Tìm hiểu và lập trình với phần mềm tia potal v13, đặc biệt là lập trình cho PLC s7 1200

Sau khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu cầu để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng.. 1.1.4 STEP 7 Basic Phần mềm STEP 7 Basic cu

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 3

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU PLC S7-1200 VÀ MODULE ANALOG OUTPUT SM 1232 3

1.1 Tổng quan về PLC S7-1200.[1] 3

1.1.1 Giới thiệu PLC S7-1200 3

1.1.2 Khả năng mở rộng của CPU 6

1.1.3 Chế độ vận hành của PLC 9

1.1.4 STEP 7 Basic 10

1.2 Giới thiệu về module tín hiệu đầu ra Analog SM 1232.[2] 11

1.2.1 Ứng dụng 11

1.2.2 Cấu tạo,cách lắp đặt module đầu ra Analog SM 1232 12

1.2.3 Một số thông số cơ bản module đầu ra Analog SM 1232 13

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM TIA PORTAL V13 VÀ CÁCH DÙNG BỘ PID TRONG S7-1200 14

2.1 Làm việc với phần mềm TIA Portal v13.[3] 14

2.1.1 Phần mềm TIA Portal v13 14

2.1.2 TAG của PLC / TAG local 18

2.1.3 Làm việc với một trạm PLC 20

2.2 Thuật toán điều khiển PID 23

2.2.1 Khâu P: 26

2.2.2 Khâu I 27

2.2.3 Khâu D 30

2.2.4 Tổng hợp ba khâu – Bộ điều khiển PID 31

2.2.5 Thiết kế bộ điều khiển PID: 32

2.3.1 Cách cấu hình và sử dụng bộ PID_Compact 39

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 47

3.1 Bài toán điều khiển nhiệt độ 47

3.1.1 Xây dựng bài toán điều khiển 47

3.1.2 Giải pháp thực hiện bài toán 48

3.1.3 Hạn chế phạm vi 49

3.2 Thực hiện bài toán 50

3.2.1 Các thiết bị thực hiện trong bài toán 50

3.2.3 Thiết kế và xây dựng điều khiển 57

3.3 Chương trình điều khiển 59

3.3.1 Xây dựng kết nối PLC 59

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

LỜI MỞ ĐẦU

Đồ án này là mốc quan trọng để kiểm tra nhận thức của sinh viên trong thời gian học tập và những kiến thức đã được giảng dạy ở trường Đồ thời nó còn đánh giá khả năng vận dụng lý thuyết để phân tích tổng hợp và giải quyết các bài toán trong thực tế khi làm đồ án sinh viên trao đổi, học hỏi trau dồi kiến thức

Nhận thức được tầm quan trọng đó chúng em đã làm việc nghiêm túc vận dụng những kiến thức có sẵn, sự đóng góp ý kiến của bạn bè và đặc biệt là sự

hướng dẫn của Thầy Trần Tiến Lương và một số thầy cô giảng dạy trong khoa

điện trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam để hoàn thành tốt đồ án này.Trong quátrình thực hiện đề tài này cũng còn nhiều sai sót, kính mong được sự chỉ bảo củacác thầy,cô hướng dẫn.Em xin chân thành cảm ơn

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU PLC S7-1200 VÀ MODULE

Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các mạch ngõ vào và mạch ngõ

ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ Sau khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu cầu để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng CPU giám sát các ngõ vào và làm thay đổi ngõ ra theo logic của chương trình người dùng,

có thể bao gồm các hoạt động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các phép toán phức hợp và việc truyền thông với các thiết bị thông minh khác

Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ việc truy xuất đến cả CPU và chương trình điều khiển:

Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép người dùng cấu hình việc truy xuất các chức năng của CPU

Người dùng có thể sử dụng chức năng “know-how protection” để ẩn mã nằm trong một khối xác định

CPU cung cấp một cổng PROFINET để giao tiếp qua một mạng PROFINET Các module truyền thông là có sẵn dành cho việc giao tiếp qua các mạng RS232 hay RS485

Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dung lượng giúp cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác nhau

Hình 1.1: CPU PLC S7-1200

Bảng 1.1 So sánh giữa các model CPU

50kB2MB2kBI/O tích hợp cục bộ:

