Hệ thống điều khiển quá trình (phần 2)

Chương 4
VẬN HÀNH HỆ THÓNG
ĐIỂU KHIÉN QUÁ TRÌNH
Trong phần này trước tiên giới thiệu vận hành thiết bị mô phỏng (mô
hình) của hãng FESTO với phần mềm sừ dụng InTouch, Trên cơ sở nắm
vững nguyên lý vận hành có thể phát triển ứng dụng vào qui trình công nghệ
cụ thể sử dụng phần mềm khác; thông thường phần mềm hay dùng trong
công nghiệp hiện nay là WinCC.

4.1. BẢNG ĐIÈU KHIẺN
Trong thiết bị HTĐKQT của FESTO, ở trạm By-pass có một bảng
dùng cho việc điều khiển trạm by-pass bằng tay khi ta không sử dụng phân
mềm InTouch.
Khi ta điều khiển trạm By-pass bằng tay thì phải chuyển chế độ hoạt
động của bộ điều chỉnh sang chế độ Manual (đèn xanh bị tắt đi), Đây là chức
năng cùa các nút trên bảng điều khiển.
+ Nút Start

- Khởi động bơiĩi

+ Nút Stop

- Tẳt bơm

+ Nút thứ hai

- Dùng để chọn van ngõ vào

Nó dùng để bật tắt ngô vào của các trạm mức, lưu lượng, áp
suất, nhiệt độ.
+ Nút thứ ba

- Dùng để chọn van ngõ vào

Nó dùng để bật tắt ngõ ra của các trạm mức, lưu lượng, áp
suất, nhiệt độ.
+ N útQ uit

- Reset các trạm

+ Nút
Emergency Stop

- Dừng khẩn cấp
75


4.2. CÀI ĐẶT PHẦN MÈM INTOUCH
Đối với hệ thống điều khiển quá trình, chúng ta cần phải cài một số
phần mềm để nó hoạt động.

4.2.1. Yêu cầu của hệ thống
+Minimum 32 MB RAM
+Praphics VGA ( 640

X

480 , 64 Kb colours )

+Minimum 100MB Free Memory on Harddisk

4.2.3. Những phần mềm cài đặt
+Intouch Development Program Disk (5 đĩa mềm
1.44Mb)
+Softing GmbH Profibus FMS DDE-Server Version
5.0 (1 disk)
+PCS InTouch Application (2 disks)
+PCS Step 7 files for S7, L, F, p, T (1 disk)
+PCS Profius Files for DDE-Server Softing (1 disk)
+EzDDE DDE Driver (1 disk)
+PROVIS- GB Process Visualisation and Training
(2 disks)

4.2.4. Cài đặt phần mềm Soíting ( Proíibus )
+Trước khi cài đặt, chúng ta phải lắp card Proĩibus.
+Gắn Hardlock vào máy ( cổng máy in ).
+Tiến hành cài đặt

4.2.5. Cài đặt phần mềm InTouch
4.2.6. Cài đặt những ứng dụng của PCS trong InTouch

76


4.3. CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG PCS
4.3.1. Cấu trúc của hệ thống PCS
+Hệ thống PCS hoàn chỉnh bao gồm 5 module
+Module điều khiển mức ( L e v e l)
+Module điều khiển lun lượng ( Flow )
+Module Bypass
+Module điều khiển áp suất ( Pressure )

+Module điều khiển nhiệt độ ( Temperature )
+Các module được sắp xếp theo thứ tự sau:

ự)

- 1

- 5

5 ê
o c
Ll- o

TO ^
0 .- 0

O)
3
3

2

ă> o
Cũ 2

__

^

E

(V c
Q. o

E ^

77


4.3.2. Các địa chỉ, công tắc Dip Switches, kết nối Prof1bus
Khi sử dụng hệ thống PCS hoàn chỉnh, ta phải tuân theo đúng thứ tự
kết nối và điều chỉnh các địa chỉ của từng trạm theo hình vẽ sau.

