Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ sử dụng thiết bị TCU

Lời nói đầu.
Ngày nay, sự phát triển vợt bậc của khoa học kỹ thuật đã mang lại cho các ngành
kỹ thuật nói chung và ngành điều khiển học nói riêng một khuôn mặt mới.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật ,việc ứng dụng các thành
tựu khoa học kỹ thuật vào trong lĩnh vực tự động hoá đã mang lại những chuyển
biến rõ rệt ,ghóp phần thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của nhiều lĩnh vực công
nghệ ,đáp ứng đợc các chỉ tiêu về chất lợng và giá thành sản phẩm ... nâng cao chất
lợng cuộc sống .
Chính nhờ những đóng góp của kỹ thuật hiện đại mà ngày càng có nhiều loại
máy móc ,thiết bị hiện đại đợc đa vào ứng dụng trong thực tế mang lại không ít
thành quả về kinh tế, y học, quân sự...
Trong các hệ thống công nghiệp , một trong những bài toán thờng gặp nhất đó là
điều khiển nhiệt độ. Hiện nay trên thế giới có rất nhiều thiết bị đã đợc đa vào ứng
dụng để điều khiển nhiệt độ, một trong những thiết bị đem lại hiệu quả cao đó là
thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU(Temperature Control Unit ).
TCU là một thiết bị điều khiển quen thuộc trên thế giới, tuy nhiên đối với Việt
Nam nó vẫn còn rất mới mẻ, ít đợc ứng dụng trong thực tế sản xuất.
Nhằm mục đích tìm hiều để thấy đợc u nhợc điểm của thiết bị này thông qua đó
phổ biến ứng dụng thiết bị trong thực tế,đồng thời củng cố kiến thức đã đợc trang
bị trong suốt thời gian học tập tại trờng, em đã chọn đề tài tốt nghiệp:
Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ sử dụng thiết bị TCU.
Nội dung của đồ án bao gồm các vấn đề sau:
Chơng 1. Khái quát chung về thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU .
Trình bày những vấn đề chung về thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU.
Chơng 2. Cấu trúc và kết nối vào ra.
Trình bày về cấu trúc phần cứng của thiết bị ,khả năng phối ghép giữa thiết
bị TCU và các thiết bị đo khác .
Chơng 3. Sự hoạt động của thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU trong các hệ
thống công nghiệp.
Trình bày các chế độ hoạt động của thiết bị TCU.
Chơng 4. Các phơng pháp điều khiển trong thiết bị điều chỉnh nhiệt độ

TCU.
Trình bày các phơng pháp đợc sử dụng trong thiết bị TCU nh :điều khiển
PID, điều khiển ON/OFF ,điều khiển Cascade và khả năng tự chỉnh của thiết
bị .
Chơng 5. Kết nối truyền thông RS-485.
Trình bày khả năng phối ghép giữa thiết bị TCU với các thiết bị ngoại vi nh
là máy in, các thiết bị đầu cuối ,bộ điều khiển chơng trình ,máy tính trung
tâm .Đồng thời nêu lên phơng thức truyền và nhận dữ liệu giữa các thiết bị
đó .
Chơng 6. ứng dụng thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU vào các hệ thống
công nghiệp.
Tùy theo yêu cầu công nghệ mà có thể sử dụng thiết bị điều chỉnh TCU vào
các hệ thống điều khiển cụ thể .
Chơng 7. Xây dựng hệ thống điều khiển sử dụng thiết bị điều chỉnh nhiệt
độ TCU.
Khảo sát quá trình điều chỉnh nhiệt độ với đối tợng điều khiển là lò điện
trở .Sau khi xác định đối tợng bằng thực nghiệm thì dùng phần mềm
MATLAB để xác định các bộ điều khiển PID.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Điều khiển tự động đã
tận tình giảng dạy và truyền đạt cho em những kiến thức bổ ích trong suốt quá
trình học tập và nghiên cứu tại trờng,tạo mọi điều kiện tốt nhất để em hoàn thành
đồ án tốt nghiệp .
Đặc biệt em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo Ts.Nguyễn Văn Hoà và
Ths.Nguyễn Thu Hà đã trực tiếp tận tình hớng dẫn em trong suốt quá trình thực
hiện đồ án tốt nghiệp.


Mục lục
Lời nói đầu .
Tran

g
Chơng 1. Khái quát chung về thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU.
...................................................................................................................
1
Chơng 2. Cấu trúc và kết nối vào ra................................................
3
2.1. Bảng điều khiển ..........................................................................................
3
2.1.1. Hai dãy hiển thị.................................................................................
3
2.1.2. Sáu đèn báo chế độ hoạt động......................................................... 4
2.1.3. Bốn nút điều khiển............................................................................
4
2.2. Cấu trúc bên trong thiết bị điều chỉnhTCU .............................................
5
2.2.1. Khoá chọn nguồn và chân chọn thiết bị đo nhiệt độ.....................
6
2.2.2. Các modul đầu ra............................................................................... 6
2.3. Lựa chọn và kết nối đầu vào ,đầu ra.......................................................
8
Chơng 3. hoạt động của thiết bị TCU.
12
3.1 Chế độ thờng ........................................................................................
13
3.2 Chế độ không bảo vệ thông số ............................................................
13
3.3 Chế độ bảo vệ thông số.........................................................................
13
3.4 Chế độ ẩn.................................................................................................
14

3.5 Các modul lập cấu hình thông số..........................................................
14
3.5.1 Modul vào (1-In) ...........................................................................
14
3.5.2 Modul ra (2-OP).............................................................................
15
3.5.3 Modul khoá (3-LC)..........................................................................
17
3.5.4 Modul cảnh báo (4-AL)..................................................................
18
3.5.5 Modul đầu ra làm lạnh (5-O2).....................................................
24
3.5.6 Modul truyền thông (6-SC)...........................................................
25
3.5.7 Modul đầu vào tơng tự 2 (7-2n)...................................................
27
3.5.8 Modul điều khiển van (8-VP).........................................................
30
3.5.9 Modul thiết lập của nhà sản xuất (9-FC).......................................
32
Chơng 4. các phơng pháp điều khiển trong thiết bị tcu.
4.1.Điều khiển PID.............................................................................................
33
4.1.1. Khoảng tỉ lệ ........................................................................................
33
4.1.2. Hằng số tích phân ............................................................................
34
4.1.3. Hằng số vi phân.................................................................................
35
4.2. Điều khiển ON/OFF...................................................................................

