Xây dựng hệ thống điều khiển nhiệt độ

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 điệ._.n 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 LE._. 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 đặc tính quá độ 4.2. Tiến hành xác định đặc tính của đối tượng. Sau khi đã tìm hiểu về các đối tượng chủ yếu trong công nghiệp ta tiến hành thực nghiệm xác định đặc tính của đối tượng. Đặc tính ta xác định ở đây là đặc tính thời gian của đối tượng (mà cụ thể là đặc tính quá độ). Do đối tượng khá đơn giản (là lò điện trở trong phòng thí nghiệm) và thực chất là sợi dây đất và không làm việc trong môi trường phức tạp, nhiều tác động phụ. Nên trước hết xác định đặc tính về mặt thời gian của nó. Hoàn toàn có thể xây dựng được đặc tính tần số với độ chính xác có thể chọn lựa dựa trên đặc tính thời gian. Phương pháp thực nghiệm mà ta chọn là phương pháp dựa trên sự phan tích cấu trúc. Nội dung phương pháp này như sau: + Đối với đối tượng câu bằng, đặc tính quá độ khônng có điểm uốn. x(t) t y(Ơ) Ta 0 t x Đặc tính này là của đối tượng quán tính bậc nhất có trễ. Trong đó: t: là thời gian trễ Ta: Hằng số thời gian KM: hệ số khuếch đại. Với KM thì xác định như sau: (x0 : biên độ tín hiệu vào x) Còn hằng số thời gian và thời gian trễ được xác định trên hình vẽ. Những trường hợp suy biến của mô hình đối tượng có thể có như sau. 1. t = 0 (hoặc t ằ 0) và Ta - 0 (Ta ằ 0). Khi đó đối tượng biến thành 1 khâu tỷ lệ: đồ thị có dạng như sau: t x x = const t y(t) KM . x 2. Ta = 0 (Ta ằ 0); KM = 1, t = 0; đối tượng có dạng một khâu trễ với thời gian trễ t. Khi đó đồ thị có dạng như sau: t x x = const t y(t) 3. t = 0; Ta > 0; KM ạ 0 dẫn đến mô hình một khâu quán tính bậc nhất thông thường. Nhận dạng đối tượng. Để nhận dạng đối tượng ở đây chúng em dùng phương pháp thực nghiệm để xác định đặc tính của đối tượng. Đặt vào bộ điều khiển Thyistor điện áp 3V, sau đó dùng máy tự ghi ghi lại đáp ứng đầu ra H(t) của đối tượng thông qua tín hiệu sensor. Hình vẽ 1 : Tín hiệu đầu vào chuẩn Hình vẽ 2: Đặc tính đầu ra H(t) Để xác định được đồ thị hàm (t). Tịnh tiến hàm quá độ dọc theo trục nhiệt độ (chiều dương) một đoạn 30. Lúc này ta có =500-30=470. Tịnh tiến hàm quá độ dọc theo trục thời gian (chiều dương) một đoạn 40. Tiến hành rời rạc hoá hàm quá độ. Với (t) Ta có bảng số liệu sau: H(t) 30 30 40 50 60 70 80 90 100 (t) 0 0 0.021 0.043 0.064 0.085 0.106 0.128 0.149 H(t) 110 120 130 140 150 160 170 180 190 (t) 0.170 0.191 0.213 0.234 0.255 0.277 0.298 0.319 0.340 H(t) 200 210 220 230 240 250 260 270 280 (t) 0.362 0.383 0.404 0.425 0.447 0.468 0.489 0.511 0.532 H(t) 290 300 310 320 330 340 350 360 370 (t) 0.553 0.574 0.596 0.617 0.638 0.660 0.681 0.702 0.723 H(t) 380 390 400 410 420 430 440 450 460 (t) 0.745 0.766 0.787 0.808 0.830 0.851 0.872 0.894 0.915 H(t) 470 480 490 500 500 500 500 500 500 (t) 0.936 0.957 0.979 1 1 1 1 1 1 Từ các giá trị rời rạc trên vẽ lại được hàm (t) Hình vẽ 2: Đồ thị hàm chuẩn (t) Từ trên đồ thị xác định t7 sao cho (t) =0.7 ta được t7 = 731(s) và t3 =(t) =0.33. Như vậy đối tượng ta đang xét có (t) =0.33 > 0.31. Do đó đối tượng được lấy gần đúng bằng khâu bậc nhất có trễ. Trên đường chuẩn ta lấy điểm A có (tA)=0.10.2, điểm B có (tB)=0.80.9. Như vậy ta lấy điểm A có (tA)=0.2 và điểm B (t) =0.8. Trên đồ thị ta có tA =159 (s) và tB =933 (s). Hàm quá độ của đối tượng có dạng. H(t) =K.