Address 8

Address 5

Address 3

Address 4

Address 6

Level Conírol

Fiow Control

Siemens PLC

Pressure
Control

Address

2

Temperature
Control

+Điều chỉnh các công tắc Dip Svvitches trong bộ điều khiển
Burket để sử dụng cho Proĩibus.
+Dành cho hai trạm lưu Iưọmg và áp suất - Flow and Pressure
( Off, Off, On, On, Off, Off, On, O n )
+Dành cho hai trạm mức và nhiệt độ Temperature ( On, On, On, On, Off, Off, On, On )

Level and

+Sau đó vào trong Menu Serial để đặt chế độ làm việc của bộ
điều chỉnh là Remote và đặt các địa chỉ (address) theo đúng như hinh vẽ.
78


4.4. SỬ DỤNG HỆ THÓNG ĐIÈU KHIỂN QUÁ TRÌNH
4.4.1 Khởi động hệ thống
+ M ở tất cả các trạm
+Khởi động máy tính (Hardlock phải được gắn vào máy tính)
+Khởi động Profibus trước bằng cách “Start”, “Programs”,
“FMS-DDE Server”. Trên màn hình máy tính phải xuất hiện khung
cừa sổ như hình vẽ. Trạng thái hoạt động “Board Status” là
“Running” và không được báo “Error”. Neu báo Eưor íhì phải khỏd
động máy lại.

HlãỉQ

PROnBƯÍÍ
ỉỉeỉp

ỈPRO RB U S D D É Server
Board status: running
Topics allocated: 0
Topics connected: 0

+Thu nhỏ cửa sổ Profibus lại
+Khỏi động chương trình InTouch bằng cách “Start”,
“Programs”, “Festo Didactic” và “ InTouch”.
+Khi màn hình InTouch xuất hiện, hãy đánh dấu vào thư mục
sau (c:\progra~l\pes_s7pc).

79


InTọucK
Version 5.6b
Select an Appiication DiiệctcKỵ:
c A p r o g r a ^ ^ lV d id a c tic V in to u c h .g b K n e M a p p
c : \ p r o g r a '" 1 \ d i d a c t i c \ p c s . g b
c :\D io a fa ~ 1 \D c s

s

7 dc

Cancel
Application Descriptíon....
I Neue !nfouch-Afiwendung
Ị
! V ideo resolution:

E40 X 4 8 0

ị Application Mode:
ỉ
*
£r&atc Direclofy-,. I

Standạrd

____________ i

Ìíotfify Difectoij> Uyt... ị

H elp

Confígure lnĩouchi(et(íng* íor lhì« Computer
(NetvvorkedApplication DevelopmenL ResoluUon)
+Hãy click vào biểu tượng “ W indow Viewier” và màn hình
Process Control System sẽ hiện ra
reSTO Didđctỉc Training tằse onlyỉRechhei^tt. 3||DenkendoT

D««lopíMỉứt

tìh ỈP«C14Ỉ

- Process Control System "
—

^

eỳ—ĩ

80

y

'process portrd


4.4.2. Điều khiển quá trình
+Click vào thanh Process Controi và ta sẽ thấy trạm By-pass
với các valve và các cảm biến.
rE.VTO D ỉdactic

rrũ n in e

eni>'|K «chl»eref(r. 3 ||l> en k « n d o r

- Process Control System process conứ-oi
overvi ew
storagè

p ressu re

íỊỉtration

- -X»4Ô,J

K-Ó 00

w»0,a
V-O.C3Ị

W
-Ó'£ìO
Y
»1.Õ
11

I .. ■eot^r.

I

1

conl< r

rẹ a ctọ r

i

p rọ c e s s

]

X -2Ị .0

V\'*0-p
0
v=jÍO

vyw)íl
ỷ=ClO

c.cvTitr

r

t

s i! Ẻ T it ìn í’
m sasm elob

binâry control

^1^^
h ỉsloncaitrend

1
reUirn'

+PLC phải đang ở chế độ hoạt động
FESTO D l d ^ t í í - T r* in in 6

o n ỉy |R « c h b e re « tr. 3!iD*nKeii<Ìo

Sit ;^P*CÙI
- Process Control System proọess control

ovôrvi0w

ệtorẹuẹ.

