Tài liệu Đề tài tốt nghiệp Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ sử dụng thiết bị TCU docx

Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điều chỉnh nhiệt
độ sử dụng thiết bị TCU









Lời nói đầu.

Ngày nay, sự phát triển vượt 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 ph
ần thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của nhiều lĩnh vực công
nghệ ,đáp ứng được các chỉ tiêu về chất lượng và giá thành sản phẩm nâng cao
chất lượng cuộc sống .
Chính nhờ những đóng góp của kỹ thuật hiện đại mà ngày càng có nhiều loại
máy móc ,thiết bị hiện đại được đưa vào ứng dụng trong thực tế mang lại không
ít thành quả về kinh tế, y h
ọc, quân sự
Trong các hệ thống công nghiệp , một trong những bài toán thường gặp nhất đó
là điều khiển nhiệt độ. Hiện nay trên thế giới có rất nhiều thiết bị đã được đưa
vào ứng dụng để điều khiển nhiệt độ, một trong những thiết bị đem lại hiệu quả
cao đó là thiết bị điều chỉnh nhiệ
t 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 được ứng dụng trong thực tế sản xuất.
Nhằm mục đích tìm hiều để thấy được ưu nhược điểm của thiết bị này thông
qua đó phổ biến ứng dụng thiết bị trong thực tế,đồng th
ời củng cố kiến thức đã
được trang bị trong suốt thời gian học tập tại trường, 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:
• Chương 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.
• Chương 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 .
• Chương 3. Sự hoạt động của thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU trong các
hệ thống công nghiệp.
Trình bày các chế độ hoạ
t động của thiết bị TCU.
• Chương 4. Các phương pháp điều khiển trong thiết bị điều chỉnh nhiệt
độ
TCU.
Trình bày các phương pháp được sử dụng trong thiết bị TCU như :điều
khiển PID, điều khiển ON/OFF ,điều khiển Cascade và khả năng tự chỉnh
của thiết bị .
• Chương 5. Kết nối truyền thông RS-485.
Trình bày khả năng phối ghép giữa thiết bị TCU với các thiết bị ngoại vi
như là máy in, các thiết bị đầu cuối ,bộ điều khiển chương trình ,máy tính
trung tâm .Đồng thời nêu lên phương thức truyền và nhận dữ liệu giữa các
thiết bị đó .
• Chương 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 .
• Chương 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 tượng điều khiển là lò điện
trở .Sau khi xác định
đối tượng 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 trường,tạo mọi điều kiện tốt nhất để em hoàn
thành đồ án tốt nghiệ
p .
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 hướng dẫn em trong suốt quá trình
thực hiện đồ án tốt nghiệp.






















Mục lục
Lời nói đầu .

Tran
g
Chương 1. Khái quát chung về thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU.

1
Chương 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
Chương 3. hoạt động của thiết bị TCU.
12
3.1 Chế độ thường

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 tương 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

Chương 4. các phương 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. Hằ
ng 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
Chương 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
chương 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

chương 7. xây dựng hệ thống điều khiển sử dụng thiết bị điều chỉnh nhiệt
độ tcu.
62
7.1. Xác định đối tượng điều khiể
n
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 tượng

80
7
.4.1. Đặc tính của đối tượng

80
7.4.2. Xác định hàm truyền đạt của đối tượng

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 ưu điểm nổi bật như 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 ,thường được 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, chưa được ứng dụng trong thực tế sản xuất.
Với mục đích tìm hiểu để thấy được tính năng của thiết bị này thông qua đó
phổ bi
ến ứng dụng thiết bị trong thực tế,đồng thời củng cố kiến thức đã được
trang bị trong suốt thời gian học tập tại trường, đồ án đã đi sâu vào tìm hiểu thiết
bị và đã đạt được một số kết quả sau:
+Xác định cấu trúc phần cứng của thiết bị và khả năng phối ghép giữa
thiết bị TCU vớ
i các thiết bị đo khác.
+Thiết bị TCU hoạt động như thế nào trong các hệ thống công nghiệp.
+Xác định các phương 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 như hạn chế khi tiếp xúc
thực tế sản xuất nên chắc chắn đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong
được 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 cả
m 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.







Chương 1
Khái quát chung về thiết bị điều chỉnh
nhiệt độ TCU.