(1-) Hàm chuẩn. (t) =(1-) Thay toạ độ điểm A và B vào ta có A(t)= (1-) (*) B(t)= (1-) (**) Từ (*) =ln(1-A(t)) (1) Từ (**) =ln(1-B(t)) (2) Chia vế với vế của (1) cho (2) ta có. (3) Từ (3) ta rút ra được Thay số vào ta có: =34(s) Trừ vế với vế của (1) và (2) ta có. Thay số vào ta có: (s) Hệ số khuếch đại. Trong đó: là bước nhảy bậc thang ở đầu vào. là giá trị xác lập của hàm quá độ là giá trị hàm quá độ ở thời điểm ban đầu Tín hiệu vào là điện áp, sai lệch vào là: Tín hiệu ra là điện áp, sai lệch vào là: Hay chuyển sang dạng số =3=1228.5 Thay số vào ta có. Thay các giá trị tìm được vào ta có. Hàm truyền của đối tượng lò là: Nhận dạng đối tượng nung. Vật nung mà ta ta khảo sát là đối tượng một thỏi Diatomit hình trụ có đường kính là 100mm. Đặt cặp nhiệt điện vào tâm vật và được nối với Recorder. Tương tự như cách nhận dạng đối tượng lò. Ta có đáp ứng đầu ra H(t) như sau: Hàm truyền của hệ là: Từ quan hệ để xác định được ta sử dụng phần mềm Matlab để thực hiện phép chia. Sau khi thực hiện ta được.  Chương 5 Tổng hợp hệ thống 5.1. Chất lượng điều chỉnh. 5.1.1. Khái niện về chất lượng điều chỉnh. Để quá trình điều chỉnh hệ thống có hiệu quả, mỗi hệ thống điều chỉnh phải thoả mãn hàng loạt các yêu cầu khác nhau về tính chất của quá trình điều chỉnh. Từ đó hình thành nên khái niệm chất lượng điều chỉnh. Có thể hiểu một cách đơn giản khái niệm về chất lượng điều chỉnh như sau. Chất lượng điều chỉnh là tập hợp những yếu tố định lượng thể hiện mức độ tốt xấu theo một nghĩa nào đó của quá trình trong điều kiện làm việc nhất định. Những yếu tố đó có thể gọi là chỉ tiêu chất lượng điều chỉnh. Các chỉ tiêu đó được xác định theo đáp ứng của hệ thống khi có các tác động vào khác nhau. Các tác động đó có thể phân ra những trường hợp sau. + Tác động vào là một đại lượng ngẫu nhiên (tức là không biểu diễn được dưới dạng hàm thời gian rõ ràng), chỉ tiêu chất lượng cơ bản là độ chính xác và quĩ đạo sai lệch trung bình bình phương giữa đại lượng điều chỉnh và quĩ đạo mong muốn của nó. Trong trường hợp người ta thường dùng các phương pháp của lý thuyết xác suất thống kê. + Tác động đầu vào là một hàm thời gian xác định, chất lượng điều chỉnh được xác định theo đáp ứng của hệ thống đối với các dạng xung điển hình như xung bậc thang, xung đơn vị và dạng tác động hình sin. v.v... -Tác động bậc thang là tác động hay gặp trong thực tế. Nó đặc trưng cho hệ thống điều chỉnh tự động duy trì thông số (giá trị đặt của hệ thống là hằng số). Tác động xung bậc thang thường do sự đóng ngắt đột ngột các thiết bị tiêu thụ năng lượng, vật chất làm phụ tải thay đổi đột ngột, hoặc chỉ đơn giản thay đổi đột ngột giá trị điểm đặt của hệ thống. - Xung tác động đơn vị (hàm delta) thường ở trong các hệ thống mà phụ tải phải thay đổi nhanh, giá trị thay đổi lớn và đặc biệt là rất nhanh với thời gian quá độ của hệ thống. + Đối với các hệ thống làm việc trong điều kiên có rung động hoặc các chấn động có chu kỳ thì các nhiễu chu kỳ đó sẽ phân tích ra những sóng hình sin thành phần tác động vào hệ thống. Mỗi sóng hình sin đó sẽ tác động vào hệ thống theo tính chất của nó. Ta có thể phân chỉ tiêu chất lượng điều chỉnh ra