^ỉtrạtion

pressuré

Y»t -á

ĩỸ
Ạm
oọ
-^ò

K*OM-

Xiỡ,3&

. : ir^. 1

reacỉor

f

>>“210
y^S
Y»ò,ó
■Gorẳrrị

proce39

-ẹ

ọperating Ịỉânẹl

M

]

ÌOỈK,t‘v

□ □ □ □s to p nà l 4n. - C c-mi Qgu i. gE .s t. I
Stalus

Operatitìg mode
Oparatittg
1process
ị frì-fin»4íi

process

rrcturn
i

*'

alarm
Tn«cỉi''e

í

m e a s i^ o ísb

bỉn arv cóntrol
'íàciríe

hísÈorlcaíírend'

plc

retum

81


+Tất cả các valve và bơm có thể điều khiển từ màn hình này
băng cách click vào các biểu tượng tương ứng
+ Màu xanh biểu thị cho việc thiết bị đang hoạt động ( mở ),
màu đỏ biêu thị cho việc các thiết bị đang ở chế độ tắt ( đóng ).
+Cỉick vào “Measure Lab” để thấy màn hình điều khiển cho tất
cả các írạm.
T tS lí) f>id-i. tií • T ra in in g Ịise onỉ.vlRecKhprgshr. 3|ỊD«nkf>nd
)•^í1

í

♦

Ì

ỉernỉ^aỉtrd’
ac4.yaloe|1Ì75?H

p ro c e ss

aciudvaỉuerx'*5S

5 típ o ín í|W -0 '4 )S
FT9ssure

tỈ0Wĩtiee

man^vVâr
p rw so r«
aợ t.vtíue

levéi

setpOM | w i o i »
tũXì

•'

8.0,

( ■

/•

S.0

.■ ị ■■

ỉ

ftow iritt
aGt..Ví«tíe'Ị

m p o n ự v í^ t M

í

—

ị: v~-

ì ỉ

(l

ií

4.0.

m8ntp.v«r [ ' Y - r S . S r
tevel
a d .Y í^ l

>

20'

11
...........„,,i

02:00*49;

-»S85BS8*

—

Id

0 2 :0 1 :4 0

se tp o w fw « o "« i
•r

c.o
í.

[0.?.
+Từ màn hình, ta có thể thay đổi thông số điều khiển cho các

trạm.
+Tuy nhiên, màn hình không thể hiển thị cùng lúc các quá trình
xử lý của tât cả các trạm mà chỉ hiển thị quá trình xử lý của trạm mà ta chọn
+Bạn có thể điều những chinh thông số khác của bộ điều chỉnh.
Nhưng đây là những thông số quan trọng:

82


Level

Flow

Pressure

Temperature

Kp

28

3.5

0.5

4

Tn

5

0.4

0.5

2500

Tv

0

0

0

0

+The measure lab là công cụ đặc biệt được thiết kế dành riêng
cho việc đào tạo công nghệ tự động điều chỉnh. Ta có thể quan
sát từng bước những đáp ứng của hệ thống cho phù họp với các
điều kiện. Ngoài ra, ta cũng có thể phân tích và tối ưu hoá quá
trình xử lý bằng cách thay đổi những thông số của bộ điều
chỉnh.

4.4.3. Thay đổi thông số
+Chọn quá trình xừ lý mà bạn muốn thay đổi thông số bằng cách
click vào những nút phù họp
FESTO D ìd^ctíc - T ra iỉú n g u^e oiU .vlR«chhersstr. 3I|D «nkenđo

ụ K ệ iệ m %

• cDníĩguratlon

tem|5»raftiro

flow rạte
controĩler

.

.flcUíal:valư9 [

•

9t/^pHèiịy^-S-m
ms«lp v a r . p r 1 Y - .7 Ì 2

—

p r e ss ư e

—

ftow r«ỉo

ạct.vaíự9r)ũtỊ^‘
iíẳpt>«r^^

fĩm » i

•

ifetpíMtpS^ữaí
triAnìi>vo»'.fv^õle'

m«iíp.Yar

■■

•

.l-'

,

—

.................... 1

.