- Kiểu số

- Kiểu tương tự

-6 ngõ vào /

4 ngõ ra-2 ngõ ra

-8 ngõ vào/

6 ngõ ra-2 ngõ ra

-14 ngõ vào/

10 ngõ ra-2 ngõ raKích thước ảnh tiến trình 1024 byte ngõ vào I và 1024 byte ngõ ra Q

1.1.2 Khả năng mở rộng của CPU

Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và board tín hiệu để

mở rộng dung lượng của CPU Người dùng còn có thể lắp đặt thêm các module truyền thông để hỗ trợ các giao thức truyền thông khác

Bảng 1.2: Khả năng mở rộng của CPU

8 x DC In / 8 x Relay Out

16 x DC In 16 x DC Out

16 x Relay Out

16 x DC In/16 x DC Out

16 x DC In/16x Relay Out

OutKiểu

Module truyền thông (CM) - RS232

Hình 1.2: Modul mở rộng của CPU

a Board tín hiệu (SB)

Board tín hiệu (SB) là một dạng module mở rộng tín hiệu vào/ra với số lượng tínhiệu ít, giúp tiết kiệm chi phí cho các ứng dụng yêu cầu mở rộng số lượng tín hiệu ít

Gồm các board:

- 1 cổng tín hiệu ra analog 12 bit (±10VDC, 0-20mA)

 2 cổng tín hiệu vào + 2 cổng tín hiệu ra số, 0.5A

  Các LED trạng thái trên SB

  Bộ phận kết nối dây của người dùng có thể tháo ra

Hình 1.2: Board tín hiệu SB

b Các module tín hiệu (SM)

sẽ được tiếp tục phát triển

c Các module truyền thông (CM)

Bên cạnh tuyền thông ethernet được tích hợp sẵn, CPU S7-1200 có thể mở rộng được 3 moulde truyền thông khác nhau, giúp cho việc kết nối được linh hoạt Tại thời điểm giới thiệu S7-200 ra thị trường, có các module RS232 va RS485,

hỗ trợ các protocol truyền thông như modbus, USS…

Mỗi CM kết nối vào phía bên trái của CPU (hay về phía bên trái của một CM khác)

 Các LED trạng thái (sau nắp che)

 Cổng kết nối truyền thông





Hình 1.3 Module truyền thông CM

- Trong chế độ STARTUP, CPU sẽ thực hiện bất kỳ logic khởi động nào

(đang hiện hành) Các sự kiện ngắt sẽ không được xử lý trong chế độ khởi động

- Trong chế độ RUN, CPU thực hiện chương trình theo vòng lặp, mỗi vòng lặp gọi là vòng quét hay chu kỳ quét Các sự kiện ngắt có thể xảy ra và được xử lý ởbất kỳ điểm nào trong pha chu kỳ chương trình

Trong chế độ RUN chúng ta không thể tải xuống CPU bất cứ một dự án nào mà chỉ có thể tải xuống khi CPU đang ở chế độ STOP

Sử dụng các nút trên bảng vận hành để thay đổi chế độ vận hành của CPU (RUN hoặc STOP) Bảng vận hành cũng cung cấp một nút MRES đểcài đặt lại bộ nhớ Hình 1.6: Bảng vận hành

Màu sắc của LED chỉ thị ở RUN/STOP sẽ thể hiện chế độ vận hành hiện hành của CPU:

 Màu vàng chỉ thị chế độ STOP

 Màu xanh chỉ thị chế độ RUN

 Sáng nhấp nháy chỉ thị chế độ STARTUP

Hình 1.7: Các LED vận hànhCPU không có công tắc vật lý nào để thực hiện thay đổi chế độ vận hành (STOPhoặc RUN) Khi cấu hình cho CPU trong cấu hình thiết bị, ta thiết lập cấu hình trạng thái khởi động trong properties của CPU Phần mềm STEP7 Basic cung cấp một bảng điều hành cho việc thay đổi chế độ vận hành của CPU trực tuyến

1.1.4 STEP 7 Basic

Phần mềm STEP 7 Basic cung cấp một môi trường thân thiện cho người

dùng nhằm phát triển, chỉnh sửa và giám sát mạng logic được yêu cầu để điều khiển ứng dụng, bao gồm các công cụ dành cho quản lý và cấu hình tất cả các thiết bị trong dự án, như các thiết bị PLC hay HMI STEP 7 Basic cung cấp ba ngôn ngữ lập trình (LAD, FBD và SCL) để thuận tiện và có hiệu quả trong việc phát triển chương trình điều khiển đối với ứng dụng, và còn cung cấp các công

cụ để xây dựng và cấu hình các thiết bị HMI trong dự án người dùng.Để giúp người dùng tìm ra thông tin cần thiết, STEP 7 Basic cung cấp một hệ thống trợ giúp trực tuyến

