Cac mo-dun ngo vao tr9ng lm;mg la cac lo~i mo-dun tuang 1\I duqc thi~t k~ d~ d9c dfr li?u tir cac cam bi~n lt,rc (load cell) tren cac b~ chua tieu chu~n, 6ng phan ung hoa h9c, va cac thi~t bi khac duqc su dt,mg trong ho~t d('mg pha trc)n. Hinh 8.9 minh h9a du hinh cua mc)t ung dt,mg ngo vao tr9ng luqng.
Formertv:
. Ià -...-,~m- I
E1.1~rna1 signiit eonv1trter
,s ool required
Q61LD
'l: Within 5 V DC al applied voltaga. and 60 mA of output C'IJITilnl.
1◄ ut-its eai be ca>nedltd in pa,11111,1 w111 350 n
lyi.blld~)
Hinh 8. 9 Mo ta h? th6ng do tr9ng luqng su dt,mg module tuang 1\I chuyen d1,1ng va thong thuang d~ d9c gia tri tr9ng luqng load cell cua hang PLC Mitsubishi.
Mc)t mo-dun ngo vao tr9ng luqng cung dp di~n ap cho cac load cell ho~t dc)ng ciing nhu la ph~n m~m dn thi~t d~ hi?u chinh cac Load cell. Mc)t mo-dun tr9ng luqng cung dp di~n ap d~n mc)t cam bi~n va d9c tin hi~u tir cam bi~n. B9 chuy~n d6i AID sau do xu ly thong tin nay va chuy~n no d~n be) vi XU' ly. f)i~u nay lo?i bo S\f chuy~n d6i cac tin hi?u tuang tà cua cam bi~n tr9ng luqng trong PLC. Ngoai ra, mc)t mo-dun tr<;mg luqng k~t hqp S\f hi?u chinh trong ph~n m~m tranh duqc cac vfin d~ v~ hi~u chinh tai tr9ng h? th6ng.
8.3.2 Mo-dun ngo vao c~p nhijt tlijn
Cac mo-dun ngo vao tuang t\T ( di~n ap/dong di~n) co th~ nh~n cac tin hi~u tr\fc ti~p tir cac b9 chuy~n df)i (tuc qua cac b◊ biJn d6i thanh di?n ap chuful 0-l OV ho?c 4mA-20mA). Trong khi
Chu-cmg 8: Chuc nc"ing 110 d(lc bi¢t va truydn 1h6ng n6i liip 151 do, cac mo-dun ngo vao tuong ti,r d?c bi~t co th~ ch~p nh~n tin hi~u tn,rc ti~p tu cac thi~t bj cam bien. Mo-dun ngo vao C?P nhi~t di~n ch~p nh~n tin hi~u millivolt (m V) tu b9 dich chuy~n C?P nhi~t, la m◊t vi d\l v~ ki~u mo-dun ti~n XU ly d?C bi~t nay.
Cac mo-dun ngo vao C?P nhi~t di~n dung trong PLC ph\l thu9c vao C?P nhi~t ke ma M th6ng yeu du. Cac mo-dun nay c6 th~ giao tiep v&i m◊t s6 lo?i C?P nhi~t di~n b~ng each h,ra ch9n tu cong tic tren mo-dun. Vi d\l, m◊t mo-dun ngo vao co kha nang giao ti€p v&i cac c~p nhi~t di~n lo?i E, J, va K (tieu chu~n ISA).
I TC I
I Do nhi~t d◊ trung binh su .,.. I
d\lng c~p nhi~t (TC)
I ,--...,+ I
I TC)::=::==: I
I TC2 + I
I -=- I
l (a) Ngo vao don < I
Hinh 8.10. Ket n6i c~p nhi~t di~n v&i mo-dun
Ho<;1t d9ng cua mo-dun C?P nhi~t di~n r~t gi6ng v&i mo-dun ngo vao tuong t\f. Mo-dun khuech d<;1i, s6 h6a va chuy~n d6i tf n hi~u ngo vao (tu milivolt) thanh m◊t tin hi?u s6. Tuy thu9c vao nha san xu.lt, tin hi~u s6 dugc chuy~n d6i se bi~u thi o d?ng nhi phan ho?c BCD, tuong ung
v&i d◊ Celsius (°C) ho?c Fahrenheit (°F) do dugc b~ng C?P nhi~t da chc;m.
