RYC-TAR là một mô-đun ứng dụng điều khiển được thiết kế bởi EDIBON. Nó được thiết kế để làm việc kết hợp với đơn vị RYC. Nó cho phép nghiên cứu một số khái niệm quan trọng nhất về quy chế và kiểm soát một cách dễ dàng và nhanh chóng. Mời các bạn cùng tham khảo.
Trang 1Đ I H C QU C GIA HÀ N IẠ Ọ Ố Ộ
TRƯỜNG Đ I H C CÔNG NGHẠ Ọ Ệ
Ph m Đình Th ng ạ ắ
PID
Ngành: Công ngh k thu t c đi n tệ ỹ ậ ơ ệ ử
TÓM T T KHÓA LU N T T NGHI P Ắ Ậ Ố Ệ
Trang 2HÀ N I – 2017Ộ
M Đ U Ở Ầ
Tính c p thi t c a đ tàiấ ế ủ ề
Ngày nay, quy đ nh và k thu t đi u khi n có vai trò thi t y u trong cácị ỹ ậ ề ể ế ế
h th ng đi u khi n.ệ ố ề ể M tộ h th ngệ ố có thể có C khí – Đi n – Hóa ch tơ ệ ấ vv
và các mô hình toán h c, phân tích và thi t k b đi u khi n s d ng lýọ ế ế ộ ề ể ử ụ thuy t đi u khi nế ề ể trong m t ho c nhi uộ ặ ề th i gian, t n sờ ầ ố, và các lĩnh v cự
ph c t p tùy theo tính ch t c a v n đ thi t k ứ ạ ấ ủ ấ ề ế ế
Lý thuy t đi u khi n và ki m soát đế ề ể ể ược chia thành hai ph n chínhầ trong đó là c đi n và hi n đ i. Vi c th c hi n thi t k b đi u khi n cổ ể ệ ạ ệ ự ệ ế ế ộ ề ể ổ
đi n so v i các h th ng để ớ ệ ố ược thi t k b ng cách s d ng lý thuy t đi uế ế ằ ử ụ ế ề khi n hi n đ i d dàng h n và các b đi u khi n để ệ ạ ễ ơ ộ ề ể ượ ưc a thích trong h uầ
h t các ng d ng công nghi p. Các b đi u khi n ph bi n nh t, đế ứ ụ ệ ộ ề ể ổ ế ấ ược thi tế
k s d ng lý thuy t đi u khi n c đi n, là b đi u khi n PID.ế ử ụ ế ề ể ổ ể ộ ề ể
Ý nghĩa khoa h c và th c ti nọ ự ễ
RYCTAR là m t môđun ng d ng đi u khi n độ ứ ụ ề ể ược thi t k b iế ế ở EDIBON. Nó được thi t k đ làm vi c k t h p v i đ n v RYC.ế ế ể ệ ế ợ ớ ơ ị Nó cho phép nghiên c u m t s khái ni m quan tr ng nh t v quy ch và ki m soátứ ộ ố ệ ọ ấ ề ế ể
m t cách d dàng và nhanh chóng.ộ ễ
Đ i tố ượng và phương pháp nghiên c uứ
Đ n v đơ ị ược cung c p m t b th c ti n, thông qua đó ngấ ộ ộ ự ễ ườ ử ụ i s d ng
s hi u làm th nào đ mô t m t h th ng đi u khi n nhi t đ , đi u ch nhẽ ể ế ể ả ộ ệ ố ề ể ệ ộ ề ỉ
b đi u khi n PID đ ki m soát nhi t đ , quan sát ph n ng c a h th ngộ ề ể ể ể ệ ộ ả ứ ủ ệ ố cho các c u hình PID khác nhau.ấ
Ti n hành ch y, thu th p d li u đo và phân tích các k t qu có đế ạ ậ ữ ệ ế ả ược
Trang 3N i dung nghiên c uộ ứ
N i dung chính c a đ tài là kh o sát và đo đ c tính ch t v nhi t độ ủ ề ả ạ ấ ề ệ ộ trong h th ng bu ng khí. B c c khóa lu n đệ ố ồ ố ụ ậ ược chia thành 3 chương, cụ
th nh sau:ể ư
Chương 1: Trình bày các khái ni m s lệ ơ ược v Môđun, đ c tính nhi tề ặ ệ