Để cài đặt STEP 7 Basic, người dùng cần đưa đĩa CD vào trong ổ CD-ROM của máy tính Trình thuật sĩ cài đặt sẽ khởi động một cách tự động và nhắc người dùng trong suốt quá trình cài đặt

Để cài đặt STEP 7 Basic trên một máy tính cá nhân dùng hệ điều hành Windows

XP hay Windows 7, người dùng cần phải đăng nhập với quyền hạn

Administrator Và hệ thống phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây để cài đặt phần mềm

1.2 Giới thiệu về module tín hiệu đầu ra Analog SM 1232.[2]

SM 1232 module tín hiệu đầu ra analog chuyển đổi tín hiệu kỹ thuật số của SIMATIC S7-1200 thành tín hiệu để kiểm soát tương ứng quá trình.

Kết quả đầu ra tương tự cho SIMATIC S7-1200:

- Cho thời gian chuyển đổi rất ngắn

- Đơn giản kết nối với thiết bị truyền động tương tự mà không cần khuếch đại thêm

- Có khả năng giải quyết các nhiệm vụ phức tạp hơn tự động hóa

1.2.1 Ứng dụng

SM 1232 module tín hiệu đầu ra analog cho phép sử dụng analog kết quả đầu

ra.Điều này cung cấp cho người sử dụng với các ưu điểm sau:

- Thích ứng tối ưu:

Với module tín hiệu analog, người dùng có thẻ tối ưu thích ứng bộ điều khiển ngay cả với các nhiệm vụ phức tạp

Hình 1.8: Module SM1232

- Kết nối trực tiếp các thiết bị truyền động:

Lên đến độ phân giải 14 bit cho phép kết nối các thiết bị truyền động mà không cần một bộ khuếch đại thêm

- Tính linh hoạt:

Nếu nhiệm vụ được mở rộng sau đó, bộ điều khiển có thể được nâng cấp Cập nhật của chương trình người dùng là cực kỳ đơn giản

1.2.2 Cấu tạo,cách lắp đặt module đầu ra Analog SM 1232.

Kích thước và trọng lượng: chiều rộng 45 mm, chiều cao 100 mm, chiều sâu 75 mm

Trọng lượng: Khoảng trọng lượng 180 g

Các module tín hiệu có các tính năng tương tự cơ bản như thiết bị

- Lắp đặt trên DIN rail:

Các module được chụp vào đường sắt bên cạnh CPU phía bên phải và được kết nối bằng điện

- Cài đặt trực tiếp:

Lắp ngang hoặc dọc trên DIN rail hoặc gắn trực tiếp trong tủ sử dụng rắc cắm

1.2.3 Một số thông số cơ bản module đầu ra Analog SM 1232

Bảng 1.3: Một số thông số module đầu ra Analog SM 1232

Dòng tiêu thụ, tổn thất điện năng 1,5 W

Số đầu ra analog Có 2 đầu ra vôn (V) hoặc ampe (A)

Dải điện áp đầu ra: - 10v ÷ +10vDải dòng điện đầu ra: 0 ÷ 20maTrở kháng tải (trong

phạm vi của các đầu ra)

Đầu ra điện áp, Min : 1000 OhmĐầu ra dòng, Max: 600 Ohm

Độ phân giải mỗi kênh Điện áp: 14 bit

Dòng điện; 13 bit

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM TIA PORTAL V13 VÀ CÁCH

Siemens vừa giới thiệu phần mềm tự động hóa đầu tiên trong công nghiệp sử dụng chung một môi trường, một phần mềm duy nhất cho tất cả các tác vụ trong

tự động hóa, gọi là Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal)

Được thiết kế với giao diện thân thiện người sử dụng, TIA Portal thích hợp cho

cả những người mới lẫn những người nhiều kinh nghiệm trong lập trình tự động hóa Là phần mềm cơ sở cho các phần mềm dùng để lập trình, cấu hình, tích hợpcác thiết bị trong dải sản phẩm Tích hợp tự động hóa toàn diện (TIA) của