Mo-dun C?P nhi~t di~n khong cung dp ph?m vi tuy€n tinh theo ti I~ do nhi~t d9 bm vi C?P nhi?t di~n co sv phi tuy€n d9c theo ph<;1m vi cua chung. B9 vi xu ly thvc hi?n chuy~n d6i nhi?t d9 do dugc sang tin hi~u di~n ap tuong ung (s6) b~ng each tham khao bang nhi~t k€ (millivolts so
152 Chur:mg 8: Chuc ming 110 tlqc bi~t va truyJn thong n6i tidp
v6i °C ho?c °F) va thàc hi?n phep n(>i suy tuy~n tinh.
Mo-dun c~p nhi~t di?n thucmg cung dp di~m bu nhi~t (dĐu l<;1nh) cho c~p nhi~t. Sà bu nay cho phep C?P nhi~t ho<;1t d(>ng nhu th~ c6 m(>t di~m tham chieu (0°C), vi tfit ca cac bang C?P nhi~t k~ mo ta M di~n the d(>ng h9c (EMF) sfr d\.mg di~m nhi?t d(> tham chi~u nay.
Ngoai di~m bu nhi~t, mo-dun c~p nhi~t di?n cung dp bu di~n tr& day dan (di?n tr& tren ducmg day va di?n tr6 t<;1i m6i han) v6i gia tri di~n tr6 xac dinh. Bu di?n tr& vi sà suy giam tin hi~u do di~n tr6 trong day dan. Tt1y thu(>c vao nha san xufit PLC, mo-dun C?P nhi?t di~n c6 th~ cung dp bu tr6 khang khac nhau. Nen sfr d\lng cung lo<;1i v~t li~u day dan ( day dan tu C?P nhi?t di?n d~n cam bien) duqc su dàng trong C?P nhi?t. Day do nho thi thai gian dap ung nhanh hon, nhung day do Ion c6 tu6i thQ dai hon, ch6ng nhi~u va it hu hong 6 nhi?t d(> cao. Hinh 8.10 cho thfiy m(>t mo- dun k~t n6i C?P nhi~t di~n.
Vi d\l sau minh hQa C?P nhi?t di?n c6 bu. Su d1,1ng bu tr6 cho trucmg hqp day dan rfit dai hO?C noi c6 nhi~u C?P nhi?t di~n k~t n6i song song.
Vi dlJ 8.1:
M(>t C?P nhi~t di~n lo~i J duqc n6i v&i mo-dun nfun trong m(>t rack I/0 n~m each 500 feet.
C?p nhi~t k~ nay k~t n6i v6i m(>t m~ch theo doi nhi~t, do nhi?t d(> cua m(>t 6ng trong qua trinh.
C?p nhi~t k~ dung day dan 18 A WG c6 di?n tr6 sufit 0.222 ohm/feet day doi ( day dan di~n duong va am) o 25°C. Mo-dun C?P nhi~t c6 bu di~n tr& d§u 50 ohm, thong s6 do nha san xufit dua ra muc bu 0.05°C cho m6i ohm sai s6. Tim tf>ng s6 di~n tr6 khang va muc bu nhi~t d(> dn thi~t them vao gia tri do.
Giiii:
T6ng tr6 khang duqc tinh nhu sau: 0.222 x 500 = 110 ohms
Muc bu nhi~t d(> la hi~u di?n tr6 day dan va bu tra cua mo-dun nhan v&i muc bu cho m6i ohm: 111-50 x 0.05 = 3.05 °c
Do d6, phai bf> sung them 3.05°C vao C?P nhi~t di~n.
8.3.3 Mo-dun ngo vao RTD
Cac d§u do nhi~t tr6 RTD (Resistance Temperature detector) nMn duqc thong tin nhi~t d(>
tu cac thi~t bi RTD. RTD la cac cam bien nhi~t d(> su d1,1ng v~t li~u c6 di~n tr& thay df>i theo nhi~t d(> c6 ph~m vi xac dinh. M(>t nhi~t tr6 RTD 6 d~g phf> bien bao g6m m(>t cu(>n day b~ng platin, niken, hO?C d6ng duqc bao v~ b~ng VO bQC b~ng thep khong gi. Cac v~t li~u nay thucmg duqc SU' d\lng cho cam bi~n nhi~t d(> vi tinh chinh xac, tinh l?p l<;1i va sà 6n dinh tau dai.
Ho~t d(>ng cua cac mo-dun RTD gi6ng v6i cac mo-dun ngo vao tuong t\I khac. Cac mo-dun nay gfri m(>t dong di~n nho (mA) qua RTD va d9c di~n tr& theo dong di~n. Do RTD thay df>i di~n tr& theo sà thay df>i nhi?t d(>, nen mo-dun c6 th~ do duqc sà thay d6i nhi~t d<).
