điều khiển góc mở của thyristor bảo đảm cho công suất lò thay đổi từ 0 đến giá trị lớn nhất. Phương pháp này cho phép điều chỉnh trong phạm vi rộng, đáp ứng yêu cầu điều khiển, độ chính xác điều khiển tương đối cao, độ nhạy điều chỉnh tương đối lớn, có khả năng điều chỉnh liên tục và đều đặn. Dựa vào yêu cầu về chất lượng điều khiển và các trang thiết bị sẵn có, trong đồ án này chọn phương pháp điều chỉnh công suất lò dùng 2 thyristor mắc xung đối để điều khiển lò điện trở. Phương pháp điều khiển có thể là điều biên hoặc điều khiển khoảng thời gian đóng ngắt của thyristor. ậ đây ta chọn phương pháp điều khiển biên. a. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thyristor. Thyristor là thiết bị bán dẫn gồm 4lớp bán dẫn pnpn khác nhau về chiều dày và mật độ diện tích. Giữa các lớn bán dẫn này hình thành các chuyển tiếp lần lượt là J1, J2, J3 và được lấy ra ở các cực anốt, catốt và cực điều khiển. P1 N1 P2 N2 J1 J2 J3 G - K + A Hình 1 - 4: Sơ đồ cấu tạo thyristor. Khi đặt một điện áp một chiều giữa hai cực A và K (anốt nối vào cực dương, katốt nối vào cực âm) thì J1 và J3 được phân cực thuận còn J2 bị phân cực ngược. Gần như toàn bộ điện áp nguồn đặt lên mặt ghép J2. Điện trường nội tại Ei của J2 có chiều hướng từ N1 hướng về P2. Vùng chuyển tiếp cũng là vùng cách điện, không có dòng điện chảy qua thyristor. Khi có một xung điều khiển tác động vào cực G, các điện tử từ N2 chảy sang P2. Các điện tử chịu sức hút của điện trường tổng hợp của mặt ghép J2 và ngày càng nhiều điện tử chảy ào ạt vào N1, qua P1 và đến cực dương của nguồn điện ngoài với tốc độ 1cm/100ms Điện trở khi ở trạng thái khoá RK = 10W Điện trở khi ở trạng thái mở RM = 0.01W b. Đặc tính Von - Ampe của thyristor. Đặc tính Von - Ampe của thyristor gồm 4 đoạn. U Uch 4 2 3 iH i U7 Hình 1 - 5: Đặc tính Von - Ampe của thyristor. + Đoạn 1: ứng với trạng thái khoá, chỉ có dòng điện rò chảy qua. Khi tăng U đến Uch (điện áp chuyển trạng thái), bắt đầu quá trình tăng trưởng nhanh chóng của dòng điện, thyristor chuyển sang trạng thái mở. + Đoạn 2: ứng với giai đoạn phân cực thuận của J2. Trong giai đoạn này, mỗi lượng tăng nhỏ của dòng điện ứng với một lượng giảm lớn của điện áp đặt trên thyristor. Đoạn này còn được gọi là đoạn điện trở âm. + Đoạn 3: ứng với trạng thái mở của thyristor. Lúc này cả ba mặt ghép đã trở thành dẫn điện. Dòng điện chảy qua thyristor bị hạn chế bởi điện trở mạch ngoài. Điện áp rơi trên thyristor rất nhỏ khoảng 1V. Thyristor giữ được ở trạng thái mở chừng nào i còn lớn hơn iH, (dòng duy trì). Lựa chọn thyristor dùng trong mạch. Loại thyristor được dùng khi làm đồ án này là loại thyristor công suất nhỏ KY - 202H do Nga chế tạo với các thông số kỹ thuật như sau: + Điện áp làm việc: 0,4 (kV) + Dòng điện cực đại cho phép 10 (A) + Điện áp điều khiển 10 (V) + Dòng điện rò: 0.3 - 0.5 (A) Bộ điều khiển công suất lò nung. Sơ đồ nguyên