PID panasonic giam sat nhiet do.pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT

NHIỆT ĐỘ LÒ NHIỆT

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2010

i

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2010

Giáo viên hướng dẫn

TS. Ngô Văn Thuyên

ii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2010

Giáo viên phản biện

iii

Lời nói đầu

Cơ thể con người là một thể thống nhất gồm nhiều cơ quan và bộ phận phối hợp nhịp nhàng

với nhau để thực hiện những quá trình sinh lý hoá cần thiết cho sự sống. Điều hiển nhiên rằng

tại mọi thời điểm, cơ thể người luôn luôn điều chỉnh và cân bằng mọi thứ nhằm thích nghi với

môi trường và đảm bảo duy trì sự sống được liên tục. Thân nhiệt một người bình thường luôn

ổn định tại 37oC là minh chứng cụ thể cho khả năng tự điều chỉnh tuyệt vời của con người.

Tương tự như cơ thể người , trong sản xuất công nghiệp luôn luôn đòi hỏi nhiều quá trình tự

điều chỉnh và cân bằng thông số của hệ thống, trong đó có quá trình gia nhiệt cho sản phẩm.

Tuy nhiên đây không phải là quá trình tự nhiên xảy ra ngoài ý muốn chủ quan của con người

mà chịu sự chi phối trực tiếp hoặc gián tiếp từ phía người vận hành điều khiển. Trải qua gần

400 năm kể từ khi Cornelis Drebbel (người Hà Lan) phát triển hệ thống điều khiển nhiệt độ tự

động đầu tiên dùng cho lò sưởi[3]

thì lịch sử loài người đã có dịp chứng kiến và hưởng thụ

nhiều công nghệ hiện đại được áp dụng vào mục đích kiểm soát nhiệt độ. Đi đầu về công nghệ

này vẫn thuộc về lĩnh vực điều khiển tự động. Ngày nay, loài người đã biết rất nhiều phương

pháp trên nền những giải thuật khác nhau từ đơn giản đến hiện đại và cả thông minh để kiểm

soát nhiệt độ nhưng đều phục vụ cho việc ổn định hệ thống và xa hơn nữa là cải thiện chất

lượng đáp ứng.

Việc áp dụng một phương pháp cụ thể vào môi trường công nghiệp không đơn giản như lúc

chúng ta tưởng tượng về kết quả cuối cùng. Bất kỳ một phương án nào được chọn lựa cũng

phải được xem xét dưới nhiều khía cạnh khác nhau về đặc điểm kỹ thuật, mặt tích cực và hạn

chế khi làm việc, tính khả thi khi hoạt động và cả lợi ích kinh tế lúc đưa vào vận hành… Tất

cả những vấn đề trên cần được đánh giá khách quan dựa trên cơ sở khoa học rõ ràng, đúng

đắn được thể hiện qua những phương trình toán học, biểu đồ thống kê, bảng so sánh đánh giá

và cả những thực nghiệm kiểm chứng. Một đề tài đồ án tốt nghiệp ngoài việc thực hiện những

công việc trên đây thì còn có ý nghĩa sâu sắc đối với mỗi sinh viên thực hiện. Một lần nữa

http://www.theorem.net/theorem/lewis1.html

iv

sinh viên được trải nghiệm thực tế, những kiến thức học được từ ghế nhà trường sẽ giúp hình

thành những sản phẩm công nghiệp. Trong quá trình tiến hành không thể không gặp những

khó khăn vấp phải, do đó kích thích sinh viên tư duy để tìm ra phương án tối ưu và trao đổi

thảo luận lẫn nhau nhằm mục đích hình thành thói quen hợp tác làm việc nhóm và phương

pháp làm việc hiệu quả.

Sau một học kỳ tìm hiểu, nghiên cứu và thực hiện, đề tài “Xây dựng hệ thống điều khiển và

giám sát nhiệt độ lò nhiệt” đã đạt được những mục đích đề ra. Với kết quả mỹ mãn này, tôi

xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đối với TS. Ngô Văn Thuyên đã tận tình hướng dẫn tôi

trong suốt thời gian thực hiện đề tài.

Ngoài ra để có thiết bị và tài liệu phục vụ cho mục đích nghiên cứu một cách nhanh chóng,

quý thầy cô quản lý phòng D205 đã tạo điều kiện thuận lợi trong khoảng thời gian dài cho tôi

tiến hành nhiều thử nghiệm thực tế đạt kết quả tốt. Tôi xin chân thành cảm ơn!

Tôi cũng xin thể hiện lòng biết ơn đến các bạn sinh viên lớp 05118, khoa Điện - Điện tử

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh đã đóng góp nhiều ý kiến để tôi hoàn

thành đề tài tốt nhất có thể.