38
4.3. Điều khiển Cascade....................................................................................
40
4.3.1. Mô hình điều khiển External Cascade...............................................
41
4.3.2. Mô hình điều khiển Internal Cascade................................................
42
4.4. Vấn đề tự chỉnh của TCU...........................................................................
43
Chơng 5. kết nối truyền thông rs-485.
48
5.1. Chuẩn truyền thông RS-485........................................................................
48
5.2. Truyền câu lệnh và dữ liệu .........................................................................
49
5.2.1. Truyền câu lệnh ...................................................................................
49
5.2.2. Nhận dữ liệu .........................................................................................
50
chơng 6. ứng dụng thiết bị điều chỉnh nhiệt độ vào các hệ thống công nghiệp .
55
6.1. Điều khiển giám sát dòng cấp nhiệt .........................................................
55
6.2. Điều khiển nung nóng/làm mát..................................................................
56
6.3. Điều khiển vị trí van....................................................................................
57
6.4. Điều khiển Internal Cascade......................................................................
59
6.5. Điều khiển External Cascade......................................................................

60
6.6. Điều khiển giá trị đặt Master......................................................................
61
chơng 7. xây dựng hệ thống điều khiển sử dụng thiết bị điều chỉnh nhiệt độ
tcu.
62
7.1. Xác định đối tợng điều khiển ..................................................................
62
7.2. Mô hình và sơ đồ mạch kết nối .................................................................
64
7.2.1. Mô hình .................................................................................................
64
7.2.2. Sơ đồ mạch kết nối ...............................................................................
65
7.3. Bộ điều khiển công suất..............................................................................
66
7.3.1. Đặc điểm ...............................................................................................
67
7.3.2. Nguyên lí làm việc của hệ thống điều chỉnh công suất....................
68
7.4. Xác định đối tợng ....................................................................................
80
7.4.1. Đặc tính của đối tợng .........................................................................
80
7.4.2. Xác định hàm truyền đạt của đối tợng ............................................
81
7.5. Dùng Matlab xác định các bộ điều khiển PID.........................................
84
7.5.1. Hệ thống một vòng điều khiển........................................................ ...
84

7.5.2. Hệ thống Cascade dùng hai vòng điều khiển ...................................
89
7.6. Cài đặt thông số cho các bộ điều khiển của TCU....................................
92
Kết luận .
Tài liệu tham khảo.
Kết luận
Trong các dây truyền công nghệ hiện đại ngày nay, thiết bị điều chỉnh nhiệt độ
TCU với các u điểm nổi bật nh thiết bị nhỏ gọn có thể tích hợp vào các hệ thống
điều khiển giám sát dòng cấp nhiệt ,điều khiển quá trình nung nóng/làm mát, điều
khiển Internal Cascade ,điều khiển External Cascade và có thể dùng máy tính đặt
giá trị từ các trung tâm điều khiển ,thờng đợc sử dụng.
Đây là một thiết bị điều khiển quen thuộc trên thế giới, tuy nhiên đối với Việt Nam
nó vẫn còn rất mới mẻ, cha đợc ứng dụng trong thực tế sản xuất.
Với mục đích tìm hiểu để thấy đợc tính năng của thiết bị này thông qua đó phổ
biến ứng dụng thiết bị trong thực tế,đồng thời củng cố kiến thức đã đợc trang bị
trong suốt thời gian học tập tại trờng, đồ án đã đi sâu vào tìm hiểu thiết bị và đã đạt
đợc một số kết quả sau:
+Xác định cấu trúc phần cứng của thiết bị và khả năng phối ghép giữa thiết
bị TCU với các thiết bị đo khác.
+Thiết bị TCU hoạt động nh thế nào trong các hệ thống công nghiệp.
+Xác định các phơng pháp điều khiển của thiết bị TCU.
+Khả năng kết nối của thiết bị với các thiết bị ngoại vi,có sử dụng chuẩn
truyền thông RS-485.
+Khả năng ứng dụng thiết bị vào các hệ thống điều chỉnh nhiệt độ.
+Thực nghiệm xây dựng hệ thống điều khiển sử dụng thiết bị TCU.
Tuy nhiên do hạn chế về thời gian và trình độ ,cũng nh hạn chế khi tiếp xúc thực
tế sản xuất nên chắc chắn đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong đợc
các thầy các cô nhận xét chỉ bảo. Chắc chắn đó sẽ là những kinh nghiệm quý báu
giúp chúng em trong hành trang vào cuộc sống .

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ts. Nguyễn Văn Hòa,
Ths.Nguyễn Thu Hà đã tận tình giúp đỡ để em hoàn thành đề tài này. Quá trình
làm việc và thực hiện hệ thống của đề tài yêu cầu đã tạo điều kiện cho em học hỏi,
tiếp cận với nhiều kiến thức và công nghệ mới trong chuyên ngành của mình.
Chơng 1
Khái quát chung về thiết bị điều chỉnh
nhiệt độ TCU.