Bộ điều khiển TCU nhậ
n 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 đ
iều 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
được tinh chỉnh và sau đó được khoá lại bởi người dùng ở bất kì thời điểm nào.
Với các thông số đã được chỉnh định, bộ điều khiển t
ạo ra một đáp ứng phù hợp,
nhanh mà không tồn tại quá điều chỉnh. Khi chuyển sang chế độ điều chỉnh tay,

người dùng có thể trực tiếp thay đổi các thông số trên bảng điều khiển cho tới
khi được 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 phương 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 được 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 ÷ 20 mA ho
ặc áp 0 ÷ 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 được 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 được dùng như một đồng hồ số đo và giám sát
dòng cấp nhiệt cho sợi đốt, lấy đầu vào trực ti
ếp từ bộ biến dòng ( ví dụ loại CT
005001 của hãng Red Lion ). Một đầu ra cảnh báo theo sự kiện được lập trình để
phát tín hiệu cảnh báo dây đốt hay thiết bị nào đó bị hỏng, trước 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 th
ấp 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 vượt 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 hướng 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 được dùng khi mất tín hiệu
phản hồi hay phát hiện hỏng van.
Đầu vào tương tự thứ hai (0 ÷ 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 ÷ 99 cho phép kết nối tới 32 thiết bị trên một cặp dây truyền. Các
thông số của bộ điều khiển như giá trị điểm đặt, % đầu ra được thay đổi gián
tiếp từ thiết bị ngoài thông qua kết nối truyền thông RS485 tới TCU.

Chương 2
cấu trúc phần cứng và kết nối .
2.1. Bảng điều khiển (Front Panel).
Bảng điều khi
ển 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.
2.1.1. Hai dãy hiển thị.
* Dãy trên.
Hình 1: Bảng điều khiển.
Dãy hiển thị trên
Đèn báo chế độ

N
út điều khiển
Dãy hiển thị dưới
- 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 dưới.
- Cao 7.6 mm, khi hiển thị có màu xanh.
- Tác dụng: Hiển thị một trong các biế
n 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 h
ạn PC ). Tắt hoàn toàn khi TCU trong chế độ điểm đặt địa
phương.
- Đèn Đ3: Sáng liên tục AL1 khi đầu ra ( lựa chọn ) cảnh báo 1 được 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.
- Đèn Đ
5: Sáng liên tục OP1 khi đầu ra điều chỉnh chính tích cực. Sáng liên tục
AL1 khi đầu ra báo động 1 tích cực.
§1 §2 §3
§6 §5 §4

Hình 2: Sáu đèn báo chế độ hoạt động.
H×nh 3: CÊu tróc bªn trong cña TCU.
- 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 thường ( xem phần 3.1 ) dùng nút
DSP để lựa chọn một trong các thông số hoạt động trên hiển thị dưới hay đơn vị
đo nhiệt độ.
- Nút PAR: Nút PAR được dùng để truy cập, thay đổi và cuốn qua các thông số
ở
bất kì chế độ nào ( khi thông số đó được phép truy cập ).
- Nút UP và DOWN: Nút UP trên bảng điều khiển có hình mũi tên hướng lên,
nút DOWN có hình mũi tên hướng xuống. Hai nút này được 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 dưới. Đối với các thông số khác khi muốn cập nhật thì cần phải
tìm tới biến nhớ của nó trước 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 thi
ết 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 dưới cho
nguồn 110 V. Sai số nguồn cho phép +10v,-15v nghĩa là có 2 dải điện áp được
phép dùng là 100

÷ 125 V và 215
÷
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 dưới. 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 “m
ở ” - điều khiển van ).
Khi cần sử dụng đầu ra nào ta phải cắm Modul vào chân cắm thích hợp.
Dưới đây là các loại Modul ra:

* Modul Rơle.
Modul Rơle là loại rơle 5A-120/240 VAC hay 28 VDC . Tải là đối tượng cần
điều khiển, cần hạn chế tải để không ảnh hưởng tới tuổi thọ thiết bị. Modul này
thường 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.

T¶i
Nguån
5A
220v
A
B
C
H×nh 4: KÕt nèi Modul R¬le.
T¶i
240
H×nh 5: KÕt nèi Modul Triac.

A
B
Kh«ng nèi
C
Thiết bị
Rơle hay
Triac
N
guån

* Modul Logic/SSR.