I Yj“ôiữ

1 0 jO

ađ

s

S8ÍpoWfW^S00

/

o tỉs à ỉ

ÍỊ

0.0
/

2

-ỉ

'ỉ '[ ,
ỈT'
ÍỊ i

10

tn«% )yar f'/Z 'ý% ỉ

! J

ị

Sỹeí
t>cí,:vtìueị X.=*:4Ổ.'M3

"i ■

1
1

í

ffì«^.va(r.Ị~Ya ÕĩaO’
0 Z :0 ỉ:2 9

0 2 :0 1 :4 0

rcturn

‘•rt

ca*
83


+Sau khi chọn quá trinh xừ lý, ta hãy click vào nút
“Configuration” để thay đổi các thông số; Kp, Tv và Tn
+Sau khi thay đổi thông số, ta hãy click vào nút “ Process”. Tại
đây, ta có thể thay đổi giá trị đặt chỉnh “Set point” .
+Ta phải để ở chế độ manual trước khi thay đổi set points.
+Click vào nút “Set points”. Ta sẽ thấy xuất hiện 1 hộp thoại,
hãy nhập giá trị set points mới và click “OK”.

''.;ỳỊ,. ỉ, '

*; ; '

' Ỷ'.

;áw«ntVaíue:

{■; ''■
ỷ-ỵi 'ĩi^

B
í-,''

MliniiimiBValue:

0

MỉMỘQiumVáhto;

1Ọ0

i V ' ,

,-

^ *

''r .,

(I

1

ạ
4

&

1

2

3

-

0

*

<-

Cancel
\ ... Su„

+Click vào nút “Automatic” để đặt chế độ làm việc tự động cho bộ điều
chỉnh. Khi đó đèn led trên bộ điều chỉnh Burket sẽ sáng.
+LÚC này, bộ điều chinh sẽ tự hoạt động để điều chinh đúng giá trị set
point ta vừa nhập vào.
+Ta cũng có thể thay đổi các thông số từ màn hình có ưạm by-pass.

84

F
E
ST
O
D
id
acd
c-T
rain
in
gu
se©
n
l>
ỊR
p
ch
h
ersíư
.ỉìlỉ^
n
k
en
d
o
T

........£
......

iSỈSSs.

^ / % w fr ír s l

coníguration ị

iũ

ratQ coiìírolí'í'?!

ìprocesscorrtrọl

8CÍR0W^VS*'ÔỒC ^
_Ị4Z. ovôrví^
™rtp.v«FTĩ. I

K p -3 5

síorage

Im^ỔT

Y *34'

Tv^'5ÌcF

v-oo

•.m ạnưaỉ

Ị . ìu ỵ iũ
ỈTJíW
tìỶ

retum I

conỉr

corix.

^

«ỉ«fT O »oiaor
X 1' /i^diýQ

j
bínary c ohtro
..........

Ị^ Ị

I i p*?.

é

1

reỉum

m e a c u re iB lì •
h r to rig a lừ B rtl '1

+Khi click vào nút Process Control System”, hộp thoại của
chế độ process sẽ xuất hiện.
n ìS T O IH d artỉe - T ra ỉn in e u s e ônly|RecW »epgstr. .ỊịlD pnkendt

2^ ỈpMÌal

P*¥tỈ0pM lltX

ỊyHm^Ị
- Process Controỉ System -

P ro ce ss 1

J

Proc«9s3

Wu«B«íểỉõrr

B a
2

P fo cess2

g | tílrauon

f

'3 .' "•

c
s

iv e s s ir e
f?>ÀHr«ịkw

c

reactcr
fn n rrt*« l’ft

f
4
i

í

J

1

J :»j
■ s- i " 1 N

storas©

in r f f i n f

t
_ J hiị kaẩchct«n ge
- Ì N | finírh«d v r

return

■i

85


+Khi click vào nút “Historical Trend”, 1 hộp hội thoại sẽ xuất
hiện. Hộp thoại này sẽ cho chúng ta biết những thông tin của
quá trình xử lý trước đó.