làm hai loại cơ bản là: trực tiếp và gián tiếp. 5.1.2. Đánh giá chất lượng điều chỉnh khi có xung bậc thang. Quá trình qúa độ của hệ thống xảy ra khi có tác động từ bên ngoài trong số những dạng tác động khác nhau thì xung bậc thang được coi là loại xung nguy hiểm nhất đối với một hệ thống điều chỉnh tự động vì nó làm thay đổi mạnh nhất đại lượng điều chỉnh. Đáp ứng ra của hệ thống đối với các tác động xung bậc thang (đặc tính quá độ) là đường cong biến thiên của đại lượng điều chỉnh theo thời gian bắt đầu từ thời điểm có tác động bậc thang. Thông thường cac chỉ số chất lượng trực tiếp được xác định dựa trên đặc tính quá độ h(t) khi có tác động xung bậc thang đơn vị. 1 khi t ³ 0 o khi t <0 1(t) = Với điều kiên hệ thống ở vị trí “0” ban đầu 2D t h(Ơ) hmax h(t) 0 tđ Dựa trên đặc tính quá độ người ta có thể xác định những chỉ số chất lượng sau đây: a.Thời gian điều chỉnh tác động. Chỉ số này cho phép đánh giá độ tác động nhanh của hệ thống. Giá trị lý thuyết của thời gian điều chỉnh luôn luôn bằng vô cùng, nhưng rõ ràng giá trị đó không phản ánh được tốc độ tắt dần của quá trình quá độ. Vì vậy người ta tính thời gian điều chỉnh thựcté là thời gian tối thiểu mà bắt đầu từ đó đại lượng điều chỉnh sai lệch không quá một đại lượng D (D > 0) so với giá trị xác lập của nó. | h(t) - h(Ơ) | Ê D với t ³ tđ. Trong đó: h(Ơ) là giá trị xác lập của quá trình qúa độ D được chọn tuỳ theo yêu cầu về chất lượng điều chỉnh hoặc chỉ có thể xác định là vùng không nhạy của bộ điều chỉnh. Quá trình quá độ của hệ thống coi như tắt hẳn sau một thời gian điều chỉnh tác động. Kể từ đó độ biến thiên của đại lượng điều chỉnh không được vượt qua khỏi vùng không nhạy của bộ điều khiển. Thực tế thì giá trị D thường xác định bằngtừ 3 đến 10% giá trị xác lập h(Ơ) của đại lượng điều chỉnh. Với các điều kiên khác như nhau thì hệ thống có thời gian điều chỉnh càng ngắn sẽ có chất lượng càng cao. b. Độ quá điều chỉnh. Trong quá trình điều chỉnh từ chế độ xác lập này sang chế độ xác lập khác có thể xảy ra hai trường hợp thay đổi đại lượng điều chỉnh tới giá trị mới. Trường hợp thứ hai hay xảy ra khi đại lượng điều chỉnh vượt ra ngoài giới hạn trên. Trường hợp này xảy ra hiện tượng quá điều chỉnh được đánh gái bằng đại lượng: Độ quá điều chỉnh theo công thức sau: hmax: là giá trị lớn nhất của đặc tính quá độ. Trong trường hựp h(Ơ) = 0 độ quá điều chỉnh được tính theo công thức sau: a: là biên độ xung bậc thang đầu vào. Tuỳ theo chất lượng sản phẩm, độ an toàn thiết bị, yết tố kinh tế... mà độ quá điều chỉnh có thể cho phép có hoặc không. Nhưng nhìn chung thì giá trị này hay nằm trong khoảng 10 á 30%. c. Tính chất tắt dần quá trình quá độ. Quá trình quá độ có thể dao động, không có chu kỳ hoặc đơn điệu. Quá trình quá độ gọi đơn điệu nến độ sai lệch giữa đại lượng điều chỉnh và giá trị xác lập mới của nó luôn luôn giảm. Quá trình quá độ đơn điệu không bao giờ có độ quá điều chỉnh. Quá trình quá độ phi chu kỳ thường không có quá một điểm cực đại. Đối với quá trình dao động thì các điểm cực đại, cực tiểu xuất hiện liên tục cho đến khi đại lượng điều chỉnh lọt vào vùng không nhạy của hệ thống. h2 max D h1 max 2 3 1 Đặc tính qúa độ đơn điệu. Đặc tính quá trình quá độ dao động Đặc tính quá trình quá độ phi chu kỳ Các chỉ tiêu khác giống nhau, hệ thống nào có quá trình qúa độ ít dao động thì tốt hơn (đơn điệu). Để đánh giá được tính chất dao động của hệ thống người ta xác định hệ số tắt dần c theo công thức. Và độ dao động m: Quá trình quá độ tắt càng nhanh nếu c (hoặc m) càng lớn. Nếu c = 1 (m = Ơ) đặc tính quá độ không có dao động Nếu c = 0 (m = 0) đặc tính quá độ dao động không tắt (hệ thống ở biên giới ổn định. 5.1.3. Tiêu chuẩn chất lượng dạng tích phân. Đây là đánh giá tổng hợp chất lượng điều chỉnh hệ tự động. Tiêu chuẩn tích phân được định nghĩa là tích phân xác định theo thời gian của hàm sai số giữa đặc tính quá độ và giá trị xác lập của nó. Những dạng phổ biến tiêu chuẩn tích phân là: e = h(Ơ) - h(t); q: hệ số trọng nào đó. Nhìn chung tiêu chuẩn tích phân là chỉ số chất lượng gián tiếp. Nó phản ánh tương đối tổng hợp độ tác động nhanh và độ quá điều chỉnh của hệ thống. h(t) h(Ơ) h(t) t Tích phân J1 chính là diện tích phân gạch chéo trên hình vẽ. Tích phân này phản ánh tương đối tốt tính chất tác động nhanh (thời gian điều chỉnh) của hệ thống có quá trình quá độ đơn điệu. Với cùng một điều kiện ban đầu, thì hệ thống có giá trị tích phân J1 càng nhỏ sẽ càng tác đông nhanh, thời gian điều chỉnh càng ngắn. Đối với các quá trình quá độ có dao động, tích phân J1 không phản ánh đúng độ tác động nhanh của hệ thống nữa. người ta thay tích phân J1 bằng tích phân trị tuyệt đối J1a. - - h(t) h(t) h(Ơ) + + + - - Tuy nhiên tính toán với J1a thì khó khăn và phức tạp hơn. Hai tích phân J2 và J2a là tích phân của hàm bình phương sai số động học nên nó không phụ thuộc vào dấu của e(t) và đạo hàm nên nó phản ánh trung thực độ tác động nhanh của hệ thống. 5.1.4. Đánh giá chất lượng điều chỉnh khi có tác động sóng điều hoà khi tín hiệu tác động vào hệ thống là các dao động điều hoà, chất lượng của hệ thống điều chỉnh, có thể đánh giá dựa trên đặc tính tần số - biên độ - pha, đặc tính tần số - biên độ, đặc tính tần số pha và đặc tính tần số logarit. Một số chỉ tiêu chất lượng cơ bản thường được xét là; M - Chỉ số dao động wr- tần số dao động cộng hưởng wo - dải thông tần của hệ thống. Và các sự dự trữ ổn định theo modun và theo pha. Chỉ số dao động M đặc trưng cho xu hướng dao động của hệ thống chỉ số dao động M là tỷ số giữa giá trị biên độ lớn nhất của hệ thống (tại tần số cộng hưởng) và giá trị biên độ tại tần số w = 0 M = AKmax/AK(0) = Ak (wr)/ Ak(0) Với Ak(w) - đặc tính biên độ của hệ thống kín. w wk Ak(0) Akmax Với các điều kiện khác giống nhau thì hệ thống có M càng lớn thì càng kem chất lượng. Trong các bài toán thiết kế, để đảm bảo cho hệ thống có độ dự trữ ổn định nhất , người ta phải áp đặt một giới hạn trên nào đó của chỉ số dao động. Tần số cộng hưởng wr đối với hệ thống dao động là tần số mà tại đó đặc tính biên độ tần số có giá trị lớn nhất. Các tín hiệu dao động với tấn số đó đi qua hệ thống được khuếch đại ở mức tối đa. Dải thông tần của hệ thống là khoảng tần số từ w = 0 á w0 thoả mãn hệ thức. Ak(w) ³ Ak(w0) = 0,707 Ak(0) w Ak(0) 0,707Ak(0) Ak w0 wc Thông thường trong thiết bị hệ thống, đặt ra yêu cầu là dải thông tần không được quá lớn để tránh cho nhiễu tần số cao khỏi ảnh hưởng đến hệ thống. Tần số cắt wc là giá trị tần số mà trong khoảng w = 0 á wc đặc tính biên độ của hệ thống thoả mãn. Ak(w) ³ 1; w = 0 á wc Tần số cắt liên quan một cách gián tiếp với độ tác động nhanh của hệ thống điều chỉnh. Tần số cắt wc càng nhỏ thì độ tác động nhanh của hệ thống càng kém tđ = (1+ 2) 2p/wc Nếu quá trình quá độ có một hoặc hai dao động thì đồ thị của nó đạt cực đại đầu tiên sau một thời gian tmax ằ p/wc Ngoài những tiêu chuẩn đánh giá chất lượng kể trên, người ta còn đánh giá chất lượng điều chỉnh trong chế độ xác lập… Tuy nhiên cần nhấn mạnh rằng, ngày nay với sự phát triển cao của kỹ thuật tính toán và máy tính điện tử, đặc tính quá độ của hệ thống dù phức tạp đến đâu cũng dễ dàng thể hiện được dưới dạng đồ thị chính xác. Chính vì vậy mà vai trò ứng dụng của các tiêu chuẩn chất lượng trực tiếp trong quá trình thiết bị hệ thống tự động ngày càng tăng. 5.2. Cơ sở lý thuyết về tổng hợp hệ thống 5.2.1. Khái niệm về bài toán tổng hợp hệ thống. Tổng hợp hệ thống điều chỉnh tự động là quá trình tìm cấu trúc và giá trị các thông số toàn bộ hệ thống sao cho với những điều kiện cho trước (Ví dụ như: Tính chất các tác động bên trong, bên ngoài và các yêu cầu về độ tin cậy, giá thành, công suất…) nằm trong phạm vi cho trước hoặc đạt giá trị tối ưu. Bài toán tổng hợp ngược lại với bài toán phân tích. Bài toán phân tích là đánh giá các tiêu chuẩn về chất lượng điều chỉnh của hệ thống có cấu trúc và thông số biết trước. Bài toán phân tích là hoàn toàn xác định. Trong khi đó bài toán tổng hợp có nhiều yếu tố bất định và thường có nhiều lời giải. Thông thường thì bài toán tổng hợp thường được phân chia và giải quyết theo nhiều giai đoạn khác nhau. Có thể tạm chia thành những giai đoạn: Giai đoạn 1: Tổng hợp hệ thống bao giờ cũng bắt đầu bằng việc xác định những bộ phận và các thông số biết trước. Đây là phần không đổi của hệ thống. Trong hầu hết các hệ thống điều chỉnh thì đối tượng điều chỉnh, cơ quan điều chỉnh cơ cấu chấp hành và đôi khi một phần bộ điều chỉnh (các cơ cấu đo lường, biến đổi) thường là biết trước. Trong một số trường hợp ít có, đối tượng chưa xác định trước hoàn toàn, bộ điều chỉnh cũng chưa có trong công nghiệp thì bài toán tổng hợp là tạo kỹ thuật mới đáp ứng những yêu cầu về điều khiển đặt ra. Giai đoạn 2: Xác định sơ đồ cấu trúc và những đặc tính tĩnh và động học của phần không đổi trên (xác định mô hình toán). Những dữ kiện này thường lấy trong tài liệu, hồ sơ máy, sổ tay tra cứu… hoặc phải lấy từ những thí nghiệm trựctiếp trên đối tượng. Mô hình toán của phần không đổi thường biểu diễn dưới dạng hàm truyền hoặc phương trinh vi phân. Giai đoạn 3: Xây dựng sơ đồ cấu trúc của toàn bộ hệ thống điều chỉnh. Hệ thống một vòng xây dựng trên nguyên lý điều chỉnh sai lệch. Nếu cần thiết tăng tính ổn định hệ thống, tăng độ tác động nhanh, giảm nhiễu người ta có thể xây dựng hệ thống điều chỉnh nhiều vòng kín, hoặc có thêm khâu khử nhiễu… Giai đoạn 4: Dựa theo sơ đồ cấu trúc của hệ thống và mô hình tính toán của phần không đổi có thể tiến hành tổng hợp phần không đổi của hệ thống. Đó là các bộ điều chỉnh, các bộ khử nhiễu… Dựa trên các yêu cầu về chất lượng điều chỉnh trong chế độ xác lập và quá trình quá độ… ta tiến hành tối ưu hoá tham số hiệu chỉnh của hệ thống. 