M(>t mo-dun RTD chuy~n df>i cac gia tri di~n tra thanh cac gia tri nhi~t d<) cho b<) vi xu ly o
don vi do °C hO?C °F. Tuy thu(>c vao nha san xufit, mo-dun cung c6 th~ dQC duqc nhi~u lo~i RTD.
Bang 8.1 li?t ke m(>t s6 cam bien nhi~t RTD ph6 bi~n va tr6 khang cua ch(mg.
Cac cam bi~n nhi?t RTD thucmg c6 lo~i 2, 3 va 4 day. Lo~i 2 day khong bu tra khang; tuy nhien, lo~i 3 va 4 day cho phep bu tr& khang. Thiet bi RTD duqc sfr dàng phf> bi~n nhfit la RTD 3 day. Lo~i nay duqc su d1,mg trong cac ung di,mg day dan dai, day c6 tr& khang dang k~ anh huang den d(> nh~y ohm/°C cua phin tu RTD. Hinh 8.1 I mo ta cac ket n6i di~n hinh cho mc)t mo-dun RTD v&i RTD 2, 3 va 4 day.
Chu-cmg 8: Chuc m'ing /10 tl(lc bi?t va truydn thong n6i tiip
Bang 8.1 Thong s6 RTD
Lo~i RTD Difn triY djnh mwc (ohms) Dai nhift dq
Platinum 100 -200 den 850°C
Nikel 120 -80 d~n 300°C
Copper 10 -200 d~n 260°C
RTD 2 Day
RTD 3 Day
RTD 4 Day
Hinh 8.11. Sa d6 k~t n6i cac lol;li RTD 8.3.4 Mo-dun PID
(~-- -=--,-
_,.____," Module PIO 89
I Yi xu ly PLC (Di~u khi€n Ngo ra khu~ch
I ---- PIO) d?i
1 I
Ca du chclp hanh .(valve, di~n tr& nhi~t)
-328 den l 562°F -112 d~n 57°F -328 d~n 500°F
RTD MODULE
RUN ■
ERROR ■
Qua trinh
--,
I I
Ngo vao Cam bi~n (Vi E>?i gng v~t ly
I I
L +
_,_
l _ _ _ _ _ _ _
Hinh 8.13 Minh hc;,a h~ th6ng di~u khi€n nhi?t de) su dàng thu~ttoan di~u khi€n PIO
153
I I
I I I
J.
')
I I I I I
.-../ I
154 Chuung 8: Chuc nang I/O il(lc bi¢t va truyJn thong n6i tidp
Mo-dun PID (Proportional-integral-derivative) dugc sir di,mg trong cac ung di,mg di€u khi€n vong kin lien tvc sir dvng thu~t toan PID. Cac mo-dun nay cung dp cac ung dvng v€ di€u khi€n ty I~, tich phan va vi phan theo cac thong s6 dfru vao, ch~ng h,;m nhu ap su~t va nhi~t d<), la cac bi~n ngo vao cua h~ th6ng. 0i€u khi€n PID thuong g9i la di€u khi€n ba chS d<), vong kin, phan h6i. Hinh 8.12 va 8.13 minh h9a di€u khi€n PID.
I
I ~-"---.
I Vi XII I PLC ly
I I I I I
--•~ Khoi chuyen thong tin (Vi d1;1: gia tri tham chieu, giai h~n, bao d<)ng, ... )
Module PIO (Vi d1;1: (Q62HLC Mitsubishi) Nhi€u ngoai
,-+ Ngo ra tu module i
I I
Bi€n di~u
~ .,.Sai s6 (E) Di~u khi~n B◊
.J Lr\4 n - khien _ _ _ _.,. ... • ~., khu€ch
SP ,r E=SP-PV PID CV=Vout d~i !+ Cadu hanh (valve, ch§p di~n tra nhi~t)
>+ Qua trlnh i-- I
4 '
- PV
Thi~t bingo ra Bi€n qua trinh ., D~i luang v~t ly (Vf d1;1:
'----N_g_o_v_ao _ _ _ --1 Cam bi€n (Vi d1;1 ap N--n_h_i~_t_d_◊_, ...:ap_su_.i_t) _ _ _ _ ~ su.it, nhi~t d◊, ... )
Thi€t bi ngo vao
Hinh 8.14. B<) di€u khi€n vong kin
I I I
J
Chuc nang ca ban cua di€u khi€n vong kin la duy tri d~c tinh ctia qua trinh theo di€m d~t mong mu6n. D~c tinh qua trinh bi sai l~ch khoi cac di€m d~t mong mu6n do tai thay d6i, ho~c tuang tac v&i cac qua trinh khac (xem hinh 8.14). Trong di€u khi€n qua trinh, cac d~c tinh ctia qua trinh thtJc t~ (muc nu&c, t6c d<) dong chay, nhi?t d<) ... ) dugc do b~ng biSn s6 qua trinh (PV) va dugc so sanh v&i di€m d~t (SP). N~u bi~n qua trinh (gia tri thtJc t~) sai l?ch tu di€m d~t (gia tri
mong mu6n) m<)t sai s6 (E) xay ra (E = SP - PV). Khi mo-dun phat hi?n sai s6 Ei: 0, vong di€u khi€n sua d6i cac bi~n di€u khi€n (CV) ngo rad€ bu<)c cac sai s6 b~ng khong.