- Procẹss
Control .System
1^31
,
Augĩl
a

process.cơnirp]
.r r
histoníấtrenđ

fe£
y

.

S ítp a r t.v v o a )

■

prossure

1

63

í

s|
3Ê

- 'í

ííiy iỵ Ặ ^ ; ‘M i^ . ■

V

p i i p ^

H

_______________ -

»
V

13.

Stí

■

<ỈOW
rạt6

i l

K -

!

-

-

z = L T : = z {:-: ; ị r ^
.

I

*

------------ă A

p

I

X-P^:
VV.D^

.

s

[____^

‘

a d u ạ iv 6 íu e Ị )r.5 0 7

.

_____________________

eyeỉ

1
ỉì
'
------------------------ L,_______ ,i3#vf)luí| X‘isịt
4JUJf-»fiĩ—i:''ĩ;ẳ‘4ms.......: ............................... rz:IZS '
_

Ị . .

^ > k

s

rz i

ẫ

M

' ■ . .:
■ .’
■' ■.-------—

J£ i r

(p r ìi

+Nếu click vào nút “Data Screen”, 1 hộp thoại “Historical
Trend Setup” sẽ xuất hiện. Ta có thể thay đổi những thông số
trong hộp thoại này nếu muốn thay đổi quá trình lưu giữ của bộ
điều chỉnh.

86


H
ỉst0rỉ€aỉTrendSetxq
p

Chafí S larl

-

-7 ị Dỉsplay Mođ«

Hdạth jDaỵ ^ear Hour iiìn Sec
fi57 / ĩ ĩ s ' /ỊgÌ9“ ỊT g*iỊĨT :fÕÕ"
*
*
’
’

ị

I ^ Mỉn/Mas
^A xg/Scatíer
I r ẠvgyBarChart

-

j

Ị

Ị

ŨK
Cancet

Chaiỉ Length

“ r Days r

_____________

Hí.s

Mỉn*

r Se£*

ChàrtJRange

j

ị

Mím |Õ

" T a g s------

X

Max: |lOO

-

l

Fen n i ...

W_Teinp„Trerìđ

1

Pen1»2-.

X_Temp_,ĩrenđ

II

P e n ltẫ „ .

w Flow Trend

I

Pẹiì # i ...

X_Flow_ĩfend

Pen # 5 ...

W_leveLTrenđ

1

Pen <>£...

X^Lcvel_Tienđ

i

P e n # z ...

w Pres»uie„Tiend

|r

Pen#g.."

X_Pfe*»u(e_Tiend

---T

.

_

^

.......................... ............... ..........................................

4.5. PHÁT TRIẺN THựC NGHIỆM HTĐKQT TRÊN
DỤNG WinCC

cơ s ở sữ

4.5.1. Thiết bị thực nghiệm điều khiển quá trình trong công

nghệ chưng cất
Phát triển các kỹ năng vận hành HTĐKQT ở phần cơ bản như trên
khi dùng phần mềm InTouch có thể ứng dụng để khai thác ứng dụng cho
điều khiển các quá trình trong các dây truyền công nghệ cụ thê.
Một hệ thống điều khiển quá trình chứa đựng trong đó toàn bộ các
giải pháp đo lường, điều khiển, vận hànli và giám sát nhằm đảm bảo các yêu
cầu của quá trình và thiết bị công nghệ như chất lượng sản phâm, sản lượng,
hiệu quả sản xuất, an toàn vận hành.
Một hệ thống thực nghiệm hệ thống điều khiển quá trình bao gồm
các thành phần cơ bản là bộ điều khiển, thiết bị đo, thiết bị chấp hành. Điên
hình là thiết bị mô phỏng quá trình chưng cất đề cập dưới đây.
87


Sơ đồ nguyên lý thiết bị chưng cất:

4.
5.
6.
7.
88

Bình chứa sản phẩm;
Thiết bị ngưng tụ;
Thiết bị chia dòng;
Ống sinh hàn;