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô cùng các bạn!

Trần Ngọc Quang Triều

v

Tóm tắt đề tài

Về phương diện vật lý, nhiệt độ là năng lượng trung bình của tất cả các phần tử tự do trong hệ

nhiệt động, đồng thời nhiệt độ cũng là đối tượng điều khiển của ngành tự động hoá. Từ nhu

cầu thực tiễn trong sản xuất công nghiệp cần một hệ thống gia nhiệt đảm bảo tính chính xác,

đáp ứng nhanh với yêu cầu và ổn định với những nhiễu động môi trường, đề tài “Xây dựng hệ

thống điều khiển và giám sát nhiệt độ lò nhiệt” đã được chọn để đáp ứng với nhu cầu đặt ra.

Dựa trên những phân tích tối ưu về đặc điểm kỹ thuật, công nghệ chế tạo, khả năng ứng dụng,

mức độ khả thi và xem xét đến kinh tế. Đề tài này đã hoàn thành với nội dung như sau: Hệ

thống thực hiện chức năng điều khiển nhiệt độ của lò nhiệt truyền nhiệt trong môi trường

không khí. Thiết bị gia nhiệt là thanh điện trở nhiệt dùng điện áp xoay chiều 220V, công suất

1000W. Cảm biến là cặp nhiệt ngẫu loại K thích hợp với môi trường công nghiệp được đọc về

bằng module chuyên dụng TC2 của hãng Panasonic. Công suất nhiệt được điều khiển tuyến

tính bởi phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) bằng PLC của hãng Panasonic. PLC

thực hiện luật điều khiển PID trong đó các thông số DIP TTK ,, của thuật toán được tính tự

động nhờ vào phương pháp tự điều chỉnh (Auto-Tuning). Quá trình cài đặt nhiệt độ, giám sát

nhiệt độ được thực hiện từ máy tính thông qua các hộp thoại giao diện. Ngoài ra hoạt động

của hệ thống cũng được theo dõi qua màn hình công nghiệp HMI (Panasonic). Trong suốt thời

gian vận hành dữ liệu nhiệt độ cùng với thời gian thực luôn được cập nhật và lưu lại trên ổ

đĩa. Hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển giám sát nhiệt độ phối hợp mọi hoạt động một

cách nhịp nhàng trên cơ sở đảm bảo chức năng cơ bản của một hệ thống SCADA.

vi

Mục lục

Trang

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn .............................................................................................. i

Nhận xét của giáo viên phản biện ............................................................................................... ii

Lời nói đầu ................................................................................................................................. iii

Tóm tắt đề tài .............................................................................................................................. v

Mục lục ...................................................................................................................................... vi

Danh sách hình vẽ ................................................................................................................... viii

Danh mục bảng biểu .................................................................................................................. ix

Danh mục các từ viết tắt ............................................................................................................. x

Chương 1: Mở đầu ...................................................................................................................... 1

1.1 Tổng quan ....................................................................................................................... 1

1.2 Mục tiêu, nhiệm vụ của đề tài ......................................................................................... 2

1.3 Giới hạn đề tài nghiên cứu .............................................................................................. 3

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ........................................................................ 3

1.5 Nội dung đề tài ................................................................................................................ 3

Chương 2: Tổng quan họ PLC, HMI, PCWay ........................................................................... 5

2.1 PLC Panasonic ................................................................................................................ 5

2.1.1 Giới thiệu tổng quát ........................................................................................................ 5

2.1.2 Nguồn cung cấp .............................................................................................................. 7

2.1.3 Vùng nhớ ........................................................................................................................ 8

2.1.4 Các ngõ vào, ra tín hiệu (I/O) ......................................................................................... 9

2.1.5 Module mở rộng ........................................................................................................... 14

2.1.6 Các chức năng đặc biệt ................................................................................................. 15

2.1.7 Truyền thông ................................................................................................................. 17

2.2 Giao diện GT32 ............................................................................................................ 19

2.2.1 HMI Panasonic ............................................................................................................. 19

2.2.2 Chức năng của GT32 .................................................................................................... 19

2.2.3 Truyền thông với GT32 ................................................................................................ 19

2.2.4 Phần mềm thiết kế giao diện GTWIN .......................................................................... 20

2.3 PCWay .......................................................................... Error! Bookmark not defined.

2.3.1 Giới thiệu tổng quát ...................................................................................................... 20

2.3.2 Chức năng điều khiển, kiểm soát PLC ......................................................................... 20

2.3.3 Chức năng thu thập, quản lý dữ liệu ............................................................................. 20

2.3.4 Giao diện SCADA ........................................................................................................ 21

vii

Chương 3: Hệ thống điều khiển nhiệt độ .................................................................................. 22