đ và c m bi n đo nhi t đ , card giao ti p truy n nh n d li u,ộ ả ế ệ ộ ế ề ậ ữ ệ LabVIEW
Chương 2: Lý thuyết liên quan quá trình làm
Chương 3: Xây d ng c s nghiên c u đ c tính Môđun đi u khi nự ơ ở ứ ặ ề ể nhi t đ dòng ch y khí và trình bày các bệ ộ ả ước cài đ t th nghi m, thuặ ử ệ
th p k t qu , ti n hành phân tích, đánh giá s li u, so sánh k t qu đ tậ ế ả ế ố ệ ế ả ạ
được v i lý thuy t.ớ ế
Cu i cùng là đ a ra các k t lu n và hố ư ế ậ ướng phát tri n cho đ tài.ể ề
CHƯƠNG 1: GI I THI UỚ Ệ
1.1 Môđun đi u khi n nhi t đ dòng ch y khí(RYCTAR)ề ể ệ ộ ả
RYCTAR cho phép nghiên c u đi u khi n không khí nhi t đ trongứ ề ể ệ ộ
m t bu ng. Môđun RYCTAR độ ồ ượ ạc t o thành t hai đ n v : h th ng bu ngừ ơ ị ệ ố ồ
và h p đi u khi n giao di n. H th ng bu ng ch a t t c các c m bi n vàộ ề ể ệ ệ ố ồ ứ ấ ả ả ế
b truy n đ ng. Ch ng h n nh c m bi n nhi t đ các v trí khác nhau,ộ ề ộ ẳ ạ ư ả ế ệ ộ ở ị
qu t tr c xoay, vv… các giao di n.ạ ụ ệ
H p ch a t t c các thành ph n c n thi t đ c p đi n, đi u ch nh tínộ ứ ấ ả ầ ầ ế ể ấ ệ ề ỉ
hi u, vvệ
H th ng đi u khi n nhi t đ dòng không khí đệ ố ề ể ệ ộ ược c u t o, nhấ ạ ư
được th hi n trong hình:ể ệ
Máy qu t tr c xoay: nó đạ ụ ược s d ng b i b đi u khi n đ đi uử ụ ở ộ ề ể ể ề
ch nh không khí nhi t đ ỉ ệ ộ
Trang 4C m bi n nhi t đ : chúng đả ế ệ ộ ượ ử ục s d ng đ đo nhi t đ t i v trí khácể ệ ộ ạ ị nhau. Chúng bao g m các đ u dò nhi t đ platin có đi n tr thay đ iồ ầ ệ ộ ệ ở ổ
v i nhi t đ ớ ệ ộ
Ngu n nóng: nó đồ ượ ử ục s d ng đ tăng nhi t đ trong bu ng.ể ệ ộ ồ
Buồng kín: Tủ sợi thủy tinh rắn
1.2 C u t o giao di n b ng đi u khi nấ ạ ệ ả ề ể
B ng đi u khi n h p giao di n ch a:ả ề ể ộ ệ ứ
Ngu n cung c p đ u vào: các đ u vào đ u vào này đồ ấ ầ ầ ầ ượ ử ục s d ng để cung c p s ki m soát h p t ngu n đi n bên ngoài (ALI02, ALI03).ấ ự ể ộ ừ ồ ệ
B chuy n đ i ngu n: nó độ ể ổ ồ ược s d ng đ đi u khi n công su t.ử ụ ể ề ể ấ
C u chì: có m t s c u chì đ b o v ầ ộ ố ầ ể ả ệ
Phích c m ST1, ST2 và ST3: đây là phích c m n i ST1, ST2Vàắ ắ ơ
c m bi n ST3 ph i đả ế ả ược k t n i. Ngoài ra còn có hai thi t b đ uế ố ế ị ầ
cu i (Màu xanh lam và màu đen), n i t l đi n áp (0.1V / ºC) đ nố ơ ỷ ệ ệ ế nhi t đ có s n.ệ ộ ẵ
Phích c m ph n t sắ ầ ử ưở ấi m: đây là phích c m n i mà b ph nắ ơ ộ ậ làm nóng nênĐược k t n i v i. Ngoài ra còn có hai thi t b đ u cu iế ố ớ ế ị ầ ố (màu vàng và đen) n iM t đi n áp đi u khi n nên đơ ộ ệ ề ể ược áp d ng đụ ể