Thiết bị thực nghiệm chưng cất do hãng EDIBON cung cấp. Đây là
thiết bị chưng cất gián đoạn được chế tạo với mục tiêu chính là làm thực

nghiệm về quá trình chưng cất.
Năm 2008 thiết bị thực nghiệm điều khiển quá trình chựng cất tưong
tự được xây dựng hệ thống điều khiển trên nền WinCC, thiết kế, chê tạo
hoàn chỉnh và sử dụng làm thực nghiệm khá hiệu quả ở Trường ĐH Bách
khoa TP.HỒ Chí Minh. Đề tài đã được chuỵển giao với sự hỗ trợ hoàn toàn
kinh phí của Sờ Khoa học Công nghệ TP.HỒ Chí Minh, triển khai bởi Trung
tâm Neptech của Sở.
Sơ đồ thiết bị như hình tiếp sau. các ký hiệu trong sơ đồ được đề cập
và giải thích trong phần mô tả.

89


Hỗn hợp Etanol - nước được đưa vào nồi đun (T3) cho đến khi đạt
giá trị mức trên và được gia nhiệt bằng điện trở trong nồi đun đến nhiệt độ
sôi. Dòng liệu được bơm nhập liệu (P l) đưa qua điện trở (R l) đun nóng tới
giá trị cài đặt đi vào tháp ở đĩa nhập liệu. Tại đĩa nhập liệu xảy ra quá trình
chưng do sự tiếp xúc pha giữa pha hơi từ nồi đun đi lên và pha lỏng từ đĩa
nhập liệu xuống, hơi từ nồi đun sẽ lôi kéo các cấu tử dễ bay hoi trong dòng
nhập liệu đi lên làm cho nồng độ các cấu tử dễ bay hơi càng lên trên càng
tăng và dòng lỏng từ trên xuống càng giảm thành phần các cấu tử dễ bay hơi.
Lượng hơi tiếp tục đi qua phần cất của tháp tói đỉnh tháp và qua thiết bị
ngưng tụ (T5). Sau khi qua hệ thống ngưng tụ, một phần chất lỏng đi tới
bình chứa sản phẩm đỉnh, phần khác được bơm hoàn lun (P2) về đĩa trên
cùng của tháp. Tại đây tiếp tục xảy ra quá trình cất do sự tiếp xúc pha giữa
pha hơi từ phần chưng đi lên và pha lỏng từ dòng hoàn lưu về, pha hod tiếp
tục lôi cuôn các cấu tử dễ bay hod làm tăng nồng độ sản phẩm đỉnh. Một
phần sản phẩm đáy được ra khỏi tháp.
Các thông số của chế độ làm việc được xác định theo bảng sau:
STT

90

Thông số

Giá trị

Đơn vị

1

Mức trong nồi đun

200

mm

2

Nhiệt độ nồi đun

110

“c

3

Nhiệt độ hơi ở đỉnh tháp

83

4

Lưu lượng nhập liệu

165

ml/phút

5

Lưu lưọrng dòng hoàn
lưu

130

ml/phúi

6

Mức sản phẩm đỉnh

200

mm

7

Công suất bơm

36

w


Tháp chưng cất được lắp đặt có thể sử dụng để chưng cất hệ 02 cấu
tử khác đáp ứng yêu cầu công nghệ và chất lượng sản phẩm.
Do sản phẩm đề tài là thiết bị thực nghiệm với tác động nhiễu đơn
giản, kiểm soát được. Do đó bước đầu đào tạo sinh viên bằng hệ thông một
vòng điều chỉnh 06 đại lưọTig công nghệ riêng biệt.
- Bộ điều chỉnh chính có nhiệm vụ ổn định nồng độ sản phẩm đỉnh là
bộ điều chỉnh nhiệt độ (5) phần trên của tháp.
- Bộ điều chỉnh lưu lượng (1) ổn định lưu lượng nhập liệu.
- Bộ điều chỉnh nhiệt độ (2) ổn định nhiệt độ nhập liệu.
- Bộ điều chỉnh áp suất (3) ổn định áp suất trong tháp đảm bào duy trì
cân bằng vật chất theo pha hơi.
- Bộ điều chỉnh mức (4,6) ổn định mức đảm bảo duy trì cân bằng vật
chất theo pha lỏng trong bình tách lỏng và đáy tháp.
Sơ đồ tự động hóa như sau:

91


n

4.5.2. Xác định hàm truyền bằng thực nghiệm trên thiết bị mô
phỏng
Hàm truyền được xác định theo đáp ứng nấc của hệ thống

92

Tại thời điểm t ’ thay đổi đầu vào MV (MV là tín hiệu thử) theo bước
nhảy, thí dụ từ MVo đến M V 1
Lúc này giá trị ngõ ra thay đổi từ PVo đến P V 1

93


Hàm truyền của đối tượng có thể được xấp xỉ bằng mô hình toán

fV(SJ = K.
(T5 + 1 /
trong đó:

n: bậc của hệ thống;
x: thời gian trễ;
T ; hằng số thời gian;
K; hệ số khuếch đại.

Bậc của mô hình được xác định theo tỉ lệ XiHy.
-

Quán tính bậc nhất có trễ khi t2/Í3 < 0,104.
Quán tính bậc cao có trễ theo bảng sau;

Í2/t3

Bậc n

K,

K2

0

1

1

0

0,104

2

2,718

0,282

0.218

3

3,695

0,805

0,319

4

4,463

1,425

0,410

5

5,119

2,100

Các thông số của hàm truyền được tính toán như sau:

àpvịỵo)
AMVịỵo)
APV, AMV được tính toán theo tỉ lệ %.
Thời gian trễ c và T:

94


Kẻ tiếp tuyến tại điểm uốn E cắt các trục để xác định T và T:
T = ‘- ệ~,
K

r = t^+ t^-k^T

Trong trưòng họp khó xác định điển uốn thì dựa vào lý thuyết điều
khiển với APVc = 0,63 APV. Điểm Q là giao điểm của đường thẳng song
song với trục hoành có giá trị PVc = APVc + PVo với đồ thị đáp ứng. Từ
điểm Q này vẽ đường thẳng vuông góc với trục hoành cắt PV 1 tại điểm A.
Tiếp tuyến tại điểm uốn sẽ đi qua điểm A.

4.5.3. Xác định các thông số của bộ hiệu chỉnh PID
Thông số hiệu chỉnh PID có thể được xác định từ dạng hàm truyền
H ( 5 ) bằng phương pháp thực nghiệm Stogestad theo bảng sau:

K,

G(s)

1
K Ợ ^ + t)

TS

K

-e
Ts + Ì

-rs

T

Td
KỢ.+r)

0

mm[T,k^ ợ, +ĩ)]

0

1

T

K

T,

T:

(7Ì5 + 1)(T;5 + 1)

Kil+T)

K
Ợ s + l)s

K

1

4(7;.+ r )

4(7;+r)

4K(T^+Ty

95


Trong đó G(s) là hàm truyền của kênh điều chỉnh.
K-p, Tị, Td là thông số bộ hiệu chỉnh PID được tính với:
- Khi hàm truyền có trễ thì: Tc=i v à k |- l ,44 hoặc 4.
- Khi hàm truyền không trễ thì

T c = 1 ,t

= 0 v à k i= l,44 hoặc 4.

Theo yêu cầu chất lượng điều khiển có thể chọn kj :
- ki= l,44 - đáp ứng quá độ nhanh.
-k |= 4

- đáp ứng quá độ chậm hơn.

Theo thực nghiệm ứng dụng, bộ hiệu chỉnh PID phù họrp với điều
khiên nhiệt độ, PI phù họp với điều khiển mức, lưu lượng, áp suất.
Hệ thống thực nghiệm tự động hóa được xây dựng với thiết bị chưng cất,
cảm biến, van điều chỉnh, tủ điều khiển, bộ điều khiển PLC S7-300 và máy
tính cài đặt phần mềm WinCC.
Cấu trúc hệ thống và sơ đồ thiết lập hệ thống điều khiển như sau:

MÁY TÍNH

96


TU ĐIỀU KHIẾN

HÊ THỐNG CHƯNG CÁT

PLC S7.300
12 Đầu dò nhiệt.

ab:

AOl

Van íin-ái tinh đòng nhập liệu

A o:

Van tu>’ê n tinh dòng hoàn lưu

A03

Van tuyển tinh dòng sản phẳm dáy

Cảm b iồi \m lượng dòng nhập liệu. AIIĨ

Acư

Cảm b iải lưu lượng dòna hoàn luu. .^4

AOÍ

Cảm biên áp suàt, Aỉl;

AOá

m

AO'

Cảm biẻn mức nồi dun.
Cảm biẻn mức sản phâm ầ n h .