5.2.2. Một số phương pháp tổng hợp bộ điều khiển PID. * Phương pháp sử dụng mô hình xấp xỉ bậc nhất có trễ của đối tượng (phương pháp thứ nhất của Ziegler - Nichols). Phương pháp này xác định tham số Kp, TI, ID cho bộ điều khiển PID trên cơ sở đối tượng có thể được xấp xỉ bởi hàm truyền đạt dạng. W(s) = t đ Ơ Sao cho hệ thống nhanh chóng về chế độ xác lập và độ quá điều chỉnh Dhmax không vượt quá 40% hƠ = lim h (t) t 40% 1 h (t) Các tham số t (hằng số thời gian trễ), k (hệ số khuếch đại) và T (hằng số thời gian) được xác định gần đúng từ đồ thị hàm quá độ t (t) của đối tượng. T k h (t) t + t là khoảng thời gian đầu ra h (t) chưa có phản ứng ngay với kích thước 1 (t) tại đầu vào. t đ Ơ + k là giá trị giới hạn hƠ = lim h (t) + T là khoảng thời gian cần thiết để tiếp tuyến tại điểm sau khoảng g trễ t của h (t) đạt được giá trị k. T k h (t) t Trong trường hợp hàm quá độ h (t) không có dạng lý tưởng như trên mà có dạng gần giống chữ S của khâu quán tính bậc n (n ³ 2) như hình vẽ dưới đây. Thì ba tham số k, t, T được xác định như sau: t đ Ơ k là giá trị giới hạn hƠ = lim h (t) Kẻ tiếp tuyến tại điểm uốn của nó t sẽ là hoanh độ của giao tiếp tuyến với trục hoành. T là khoảng thời gian cần thiết để được tiếp tuyến đi được từ giá trị 0 tới trục hoành. Sau khi đã xác định được mô hình xấp xỉ của đối tượng, Ziegler - Nichlos đã đề nghị sử dụng các tham số TI, TD sao cho bộ điều khiển. a. Nếu bộ điều khiển P thì chọn: b. Nếu bộ điều khiển PI: c. Nếu bộ điều khiển PID: Tuy nhiên ta có thể thấy ngay sự hạn chế của phương pháp này là: Đối tượng đã phải ổn định, không có dao động và hàm quá độ của nó phải có dạng chữ S. Vậy nên kết quả của phương pháp này chỉ mang tính chất định hướng hoặc hiệu chỉnh sơ bộ mà không cho một lời giải triệt để. 6. Phương pháp thực nghiệm (phương pháp Ziegler - Nichols 2) Phương pháp này không sử dụng mô hình tính toán của đối tượng ngay cả mô hình xấp xỉ gần dúng (bậc nhất có trễ). Mô hình điều khiển Kth Đối tượng điều khiển y(t) u(t) e(t) w(t) - + Nguyên lý của phương pháp như sau Thay bộ điều khiển PID trong hệ kín bằng một bộ khuếch đại. Sau đó tăng hệ số khuếch đại tới một giá trị lớn tới hạn kth để hệ kín ở chế độ biên giới ổn định, tức là h(t) có dạng dao động điều hoà. Từ đó xác định được chu kỳ Tth của dao động. 2 1.5 1 0.5 1 2 3 4 5 6 Tth h(t) t Xác định tham số bộ điều khiển. - Nếu bộ điều khiển là P thì Kp = kth Nếu bộ điều khiển là PI thì kp = 0,45kth; TI = 0,95 Tth Nếu bộ điều khiển PID thì kp = 0,6 kth ; TD = 0,12Tth Nhìn chung phương pháp thứ hai cho chất lượng tốt hơn phương pháp thứ nhất nhưng chỉ áp dụng cho đối tượng có chế độ biên giới ổn định khi hiệu chỉnh bằng hệ số khuếch đại trong hệ kín. Ngoài hai phương pháp trên thì một số phương pháp nữa cũng có thể kể ra ở đây để tổng hợp bộ điều khiển PID là: phương pháp Chien - Hrones - Reswick, phương pháp tổng T của Kuhn... Nhưng nhìn chung các phương pháp nói trên chỉ áp dụng cho đối tượng ổn định, không có dao động, hàm truyền có dạng chữ S... nên không mang lại hiệu quả cao. Một điều cần chú ý là đối tượng liên quan đến quá trình nhiệt thường có độ trễ tuyệt đối (t > 0) hoặc mô hình hoá dưới dạng đối tượng pha chúng được mô tả bởi hệ phương trình vi phân phi tuyến. Vì vậy nóichung các phương pháp giải tính trên cơ sở mô hình trong miền thời gian thường gặp nhiều khó khăn và trở ngại. Trong