Modul Logic/SSR là loại modul thường 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
hướng dẫn kết nối của TCU lưôn có hướng dẫn cách nối chân.
2.3. L
ựa chọn và kết nối đầu vào, đầu ra.
Trước khi nối dây, quan sát kĩ hướng dẫn ở mặt cạnh của TCU về chức năng
của từng chân. Chuẩn bị các dây nối, đưa đầu dây cần nối vào chân tương ứng
sau đó vặn chặt vít. Khi được phép đấu chung dây thì có thể kết các dây thành
khối để nối với TCU.
* Nối dây đo tín hiệu vào.
H×nh 6: KÕt nèi Modul Logic/SSR

Kh«ng nèi

ThiÕt bÞ
Logic/SSR
N
guån
T¶i
A
B
C
Khi nối dây của cặp nhiệt điện hay RTD, hãy làm sạch và khô đầu dây. Nếu
đối tượng 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) thường được sử dụng đối với ứng dụng có yêu
cầu cao về độ chính xác, tin c
ậy. 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 thường 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 / 1Ω điện trở dây , sai số
này có thể bù bằng lập trình ( khoảng offset ).
+ Luôn đảm bảo điện trở dây nhỏ hơn 10 Ω / 1 dây.
8
9
10
11
12
§Çu vµo cÆp
nhiÖt ®iÖn
+
-
H×nh 7: Nèi d©y cho cÆp nhiÖt ®iÖn
H×nh 8: Nèi d©y cho thiÕt bÞ ®o nhiÖt ®é RTD
7
8
9
10

11
®Çu vµo
RTD
Để hạn chế nhiễu tới dây dẫn ( ảnh hưởng tới chất lượng điều khiển ) cần:
+ 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 đi
ểm đặt TCU ở khoảng cách ngắn nhất có thể với đối tượng đo.
+ Dây đo cần phải được 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
H×nh 9: Nèi d©y cho ®iÒu khiÓn van.

*
*
*
M


N
guån
§ãng
Më
CW-closed
CCW-open
Đầu ra vị
trí van
Më hoµn
§ãng hoµn toµ
n
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 lưu ý:
+ Nếu có thể nên ưu tiên sử dụng Modul đầu ra Triac vì nó hạn chế đượ
c
nhiễu điện từ của môi trường và tránh được 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 được 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 ÷ 20 mA ( hoặc áp 0 ÷ 10 VDC ). Các chân này nếu có được chú thích trên
TCU là “đầu ra tương tự 4 ÷ 20 mA hoặc 0 ÷ 10 VDC. Trong hai chân này có
một chân nối đất phải được cách điện với chân đất của cặp nhiệ
t độ, không cần
thiết cách điện với đầu vào tương tự thứ hai.

*Nối dây cho đầu vào tương tự thứ hai.
Nếu version có đầu vào tương tự thứ hai nó sẽ có hai chân đầu vào để nhận tín
hiệu dòng 4 ÷ 20 mA. Số thứ tự chân phụ thuộc version.

*Nối dây cho đầu vào người dùng.
Một số version có chân số 7 dành để cho đầu vào người dùng, khi nối chân này
với nguồn 0.7 V thì một trong các chức năng khoá ( đã được lựa chọn trong
Modul đầu vào 1_IN – xem 4.5.1 ) sẽ được kích hoạt.












chương 3
hoạt động c
ủa thiết bị TCU.

S hot ng v cu hỡnh b iu khin c phõn chia thnh 5 ch hot
ng / lp trỡnh riờng bit nhm n gin hoỏ s hot ng ca b iu khin:
Ch thng, ch khụng bo v thụng s, ch bo v thụng s, ch n
chc nng, ch lp cu hỡnh. Ngo
i tr ch thng ra cỏc ch cũn li
u cú cỏch truy cp riờng ( xem hỡnh v 10 ).


PAR
giữ 3s

Chế độ th-ờng
Ch khụng
bo v thụng
s
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)
Nhậ
p
mã
Mã phù hợp
Mã không phù hợp
Hình 10: Truy cập các chế độ hoạt động của TCU.
3.1. Chế độ thường (Normal Display Mode).

