Ch 07 dieu khien qua trinh

THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRÌNH TỰ Quá trình thiết kế thông thường bao gồm các bước sau: • Bước 1: định nghĩa quá trình dùng sơ đồ động / sơ đồ thiết bị • Bước 2: định nghĩa các bước tr

Trang 1

HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong

07 Điều khiển quá trình

Trang 2

GIỚI THIỆU

Quá trình công nghiệp có thể phân thành 2 loại:

• Quá trình rời rạc: là một nhóm các công đoạn rời rạc có điều kiện bắt đầu (từng

công đoạn) rõ ràng Khi các nhóm công đoạn có điểm bắt đầu, điểm kết thúc và

hình thức điều khiển xác định, thì quá trình này được gọi là quá trình có trình tự

• Quá trình liên tục: là quá trình có tín hiệu vào / ra liên tục (không bị ngắt quãng)

Có ít nhất một tín hiệu vào (bộ điều khiển) được thay đổi sao cho để duy trì một tín hiệu ra mong muốn Tín hiệu ra được xác định bởi một/nhiều chế độ điều khiển

Trang 3

7.1 ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH RỜI RẠC

Trang 4

7.1.1 ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH TRÌNH TỰ

Hầu hết các quá trình rời rạc mang tính tuần tự (Sequential Process)

Trang 5

7.1.2 HÌNH THỨC MÔ TẢ QUÁ TRÌNH

Để mô tả hoạt động của một quá trình rời rạc, ta có thể dùng:

• Danh sách mệnh lệnh ( statement list )

• Biểu đồ thời gian ( timing diagram )

 Bước 1: Cho vắt mì, bột nêm và dầu vào tô

 Bước 2: Chế khoảng 400cc nước sôi vào, đậy nắp lại trong 3 phút

 Bước 3: Sau đó dùng được ngay

Trang 6

• Lưu đồ tuần tự chức năng ( sequential function chart )

Trang 7

• Lưu đồ trạng thái ( state chart )

Step No Sol A Sol B Sol C Sol D Motor

Trang 8

• Mạch điện sơ đồ bậc thang ( ladder diagram circuit )

Trang 9

7.1.3 RƠLE TRONG MẠCH ĐIỀU KHIỂN LOGIC

Trang 10

Rơle có thể được cấu tạo để tạo nên nhiều cặp tiếp điểm

Trang 11

Rơle có thể thực hiện những chức năng logic

Trang 12

Ví dụ:

Trong một ngân hàng, có 3 nhân viên chịu

trách nhiệm mở két sắt Mỗi người giữ một

chìa khóa duy nhất (tức là 3 chìa khóa

không giống nhau) Theo quy định của

ngân hàng, 2 trong 3 nhân viên phải có

Trang 13

7.1.4 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRÌNH TỰ

Ý tưởng cơ bản đối với việc thiết kế là:

• Dùng một rơle điều khiển cho mỗi bước của quá trình

• Khi quá trình đang làm việc ở bước nào đó, thì rơle điều khiển gắn liền với bước đó sẽ được kích hoạt và những rơle khác không được kích hoạt

• Số bước của quá trình sẽ tương ứng 1-1 với số trạng thái của bộ điều khiển Mỗi trạng thái của bộ điều khiển được biễu diễn là một nhánh trong mạch điều khiển bậc thang

Giả sử quá trình có 3 bước liền kế nhau là bước i, bước j, và buớc k Nhánh thứ j trong

mạch điều khiển có dạng tổng quát như sau:

STATE j = STATE i AND CONDITION i.j

Trang 14

7.1.4 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRÌNH TỰ

Quá trình thiết kế thông thường bao gồm các bước sau:

• Bước 1: định nghĩa quá trình (dùng sơ đồ động / sơ đồ thiết bị)

• Bước 2: định nghĩa các bước (trạng thái)

(dùng biểu đồ tuần tự chức năng / lưu đồ trạng thái)

• Bước 3: xác định trạng thái của tín hiệu vào / tín hiệu ra (dùng biểu đồ thời gian)

• Bước 4: xác định các điều kiện chuyển tiếp (dùng biểu đồ thời gian)

• Bước 5: xác định hàm của tín hiệu ra (dùng công cụ đại số Boolean)

