Báo cáo thực hành bộ điều CHỈNH NHIỆT độ TZN4M

Báo cáo thực hành
BỘ ĐIỀU CHỈNH NHIỆT ĐỘ TZN4M
1.

Mô tả đặc điểm, thông số cơ về bộ điều chỉnh nhiệt độ TZN4M.
Chức năng tự điều chỉnh PID kép (PIDF, PIDS): giúp cải thiện thời gian đạt

tới giá trị cần cài đặt, giảm thiểu độ vọt lố của thiết bị.

-

-

Độ chính xác cao: ±0.3% F.S

-

Có chức năng tự điều khiển 2 bước

-

Nhiều loại ngõ vào (13 loại): ngõ vào cảm biến, điện áp, dòng điện

Có nhiều ngõ ra phụ: ngõ ra LBA, SBA, 7 ngõ ra cảnh báo, ngõ ra PV
tranmission (4-20mA), chức năng truyền thông RS485
-

Hiển thị dấu thập phân cho ngõ vào analog.

a) Thông tin của bộ điều khiển nhiệt độ TZN4M:

b) Thông số kỹ thuật của bộ sản phẩm điều khiển nhiệt độ TZN4M:

2. Các chế độ điều khiển chính
2.1)

Chế độ điều khiển tự động (Autotuning operation)


Chức năng tự dò PID tự động đo đặc tính và phản ứng của hệ thống kiểm
soát nhiệt và sau đó thực hiện giá trị của mình theo phản ứng cao và ổn định
sau khi tính toán các hằng số thời gian của PID cần thiết để kiểm soát nhiệt
độ tối ưu
2.2)

Chế độ điều khiển ON/OFF

Có thể dễ dàng nhận thấy đây là chế độ điều khiển đơn giản nhất, được sử
dụng từ khá lâu và hiện nay vẫn còn được ứng dụng khá nhiều trong các
ngành khác nhau.
Ưu điểm của chế độ này là điều khiển đơn giản, dễ hiểu. Tuy nhiên nó lại
có nhược điểm là độ chính xác ko cao, độ quá nhiệt lớn gây tổn thất năng
lượng.
Về nguyên lí hoạt động của chế độ ON/OFF thì khá đơn giản: bộ điều
khiển sẽ tác động đầu ra nếu nhiệt độ môi trường đo vượt qua giá trị đặt (Có
thể tác động khi nằm trong phạm vi dải trễ mà chưa cần tới giá trị đặt-nếu
như người dùng có cài đặt dải trễ). Và thông thường thì chế độ ON/OFF sẽ
tương

ứng

với

loại

đầu

ra

điều

khiển

là

dạng

Role.

Với những đặc điểm như trên thì chế độ điều khiển ON/OFF thường được
ứng dụng trong những hệ thống điều khiển nhiệt quy mô lớn, cho phép độ


quá nhiệt cao và ít có sự thay đổi nhiệt độ; ví dụ như: hệ điều khiển lò nhiệt,
tủ lạnh, quạt…
2.3)

Chế độ điều khiển PID

2.3.1) Mô tả bộ PID

- Ưu điểm: điều khiển với độ chính xác cao, tiết kiệm năng lượng tối đa, đảm

bảo

sự

ổn

định

của

hệ

thống.

- Nhược điểm: thuật toán điều khiển phức tạp, đòi hỏi người sử dụng có
trình

độ

và

kinh

nghiệm.

- Khi sử dụng chế độ điều khiển PID thì loại đầu ra điều khiển tối ưu là
Role bán dẫn SSR. Không nên sử dụng role thường vì nó dễ xảy ra các sự cố
ngoài ý muốn như: đánh tia lửa điện, kẹt tiếp điểm, tuổi thọ các thiết bị

giảm…
- Phạm vi ứng dụng: có thể nói ngày nay PID đã xâm nhập vào hầu hết các
ứng dụng điều khiển (ko chỉ nhiệt độ mà còn nhiều lĩnh vực khác). Tuy nhiên
nõ vẫn được ưu tiên hơn cả khi hệ thống yêu cầu độ chính xác cao, khoảng
thay

đổi

nhiệt

cho

phép

nhỏ.

- Thông thường khi sử dụng bộ điều khiển nhiệt có chế độ điều khiển PID
thì luôn có kèm theo chức năng Tự động điều chỉnh (Auto Tuning). Chức
năng này sẽ tự động điều chỉnh các tham số P, I và D sao cho hệ thống đạt
hiệu năng cao nhất. Tuy nhiên, trong 1 số trường hợp thì người sử dụng vẫn
phải

điều

khiển

bằng

tay

(Manual)

các

tham

số

này.

- Tham số P (hệ số tỉ lệ): nếu đặt giá trị này càng cao thì tốc độ đáp ứng
(đạt tới giá trị nhiệt mong muốn) càng nhanh. Tuy nhiên nó cũng làm cho độ
quá nhiệt nhiều hơn (đồng nghĩa với việc độ chính xác giảm đi và tổn hao
năng lượng tăng lên). Nếu giá trị này quá lớn thì hệ quả là hệ thống sẽ mất ổn
định.


Khi tăng hệ số P
-

Khi

giảm

hệ

số

P

Tham số I (Tích phân): Nếu đặt giá trị này càng cao thì quá trình loại trừ sai
số do tham số P gây ra (tức là đưa về giá trị nhiệt yêu cầu) càng nhanh. Tuy
vậy

nó

cũng

gây

ra

hiện

tượng

quá

độ

càng

lớn.

Ví

dụ:

Nhiệt độ đặt là 100oC. Nhiệt độ bất dầu tăng từ nhiệt độ phòng 28oC
-

Sai

số do tham số P gây ra trong chu kì đầu tiên là 10oC. Tức là nhiệt độ đỉnh đạt
110oC.
-

Nếu

đặt giá trị tích phân là I1 thì sau thời gian t1 ta sẽ có nhiệt độ là 100.Tuy


nhiên sau đó nhiệt tiếp tục giảm xuống nhiệt độ T1 (giả sử chỉ còn 94oC).
-

Nếu

đặt giá trị tích phân là I2<i1 thì sau thời gian t2>t1 nhiệt độ mới đạt dến
100oC. Sau đó nó giảm đến nhiệt độ T2 (khi đó 100>T2>T1, giả sử là
97oC).
Khi tăng hệ số I

Khi

giảm

hệ

số

I

- Tham số D (Vi phân): giá trị này càng cao thì càng làm giảm sự quá độ do
tham số I gây ra. Đồng thời nó cũng làm cho quá trình đáp ứng bị chậm đi.


Nếu

quá

lớn

sẽ

Khi tăng hệ số D
2.3.2)

gây

ra

sự

mất

ổn

định

hệ

Khi giảm hệ số D

Sơ đồ đấu nối bộ điều chỉnh nhiệt độ TZN4M

thống.