Bộ điều khiển TCU nhận tín hiệu từ các sensor đo nhiệt độ, hiển thị nhiệt độ quá
trình và tạo ra một tín hiệu ra ( tỉ lệ thời gian, tuyến tính hay điều khiển van )
chính xác để điều khiển quá trình. Với tập các thao tác dễ dàng cho phép bộ điều
khiển giải quyết nhiều yêu cầu ứng dụng phức tạp nhất.
Bộ điều khiển có thể hoạt động trong chế độ điều khiển PID cho cả hai kiểu ứng
dụng nung nóng, làm mát. Khi yêu cầu, chức năng tự chỉnh sẽ tự lựa chọn và thiết
lập các hằng số cho bộ điều khiển PID. Sau đó các hằng số này có thể đợc tinh
chỉnh và sau đó đợc khoá lại bởi ngời dùng ở bất kì thời điểm nào. Với các thông
số đã đợc chỉnh định, bộ điều khiển tạo ra một đáp ứng phù hợp, nhanh mà không
tồn tại quá điều chỉnh. Khi chuyển sang chế độ điều chỉnh tay, ngời dùng có thể
trực tiếp thay đổi các thông số trên bảng điều khiển cho tới khi đợc đáp ứng mong
muốn. Ngoài ra , bộ điều khiển TCU còn có thể hoạt động trong chế độ điều khiển
ON/OFF với khoảng trễ cho phép điều chỉnh, thay đổi.
Hai dãy hiển thị (mỗi dãy có 4 digit không kể dấu chấm ) hiện đồng thời cả
nhiệt độ quá trình và điểm đặt. Sáu đèn báo chế độ thông báo đầy đủ trạng thái của
hệ thống bao gồm: dạng điểm đặt ( địa phơng hay từ xa ), chế độ điều khiển (tự
động hay điều khiển tay ), trạng thái đầu ra cảnh báo...Các modul đầu ra (Relay,
SSR Drive, Triac) dễ dàng tháo lắp và chuyển đổi có thể đợc cấu hình là một trong
các đầu ra sau: đầu ra chính, đầu ra cảnh báo, đầu ra làm mát, đầu ra điều chỉnh
van.
Đầu ra tuyến tính một chiều cung cấp dòng 4 ữ 20 mA hoặc áp 0 ữ 10 VDC cho
các cơ cấu chấp hành, máy ghi đồ thị , hiển thị ngoài hay các bộ điều khiển khác.

Tín hiệu đầu ra đợc số hoá và lựa chọn để truyền đi một trong các thông số: % đầu
ra, giá trị nhiệt độ quá trình, giá trị điểm đặt.
Đầu vào giám sát dòng nhiệt đợc dùng nh một đồng hồ số đo và giám sát dòng
cấp nhiệt cho sợi đốt, lấy đầu vào trực tiếp từ bộ biến dòng ( ví dụ loại CT 005001
của hãng Red Lion ). Một đầu ra cảnh báo theo sự kiện đợc lập trình để phát tín
hiệu cảnh báo dây đốt hay thiết bị nào đó bị hỏng, trớc khi sự cố đó xảy ra gây
thiệt hại vật chất cho quá trình. Sự kiện báo động sẽ xuất hiện khi thoả mãn hai
điều kiện sau:
1.Đầu ra chính OP1 ở trạng thái tích cực và dòng cấp nhiệt thấp hơn giá trị
cảnh báo, đây là dấu hiệu của sự kiện dây đốt bị hỏng.
2.Đầu ra chính OP1 không tích cực và dòng cấp nhiệt vợt quá 10% giá trị cảnh
báo , cho biết thiết bị điều khiển có thể bị ngắn mạch hoặc một số vấn đề khác.
Đầu ra điều khiển van : trực tiếp điều khiển vị trí của van bằng cặp đầu ra
( đóng, mở van ) để điều khiển hớng mở van. Vị trí của động cơ xác định vị trí mở
van. Có hai chế độ cho van: điều khiển vị trí van (có sử dụng vòng phản hồi ) và
điều khiển tốc độ. Một đầu ra cảnh báo sự kiện đợc dùng khi mất tín hiệu phản hồi
hay phát hiện hỏng van.
Đầu vào tơng tự thứ hai (0 ữ 20 mA DC ) dùng làm điểm đặt từ xa hoặc tín hiệu
vào cho quá trình của vòng trong ( trong mô hình Internal Cascade ). Nếu là kiểu
giá trị đặt từ xa: cho phép thiết lập hệ thống mà chỉ có một TCU Master cung cấp
giá trị đặt cho nhiều TCU Slave hoặc dùng cho hệ thống External Cascade. Khi là
tín hiệu vào của quá trình trong sẽ tạo ra một hệ Cascade trong một thiết bị TCU
( Internal Cascade ).
Giao diện kết nối truyền thông RS485 cung cấp một kết nối giữa TCU với các
thiết bị khác ( ví dụ: máy in , PC, bộ điều khiển khả trình ...). Với khoảng địa chỉ
khá rộng từ 0 ữ 99 cho phép kết nối tới 32 thiết bị trên một cặp dây truyền. Các
thông số của bộ điều khiển nh giá trị điểm đặt, % đầu ra.... đợc thay đổi gián tiếp
từ thiết bị ngoài thông qua kết nối truyền thông RS485 tới TCU.
Chơng 2
cấu trúc phần cứng và kết nối .

2.1. Bảng điều khiển (Front Panel).
Bảng điều khiển có chiều cao 96.5 mm và chiều rộng 49.5 mm gồm hai dãy hiển
thị , sáu đèn báo chế độ hoạt động và bốn nút điều khiển.
Hình 1: Bảng điều khiển.
Dãy hiển thị trên
Đèn báo chế độ
Nút điều khiển
Dãy hiển thị dưới
2.1.1. Hai dãy hiển thị.
* Dãy trên.
- Cao 10.2 mm, khi hiển thị có màu đỏ.
- Tác dụng: hiển thị nhiệt độ quá trình, đồng thời cũng hiện tên gợi nhớ của các
thông số trong chế độ đặt cấu hình ( xem phần 3.5 ). Mặt khác tuỳ thuộc vào
trạng thái hoạt động của thiết bị dãy này có thể hiện một số thông báo trạng
thái.
* Dãy dới.
- Cao 7.6 mm, khi hiển thị có màu xanh.
- Tác dụng: Hiển thị một trong các biến hoạt động, tên gợi nhớ hay các giá trị số
khi thay đổi thông số.
2.1.2. Sáu đèn báo chế độ hoạt động.
- Đèn Đ1: Sáng liên tục % PW khi dãy 2 đang hiển thị % giá trị đầu ra.
- Đèn Đ2: Nhấp nháy MAN khi TCU đang trong chế độ điều chỉnh tay. Sáng liên
tục REM khi TCU đang trong chế độ điểm đặt ngoài ( điểm đặt này do một thiết
bị khác chẳng hạn PC ). Tắt hoàn toàn khi TCU trong chế độ điểm đặt địa phơng.
- Đèn Đ3: Sáng liên tục AL1 khi đầu ra ( lựa chọn ) cảnh báo 1 đợc cài đặt. Sáng
liên tục OPN khi đầu ra van đang mở.
- Đèn Đ4: Sáng liên tục DEV khi dãy 2 hiển thị sai lệch quá trình. Sáng liên tục
CUR khi dãy 2 hiển thị dòng nhiệt. Sáng liên tục SEC khi dãy 2 hiển thị đầu vào
số giá trị điểm đặt ngoài.
Đ1 Đ2 Đ3