Card5611

Bièn tản bcrm nhập liệu
_ _ _ _ L - Biến tằn hơữì hoàn lưu
S C R _____

Điện ứ ò nôi đun

SCR

Điện trà dòng nhập liệu

AOS

•

Ả09

•SCR
^

DO:

Sìmatic neĩ cap proíibus

_ _ _ _ _ Van tuvẻn tirả đòng nưck; giải nhiệí

------------

—

R ơ ỉf ỉn c Ị g iiạ n _

Điện trò thùng diứa
Van xả sản phẩm ầ n h

MođỉileAI
MoàileAO
ĩhẽnhớ64K
SimaticQgí.

Cảm biến và van được chọn theo kích thước ống, lưu lượng, áp suất và
nhiệt độ làm việc của dòng lưu chất. Môi trường lưu chất là rượu không ăn
mòn, độc hại hoặc gây cháy nồ cho nên có thể chọn thiết bị dạng điện với tín
hiệu vào ra chuẩn.
- Van tuyến tính, van selenoid Burkert 6023, 2833.

- Cảm biến nhiệt độ Omron Thermocouple loại K.
- Cảm biến lưu lượng Kobol DPM.
- Cảm biến mức Kobol NMC.
97


Danh mục thiêt bị tự động hoá:
STT

Ký
hiệu

nni A
X
T hông sô

C hú thích

Van
1

VI

Van điện điều khiển dòng sản
phẩm.

Burkert DC24V, G I/4

2

VTTl

Van tuyến tính điều khiển lưu
lượng dòng nhập liệu.

Burkert 2833,
DC24V, 4 - 20mA,
G3/8

3

VTT2

Van tuyến tính điều khiển lưu
lượng dòng xả sản phẩm đáy.

4

VTT3

Van tuyến tính điều khiển lưu
lưọTig dòng hoàn lưu.

5

V I 14

Van tuyến tính điều khiển lưu
lượng dòng nước giải nhiệt.

Burkert 6233, DC24V,
4 - 2 0 m A ,G l

1

P1

Bơm nhập liệu.

100W, 220V, 3pha

2

P2

Bơm hoàn lưu.

100W, 220V, 3pha

Bơm

Điện trở

98

1

RI

Điện trở nồi đun.

6kW

2

R2

Điện trở dòng nhập liệu.

500W

3

R3

Điện trở thùng chứa.

lkW


Cảm biến nhiệt độ
OMRON E52-CA1D
M6

1

TI1-T6

Nhiệt độ mâm 1-6

2

TI7

Nhiệt độ đỉnh tháp.

3

TI 8

Nhiệt độ nồi đun.

4

TC9

Nhiệt độ dòng nhập liệu.

5

TIIO

Nhiệt độ sản phẩm.

6

T Ill

Nhiệt độ dòng nước giải nhiệt vào.

7

TI12

Nhiệt độ dòng nước giải nhiệt ra.

SUS316 Thermocoule
loại K, ren 20tnm, dài
lOOmm

Cảm biến mức
1

LCl

Cảm biến mức nồi đun.

KOBOL NMCH.1.2.G6.0.3, chiều
dài: 0.6m

2

LC2

Cảm biến mức bình chứa sản
phẩm đỉnh.

KOBOL NMCH.1.2.G6.0.3, chiều
dài: 0.3m

Cảm biến lưu lưọTig
1

FE1

Cảm biến lưu lượng dòng
nhập liệu.

1

FE2

Cảm biến lưu lượng dòng
hoàn lưu.

KOBOL DPM1.5.07.G1.L443
Lưu lượng: 0.0150.71/phút

99