lý tạo xung trên hình 1 - 6. Hệ thống này được dùng để điều khiển công suất nguồn cung cấp cho sợi đốt của lò tức là làm thay đổi nhiệt độ trong buồng lò, tín hiệu điều khiển được đưa vào đầu Y của hệ thống, còn công suất đốt được điều khiển bằng van thyristor. Nguồn cung cấp cho lò nung là nguồn điện xoay chiều vì vậy thyristor được sử dụng ở chế độ khoá tự nhiên, nghĩa là nó tự khoá khi dòng điện đi qua nó bằng không, vác van thyristor được mắc song song ngược chiều. Thyristor mở khi có đáp ứng thuận, có nghĩa là khi đặt điện áp dương lên Anốt, điệp áp âm lên Katốt đồng thời có tín hiệu điều khiển vào cực điều khiển G của nó và có dòng. Ig > Igst Ig: Dòng điều khiển Igst: Giới hạn giá trị dòng điều khiển ở đây ta mắc hai thyristor xung đối nhau nên ở mỗi thời điểm chỉ có một trong hai thyristor được mở cho dòng điện đi qua sợi đốt của lò. a là góc mở của thyristor, tức là góc lệch kể từ thời điểm ban đầu của nửa chu kỳ dòng xoay chiều cho đến thời điểm mở thyristor, thời điểm phát xung điều khiển làm thay đổi góc mở a tức là thay đổi công suất cung cấp cho dây nung của lò. Việc điều khiển thời điểm phát xung cho thyristor được thực hiện bằng bộ tạo xung răng cưa, bộ so sánh và bộ phát xung mở thyristor. + Mạch phát xung: Tín hiệu xung răng cưa được so sánh với tín hiệu điều khiển nhờ bộ khuếch đại thuật toán m A742. Xung răng cưa được đưa vào đầu đảo còn tín hiệu điều khiển được đưa vào đầu không đảo. Khuếch đại thuật toán m A742 được sử dụng ở chế độ khuếch đại không có phản hồi, vì vậy khi điện áp của xung răng cưa lớn hơn điện áp điều khiển thì điện áp ra của m A742 sẽ bão hoà âm còn khi điện áp của xung răng cưa nhỏ hơn điện áp điều khiển thì điện áp ra của m A742 sẽ bão hoà dương. Đầu ra của m A742 là xung vuông với tần số 100Hz. Sơ đồ nguyên lý mạch tạo xung ở hình vẽ sau: Tụ C2 và điện trở R11 là mạch vi phân, tạo ra các xung nhọn khi các xung vuông đảo dấu, kích thước của các xung này được quyết định bởi điện dung của tụ C2 và giá trị của điện trở R11. Diod D6 sẽ dùng để chặn các xung âm tác động lên cực Bazơ của transistor T3, như vậy Baxơ của transistor T3 chỉ chịu tác dụng của các xung nhọn dương với tần số 100Hz, thời điểm có các xung nhọn này là thời điểm giao nhau của sườn sau xung răng cưa với điện áp điều khiển. Nếu điện áp điều khiển tăng thì thời điểm giao nhau của nó với xung răng cưa càng dịch đến đỉnh xung, tức là góc lệch của nó sẽ so với thời điểm đầu của nửa chu kỳ tần số xoay chiều càng nhỏ. Trong trường hợp điện áp điều khiển giảm thì thời điểm giao nhau của nó với xung răng cưa càng dịch xa đỉnh xung, tức là góc lệch của nó so với điểm đầu của nửa chu kỳ tần số xoay chiều càng lớn. Như vậy khi điện áp điều khiển càng lớn thì góc lệch a sẽ nhỏ nên công suất cung cấp cho tải sẽ lớn và ngược lại. Khi có một xung dương đặt bào bazơ của transitor T3 thì nó sẽ mở và phát ra một xung qua