Đ6Đ5Đ4
Hình 2: Sáu đèn báo chế độ hoạt động.
Hình 3: Cấu trúc bên trong của TCU.
- Đèn Đ5: Sáng liên tục OP1 khi đầu ra điều chỉnh chính tích cực. Sáng liên tục
AL1 khi đầu ra báo động 1 tích cực.
- Đèn Đ6: Sáng liên tục AL2 khi có cài đặt đầu ra báo động ra. Sáng liên tục khi
đầu ra chính đặt lựa chọn làm mát. Sáng liên tục CLS khi van ở vị trí đóng.
2.1.3. Bốn nút điều khiển.
- Nút DSP: Khi TCU đang ở trong chế độ thờng ( xem phần 3.1 ) dùng nút DSP để
lựa chọn một trong các thông số hoạt động trên hiển thị dới hay đơn vị đo nhiệt độ.
- Nút PAR: Nút PAR đợc dùng để truy cập, thay đổi và cuốn qua các thông số ở
bất kì chế độ nào ( khi thông số đó đợc phép truy cập ).
- Nút UP và DOWN: Nút UP trên bảng điều khiển có hình mũi tên hớng lên,
nút DOWN có hình mũi tên hớng xuống. Hai nút này đợc dùng để trực tiếp thay
đổi giá trị ( tăng hoặc giảm ) điểm đặt hay phần trăm đầu ra ( chỉ dùng khi TCU
đang ở chế độ điều chỉnh tay ) khi nhìn thấy biến nhớ của thông số đó xuất hiện
trên hiển thị dới. Đối với các thông số khác khi muốn cập nhật thì cần phải tìm tới
biến nhớ của nó trớc khi thay đổi giá trị.
2.2. Cấu trúc bên trong TCU.

Quan sát hình 3 ta thấy có ba bộ phận quan trọng cần phải cài đặt: khoá chọn
nguồn, chân chọn thiết bị đo nhiệt độ và các Modul ra.
2.2.1. Khoá chọn nguồn và chân chọn thiết bị đo nhiệt độ.
Đây là khoá rất quan trọng cần đặt đúng vị trí phù hợp với nguồn cấp cho TCU
nếu đặt sai có thể dẫn tới hỏng TCU: Vị trí trên cho nguồn 220 V, vị trí dới cho
nguồn 110 V. Sai số nguồn cho phép +10v,-15v nghĩa là có 2 dải điện áp đợc phép
dùng là 100
ữ
125 V và 215
ữ

240 V.
Có ba chân và một Jăm chọn thiết bị đo nhiệt độ: khi chọn thiết bị đo là cặp nhiệt
độ thì cắm Jăm vào 2 chân dới. Khi chọn thiết bị đo là RTD cắm Jăm lên 2 chân
bên trên.
2.2.2. Các Modul đầu ra.
Có 3 chân cắm cho Modul ra bao gồm:
- Chân cắm cho đầu ra chính OP1 ( hoặc AL1 - điều khiển van ).
- Chân cắm AL2/ OP2 ( hoặc đầu ra đóng - điều khiển van ).
- Chân cắm AL1 ( hoặc đầu ra mở - điều khiển van ).
Khi cần sử dụng đầu ra nào ta phải cắm Modul vào chân cắm thích hợp.
Dới đây là các loại Modul ra:
* Modul Rơle.
Modul Rơle là loại rơle 5A-120/240 VAC hay 28 VDC . Tải là đối tợng cần điều
khiển, cần hạn chế tải để không ảnh hởng tới tuổi thọ thiết bị. Modul này thờng
dùng cho điều khiển động cơ.
* Modul Triac.
Modul Triac là loại dùng cho điều khiển xoay chiều đây là loại Triac có phân cực,
điện áp vào 120/240.
- Dòng cực đại: 1A ở 35
0
C và 0.75A ở 50
0
C.
- Dòng cực tiểu: 10mA.
- Dòng rò: 7mA.
Tải
Nguồn
5A
220v
A

B
C
Hình 4: Kết nối Modul Rơle.
Tải
240
Hình 5: Kết nối Modul Triac.
A
B
Không nối
C
Thiết bị
Rơle hay
Triac
Nguồn
* Modul Logic/SSR.
Modul Logic/SSR là loại modul thờng sử dụng cho điều khiển logic ON/OFF:
đóng mở van, ngắt nguồn cho thiết bị...
Modul này là loại không phân cực, áp một chiều 12VDC .
Dòng tải cực đại 45mA.
Có thể dùng để điều khiển nhiều SSR sau nó.
Chú ý: ở ba hình vẽ trên các chân A,B,C tuỳ thuộc vào loại thiết bị, trên bảng hớng
dẫn kết nối của TCU lôn có hớng dẫn cách nối chân.
2.3. Lựa chọn và kết nối đầu vào, đầu ra.
Trớc khi nối dây, quan sát kĩ hớng dẫn ở mặt cạnh của TCU về chức năng của
từng chân. Chuẩn bị các dây nối, đa đầu dây cần nối vào chân tơng ứng sau đó vặn
chặt vít. Khi đợc phép đấu chung dây thì có thể kết các dây thành khối để nối với
TCU.
* Nối dây đo tín hiệu vào.
Hình 6: Kết nối Modul Logic/SSR
Không nối