ki m soát s c m nh c a h th ng sể ứ ạ ủ ệ ố ưở ấi mthành ph n.ầ
1.3 Môđun đi u khi n v i máy tínhề ể ớ
RYC là m t môđun nghiên c u các đi u ch nh và đi u khi n độ ứ ề ỉ ề ể ượ c thi t k b i EDIBON. Nó cho phép sinh viên h c các khái ni m quan tr ngế ế ở ọ ệ ọ
nh t v đi u ch nh, đi u khi n và ki m soát m t cách d dàng và nhanhấ ề ề ỉ ề ể ể ộ ễ chóng
Đ n v đơ ị ược cung c p m t b th c ti n, qua đó ngấ ộ ộ ự ễ ười dùng s hi uẽ ể làm th nào đ mô t h th ng tích h p, h th ng b c 1, h th ng b c 2, làmế ể ả ệ ố ợ ệ ố ậ ệ ố ậ
th nào m t b đi u khi n PID ho t đ ng, vv.ế ộ ộ ề ể ạ ộ
Môđun RYC cho phép th c hi n các ho t đ ng khác nhau liên quan đ nự ệ ạ ộ ế
đi u ch nh và ki m soát c b n. Đ n v có các môđun khác nhau. Các môề ỉ ể ơ ả ơ ị đun trong h th ng là:ệ ố
1)Các tín hi u tham chi uệ ế
Trang 52)B đi u khi n PIDộ ề ể
3)B đi u khi n ch m pha/s m phaộ ề ể ậ ớ
4)Kh i nhi u lo nố ễ ạ
5)H th ng b c 1ệ ố ậ
6)H th ng b c 2ệ ố ậ
7)H th ng tích h pệ ố ợ
8)Môđun bù đ pắ
9)Môđun đ u vào tầ ương tự
1.4 Ph n m m Labviewầ ề
LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench)
là m t ph n m m máy tính độ ầ ề ược phát tri n b i công ty National Instruments,ể ở Hoa k ỳ LabVIEW là m t môi trộ ường phát tri n hi u qu cao đ t o ra cácể ệ ả ể ạ
ng d ng tùy ch nh t ng tác v i d li u th c t ho c các tín hi u trong các
lĩnh v c nh khoa h c và k thu t.ự ư ọ ỹ ậ LabVIEW là m t ngôn ng l p trình v iộ ữ ậ ớ khái ni m hoàn toàn khác so v i các ngôn ng l p trình truy n thông nhệ ớ ữ ậ ề ư C/C++, Pascal. B ng cánh di n đ t cú pháp thông qua các hình nh tr c quanằ ễ ạ ả ự trong môi trường so n th o, LabVIEW đạ ả ược g i v i tên khác là l p trình G.ọ ớ ậ Ngôn ng l p trình G là trung tâm c a LabVIEW:ữ ậ ủ
+ Mô hình l p trình lu ng d li u tr c quan, flowchart tr c quan.ậ ồ ữ ệ ự ự
+ Đường cong h c t p ng n h n so v i các chọ ậ ắ ơ ớ ương trình d a trên vănự
b n truy n th ng.ả ề ố
Đ ng nhiên đ i di n cho các ng d ng d li u v i th i gian và tính songươ ạ ệ ứ ụ ữ ệ ớ ờ song
2.1. B đi u khi n PIDộ ề ể
B đi u khi n PID (Proportional Integral Derivative)ộ ề ể là m tộ c ch ph nơ ế ả
h iồ vòng đi u khi nề ể được s d ng m t cách r ng rãi trong t t c các lĩnhử ụ ộ ộ ấ ả
v c c a cu c s ng đ c bi t là trong các h th ng đi u khi n công nghi p.ự ủ ộ ố ặ ệ ệ ố ề ể ệ
Trang 6Hình 2.1. S đ kh i b đi u khi n PIDơ ồ ố ộ ề ể
M t b đi u khi n PID g m 3 khâu: ộ ộ ề ể ồ
Khâu t l P (proportional) t o tín hi u đi u khi n t l v i sai s (errorỉ ệ ạ ệ ề ể ỉ ệ ớ ố – e)
