Luận văn tốt nghiệp đề tài mô hình điều khiển lò nhiệt

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
LUẬN VĂN TT NGHIP
Đ TI: MÔ HNH ĐIU KHIN L NHIT
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TPHCM - năm 2015
MỤC LỤC
MỤC LỤC 2
CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ TK4S-T4CR 3
1.Giới thiệu chung về đồng hồ nhiệt đô TK4S-T4CR 3
2.Thông tin bộ điều khiển nhiệt độ TK4S - T4CR 5
4.Sơ đồ kết nối 8
5.Kích thước 8
6.Lắp đặt 9
7.Các phụ kiện đi kèm 10
8.Định dạng các phần 10
CHƯƠNG 2:CÀI ĐẶT CHO BỘ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ TK4S-T4CR 11
CHƯƠNG 3 : CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ 20
1.Khái quát chung 20
2. Cảm biến sử dụng trong lò nhiệt 22
CHƯƠNG 4:GIỚI THIỆU VỀ BỘ LÁI CÔNG SUẤT TPR – 2N 25
2.Thông số kỹ thuật của TPR-2N 26
4.Các chức năng của TPR-2N 28
CHƯƠNG 5:GIỚI THIỆU VỀ MÔ HÌNH LÒ NHIỆT 29
2.Bộ điều khiển nhiệt độ 31
2.Mô hình lò nhiệt 32
Mặt trên và mặt sau của lò nhiệt 34
3.Phần kết nối 35
CHƯƠNG 6:GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM DAQ-MASTER 36
2.CÀI ĐẶT CHƯƠNG TRÌNH VÀ LÀM QUEN VỚI DAQ MASTER 38

(1) File 41
(2 )View 42
(3) Run: 43
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(4) Tools: 43
(5) Window: 44
(6)Help 44
3.1 Cách kết nối với máy tính thông qua phần mềm DAQ – Master 49
3.2 Cách trích biểu đồ trên phần mềm DAQ – Master 55
3.3 Cách cài đặt thông số trên máy tính 59
4. Các chế độ điều khiển 63
CHƯƠNG 1:GIỚI THIU CHUNG V BỘ ĐIU KHIN
NHIT ĐỘ TK4S-T4CR
1. Giới thiệu chung về đồng hồ nhiệt đô TK4S-T4CR.
- Chu kỳ lấy mẫu tốc độ cực nhanh (nhanh hơn 10 lần so với các model trước đây) chu kỳ
lấy mẫu 50ms và độ chính xác hiển thị ±0.3%.
- Cải thiện tầm nhìn với phần hiển thị lớn và LED có độ sáng cao.
- Điều khiển hiệu suất cao
với các chế độ điều khiển
heating/cooling và điều
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
khiển tự động/bằng tay.
- Chức năng truyền thông được hỗ trợ
RS485 (Loại Modbus RTU).
- Cài đặt tham số trên PC thông qua cáp USB và
truyền thông RS485 (Modbus RTU)
chương trình PC loader - DAQMaster được hỗ trợ
Cáp USB chuyên dụng - được bán riêng (SCM-US).

- Có thể chọn ngõ ra SSR / ngõ ra Dòng.
- Ngõ ra SSRP (Có thể chọn để điều khiển Chuẩn / Pha / Chu kỳ).
- Cảnh báo đứt Heater (Ngõ vào C.T) (ngoại trừ TK4SP).
- Chức năng cài đặt Multi SV (Max. 4) - có thể chọn thông qua các đầu nối ngõ vào digital.
- Tiết kiệm không gian lắp đặt với thiết kế nhỏ gọn
giảm khoảng. 38% (60mm) về chiều sâu so với các model trước đây.
- Multi ngõ vào / Multi dải đo.
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.Thông tin bộ điều khiển nhiệt độ TK4S - T4CR.
(1)Trường hợp SP series, việc chọn ngõ ra điều khiển tùy chọn và ngõ vào digital sẽ bị
giới hạn bởi số lượng các đầu nối.
(2) “S” tượng trưng cho model hỗ trợ ngõ ra điện áp lái SSRP có thể điều khiển SSR
chuẩn/chukỳ/pha.
“C” tượng trưng cho model hỗ trợ cả hai ngõ ra dòng và SSR (chuẩn)
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(3)Chọn loại “R” hoặc “C” cho trường hợp sử dụng điều khiển heating & cooling.
Chọn “N” cho trường hợp sử dụng điều khiển chuẩn
(4)Đế cắm 11 chân (PG-11, PS-11) : Được bán riêng.
3.Thông số kỹ thuật.
-Ở nhiệt độ phòng (23°C ± 5°C):
+Loại TC K, J, T, N, E, dưới -100°C / Loại TC L, U, PLII : (PV ± 0.3% hoặc
± 2°C, chọn lớn hơn nó) ± 1 chữ số
+Loại TC C, G / Loại TC R, S, dưới 200°C : (PV ± 0.3% hoặc ± 3°C, chọn
lớn hơn nó) ± 1 chữ số
+Loại TC B, dưới 400°C : Không có độ chính xác chuẩn.
-Ngoài dải nhiệt độ phòng:
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