Thiết bị
Logic/SSR
Nguồn
Tải
A
B
C
Khi nối dây của cặp nhiệt điện hay RTD, hãy làm sạch và khô đầu dây. Nếu đối
tợng ở quá xa có thể nối thêm dây cho cặp nhiệt độ ( không nên dùng dây đồng ).
Nên tham khảo chỉ dẫn của nhà sản xuất thiết bị đo nhiệt độ để nắm rõ về phạm vi
nhiệt độ đo, cách bảo vệ thiết bị... Đối với các ứng dụng sử dụng nhiều cặp nhiệt
độ lấy nhiệt độ trung bình, hai hay nhiều cặp có thể nối tới TCU ( chú ý: luôn luôn
sử dụng loại cặp nhiệt độ giống nhau ). Không nên dùng một cặp nhiệt độ cho
nhiều TCU. Nhìn chung dây đỏ của cặp nhiệt độ là dây âm, hãy nối nó với chân
đất của TCU.
Thiết bị nhiệt kế điện trở (RTD) thờng đợc sử dụng đối với ứng dụng có yêu cầu
cao về độ chính xác, tin cậy. Phần lớn nhiệt kế điện trở có ba dây, dây thứ ba là
dây nghe nhằm loại bỏ tác động của điện trở dây (của RTD) xem cách nối dây
trên hình 8, hai dây thờng của RTD nối với chân 8 và 10, dây nghe nối với chân 9.
Khi nối dây nghe cần chú ý những điểm sau:
+ Là dây dẫn nối trực tiếp chân 9 với chân 8.
+ Có thể sẽ tồn tại sai số nhiệt độ đo khoảng 2.5
0
C / 1 điện trở dây , sai số này
có thể bù bằng lập trình ( khoảng offset ).
+ Luôn đảm bảo điện trở dây nhỏ hơn 10 / 1 dây.
Để hạn chế nhiễu tới dây dẫn ( ảnh hởng tới chất lợng điều khiển ) cần:
8
9
10

11
12
Đầu vào cặp
nhiệt điện
+
-
Hình 7: Nối dây cho cặp nhiệt điện
Hình 8: Nối dây cho thiết bị đo nhiệt độ RTD
7
8
9
10
11
đầu vào RTD
+ Không dùng chung ống cách điện với: dây dẫn động cơ, cuộn cảm, dây nung,
rơle... mà nên đặt dây đo trong ống cách điện riêng.
+ Khi sử dụng loại dây có vỏ bảo vệ, nối vỏ bảo vệ với chân số 10, đầu còn lại
không nối.
+ Bố trí địa điểm đặt TCU ở khoảng cách ngắn nhất có thể với đối tợng đo.
+ Dây đo cần phải đợc cách điện hoàn toàn với các thiết bị điện.
* Cách nối dây cho ứng dụng điều khiển vị trí van.
1
2
3
4
5
Hình 9: Nối dây cho điều khiển van.
*
*
*

M
Nguồn
Đóng
Mở
CW-closed
CCW-open
Đầu ra vị
trí van
Mở hoàn toàn
Đóng hoàn toàn
Đầu vào
hồi tiếp
Đối với mô hình điều khiển vị trí van thì có ba kết nối đầu ra để điều khiển vị trí
của van và ba kết nối vào ( hồi tiếp ). Các chân 1,2,3 là ba chân đầu ra điều khiển
van: Chân 1 nối với chân đất của nguồn, chân 2 là đầu ra đóng van (CW) chân 3 là
đầu ra mở van (CCW).
Một số điểm lu ý:
+ Nếu có thể nên u tiên sử dụng Modul đầu ra Triac vì nó hạn chế đợc nhiễu
điện từ của môi trờng và tránh đợc tính chất cơ khí của các Contac đóng mở.
+ Sử dụng nguồn xoay chiều riêng cho động cơ.
+ Cách li các dây đầu ra điều khiển van với các chân hồi tiếp ( nhiễu ở đầu ra bị
khuyếch đại khi đi qua mạch hồi tiếp ).
Các chân đầu vào hồi tiếp không đợc đánh số cố định ( phụ thuộc version ). Chỉ
sử dụng ba đầu vào này cho mô hình điều khiển vị trí van ( không cần thiết với
điều khiển vận tốc ).
* Cách nối đầu ra Linear DC.
Đối với version có đầu ra Linear DC, tồn tại 2 chân cho đầu ra dòng một chiều 4
ữ 20 mA ( hoặc áp 0 ữ 10 VDC ). Các chân này nếu có đợc chú thích trên TCU là
đầu ra tơng tự 4 ữ 20 mA hoặc 0 ữ 10 VDC. Trong hai chân này có một chân nối
đất phải đợc cách điện với chân đất của cặp nhiệt độ, không cần thiết cách điện với

đầu vào tơng tự thứ hai.
*Nối dây cho đầu vào tơng tự thứ hai.
Nếu version có đầu vào tơng tự thứ hai nó sẽ có hai chân đầu vào để nhận tín
hiệu dòng 4 ữ 20 mA. Số thứ tự chân phụ thuộc version.
*Nối dây cho đầu vào ngời dùng.
Một số version có chân số 7 dành để cho đầu vào ngời dùng, khi nối chân này
với nguồn 0.7 V thì một trong các chức năng khoá ( đã đợc lựa chọn trong Modul
đầu vào 1_IN xem 4.5.1 ) sẽ đợc kích hoạt.
chơng 3
hoạt động của thiết bị TCU.
Sự hoạt động và cấu hình bộ điều khiển đợc phân chia thành 5 chế độ hoạt động /
lập trình riêng biệt nhằm đơn giản hoá sự hoạt động của bộ điều khiển:
Chế độ thờng, chế độ không bảo vệ thông số, chế độ bảo vệ thông số, chế độ ẩn
chức năng, chế độ lập cấu hình. Ngoại trừ chế độ thờng ra các chế độ còn lại đều
có cách truy cập riêng ( xem hình vẽ 10 ).
3.1. Chế độ thờng (Normal Display Mode).
Tại chế độ thờng, nhiệt độ quá trình luôn đợc hiển thị tại dãy hiển thị trên. Khi ta
ấn nút DSP thì 1 trong các thông số hoạt động sau sẽ xuất hiện tại dãy hiển thị dới:
PAR
giữ 3s
Chế độ th-ờng
Chế độ không
bảo vệ thông
số
Các modul lập
cấu hình thông
số
Chế độ bảo vệ
thông số
Chế độ ẩn