Siemens Ví dụ như phầm mềm mới Simatic Step 7 V13 để lập trình các bộ điềukhiển Simatic, Simatic WinCC V13 để cấu hình các màn hình HMI và chạy Scada trên máy tính

Là phần mềm cơ sở để tích hợp các phần mềm lập trình của Siemens lại với nhau, TIA Portal giúp cho các phần mềm này chia sẽ cùng một cơ sở dữ liệu, tạonên sự thống nhất trong giao diện và tính toàn vẹn cho ứng dụng

Tất cả các bộ đều khiển PLC, màn hình HMI, các bộ truyền động của Siemens đều được lập trình, cấu hình trên TIA portal Việc này giúp giảm thời gian, côngsức trong việc thiết lập truyền thông giữa các thiết bị này

Việc thiết lập, cấu hình cho các Sinamics biến tần cũng sẽ được tích hợp vào TIA Portal trong các phiên bản sau

b Làm việc với phần mềm TIA Portal v13.

Cách tạo một Project

Bước 1: Từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng Tia Portal V13

Bước 2: Click chuột vào Create new project để tạo dự án

Hình 2.1 Tạo 1 dự án trong TIA Portal

Bước 3: Nhập tên dự án vào Project name sau đó nhấn createBước 4: Chọn configure a device

Hình 2.2 Chọn configure a deviceBước 5: Chọn add new device

Hình 2.3 Chọn add new deviceBước 6: Chọn loại CPU trong PLC , sau đó chọn add hoặc kích đúp vào nó

Hình 2.4 Chọn loại CPU trong PLCBước 7: Project mới được hiện ra

Hình 2.5 Project mới được hiện raBước 8: Viết chương trình cho PLC: >>Program Blocks >> Main [OB1]

Như vậy, với tám bước cơ bản đã có thể làm việc và lập trình cho PLC

2.1.2 TAG của PLC / TAG local

Tag của PLC

-Phạm vi ứng dụng : giá trị Tag có thể được sử dụng mọi khối chức năng trong PLC

-Ứng dụng : binary I/O, Bits of memory

-Định nghĩa vùng : Bảng tag của PLC

-Miêu tả : Tag PLC được đại diện bằng dấu ngoặc kép

Tag Local

-Phạm vi ứng dụng : giá trị chỉ được ứng dụng trong khối được khai báo, mô tả tương tự có thể được sử dụng trong các khối khác nhau cho các mục đích khác nhau

-Ứng dụng : tham số của khối, dữ liệu static của khối, dữ liệu tạm thời

-Định nghĩa vùng : khối giao diện

-Miêu tả : Tag được đại diện bằng dấu #

Sử dụng Tag trong hoạt động:

Hình 2.6: bảng tag PLC-Layout : bảng tag PLC chứa các định nghĩa của các Tag và các hằng số có giá trị trong CPU Một bảng tag của PLC được tự động tạo ra cho mỗi CPU được sửdụng trong project.

-Colum : mô tả biểu tượng có thể nhấp vào để di chuyển vào hệ thống hoặc có thể kéo nhả như một lệnh chương trình

-Name : chỉ được khai báo và sử dụng một lần trên CPU

-Data type : kiểu dữ liệu chỉ định cho các tag

-Address : địa chỉ của tag

-Retain : khai báo của tag sẽ được lưu trữ lại

-Comment : comment miêu tả của tag

Ngoài ra còn có một số chức năng sau:

-Lỗi tag

-Giám sát tag của plc

-Hiện / ẩn biểu tượng

-Đổi tên tag : Rename tag

-Đổi tên địa chỉ tag : Rewire tag

-Copy tag từ thư viện Global

Nhóm tag : tạo nhóm tag bằng cách chọn add new tag table

Hình 2.7: Tạo nhóm tag

2.1.3 Làm việc với một trạm PLC

a Quy định địa chỉ IP cho module CPU

IP TOOL có thể thay đổi IP address của PLC S7-1200 bằng 1 trong 2 cách Phương pháp thích hợp được tự động xác định bởi trạng thái của địa chỉ IP đó :-Gán một địa chỉ IP ban đầu : Nếu PLC S7-1200 không có địa chỉ IP, IP TOOL

sử dụng các chức năng thiết lập chính để cấp phát một địa chỉ IP ban đầu cho PLC S7-1200