Tại chế độ thường, nhiệt độ quá trình luôn được 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 dưới: Điểm đặt, % đầu ra, dòng cấp nhiệt, đầu vào tương 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.
+ Được 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 hưởng
tới trạng thái của thông số khác. Chỉ có từ chế độ thường 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 thường ấn nút PAR (khi đầu vào người dùng chưa
được thiết lập - hình 10 ). Chế độ này cho phép thay đổi các thông số hoạt động
của TCU như: thông số của hai bộ điều khiển PID, điểm đặt, % đầu ra, các hệ số
của điểm đặt từ xa, các giá trị ngưỡng cảnh báo. Khi tới cuối danh sách, cho
phép người 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 được duyệt qua hết thì dãy hiển thị
dưới hiện “END” và quay trở lại chế độ thường. Bộ điểu khiển tự động quay trở
lại chế độ thường nếu không có một tác động nào được đưa ra.
3.3. Chế độ bảo vệ thông số (Protected Parameter Mode ).
Xem hình 10 ta thấy chế độ bảo vệ thông số đượ
c truy cập bởi việc ấn nút PAR
từ chế độ thường (khi đã có đầu vào người dùng). Chế độ này cho phép thay đổi

các thông số hoạt động của TCU như: thông số của hai bộ điều khiển PID, các
hệ số của điểm đặt từ xa, các giá trị ngưỡng 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 gi
ữa
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 ngưỡng 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 b
ảo vệ
thông số. Bộ điều khiển quay trở lại chế độ thường 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 được truy cập từ chế độ thường bởi việc ấn và giữ nút PAR ba
giây (xem hình 10). Người 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 phương ).
+ 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 hi
ện 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 được 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 được 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 hưởng của
nhiễu tới tín hiệu đo. Chọn một trong năm giá trị từ 0 ÷ 4, chọn giá trị càng lớn
thì khả năng lọc nhiễu cho tín hiệu vào càng cao nhưng đồng thời tốc độ
đáp ứng
của TCU lại càng giảm.
+ Các hệ số tham chiếu (SPAN&SHFt): nhiệt độ quá trình đưa 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 được mục đích: nhiệt
độ đưa vào TCU là nhiệt độ thực của quá trình.
Mối quan hệ được biểu diễn qua công thức :
Nhiệt độ
thực = (nhiệt độ TCU đọc × SPAN) + SHFt.
+ Đặt phạm vi giá trị điểm đặt (SPLO&SPHI): khoảng giới hạn giá trị điểm đặt
được phép thay đổi từ giới hạn dưới ( SPLO) tới giới hạn trên ( SPHI ).
+ Tốc độ tăng điểm đặt ( SPrP – SetPoint Ramp Rate ): người ta không đưa trực
tiếp một giá trị điểm đặt vào quá trình mà phải thay đổi từ từ theo tốc độ tă
ng
điểm đặt. Điều này hạn chế sự sốc nhiệt cho quá trình khi giá trị điểm đặt quá
lớn.

+ Đầu vào người dùng: lựa chọn một trong số các hàm được liệt kê. Sử dụng đầu
vào người dùng để chuyển hoạt động cho TCU hoặc thực hiện khoá một số chức
năng. Khi nối đầu vào người dùng với mức điện áp cao thì sẽ kích hoạt hàm
được l
ựa 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 hưởng 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 th
ời 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 được
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 được 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 tương 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 c
ần
phải lựa chọn kiểu điều khiển ( nung nóng hay làm mát ) cho hai đầu ra OP1 và

OP2. Đầu ra chính (OP1) thường được sử dụng cho việc nung nóng (tác động
ngược ) và đầu ra làm mát (OP2) được 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
hợ
p 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 được 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 dụ
ng với đầu ra điều khiển chính.
+ Chọn mã đáp ứng (tcod): là một số nguyên có giá trị từ 0 ÷ 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 ch
ỉnh.
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 lượng quá điều chỉnh ít nhất.
Bình thường nên đặt mã 0 hoặc 1.
+ Lựa chọn các thông số cho đầu ra Linear DC.
Đầu ra Linear DC thường được sử dụng để truyền giá trị các thông số hoạt
động của TCU cho các cơ cấu chấp hành, thiế

t 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 lượng vùng chết để đầu ra
cập nhật. Bộ
điều khiển TCU sẽ cập nhật giá trị với chu kỳ cập nhật đã
chọn.