PAR (không có đầu
vào ng-ời dùng)
DSP
PAR
PAR
PAR
PAR
(có đầu
vào ng-ời
dùng)
Nhập mã
Mã phù hợp
Mã không phù hợp
Hình 10: Truy cập các chế độ hoạt động của TCU.
Điểm đặt, % đầu ra, dòng cấp nhiệt, đầu vào tơng tự thứ hai (giá trị đặt từ xa ), sai
lệch điểm đặt, đơn vị đo nhiệt độ (
0
C hay
0
F ).
Mỗi thông số có hai trạng thái:
+ Khoá: không thể truy cập từ bất kỳ chế độ nào.
+ Đợc phép truy cập ở chế độ cho phép
Các thông số có tính độc lập cao, khi một thông số này bị khoá không ảnh hởng tới
trạng thái của thông số khác. Chỉ có từ chế độ thờng mới có thể chuyển tới các chế
độ khác.
3.2. Chế độ không bảo vệ thông số ( Unprotected Parameter Mode).
Cách truy cập: từ chế độ thờng ấn nút PAR (khi đầu vào ngời dùng cha đợc thiết
lập - hình 10 ). Chế độ này cho phép thay đổi các thông số hoạt động của TCU nh:
thông số của hai bộ điều khiển PID, điểm đặt, % đầu ra, các hệ số của điểm đặt từ

xa, các giá trị ngỡng cảnh báo. Khi tới cuối danh sách, cho phép ngời vận hành
nhập vào các modul cấu hình.
Các modul này cho phép truy cập tới các thông số thiết lập cơ bản của bộ điều
khiển. Sau khi danh sách các thông số đã đợc duyệt qua hết thì dãy hiển thị dới
hiện END và quay trở lại chế độ thờng. Bộ điểu khiển tự động quay trở lại chế
độ thờng nếu không có một tác động nào đợc đa ra.
3.3. Chế độ bảo vệ thông số (Protected Parameter Mode ).
Xem hình 10 ta thấy chế độ bảo vệ thông số đợc truy cập bởi việc ấn nút PAR từ
chế độ thờng (khi đã có đầu vào ngời dùng). Chế độ này cho phép thay đổi các
thông số hoạt động của TCU nh: thông số của hai bộ điều khiển PID, các hệ số
của điểm đặt từ xa, các giá trị ngỡng cảnh báo ( khi không bị khoá ) và mã số truy
cập tới chế độ không bảo vệ thông số. Sự khác nhau cơ bản nhất giữa chế độ bảo
vệ thông số với chế độ không bảo vệ thông số là: ở chế độ bảo vệ thông số có thể
khoá không cho phép truy cập tới các thông số của hai bộ điều khiển PID và các
giá trị ngỡng cảnh báo (các thông số này bị khoá ở modul khoá - xem phần 3.5.3 ).
Phụ thuộc vào sự trùng khớp giữa mã số nhập tại đây và mã số ở modul khoá mà
TCU có thể cho phép chuyển sang chế độ không bảo vệ thông số. Bộ điều khiển
quay trở lại chế độ thờng nếu không truy cập tiếp tới chế độ không bảo vệ thông số
và các modul cấu hình thông số.
3.4. Chế độ ẩn chức năng( Hidden Function Mode).
Chế độ ẩn chỉ đợc truy cập từ chế độ thờng bởi việc ấn và giữ nút PAR ba giây
(xem hình 10). Ngời vận hành sử dụng chế độ này để chuyển đổi kiểu hoạt động
cho các chức năng cơ bản:
+ SPSL: Lựa chọn kiểu điểm đặt ( từ xa hay địa phơng ).
+ trnF: Lựa chọn kiểu hoạt động cho bộ điều khiển TCU (điều chỉnh bằng tay hay
tự động).
+ tUNE: Lựa chọn kiểu tự chỉnh.
+ ALrS: Reset đầu ra cảnh báo, nút UP sẽ reset cảnh báo Alarm1, nút DOWN reset
cảnh báo Alarm2.
Các chức năng này chỉ hiện lên khi nó không bị khoá trong Modul khoá.

3.5. chế độ lập cấu hình (Configuration of Parameter Mode).
Chế độ lập cấu hình có thể đợc truy cập từ chế độ không bảo vệ thông số (xem
hình 10), các modul cấu hình thông số cho phép thiết lập các giới hạn thông số
cho ứng dụng riêng biệt. Có 9 modul cấu hình cần thiết lập.
3.5.1. Modul đầu vào (1-In).
Tất cả mọi thông số liên quan đến đầu vào đều phải đợc khai báo tại modul đầu
vào. Mỗi thông số thể hiện bởi một biến nhớ gồm bốn Digit.
+ Khai báo loại thiết bị đo nhiệt độ ( type ): chọn ra loại thiết bị đo nhiệt độ dùng
trong quá trình.
+ Lựa chọn đơn vị đo (SCAL): chọn đơn vị đo nhiệt độ là
0
F hay
0
C.
+ Lựa chọn độ phân dải (dCPt): chọn sự biến đổi nhiệt độ là 1 hay 0.1
+ Chọn hệ số lọc tín hiệu (FLtr): sử dụng hệ số này để giảm sự ảnh hởng của nhiễu
tới tín hiệu đo. Chọn một trong năm giá trị từ 0 ữ 4, chọn giá trị càng lớn thì khả
năng lọc nhiễu cho tín hiệu vào càng cao nhng đồng thời tốc độ đáp ứng của TCU
lại càng giảm.
+ Các hệ số tham chiếu (SPAN&SHFt): nhiệt độ quá trình đa vào TCU và nhiệt độ
thực của quá trình có thể tồn tại sai lệch ( do tính không chính xác của thiết bị đo ),
khi đó đặt giá trị cho các hệ số tham chiếu này để đạt đợc mục đích: nhiệt độ đa
vào TCU là nhiệt độ thực của quá trình.
Mối quan hệ đợc biểu diễn qua công thức :
Nhiệt độ thực = (nhiệt độ TCU đọc ì SPAN) + SHFt.
+ Đặt phạm vi giá trị điểm đặt (SPLO&SPHI): khoảng giới hạn giá trị điểm đặt đ-
ợc phép thay đổi từ giới hạn dới ( SPLO) tới giới hạn trên ( SPHI ).
+ Tốc độ tăng điểm đặt ( SPrP SetPoint Ramp Rate ): ngời ta không đa trực tiếp
một giá trị điểm đặt vào quá trình mà phải thay đổi từ từ theo tốc độ tăng điểm đặt.
Điều này hạn chế sự sốc nhiệt cho quá trình khi giá trị điểm đặt quá lớn.