Khâu tích phân I (integral) t o tín hi u đi u khi n t l v i tích phânạ ệ ề ể ỉ ệ ớ theo th i gian c a sai sờ ủ ố
Khâu vi phân D (derivative) t o tín hi u đi u khi n t l v i vi phânạ ệ ề ể ỉ ệ ớ theo th i gian c a sai s ờ ủ ố
2.2. S đ kh i h th ng trao đ i nhi t trong bu ng khíơ ồ ố ệ ố ổ ệ ồ
Nhi t đ trong c m bi n n là ch c năng c a đi n áp nóng (ệ ộ ả ế ứ ủ ệ ?h),Đi n ápệ
th i (ổ ?b ), nhi t đ môi trệ ộ ường (?a ) và kho ng cách gi a c m bi n và bả ữ ả ế ộ
ph n làm nóng (ậ ??). Ch c năng này r t khó đ có đứ ấ ể ược vì v y chúng ta sậ ẽ
g n đúng. ầ
H th ng b i hai ch c năng chuy n l nh th nh t v i h ng s khôngệ ố ở ứ ể ệ ứ ấ ớ ằ ố xác đ nh và chúng ta s .Xác đ nh h ng s này b ng th c nghi m. Ý tị ẽ ị ằ ố ằ ự ệ ưở ng
đ n gi n này đơ ả ược th hi n trong hình phía dể ệ ưới
Hình 2.2. S đ kh i đ n gi n hóa RYCTARơ ồ ố ơ ả
?1 (?) đ i di n cho m i quan h gi a nhi t đ và b ph n làmạ ệ ố ệ ữ ệ ộ ộ ậ nóng.Đi n áp và ệ ?2 (?) là ch c năng truy n liên quan đ n nhi t đ v i máyứ ề ế ệ ộ ớ
Trang 7th i. Trong mô hình đ n gi n này, chúng ta có th th y nhi t đ cu i cùngổ ơ ả ể ấ ệ ộ ố tăng nh th nào và b nh hư ế ị ả ưởng b i hai đ u vào: đi n áp nóng và đi n ápở ầ ệ ệ
th i. Chúng ta không th quên đổ ể ượ ảc nh hưởng c a nhi t đ môi trủ ệ ộ ườ ng xung quanh trong kh i s đ này. Nó có th đố ơ ồ ể ược xem xét nh m t s xáoư ộ ự
tr n.ộ
Trong th c hành đ u tiên chúng ta s th y khái ni m này m t l n n aự ầ ẽ ấ ệ ộ ầ ữ
và chúng ta s tính toán ẽ ?1(?) Và ?2 (?) th c nghi m.ự ệ
3.1. M c đích và yêu c uụ ầ
M c đích: ụ
+ Xác đ nh các đ c tính c a môđun đi u khi n nhi t đ dòng ch y ị ặ ủ ề ể ệ ộ ả khí
+.Đi u khi n nhi t đ dòng ch y khí b ng PID.ề ể ệ ộ ả ằ
Yêu c u: ầ
+ Môđun
+ B k t n i thu th p d li u.ộ ế ố ậ ữ ệ
+ Card PCIe6321
+ Máy tính và ph n m m LabVIEW.ầ ề
+ Các ph ki n k t n i.ụ ệ ế ố
Nhi t đ không khí thay đ i tác đ ng đ n các c m bi n đ t trongệ ộ ổ ộ ế ả ế ặ
bu ng. Tín hi u đ u ra c a các c m bi n nhi t đ dồ ệ ầ ủ ả ế ệ ộ ướ ại d ng đi n áp đệ ượ c
đ a qua b đi u khi n đ khu ch đ i. Ph n m m LabVIEW đ c giá tr đi nư ộ ề ể ể ế ạ ầ ề ọ ị ệ
áp thu được lên máy tính, tách và x lý các tín hi u r i sau đó đ a chúng lênử ệ ồ ư giao di n đo. S d ng các công th c chuy n đ i và tính toán đ hi n th cácệ ử ụ ứ ể ổ ể ể ị
đ c tính c n đo nh đi n áp,t n s ặ ầ ư ệ ầ ố
3.2. K t qu th c nghi m ế ả ự ệ
D dàng nh n th y s chênh l ch nhi t đ ph n h i c a ba c mễ ậ ấ ự ệ ệ ộ ả ồ ủ ả