cuộn sơ cấp của biến áp xung BX dẫn đến ở hai cuộn thứ cấp của biến áp xuất hiện hai xung dùng để mở các thyritor. Các điện trở R10 và R12 dùng để hạn chế dòng điều khiển đặt vào các thyritor, điện trở R13 dùng để giới hạn giá trị xung ở mạch sơ cấp, còn diod D9 dùng để xoá các xung âm sinh ra trong mạch sơ cấp của biến áp xung BX, đảm bảo transitor T3 khỏi chịu tác động của các xung điện áp có giá trị lớn. Các diod D7 và D8 dùng để ngăn không cho các xung âm tác động lên cực điều khiển của các thyritor, như vậy trong một nửa chu kỳ điện áp xoay chiều chỉ có một thyritor thông, tức là chỉ có thyritor nào có điện áp thuận mới được phép mở. Theo tính toán sơ bộ và theo kinh nghiệm ta đã chọn các thông số kỹ thuật như sau: T1: A 564 E0 = 12V R1 = 1,33 kW U = 6V R3 = 100 W T2 = C 828 R0 = 1kW C1 = 1mF R4 = 3 kW C2 = 0.22 mF R5 = 10 kW R6 = 5000 W R7 = 5 kW R10 = 30 W R11 = 2 kW D2 : 306 T3:C 2383 R2 = 12 kW t t t t t t u(t) u u Hình 1 - 7: Giản đồ xung theo thời gian Chương 4 Xác định đặc tính động học của đối tượng 4.1 Tổng quan về đối tượng điều chỉnh công nghiệp. 4.1.1. Khái niệm chung về đối tượng điều chỉnh công nghiệp. Các đối tượng điều chỉnh gặp trong công nghiệp dạng từ đơn giản đến phức tạp. Các đối tượng có thể có một đầu vào - một đầu ra, nhiều đầu vào - một đầu ra hay nhiều đàu vào - nhiều đầu ra. Đối tượng có một đại lượng điều chỉnh (một đầu ra) là đối tượng mà tín hiệu ra y (t) được kiểm soát và thay đổi dưới tác động của nhiều đại lượng vào m (t), l1(t), l2(t)… lm (t) trong đó thì: - m(t): tác động điều chỉnh (do bộ điều chỉnh đưa ra) - l1(t), l2(t)… lm (t) là các chấn động bên trong và bên ngoài. Chấn động bên trong là những tác động ảnh hưởng đến đối tượng theo kênh điều chỉnh còn chấn động bên ngoài là những tác động trực tiếp từ môi trường xung quanh. Giả sử các đại lượng vào và ra thay đổi trong khoảng nhỏ và hệ có thể tuyến tính hoá được. Khi đó theo nguyên lý xếp chồng ta có thể viết. y(t) = yu (t) + . Trong đó: y(t) là đại lượng ra do sự tác động của tín hiẹu điều chỉnh vào các tác động khác đồng thời. yu(t) là tín hiệu ra do tác động của tín hiệu điều chỉnh. yli(t) là tín hiệu ra do tác động của các chấn động. Viết lại công thức trên dưới dạng ảnh Laplace. y (s) = yu (s) + = W0 (l). m (s) + Ta có: W(s) = . Hàm truyền của đối tượng theo kênh tác động điều chỉnh. Wi (s) = : Hàm truyền của đối tượng theo kênh chấn động l1 l2 lm …... …... y u W0(s) l1 l2 lm yu1 yu2 Từ sự phân tích trên ta thấy rằng:muốn mô tả một cách đầy đủ đặc tính động của đối tượng điều chỉnh ngoài hãm truyền đối tượng theo kênh điều chỉnh, cần biết tất cả các phương trình của đối tượng theo mỗi kênh có chấn động. * Đối tượng có nhiều đại lượng điều chỉnh (nhiều đầu ra). Các đối tượng phức tạp trong công nghiệp thường gồm nhiều đại lượng điều chỉnh. Khi xây dựng hệ thống điều chỉnh với các đối tượng này thì tương ứng với mỗi