+ Đầu vào ngời dùng: lựa chọn một trong số các hàm đợc liệt kê. Sử dụng đầu vào
ngời dùng để chuyển hoạt động cho TCU hoặc thực hiện khoá một số chức năng.
Khi nối đầu vào ngời dùng với mức điện áp cao thì sẽ kích hoạt hàm đợc lựa chọn.
+ Hệ số chuyển đổi tín hiệu dòng cấp nhiệt (HCur): là hệ số chuyển đổi giữa dòng
(tính bằng ampe ) từ bộ biến dòng và dòng qua dây đốt.
3.5.2. Modul ra (2-OP).
Tại modul này các lựa chọn sẽ ảnh hởng tới đầu ra điều khiển: thay đổi mức phụ
thuộc của đầu ra vào sự thay đổi nhiệt độ của quá trình và sai lệch của thiết bị đo
nhiệt độ.
+ Chu kì thời gian (CYCt)
Chọn chu kì thời gian phụ thuộc vào hằng số thời gian quá trình và sử dụng
modul đầu ra dạng nào .
CYCt-0 tới 250s
Tốt nhất nên lựa chọn chu kì thời gian bằng 1/10 hằng số thời gian quá trình hay
nhỏ hơn tuỳ theo lựa chọn. Nếu chọn chu kì thời gian lớn hơn thì có thể làm suy
giảm nhiệt độ điều khiển, còn nếu chọn chu kì thời gian nhỏ hơn thì sẽ có đợc một
số thuận lợi .
Khi sử dụng modul đầu ra dang Triac hay Logic/SSR drive với SSR Power Unit thì
chu kì thời gian ngắn có thể đợc chọn.
Nếu điểm đặt bằng 0 thì sẽ khiến cho đầu ra điều khiển chính và bộ chỉ thị bị ngắt.
Do đó nếu sử đầu ra tơng tự để điều khiển thì đầu ra chính và bộ chỉ có thể bị vô
hiệu hoá. Điều này không áp dụng với dạng điều khiển van.
+ Lựa chọn kiểu tác động điều khiển đầu ra (OPAC).
Trong những ứng dụng dùng cả hai chức năng nung nóng và làm mát thì cần phải
lựa chọn kiểu điều khiển ( nung nóng hay làm mát ) cho hai đầu ra OP1 và OP2.
Đầu ra chính (OP1) thờng đợc sử dụng cho việc nung nóng (tác động ngợc ) và đầu
ra làm mát (OP2) đợc sử dụng để làm mát (tác động thuận).
+ Chọn phạm vi cho phép của giá trị % đầu ra (OPLO&OPHI): lựa chọn khoảng
giới an toàn ( chỉ cho phép đầu ra thay đổi trong khoảng này )của đầu ra cho quá
trình.

+ Hệ số lọc tín hiệu ra (OpdP Output Power Dampening): lựa chọn giá trị phù
hợp cho tác động đầu ra của bộ điều khiển PID. Tuy nhiên chỉ quan tâm tới hệ số
này khi quá trình có hệ số khuyếch đại hoặc hằng số vi phân quá lớn ( đồng nghĩa
với sự phụ thuộc nhiễu lớn ). Giá trị của hệ số này phụ thuộc vào thời gian đáp
ứng của quá trình và giá trị xác lập của cơ cấu chấp hành, nói chung nên chọn hệ
số này trong khoảng từ 1/20 tới 1/50 hằng số thời gian tích phân của bộ điều khiển.
+ Khoảng trễ cho điều khiển ON/OFF: là khoảng nhiệt độ tính từ giá trị điểm đặt
tới giá trị điểm đặt khoảng trễ . Khi đặt khoảng tỉ lệ mức 0.0% thì bộ điều khiển
đợc đặt trong chế độ điều khiển ON/OFF. Khoảng trễ nên đặt giá trị nhỏ nhất có
thể. Giá trị trễ điều khiển chỉ có tác dụng với đầu ra điều khiển chính.
+ Chọn mã đáp ứng (tcod): là một số nguyên có giá trị từ 0 ữ 4. Khi sử dụng TCU
ở chế độ tự chỉnh mã này có tác dụng thay đổi độ quá điều chỉnh và thời gian đáp
ứng của qúa trình. Sau khi chế độ tự chỉnh thực hiện ,thì việc thay đổi thông só
tcod sẽ không có tác dụng đến tận khi khởi động lại chế độ tự chỉnh. Khi đặt
mức 0 thì đầu ra đáp ứng một cách nhanh nhất với sự quá điều chỉnh. Đặt mức 4
thì đầu ra đáp ứng 1 cách chậm nhất với lợng quá điều chỉnh ít nhất. Bình thờng
nên đặt mã 0 hoặc 1.
+ Lựa chọn các thông số cho đầu ra Linear DC.
Đầu ra Linear DC thờng đợc sử dụng để truyền giá trị các thông số hoạt động của
TCU cho các cơ cấu chấp hành, thiết bị ghi đồ thị hoặc chỉ thị số.
- Chọn thông số cần truyền qua đầu ra Linear DC: chọn một trong các thông
số hoạt động của TCU gồm % đầu ra và sai lệch quá trình.
- Lập khoảng chết và chu kỳ cập nhật: Thông số khoảng chết yêu cầu giá trị ra
,tính phần trăm, phải thay đổi nhiều hơn số lợng vùng chết để đầu ra cập
nhật. Bộ điều khiển TCU sẽ cập nhật giá trị với chu kỳ cập nhật đã chọn.
3.5.3. Modul khoá ( 3-LC ).
Bộ điều khiển có thể đợc lập trình để hạn chế sự truy cập của ngời dùng tới các
thông số, chế độ điều khiển, nội dung hiển thị. Modul khoá chia ra làm ba phần:
khoá hiển thị dới, khoá chế độ bảo vệ thông số , khoá chế độ ẩn.
* Khoá hiển thị dới.