-Thay đổi địa chỉ IP : nếu địa chỉ IP đã tồn tại, công cụ IP TOOL sẽ sửa đổi cấu hình phần cứng (HW config) của PLC S7-1200

b Đổ chương trình xuống CPU

Đổ từ màn hình soạn thảo chương trình bằng cách kích vào biểu tượng

download trên thanh công cụ của màn hình

Hình 2.8: Đổ chương trình xuống CPUChọn cấu hình Type of the PG/PC interface và PG/PC interface như hình dưới sau đó nhấn chọn load

Hình 2.9: kết nối máy tính với CPUChọn start all như hình vẽ và nhấn finish:

Hình 2.10: Hoàn tất đổ chương trình xuống CPU

c Giám sát và thực hiện chương trình.

Để giám sát chương trình trên màn hình soạn thảo kích chọn Monitor trên thanh công cụ

Hình 2.11: Giám sát chương trình

Hoặc cách 2 làm như hình dưới

Hình 2.12: Giám sát chương trìnhSau khi chọn monitor chương trình soạn thảo xuất hiện như sau:

Hình 2.13: Trạng thái giám sát chương trình

2.2 Thuật toán điều khiển PID

Bộ điều khiển PID (A proportional integral derivative controller) là bộ điều khiển sử dụng kỹ thuật điều khiển theo vòng lặp có hồi tiếp được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển tự động Một bộ điều khiển PID cố gắng hiệu chỉnh sai lệch giữa tín hiệu ngõ ra và ngõ vào sau đó đưa ra một tín hiệu điều khiển để điều chỉnh quá trình cho phù hợp

Chúng ta coi hệ thống được thiết kế hồi tiếp âm đơn vị có sơ đồ khối như sau:

Hình 2.14: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển vòng kín

Bộ điều khiển PID là một cơ chế điều khiển lặp hồi tiếp được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điều khiển công nghiệp do dễ sử dụng Một bộ điều khiển PIDđiều chỉnh giữa giá trị biến đo được và giá trị mong muốn đạt được bằng cách tính toán và xuất ra một "tín hiệu điều chỉnh" nhanh chóng để giữ cho sai lệch ở mức nhỏ nhất có thể được

Bộ điều khiển PID là một cơ chế điều khiển lặp hồi tiếp được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điều khiển công nghiệp do dễ sử dụn Một bộ điều khiển PID điều chỉnh giữa giá trị biến đo được và giá trị mong đạt được bằng cánh tính toán và xuất ra một "tín hiệu điều chỉnh" nhanh chóng để giữ cho sai lệch ở mứcnhỏ nhất có thể được

Bộ điều khiển PID gồm 3 thông số riêng: Tỷ lệ, Tích phân và Vi phân

Hình 2.15: Sơ đồ khối bộ điều khiển PID

Thành phần tỉ lệ (Kp) có tác dụng làm tăng tốc độ đáp ứng của hệ, và làm giảm,

chứ không triệt tiêu sai số xác lập của hệ (steady-state error)

Thành phần tích phân (Ki) có tác dụng triệt tiêu sai số xác lập nhưng có thể làm giảm tốc độ đáp ứng của hệ Thành phần vi phân (Kd) làm tăng độ ổn định hệ thống, giảm độ vọt lố và cải thiện tốc độ đáp ứng của hệ

Như vậy, từ ba thành phần (tỉ lệ, tích phân, vi phân), có thể xây dựng thêm các

bộ điều khiển khác như bộ điều khiển P, bộ điều khiển PI, bộ điều khiển PD, tùyvào đối tượng tác động cụ thể mà ta sử dụng các bộ điều khiển cho thích hợp ở đây chỉ nghiên cứu sâu về bộ điều khiển PID

Xét ảnh hưởng của các thành phần Kp, Ki, Kd đối với hệ kín được tóm tắt trong bảng sau:

Bảng 2.1: Ảnh hưởng của các thành phần Kp, Ki, KdThành phần Thời gian

đáp ứng

Độ quáđiều chỉnh

Thời gianquá độ

ổn định ở trạng thái

xác lập

Lưu ý rằng quan hệ này không phải chính xác tuyệt đối vì Kp, Ki và Kd còn phụthuộc vào nhau Trên thực tế, thay đổi một thành phần có thể ảnh hưởng đến hai thành phần còn lại Vì vậy bảng trên chỉ có tác dụng tham khảo khi chọn Kp, Ki

bộ điều khiển bằng:

Lúc này đối tượng điều khiển có tín hiệu vào là (u), và tín hiệu ra la (Y)

(Y) được hồi tiếp về bằng các cảm biến để tiếp tục tính sai lệch (e) Và bộ điều khiển lại tiếp tục như trên.