đại lượng ra phải có một tác động điều chỉnh (để đảm bảo tính điều khiển được của hệ thống). Ngoài ra đối tượng tự nó còn bị tác động của nhiều chấn động bên trong và bên ngoài khác nữa. Các đối tượng loại này được phân ra làm hai loại. + Thứ nhất: Là đối tượng mà trong đó mỗi tác động điều chỉnh chỉ ảnh hưởng đến một đại lượng điều chỉnh (đầu ra) tương ứng. Trong trường hợp này thì đối tượng phức tạp có thể tẩch thành nhiều đối tượng đơn giản hơn, độc lập lẫn nhau. Do đó với mỗi đối tượng đơn giản có thể xây dựng một hệ thống điều chỉnh độc lập. Hệ thống như vậy gọi là hệ Autonom (hệ tách được). Tính toán thiết kế và hiệu chỉnh đối với hệ Autonom hoàn toàn giống đối với các hệ có một đại lượng điều chỉnh. + Thứ hai: Là đối tượng mà một tác động điều chỉnh có thể ảnh hưởng đến nhiều đại lượng điều chỉnh khác. Đối tượng này không tách được (non autonom). Hệ thống tương ứng với loại đối tượng này gọi là hệ nhiều liên kết. y1 y2 ul m2 l1 l2 lm Ví dụ: một hệ thống điều chỉnh có hai đại lượng điều chỉnh và các chấn động l1, l2,… lm Ta có: Y1(s) = W11 (s) . m1 (s) + W12 (s) + Y2(s) = W12 (s) . m2 (s) + W22 (s) + Trong đó: - W11 (s), W12 (s): Hàm truyền theo kênh từ đầu ra m1 (s) và m2 (s)tương ứng đến đầu ra Y1(t). - W21 (s), W22 (s): Hàm truyền theo kênh từ đầu vào m1 (s) và m2 (s)tương ứng đến đầu ra Y2(t). - Tương tự: W1li (s): là hàm truyền theo kênh từ chấn động li đến đầu ra y1(t). W2 li (s): là hàm truyền theo kênh từ chấn động li đến đầu ra y2(t). Trường hợp tổng quát đối với hệ có n đại lượng điều chỉnh, n tác động điều chỉng tương ứng và m chấn động, quan hệ vào - ra cóthể viết dưới dạng ma trận truyền như sau: Y(s) = WK (s) . m (s) + Wl (s) . l (s) Trong đó: Wk(s), Wl (s): là hàm truyền ma trận tương ứng với vectơ tác động điều chỉnh và vectơ chân động. Để thiết kế hệ thống thì người thiết kế phải cố gằng xây dựng hệ thống sao cho đơn giản nhất mà lại đảm bảo yêu cầu về chất lượng điều chỉnh. Vì vậy việc nghiên cứu kỹ thuật tính chất động học của đối tượng với mỗi kênh tín hiệu vào, chọn ra những tác động điều chỉnh quan trọng nhất và lược bỏ những chất động không đáng kể. 4.1.2. Đặc tính và mô hình các đối tượng công nghiệp. Đặc tính của đối tượng là mối quan hệ động học dưới dạng giải tích hoặc đồ thì của mỗi tín hiệu ra đối với mỗi tín hiệu vào riêng biệt. ứng với mối quan hệ đó tương thích một đặc tính tần số hay thời gian nhất định. Đặc điểm của đối tượng nhiệt là quán tính lớn và hay có trễ. Có thể chia các đối tượng công nghiệp thành hai nhóm chính sau đây. * Nhóm thứ nhất: y(t) 0 đường cong quá độ của các đối tượng loại này theo thời gian tiến tới vô tận. Hình 4.1.2 - 1 y(t) 0 t y(t) 0 t Hình 4.1.2 - 2 Hình 4.1.2 - 3 t y(t) 0 Hình 4.1.2 - 4 t0 y(t) 0 Hình 4.1.2 - 5 t0 t Đường cong quá độ trên hình 4.1.2 - 2,3 có đặc trưng là đại lượng điều chỉnh y(t) bắt đầu thay đổi ngay khi có tác động đầu