• Bước 6: xây dựng mạch điều khiển bậc thang

• Bước 7: xây dựng sơ đồ bậc thang tín hiệu ra

• Bước 8: lập hồ sơ thiết kế

Trang 15

7.1.5 HỆ THỐNG MÁY KHOAN TỰ ĐỘNG

• Bước 1: Định nghĩa quá trình

Trang 17

• Bước 3: xác định trạng thái của tín hiệu vào / tín hiệu ra

Trang 19

Trang 20

• Bước 6: xây dựng mạch

điều khiển bậc thang

Trang 21

• Bước 7: xây dựng sơ đồ bậc thang tín hiệu ra

Trang 22

7.1.6 HỆ THỐNG PICK-AND-PLACE ROBOT

Trang 23

7.1.6 HỆ THỐNG PICK-AND-PLACE ROBOT

Trang 24

7.1.7 HỆ THỐNG QUAY CHI TIẾT

Trang 25

7.1.8 HỆ THỐNG UỐN CONG CHI TIẾT

Trang 26

7.1.9 HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ CHI TIẾT

Trang 27

7.1.10 BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH - PLC

PLC (Programmable Logic Controller) được thiết kế nhằm thay thế phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơle Nó tạo ra một khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản Ngoài ra, PLC còn có thể thực hiện những tác vụ khác như định thì, đếm …

Trang 28

Trang 29

Trang 30

PLC và Thiết bị ngoại vi

Trang 31

Kết nối tín hiệu vào

Trang 32

Kết nối tín hiệu ra

Trang 33

Module xử lý tín hiệu tương tự

Trang 34

Lập trình PLC

Trang 35

7.2 ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH LIÊN TỤC

Ba thao tác chính:

- Đo lường

- Ra quyết định

- Tác động

Trang 36

7.2 ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH LIÊN TỤC

Khi có sự thay đổi tải hoặc giá trị điều chỉnh, hệ thống điều khiển phải đảm

bảo 3 mục tiêu sau:

• Giảm thiểu giá trị sai lệch lớn nhất

• Giảm thiểu thời gian xác lập

• Giảm thiểu độ sai lệch dư

Giá trị sai lệch xác lập gây ra

do ma sát, phụ tải, và độ chính xác của cảm biến phản hồi

Thực hiện chế độ điều khiển thích hợp

Giai đoạn chuyển tiếp Giai đoạn xác lập

Trang 37

7.2.1 CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN 2 VỊ TRÍ

Tùy thuộc vào tín hiệu sai lệch, tín hiệu ra của bộ điều khiển chỉ

có hai giá trị

Chế độ điều khiển này chỉ phù hợp cho các quá trình có dung lượng

tương đối lớn, thí dụ như: hệ thống sưởi, điều khiển mực nước, hệ

thống điều hòa không khí

Trang 39

7.2.2 CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN 3 VỊ TRÍ

Nếu hệ thống điều khiển không được thiết kế phù hợp, dao động

của hệ thống sẽ trở nên tăng dần, dẩn đến hệ thống mất ổn định

Trang 40

7.2.3 CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN TỶ LỆ P (PROPORTIONAL)

Với chế độ điều khiển P, tín hiệu ra ở bộ điều khiển tỉ lệ với tín

hiệu sai lệch

Trang 41

7.2.3 CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN TỶ LỆ P (PROPORTIONAL)

Chế độ điều khiển P thì đơn giản và là cơ

sở cho hầu hết các bộ điều khiển Tuy nhiên chế độ này luôn có một vấn đề cơ bản: tồn tại giá trị sai số xác lập

Trang 42

7.2.4 CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN TÍCH PHÂN I (INTEGRAL)

Với chế độ điều khiển I, tín hiệu ra ở bộ điều khiển tỉ lệ với tích phân

của tín hiệu sai lệch

Trang 43

7.2.4 CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN TÍCH PHÂN I (INTEGRAL)

Chế độ điều khiển I khắc phục sai số xác lập nhưng làm giảm tính ổn

định và tốc độ đáp ứng của hệ thống

Trang 44

7.2.5 CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẠO HÀM/VI PHÂN D (DERIVATIVE)

Với chế độ điều khiển D, tín hiệu ra ở bộ

điều khiển tỉ lệ với tốc độ thay đổi của tín

hiệu sai lệch

Chế độ điều khiển D tạo một xung lực ban

đầu để hệ thống đáp ứng được nhanh hơn,

sau đó tạo ra một lực hãm khi hệ thống tiếp

cận đến vị trí mong muốn

Tín hiệu ra của chế độ D không phụ thuộc

vào giá trị sai lệch  chế độ D không bao

giờ được sử dụng riêng biệt

Trang 45

7.2.6 CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN PID

Trang 46

Analog PID Controller

Trang 47

Digital PID Controller

Trang 48

Digital PID Controller

Trang 49

Tiêu đề	Điều Khiển Quá Trình
Tác giả	Phung Tri Cong
Trường học	HCM City University of Technology
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động
Thể loại	Tài liệu
Thành phố	HCM City

Định dạng
Số trang	49
Dung lượng	3,54 MB