trường hợp này người ta thường tổng hợp hệ thống dựa trên cơ sở mô hình hệ thống trong miền tần số. Một phương pháp hay được dùng là phương pháp tính thông số tối ưu của bộ điều chỉnh điển hình theo chỉ số dao động nghiệm m 3. tính các tham số tối ưu của bộ điều chỉnh theo chỉ số dao động nghiệm m Giả sử ta có hệ thống điều chỉnh một vòng. WB Wđ y(t) Giả sử hệ hở có dự trữ ổn định theo chỉ số dao động nghiệm là m, tức là các nghiệm đa thức đặc tính của nó thoả mãn điều kiện ai Ê - m | bi| , si = ai + jbi Để cho hệ thống bảo tồn dự trữ ổn định m ở trạng thái kínthì đặc tính tần số biên độ pha mở rộng WH (-m w + jw) của hệ hở không bao điểm (-1, j0) trên mặt phẳng thức. Re 0 -1, j0 Jm WH (-mw + jw) Hệ kín sẽ nằm ở biên giới dự trữ ổn định m nếu WH (- mw +jw) đi qua điểm (- 1, j 0) hay WH (- mw + jw) = -1 Ta có thể tìm các thông số tối ưu trên biên dự trữ ổn định với m cho trước. Ta có: WH (-mw + jw) = -1 Û WB (mw + jw) . Wđ (-mw + jw) = -1 Û WB (-mw + jw) (1) (Trong đó WB (-mw + jw), Wđ (-mw + jw)) lần lượt là đặc tính tần số mở rộng của bộ điều chỉnh và của đối tượng. Ta ký hiệu (2) = R1đ (m, w) + j Q-1đ (m, w) R1đ (m, w), Q-1đ (m, w) là phần thực và phần ảo của đặc tính tần số nghịch đảo của đối tượng. Giả sử bộ điều chỉnh PID có hàm truyền như sau. WB(s) = Thay s = - mw + j w vào WB (s) ta có: WB (-mw + jw) = (3) Thay (3) vào (2) vào (1) ta được. Từ đây bằng cách so sánh hai số phức suy ra. (4) Từ hệ phương trình trên ta có thể tiến hành tìm thông số tối ưu cho bộ điều khiển PI, PD, hay PID tuỳ theo yêu cầu. Ví dụ: Tổng hợp bộ điều khiển PI Khi đó C2 = 0. Hệ phương trình 4 trở thành. (5) Dựa vào các công thức trong (5) ta tính giá trị C0 va C1 với những giá trị w khác nhau (m cho trước). Sau đó dựng đồ thị quan hệ giữa C0 và C1. Đó chính là đường biên dự trữ ổn định theo chỉ số dao động nghiệm m. Trên đồ thị xác định điểm hiệu chỉnh tối ưu (C0, C1) ứng với giá trị cao nhất của C0 C0 C1 C*1 Cth1 0 C*0 Cth0 Nếu bộ điều chỉnh là tỷ lệ P. Chỉ cần bỏ thành phần tích phân (cho C0 = 0) và xác định hệ số tới hạn (tối ưu) Cth1 của bộ điều chỉnh. Cth1 là giao điểm giữa đồ thị C1 - C0 và trục hoành (lấy giá trị Cth1 > 0) Nếu bộ điều chỉnh tích phân thì bỏ thành phần tỷ lệ (cho C1 = 0) và xác định thông số tối ưu C0 = Cth0 * Tổng hợp bộ điều chỉnh PID. Từ hệ phương trình (4) ta cho C0 những giá trị khác nhau. Sau đó ứng với mỗi giá trị C0 cố định tích C1 và C2 với w thay đổi sẽ dựng được đường cong phụ thuộc giữa C1 và C2 trên toạ độ phẳng kết quả sẽ thu được một loạt các miền dự trữ ổn định. Quá trình bắt đầu từ giá trị C0 = 0 được miền D1. Sau đó tăng dần C0 được các miền dự trữ ổn định D2, D3 thu hẹp dần tương ứng. Các miền Di sẽ thu hẹp đến khi đủ nhỏ theo yêu cầu thì coi như C0 đã đạt giá trị tối đa và được thừa nhận tối ưu từ một điểm bất kỳ trong miền Di cuối cùng hạ xuống các trục ta được giá trị tối ưu C*1, C*2 * Phương pháp xác định thông số tối ưu. Đối tượng mà ta nghiên cứu ở đây là loại lò điện với độ trễ lớn hàm truyền của đối tượng có thể coi gần đúng là một khâu bậc nhất có trễ Xác định thông số tối ưu cho bộ điều khiển Sơ đồ hệ thống. Hàm truyền đạt của bộ điều khiển PI có dạng. Hàm truyền đạt của đối tượng là. ( Trong đó ) Hàm truyền đạt của hệ kín. Phương trình