Chọn chế độ truy cập cho thông số hoạt động. Các thông số hoạt động của TCU
có thể đặt ở 1 trong 3 lựa chọn sau:
LOC ( lookout ) : không cho thông số hiển thị tại hiển thị dới.
rEd (read only ): thông số xuất hiện nhng không thể sửa đổi.
Ent (entry ) : hiển thị và đợc phép sửa.
* Khoá chế độ bảo vệ thông số.
Các thông số trong chế độ bảo vệ thông số có thể đặt 1 trong các giá trị sau:
LOC ( lookout ) : không cho thông số hiển thị.
rEd (read only ): thông số xuất hiện nhng không thể sửa đổi.
Ent (entry ) : hiển thị và đợc phép sửa.
Các thông số bao gồm:
Code: mã truy cập chế độ không bảo vệ thông số ( 0 -> 250 ).
PID: cho phép truy cập các thông số của bộ PID chính ( PID 1 ).
PID2: cho phép truy cập các thông số của bộ PID phụ ( PID 2 ).
RtbS: cho phép truy cập hệ số tỉ lệ và hệ số dịch của điểm đặt từ xa.
AL: cho phép truy cập các giá trị cảnh báo.
*Khoá chế độ ẩn.
Các chức năng có thể đặt ở 2 giá trị :
- LOC ( lookout ): không cho thông số hiển thị .
- Enbl (enable ): cho phép ngời dùng thực hiện chức năng của chế độ ẩn.
Các chức năng hợp lệ trong chế độ ẩn chức năng đợc truy cập độc lập với trạng thái
của đầu vào ngời dùng.
Các thông số khoá của chế độ ẩn chức năng gồm:
AlrS: reset đầu ra cảnh báo.
SPSL: chọn điểm đặt địa phơng hoặc điểm đặt từ xa.
trnf: chọn hoạt động ( tự động, điều chỉnh tay ).
tUNE: chọn hoặc bỏ tự chỉnh.
3.5.4. Modul cảnh báo (4_AL).
Bộ điều khiển TCU có hai đầu ra cảnh báo AL1 và AL2 có thể hoạt động song
song hoặc hoạt động độc lập một trong hai loại (AL1 hoặc AL2). Khi dùng đầu ra

cảnh báo phải cài đặt Modul ra (một trong ba loại Relay, SSR Drive, Triac) vào
chân cắm của đầu ra cảnh báo. Giá trị cảnh báo đợc truy cập trong Modul 4_AL,
chế độ không bảo vệ thông số , chế độ bảo vệ thông số ( nếu trớc đó thông số này
cha bị khoá ). Phạm vi của giá trị cảnh báo khá rộng từ 999 ữ +9999. Trên bảng
điều khiển, đèn báo sẽ hiện AL1 hoặc AL2 báo hiệu đầu ra cảnh báo AL1 hay AL2
tơng ứng đang hoạt động.
+ Lựa chọn kiểu hoạt động cho cảnh báo nhiệt độ quá trình (Act1, Act2).
TCU cho phép ngời dùng khống chế phạm vi an toàn cho nhiệt độ quá trình
thông qua hai thông số Act1 (dùng cho AL1) và Act2 (AL2).
Đối với ứng dụng đơn giản chỉ yêu cầu nhiệt độ quá trình không vợt quá hoặc nhỏ
hơn giá trị nào đó, lựa chọn A_Hi cho cảnh báo mức cao hoặc A_LO cho cảnh báo
mức thấp. Nghĩa là khi nhiệt độ quá trình lớn hơn A_Hi hoặc nhỏ hơn A_LO thì
đầu ra cảnh báo tích cực.
Một cách khống chế nhiệt độ qúa trình khác là kiểm soát nhiệt độ quá trình trong
khoảng sai lệch so với điểm đặt, ở đây nhiệt độ quá trình chỉ đợc phép nhỏ hơn
( hoặc lớn hơn ) tổng của điểm đặt và giá trị cảnh báo. Hãy chọn d_Hi cho mức cao
hoặc d_LO cho mức thấp hoặc d_Hi cho mức cao.
Với những ứng dụng có yêu cầu khắt khe về khoảng an toàn cho nhiệt độ quá trình
hãy chọn b_in hoặc b_Ot cho thông số Act1 ( hoặc Act2 ). Khi lựa chọn b_in, TCU
sẽ khống chế nhiệt độ quá trình trong khoảng từ SP-AL ữ SP+AL .
Trong đó: SP là giá trị điểm đặt.
AL là giá trị cảnh báo.
Nếu nhiệt độ nẵm ngoài khoảng trên sẽ sinh ra sự khiện cảnh báo.
Khi lựac chọn b_Ot , nhiệt độ quá trình không đợc rơi vào phạm vi
SP-AL ữ SP+AL
Chú ý: Điểm đặt SP đợc xét cho cả điểm đặt địa phơng và điểm đặt từ xa.
Sờn xuống của tín hiệu cảnh báo có xét cả hằng số thời gian trễ AHYS
Nh vậy có:
A_Hi cảnh báo mức cao.
A_LO cảnh báo mức thấp.