bi n( ST1> ST2> ST3 ), phù h p v i v trí tế ợ ớ ị ương ng c a ba c m bi nứ ủ ả ế
Trang 8trong bu ng khí. Cho th y s thay đ i nhi t đ khi b nh hồ ấ ự ổ ệ ộ ị ả ưởng b i kho ngở ả cách cũng nh nh hư ả ưởng b i nhi t đ môi trở ệ ộ ường ngoài
đây,nhi t đ hai c m bi n ST2 và ST3 bám sát nhau. Cho th y
s cân b ng tự ằ ương đ i gi a nhi t đ trong bu ng kín t i v trí c a hai c mố ữ ệ ộ ồ ạ ị ủ ả
bi n v i nhi t đ môi trế ớ ệ ộ ường ngoài,khi n cho s thay đ i nhi t đ khôngế ự ổ ệ ộ đang k ể
B t đ u tăng biên đ và gi nguyên t n s m c 5Hz, ti p t c quan sát tínắ ầ ộ ữ ầ ố ở ứ ế ụ
hi u ph n h i t ba c m bi n.ệ ả ồ ừ ả ế
Hình 3.1. Tín hi u 4 kênh hi n th khi đ t biên đ 8V và 5Hz ệ ể ị ặ ộ
T th c nghi m cho th y s thay đ i nhi t đ r t ch m, tín hi u ph n ừ ự ệ ấ ự ổ ệ ộ ấ ậ ệ ả
h i chênh l ch r t ít so v i nhi t đ ban đ u cài đ t, d n đ n quá trình m i ồ ệ ấ ớ ệ ộ ầ ặ ẫ ế ỗ
l n th c hành thí nghi m m t th i gian t ầ ự ệ ấ ờ ươ ng đ i lâu đ quan sát đ ố ể ượ c giá
tr thay đ i t i t ng c m bi n ị ổ ạ ừ ả ế
Sau khi đ t giá tr biên đ cao nh t là 10 V và quan sát sau kho ng th i ặ ị ộ ấ ả ờ gian 20 phút,giá tr ph n h i v n đ nh ta thu đị ả ồ ề ổ ị ược b ng s li u sau:ả ố ệ
B ng ả 3 Giá tr c m bi n t i các v trí khi đ t biên đ cao nh t ị ả ế ạ ị ặ ộ ấ
C m bi n ả ế Biên đ ph n h i ộ ả ồ
K T LU N Ế Ậ
Trong quá trình th c hi n đ tài, khóa lu n rút ra m t s k t qu chính nh ự ệ ề ậ ộ ố ế ả ư sau:
Tìm hi u để ược m t s ki n th c v dòng ch y khí trong h th ng bu ngộ ố ế ứ ề ả ệ ố ồ kín, nh hả ưởng c a nhi t đ môi trủ ệ ộ ường ngoài cũng nh kho ng cách tư ả ừ
Trang 9ngu n nóng t i nhi t đ mong mu n.ồ ớ ệ ộ ố
Cách xây d ng và thi t k b đi u khi n PID cho h th ng đo và đi uự ế ế ộ ề ể ệ ố ề khi n nhi t đ trong dòng ch y khí.ể ệ ộ ả
Bi t cách s d ng ph n m m LabVIEW đ l p trình giao di n c b n đế ử ụ ầ ề ể ậ ệ ơ ả ể
đi u khi n và giám sát h th ng đo nhi t đ dòng ch y khí trong ng.ề ể ệ ố ệ ộ ả ố
Trang 10TÀI LI U THAM KH OỆ Ả
[1] Data Acquisition and Signal Conditioning Exercises, Course manual, Course Software Version 2011, February 2012 Edition
[2] Data Acquisition and Signal Conditioning Exercises, Course Software Version 2011, February 2012 Edition
[3] Jovitha Jerome, Virtual Instrumentation Using LabVIEW, Professor and Head Department of Instrumentation and Control Systems Engineering, Tamil Nadu
[4] Computer Controlled Teaching Unit for The Study of Regulation and Control, Course Manual