+TC R, S, B, C, G : (PV ± 0.5% hoặc ± 5°C, chọn lớn hơn nó) ± 1 chữ số
+Khác : Dưới -100°C : Trong phạm vi ± 5°C
+Trường hợp TK4SP series, ±1°C sẽ được thêm vào.
Series
TK4S-T4CR
Ngõ ra điều khiên Relay 250VAC 3A 1a
SSR 11VDC ± 2V 20mA Max.
Dòng DC4 - 20mA hoặc DC0 - 20mA (Tải 500n Max.).
Ngõ ra Alarm Relay Relay AL1, AL2 : 250VAC 3A 1a (TK4SP : chỉ có AL1).
Ngõ ra tùy chọn Transmission DC4 - 20mA (Tải 500n Max., Độ chính xác : ±0.3% F^S).
Truyền thông Ngõ ra truyền thông RS485 (Modbus RTU).
Ngõ vào tùy chọn CT 0.0
- 50.0A (Dải đo giá trị dòng điên heater thứ cấp) & Tỷ
1.0
lê CT = 1000 : 1 (ngoại trừ TK4SP).
Ngõ vào Digital
.
Ngõ vào tiếp điểm : ON - Max. 2kn, OFF - Min. 90kn
Ngõ vào không tiếp điểm : ON - Điên áp dư max. 1.0V, OFF
- Dòng điên rò max. 0.1mA &TK4S/M - 1EA (vì bị giới hạn
các đầu nối), TK4H/W/L - 2EA (ngoại trừ TK4SP)
Loại điều khiển
heating, cooling
Chế độ điều khiển ON/OFF,PID.
heating&cooling
Độ trễ Can nhiêt / RTD : Có thể thay đổi 1 ~ 100°C/°F (0.1 ~
100.0°C/°F) • Analog : 1 ~ 100 chữ số.
Dải tỷ lệ (P) 0.1 ~ 999.9°C (0.1 ~ 999.9%).
Thời gian tích phân (I) 0 ~ 9999 giây.
Thời gian vi phân (D) 0 ~ 9999 giây.

Chu kỳ điều khiển(T) 0.1 ~ 120.0 giây ( & Chỉ có ở ngõ ra Relay và ngõ ra lái
SSR).
Giá trịreset bằng tay 0.0 ~ 100.0%.
Chu kỳ lấy mẫu 50ms
Độ bền điện môi 2000VAC 50/60Hz trong 1 phút (giữa đầu nối nguồn và đầu
nối ngõ vào)
Sức chịu chấn động 0.75mm biên độ tần số 5 ~ 55Hz (trong 1 phút) trên mỗi
phương X, Y, Z trong 2 giờ
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tuổi thọ Relay
Cơ khí OUT1/2 : Trên 5,000,000 lần, AL1/2 : Trên 20,000,000 lần
(TK4H/W/L : Trên 5,000,000 lần)
Điện OUT1/2 : Trên 200,000 lần, AL1/2 : Trên 100,000 lần
(TK4H/W/L : Trên 200,000 lần)
Điện trở cách ly Trên 100MQ (500VDC sóng kế)
Sức chịu nhiễu Nhiễu sóng vuông bởi nhiễu do máy móc (độ rộng xung :
1ụs) ±2kV pha R, pha S
Bộ nhớ duy trì Khoảng. 10 năm (Khi sử dụng loại bộ nhớ bán dẫn ổn định)
Nhiệt độ môi trường -10 ~ 50°C (ở trạng thái không đông)
Nhiệt độ lưu trữ -20 ~ 60°C (ở trạng thái không đông)
Độ ẩm môi trường 35 ~ 85%RH (ở trạng thái không đọng sương)
Cấu trúc bảo vệ IP65 (Bảng mặt trước) & TK4SP : IP50 (Bảng mặt trước)
Loại cách li 0
4.Sơ đồ kết nối.
5.Kích thước.
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
6.Lắp đặt.
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 9