Khi thiết kế bộ PID nên theo các bước sau để có kết quả như mong muốn:+ Tìm đáp ứng hệ hở và xác định thông số nào cần cải thiện

+ Thêm thành phần Kp để cải thiện thời gian đáp ứng

+ Thêm thành phần Kd để giảm độ vọt lố

+ Thêm thành phần Ki để triệt tiêu sai số xác lập

+ Điều chỉnh Kp, Ki, Kd cho đến khi đáp ứng các thông số yêu cầu Thường xuyên tham khảo bảng phân tích phía trên để biết đặc tính các thành phần trong bộ điều khiển Các thành phần Kp, Ki, Kd vào hệ đơn nếu không cầnthiết Ví dụ, nếu bộ PI đủ đáp ứng yêu cầu thì không cần thêm vào thành phần viphân Kd, bộ điều khiển càng đơn giản càng tốt

2.2.1 Khâu P:

Khâu P tạo ra tín hiệu điều khiển tỉ lệ với giá trị của sai lệch Việc này được thực hiện bằng cách nhân sai lệch e với hằng số KP – gọi là hằng số tỉ lệ

Khâu P được tính dựa trên công thức:

Với: Pout: giá trị ngõ ra

KP: hằng số tỉ lệ

e: sai lệch: e = SP – PV

Sơ đồ khối của khâu P:

Hình 1.16: Sơ đồ khối của khâu PNếu chỉ có khâu P thì trong mọi trường hợp sai số tĩnh luôn xuất hiện, trừ khi giá trị đầu vào của hệ thống bằng 0 hoặc đã bằng với giá trị mong muốn

Hình 2.17: Đáp ứng của khâu PNếu giá trị khâu P quá lớn sẽ làm cho hệ thống mất ổn định.

2.2.2 Khâu I

Khâu I cộng thêm tổng các sai số trước đó vào giá trị điều khiển Việc tính tổng các sai số được thực hiện liên tục cho đến khi giá trị đạt được bằng vớigiá trị đặt, và kết quả là khi hệ cân bằng thì sai số bằng 0

Khâu I được tính theo công thức:

Với: IOUT: giá trị ngõ ra khâu I

Ki: hệ số tích phâne: sai số: e = SP – PV

Sơ đồ khối khâu I:

Hình 1.18: Sơ đồ khối của khâu IHàm truyền:

I I.

K

E(s) s T s

Khâu I thường đi kèm với khâu P, hợp thành bộ điều khiển PI Nếu chỉ sửdụng khâu I thì đáp ứng của hệ thống sẽ chậm và thường bị dao động

Hình sau chỉ ra sự khác biệt giữa khâu I và PI:

Khâu D được tính theo công thức:

Với: DOUT: ngõ ra khâu D

KD: hệ số vi phâne: sai số: e = SP – PV

Sơ đồ khối khâu D:

Hình 1.20: Sơ đồ khối của khâu DHàm truyền:

2.2.4 Tổng hợp ba khâu – Bộ điều khiển PID

Bộ điều khiển PID là cấu trúc ghép song song giữa 3 khâu P, I và D.Phương trình vi phân của bộ PID lý tưởng:

de(t) u(t)=K e(t)+K e(t)dt+K

dt



Sơ đồ khối:

Hình 2.22: Sơ đồ khối của bộ điều khiển PID

Đáp ứng của bộ PID:

2.2.5 Thiết kế bộ điều khiển PID:

Luật điều khiển thường được chọn trên cơ sở đã xác định được mô hình toán họccủa đối tượng phải phù hợp với đối tượng cũng như thỏa mãn yêu cầu của bài toán thiết kế

Trong trường hợp không thể xác định được mô hình toán học của đối tượng, có thể tìm luật điều khiển cũng như các tham số của bộ điều khiển thông qua thực nghiệm

Hình 2.23: Đáp ứng của khâu P, PI và PID