đặc tính của hệ kín. hay: Với chỉ tiêu chất lượng là quá độ điều chỉnh ta có thể tính được độ dao động m. Do đó ta có thể xác định được các thông số của bộ điều chỉnh đảm bảo yêu cầu chất lượng ta thay vào (*) ta có. Dùng phương pháp cân bằng hệ số ta có là nghiệm của hệ phương trình sau. Giải hệ phương trình hai ẩn ta có kết quả như sau. Thực hiện phương pháp phân bố nghiệm số tìm các thông số của bộ điều chỉnh. Ta lấy chỉ tiêu chất lượng là độ quá điều chỉnh. Lúc đó tốc độ tắt dần. Với một giá trị m và mỗi giá trị ta được một điểm . Vậy khi thay đổi trong mặt phẳng ta được một đường cong, mỗi đường cong có một điểm cực đại. ứng mối điểm ở bên trái điểm cực đại, bộ điều chỉnh có tính tích phân do đó tốc độ tác động chậm, phía bên phải điểm cực đại của bộ điều chỉnh có tính tỷ lệ nên có sai lệch tĩnh. Để hệ tác động nhanh và không có sai lệch tĩnh ta nên chọn các thông số của máy ở điểm cực đại. Khảo sát bằng Matlab mối liên hệ . =[0:0.001:0.1]; m=0.36; k=0.3; plot(c0,c1);grid rlocfind(c0,c1); Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa theo m Lựa chọn điểm cực đại ứng với m=0.36 ta có tọa độ ( 21.7051, 0.0942) Vậy Thay vào khâu PI ta có. Khảo sát và đánh giá chất lượng của hệ thống bằng Simulink sơ đồ hệ thống. Quá trình quá độ của hệ thống: Nhìn vào đồ thị ta thấy nhiệt độ của lò đạt được giá trị xác lập là 3000C, với thời gian xác lập là 2200 (s) Như vậy đối với các hệ thống mà hệ số khuếch đại của bộ điều chỉnh bị hạn chế, quán tính của hệ lớn thì việc sử dụng vòng đơn (một vòng kín) sẽ không đảm bảo chất lượng yêu cầu như ta đã sử dụng ở trên. Chất lượng hệ thống điều khiển sẽ được cải thiện nhờ thay đổi cấu trúc của hệ cũng như dùng các luật điều khiển hoàn thiện hơn. Trong phạm vi đồ án này ta sử dụng điều khiển tầng. Hệ thống điều khiển tầng có những ưu điểm sau. - Tăng chất lượng điều khiển một cách rõ rệt khi sử lý nhiễu đầu vào và cải thiện một phần khi sử lý các tác động điều khiển. - Khi hệ thống có độ trễ lớn, vẫn có khả năng duy trì đại lượng cần điều khiển (thông số cơ bản) ở giá trị đặt trước với độ chính xác cao. - Nhanh chóng bù nhiễu tác động nên vòng thực hiện điều khiển (vòng trong ) do đó các nhiễu này không làm sai lệch đại lượng cần điều khiển khỏi giá trị đặt trước - Nhờ có vòng thực hiện điều chỉnh nên sẽ làm giảm rõ rệt độ lệch pha giữa đại lượng ra và lượng vào đối tượng, do đó sẽ làm tăng độ tác động nhanh của vòng hiệu chỉnh(vòng ngoài). Điều khiển hai vòng. Sơ đồ điều khiển. SPLò SPVật PI1 PI2 W1 W2 (-) (-) t0 (lò) t0 (vật) Vòng điều khiển. Tín hiệu điều khiển là sai lệch giữa nhiệt độ thực của lò và nhiệt độ đặt PI2 W1 SPLò (-) Tương tự như trên ta có. Khảo sát bằng Matlab mối quan hệ theo m ta có. Lựa chọn điểm cực đại ứng với m=0.512 ta có tọa độ (11.2903, 0.0620) Vậy Thay vào khâu ta có. Khảo sát và đánh giá chất lượng của hệ thống bằng Simulink Sơ đồ hệ thống. Quá trình quá độ của hệ thống: Nhìn vào đồ thị ta thấy nhiệt độ của lò đạt được giá trị xác lập là 3000C, với thời gian xác lập là 1100 (s) Vòng hiệu chỉnh. Đây là vòng thực hiện chỉnh nhiệt độ lò theo sai lệch độ thực của vật và giá trị đặt. Sơ đồ SPLò SPVật PI1 PI2 W1 W2 (-) (-) t0 (lò) t0 (vật) Theo những kết quả trên ta có : Ta có vậy Phương trình đặc tính là. = 0 ._.