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
7.Các phụ kiện đi kèm.
8.Định dạng các phần.
1. Phần hiển thị PV : Nó thể hiện nhiệt độ hiện thời (PV) ở chế độ RUN và tham số
trong chế độ Cài đặt
2. Phần hiển thị SV : Nó thể hiện giá trị nhiệt độ cài đặt (SV) để điều khiển ở chế độ
RUN và mỗi giá trị cài đặt tham số trong chế độ Cài đặt
3.chỉ thị đơn vị nhiệt độ (
0
C/
0
F/%): nó thể hiện đơn vị nhiệt độ hiện thời.
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
4.chỉ thị điều khiển bằng tay: nó sẽ ON cho trường hợp chọn chế độ điều khiển bằng tay.
5. Chỉ thị Multi SV : Một trong các đèn SV1 ~ 3 sẽ ON cho trường hợp chọn chức năng
cài đặt multi SV.
6. Chỉ thị Auto-Tuning : Nó sẽ nhấp nháy mỗi 1 giây trong khi đang Auto-tuning.
7. Chỉ thị ngõ ra Alarm : Nó sẽ ON khi mỗi ngõ ra alarm là ON.
8. Trường hợp model có hỗ trợ ngõ ra SSRP, Nó sẽ ON khi MV quá 5.0%
Trường hợp chọn ngõ ra dòng (4 - 20mADC, 0 - 20mADC),
- Chế độ điều khiển bằng tay : Nó sẽ luôn ON ngoại trừ MV là 0.0%.
- Chế độ điều khiển tự động : Nó sẽ ON khi MV quá 3.0%, và OFF khi MV dưới 2
9. Phím A/M : Được sử dụng khi chuyển chế độ điều khiển tự động ↔ chế độ điều khiển
bằng tay
Trường hợp model TK4S/SP (48 x 48), phím MODE sẽ được sử dụng cùng chức năng
(Chuyển chế độ điều khiển tự động ↔ chế độ điều khiển bằng tay).
10. Phím MODE : Được sử dụng khi đi vào chế độ cài đặt tham số và di chuyển các
tham số.
11. Phím : Được sử dụng khi đi vào chế độ thay đổi giá trị cài đặt và di chuyển Chữ

số.
12. Phím: Được sử dụng khi đi vào chế độ thay đổi giá trị cài đặt và thay đổi giá trị
cài đặt (Chữ số).
13. Công tắc chọn ngõ vào : Được sử dụng khi chuyển ngõ vào cảm biến (TC, RTD) ↔
ngõ vào anallog (mV, V, mA).
14. Cổng PC loader : Nó là cổng PC loader truyền thông nối tiếp để cài đặt tham số trên
PC và kiểm tra sử dụng khi kết nối cáp loader chuyên dụng (SCM-US).
CHƯƠNG 2:CI ĐẶT CHO BỘ ĐIU KHIN NHIT ĐỘ TK4S-T4CR
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 19
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 3 : CẢM BIẾN NHIT ĐỘ
1.Khái quát chung.
Trong lĩnh vực Công nghiệp nói chung, đặc biệt là trong các dây truyền sản xuất, chúng ta
thường bắt gặp 04 đại lượng (hay gọi là biến đo lường) chính được giám sát, theo dõi một cách

Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 20
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
chặt chẽ bao gồm: nhiệt độ, áp suất, lưu lượng và mức. Đây là những biến có vai trò hết sức
quan trọng và không thể thiếu trong mỗi dây truyền công nghệ.
Nhiệt độ là một trong số những đại lượng có ảnh hưởng rất lớn đến tính chất vật chất. Bởi
vậy trong nghiên cứu khoa học, trong công nghiệp cũng như trong đời sống hàng ngày việc đo
nhiệt độ là rất cần thiết. Tuy nhiên việc xác định chính xác một nhiệt độ là một vấn đề không
đơn giản. Đa số các đại lượng vật lý đều có thể xác định trực tiếp nhờ so sánh chúng với một
đại lượng cùng bản chất. Nhiệt độ là đại lượng chỉ có thể đo gián tiếp dựa vào sự phụ thuộc của
tính chất vật liệu vào nhiệt độ.
Cảm biến là thiết bị dùng để đo, đếm, cảm nhận,…các đại lượng vật lý không điện thành các tín
hiệu điện. Ví dụ nhiệt độ là 1 tín hiệu không điện, qua cảm biến nó sẽ trở thành 1 dạng tín hiệu
khác (điện áp, điện trở…). Sau đó các bộ phận xử lí trung tâm sẽ thu nhận dạng tín hiệu điện
trở hay điện áp đó để xử lí.
Đối với các loại cảm biến nhiệt thì có 2 yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác đó là
“Nhiệt độ môi trường cần đo” và “Nhiệt độ cảm nhận của cảm biến”. Điều đó nghĩa là việc
truyền nhiệt từ môi trường vào đầu đo của cảm biến nhiệt tổn thất càng ít thì cảm biến đo càng
chính xác. Điều này phụ thuộc lớn vào chất liệu cấu tạo nên phần tử cảm biến (cảm biến nhiệt
đắt hay rẻ cũng do nguyên nhân này quyết định). Đồng thời ta cũng rút ra 1 nguyên tắc khi sử
dụng cảm biến nhiệt đó là: Phải luôn đảm bảo sự trao đổi nhiệt giữa môi trường cần đo với
phần tử cảm biến.
Xét về cấu tạo chung thì Cảm biến nhiệt có nhiều dạng. Tuy nhiên, chiếc cảm biến được ưa
chuộng nhất trong các ứng dụng thương mại và công nghiệp thường được đặt trong khung làm
bằng thép không gỉ, được nối với một bộ phận định vị, có các đầu nối cảm biến với các thiết bị
đo lường.
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Một số loại cảm biến
 Phân loại cảm biến đo nhiệt độ
Các cảm biến đo nhiệt độ được chia làm hai nhóm:

- Cảm biến tiếp xúc: cảm biến tiếp xúc với môi trường đo, gồm:
+ Cảm biến giản nở (nhiệt kế giản nở).
+ Cảm biến điện trở (nhiệt điện trở).
+ Cặp nhiệt ngẫu.
- Cảm biến không tiếp xúc: hoả kế.
2. Cảm biến sử dụng trong lò nhiệt.
Cảm biến sử dụng trong lò nhiệt là loại PT100
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Cảm biến nhiệt độ PT100 hay còn gọi là nhiệt điện trở kim loại ( RTD) PT100 được cấu
tạo từ kim loại Platinum được quấn tùy theo hình dáng của đầu dò nhiệt có giá trị điện trở khi ở
0oC là 100 Ohm. Đây là loại cảm biến thụ động nên khi sử dụng cần phải cấp một nguồn ngoài
ổn định.
 Các thông số kĩ thuật của dây đo nhiệt PT100
Các thông số cơ bản :
Dây cảm biến nhiệt PT100 bao gồm một đầu dò ống trụ có đường kính 4mm và chiều dài ống
trụ là 30mm ,2 dây đầu ra có chiều dài 70cm
Dải nhiệt độ đo được là từ -200ºC đến 500ºC
Sơ đồ cấu tạo bên trong của đầu dò hình trụ
Điện trở của ống trụ RPT100 = RPT + R3 + R2
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 23
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
L2,L3 được nối với 2 dây đầu ra
-Nguyên tắc hoạt động:
Khi có sự thay đổi nhiệt độ trên đầu dò thì dẫn đến sự thay đổi điện trở của ống trụ .Mỗi giá trị
nhiệt độ khác nhau tương ứng với mỗi giá trị điện trở khác nhau.Ở 10 ºC thì đo được giá trị
điện trở RPT100 =107,6 Ω . Khi tăng 1ºC thì RPT tăng sấp xỉ 0,4Ω
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 24
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 4:GIỚI THIU V BỘ LÁI CÔNG SUẤT

TPR – 2N
1.Kích thước và hình ảnh thực tế.
-Kích thước 465x375
-Hình ảnh của TPR-2N(25A,30A)
Đề tài Mô hình điều khiển lò nhiệt 25