Phuang trinh sau xac dinh m<)t trong nhfrng thu~t toan di€u khi€n duc;rc thtJc hi?n bai m9t mo-dun PID:
Trong d6:
Vl1loutl1l = Kl1lpl1JE + Kl1l/11l 11ll1l£11ldt + Kl1JDl1l dEl1ldti1l
Kl1lpl1l H? s6 khu~ch d~i ti 1~
Klzl/lzl = KlzlPl1llzl Tl1l/lzll1l H~g s6 tich phan ( Tl1l/lzl thai gian reset) Kf1JDfZJ = KlzlPlzl Tl1lDf1J Hing s6 vi phan ( TlzlDl1l thm gian reset) E = SP - PV Sai s6
Vf1Jouti1l Ngo ra bi~n di€u khi€n
Cac mo-dun PID nh~n duqc bi~n qua trinh a d.;mg tuang ttJ va tinh sai l~ch gifra gia tri thtJc va gia tri d~t. Sau d6, no sir dvng sai s6 nay tinh toan thu~t toan d€ di€u khi€n, d6ng thai, di€u . chinh theo tin hi?u phan h6i ngo ra di€u khiSn. Dfru tien, mo-dun nay t~o ra m<)t ho~t d<)ng kiJm soat ti I? (khau ti I?) dtJa tren m<)t bi~n di€u khiJn ngo ra ty I? thu~n v&i gia tri sai l?ch tuc thoi (KPE). Sau do, 116 thtJc hi?n ho~t d<)ng di€u khiSn tich phan dS bu b6 sung cho biSn di~u khiSn
Chuong 8: Chuc nang 110 il(lc biit va truyJn thong n<5i tidp 155
ngo ra. Dieu nay gay ra S\I thay d6i trong bi~n qua trinh tucmg {mg v6i gia tri cua sai s6 trong m<)t khoang thoi gian (KI ho?c KP/TI). Cu6i cung, mo-dun khoi t?o ho?t d<)ng dieu khi~n khau vi phan bu them cho ngo ra dieu khi~n (KD = KPTD). Ho?t d<)ng nay t?o ra sà thay d6i trong biJn dieu khi~n ngo ra theo ty 1~ thay d6i sai l~ch.
I I PY PVC~p nhat Sai E >+DB!
I I I I I I
I
I I I I I I
- ±.QB Dai ch~t -DB E> +DB
t---..,.,.,,~---
C~p nh~t Sai E < -DB j
Bi~n qua trinh
Ph~n c(rng ngo vao tuang l\f
89
IQC
S6
l _ _ _ _ _
Hinh 8.15. So d6 kh6i b<) dieu khi~n PID
- -,
Ngo vao h6i ti~p thu~n
I I
I
I I I
Lead Lag
Bi~n dLrqc I
dieu khi~n
Nguang I
I
Ph~n cung ngo I
ra tLrang ti! I I I
____ J I
M<)t mo-dun PID nh~n dugc ph~n 16-n thong s6 di~u khi~n va thong tin di~m d?t tir b<) vi xfr ly chinh. Trong qua trinh ho?t d<)ng, mo-dun PID.duy tri giao tiip v6i CPU, trao d6i thong tin mo- dun va qua trlnh. Hinh 8.16 minh ho? so d6 kh6i cua thu~t toan PID va S\I s~p xip k~t n6i mo-dun PID di~n hinh.
Tuy thu<)c vao mo-dun dugc str d\l11g, cac mo-dun PID ciing co th~ nh~n dfr li~u ve thai gian c~p nh~t va dai sai l~ch. Thai gian c~p nMt la ty 1~ ho?c giai do?n ma biin d~u ra dugc c~p nh~t.
Dai sai l~ch la s6 lugng duqc so sanh v6i tin hi~u sai l~ch (xem hinh 8.15); n~u dai sai l~ch nho hem ho?c b~ng tin hi~u sai l~ch thi khong co S\I thay d6i.