vào. Ngoài ra trên hình 4.1.2 - 2 thì đại lượng điều chỉnh thay đổi với vận tốc không đổi, còn hình 4.1.2 - 3 thì đại lượng điều chỉnh thay đổi với vận tốc tăng dần và tiến tới một giá trị với vận tốc tiệm cận nào đó. Đường cong quá độ trên hình 3.1.2 - 4,5 đại lượng ra chỉ bắt đầu sau một thời gian t0 nào đó kể từ khi có tín hiệu vào. Từ các đặc tính đó ta có thể nhận thấy rằng đối tượng 4.1.2 - 2 mang tính chất một khâu tích phân, trên hình 3.1.2 - 3 mang tính chất một khâu tích phân quán tính, hình 4.1.2 - 3 mang tính chất một khâu tích phân có trễ, hình 4.1.2 - 5 là khâu tích phân quán tính có trễ. Các đối tượng này nói chung được đặc trưng bởi tốc độ quá độ e (tốc độ thay đổi đại lượng điều chỉnh). Tốc độ quá độ bằng tốc độ thay đổi lớn nhất tín hiệu ra chia cho tín hiệu vào. * Nhóm thứ hai. Gồm những đối tượng ổn định. Đường cong quá độ có xu hướng tiến tới tiệm cận ngang song song với trục thời gian. Đặc điểm chung của các đối tượng này là sau khi xuất hiện tín hiệu điều khiển vào chúng tiến tới một trạng thái cân bằng mới. Tính chất khôi phục trạng thái cân bằng mới sau khi có tác động đầu vào gọi là tự cân bằng. Đối tượng có tính chất này gọi là đối tượng tự cân bằng. Mỗi trạng thái cân bằng được đặc trưng bởi một giá trị tự cân bằng càng lớn nếu giá trị xác lập của trạng thái cân bằng mới càng ít sai lệch so với giá trị cân bằng ban đầu khi xung tác động có cùng một giá trị. Tính chất tĩnh học của đối tượng có tính tự cân bằng đặc trưng bởi hệ số khuếch đại hay hệ số truyền Kđ = = const - Giá trị tín hiệu tác động vào Y(Ơ): Giá trị xác lập mới của đại lượng điều chỉnh sau khi kết thúc quá trình quá độ. Phân tích các đối tượng cân bằng người ta thấy có bốn đặc tính cơ bản sau: t y(t) Hình 4.1.2 - 7a t0 y(t) 0 Hình 4.1.2 - 7b t0 t y(t) 0 t y(t) 0 t Hình 4.1.2 - 6a Hình 4.1.2 - 6b y(Ơ) y(Ơ) tu y(Ơ) y(Ơ) tu Đặc điểm của đối tượng có đường cong quá độ trên hình 3.1.2 - 6a có tốc độ thay đổi đại lượng đầu ra y(t) có giá trị lớn nhất tại thời điểm xuất hiện xung vào (X0 = const), nó thể hiện tính chất một khâu quán tính nhất không trễ. Đường cong trên hình 4.1.2 - 6b có một điểm uốn tại tu. Tại đây tốc độ đạt giá trị lớn nhất, thể hiện tính chất động học của nhiều khâu quán tính bậc 1 mắc nối tiếp nhau. Hình 4.1.2 - 7a thể hiện đặc tính động học của khâu quán tính có trễ. Hình 4.1.2 - 7b thể hiện đặc tính động học của khâu quántính và khâu trễ mắc nối tiếp. Dạng đối tượng có tính tự cân bằng rất phổ biến trong công nghiệp (ví dụ đối tượng hơi quá nhiệt, đối tượng điều chỉnh áp suất v.v…) Ngoài những đối tượng có đặc điểm như đã nói trên, còn tồn tại những đối mang đặc tính của một khâu dao động có trễ hoặc không trễ, khâu tích phân có dao động , khâu dao động có quán tính… Mô hình tổng quát các đối tượng điểu chỉnh trong công nghiệp có thể viết dưới dạng hàm truyền như sau. Wđt (s) = Với m Ê n Trong đó: Kd: hệ số khuếch đại t: thời gian trễ e: là bậc ai, bi: hệ số không đổi. Đối với nhiều đối tượng công nghiệp người ta có thể dùng mô hình thể hiện sự mắc nối tiếp giữa khâu trễ và nhiều khâu quán tính bậc nhất (và khâu tích phân nếu có). Ví dụ: Wđt (s) = n = 0, 1 , 2…… Ti là hằng số thời gian của khâu quán tính. Những dạng đặc biệt của công thức trên. Đối tượng tự cân bằng Đối tượng không tự cân bằng 3.1.3. Phương pháp thực nghiệm xác định đặc tính động của đối tượng. Mục đích củaviệc xác định đặc tính của đối tượng là để rút ra đặc tính tần số của nó. Đặc tính tần số đối tượng là cơ sở để nghiên cứu và phân tích hệ thống tự động. Các phương pháp tính toán thông số hiệu chỉnh tối ưu của bộ điều chỉnh nhiệt hiện nay đa phần đều dựa trên cơ sở đặc tính tần số của đối tượng dưới dạng giải tích hoặc đồ thị. Đặc tính tần số của đối tượng có thể xác định bằng thực nghiệm (dùng sóng hình sin) hay xác định từ đặc tính thời gian (dùng xung bậc thang). Tuỳ theo đặc điểm và điều kiện thực tế của quá trình công nghệ mà phương thức xác định đặc tính động của đối tượng điều chỉnh khác nhau. Nhưng về mặt nguyên lý thì đều giống nhau ở chỗ cần đo tín hiệu xung tác động vào và tín hiệu đáp ứng ra của đối tượng. * Xác định đặc tính thời gian của đối tượng. Đối với hệ hở (tạm ngắt vòng điều kiện) thì đặc tính thời gian của đối tượng có thể xác định theo sơ đồ sau. Đo tín hiệu vào g: Các tác động y x: Tín hiệu vào Đầu đo tín hiệu ra Cơ cấu ghi nhận và xử lý x1 (t) t 1 x1 (t) = 1 (t - t0) X2 (t) t t0 X2 (t) = 1 (t - t0) - 1 (t - t1) t1 Tín hiệu vào thường là xung bậc thang hoặc xung ngắn hạn hình chữ nhật. Một điều khiển để đảm bảo phương pháp trên chính xác là: tính chất động học của đối tượng không thay đổi hoặc thay đổi rất chậm so với quá trình quá độ. Trong trường hợp có ảnh hưởng của nhiều ngẫu nhiên đòi hỏi phải lặp đi lặp lại nhiều lần quá trình thí nghiệm. * Xác định đặc tính tần số của đối tượng. Phương pháp thực nghiệm xác định đặc tính tần số của đối tượng có thể thực hiện với hệ hở (tạm ngắt vòng điều khiển) hoặc với ngay cả trên hệ thống đang vận hành. - Đối với hệ hở ta có sơ đồ thực hiện sau: Đo tín hiệu vào g y Đo tín hiệu ra Cơ cấu ghi nhận và xử lý Đối tượng điều chỉnh Máy phát sóng x - Đối với hệ kín thì tín hiệu vào hình sin tác động ngay vào bộ điều chỉnh. Sơ đồ thực hiện như sau: y Đo tín hiệu ra Ghi nhận và xử lý Đối tượng điều chỉnh Bộ điều chỉnh Đo tín hiệu vào Máy phát sóng Nhìn chung thì xác định đặc tính tần số bằng thực nghiệm đòi hỏi nhiều chi phí và thời gian hơn so với đặc tính thời gian. Nhưng phương pháp dùng nóng điều hoà có độ chính xác cao hơn và độ tin cậy cao, có thể thực hiện thí nghiệm ngay trên thiết bị đang vận hành, ít bị ảnh hưởng của nhiều ngẫn nhiên. Khi đầu vào lò một xung bậc thang đơn vị thì ở đầu ra của đối tượng ta sẽ thu được đặc tính quá độ. x(t) t 1 t Tín hiệu vào x(t) t h(t) Đường đ