3.1 Sơ đồ khối của hệ thống ............................................................................................... 22

3.2 Các loại cảm biến đo nhiệt độ ....................................................................................... 23

3.2.1 Nhiệt điện trở bán dẫn .................................................................................................. 23

3.2.2 Nhiệt điện trở kim loại .................................................................................................. 24

3.2.3 Cặp nhiệt ngẫu .............................................................................................................. 24

3.2.4 Vi mạch cảm biến nhiệt ................................................................................................ 25

3.2.5 Hoả kế ........................................................................................................................... 25

3.3 Các phương pháp điều khiển nhiệt độ .......................................................................... 27

3.3.1 Phương pháp điều khiển ON-OFF ................................................................................ 27

3.3.2 Phương pháp điều khiển liên tục (PWM) ..................................................................... 28

3.4 Thuật toán điều khiển PID ............................................................................................ 29

3.4.1 Giới thiệu ...................................................................................................................... 29

3.4.2 Đặc trưng của các bộ điều khiển P,I,D ......................................................................... 30

3.4.3 Điều khiển PID tương tự ............................................................................................... 34

3.4.4 Điều khiển PID số ......................................................................................................... 35

3.5 Thiết kế lò nhiệt ............................................................................................................ 35

3.5.1 Chọn thiết bị gia nhiệt ................................................................................................... 35

3.5.2 Chọn cảm biến .............................................................................................................. 36

3.5.3 Khối điều khiển công suất ............................................................................................ 36

3.5.4 Mô hình lò nhiệt ............................................................................................................ 38

3.6 Tính toán các thông số cho bộ điều khiển PID ............................................................. 38

3.6.1 Mô hình toán học .......................................................................................................... 39

3.6.2 Tính toán chọn DIP KKK ,, bằng các phương pháp Auto-Tuning .............................. 39

3.7 Hệ thống SCADA ......................................................................................................... 43

3.7.1 Tổng quan hệ thống SCADA ........................................................................................ 43

3.7.2 Quy trình điều khiển nhiệt ............................................................................................ 44

Chương 4: Kết quả thực nghiệm .............................................................................................. 46

4.1 Mô hình kết nối hệ thống thực tế .................................................................................. 46

4.2 Thông số chương trình .................................................................................................. 47

4.3 Phân tích đồ thị ............................................................................................................. 48

4.4 Lưu trữ dữ liệu .............................................................................................................. 52

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển đề tài ........................................................................ 54

5.1 Kết luận ......................................................................................................................... 54

5.2 ........................................................................................................... 54

Tài liệu tham khảo .................................................................................................................... 56

Phụ lục A: Chương trình PLC .................................................................................................. 57

Phụ lục B: Chương trình VBA ................................................................................................. 58

viii

Danh sách hình vẽ

Hình 2.1 PLC của hãng Panasonic ............................................................................................ 6

Hình 2.2 Cách nối nguồn cung cấp cho PLC và module mở rộng ............................................. 8

Hình 2.3 Sơ đồ mạch điện ngõ vào (PLC có ngõ ra relay) ...................................................... 10

Hình 2.4 Sơ đồ mạch điện ngõ vào X0 ÷ X3 (PLC có ngõ ra transistor) ................................. 11

Hình 2.5 Sơ đồ mạch điện ngõ vào từ X4 (PLC có ngõ ra transistor) ..................................... 11

Hình 2.6 Ngõ ra PLC kiểu relay ............................................................................................... 12

Hình 2.7 Sơ đồ mạch điện ngõ ra (Y0 ÷ Y3) kiểu transistor .................................................... 13

Hình 2.8 Sơ đồ mạch điện ngõ ra (từ Y4) kiểu transistor......................................................... 13

Hình 2.9 Module mở rộng (COM5) của Panasonic ................................................................. 15

Hình 2.10 Ứng dụng điều khiển vị trí của PLC hãng Panasonic ............................................. 15

Hình 2.11 Các chế độ điều khỉên PID của PLC hãng Panasonic ............................................ 16

Hình 2.12 Truyền thông Ethernet trong PLC hãng Panasonic ................................................ 17

Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển nhiệt ......................................................................... 23

Hình 3.2 So sánh đặc tuyến của thermistor và RTD ................................................................ 24

Hình 3.3 Sơ đồ khối điều khiển on-off lò nhiệt ........................................................................ 27

Hình 3.4 Sơ đồ khối bộ hiệu chỉnh PID .................................................................................... 29

Hình 3.5 Ảnh hưởng của khâu P đến đáp ứng ngõ ra .............................................................. 31

Hình 3.6 Ảnh hưởng của khâu I đến đáp ứng ngõ ra ............................................................... 32

Hình 3.7 Ảnh hưởng của khâu D đến đáp ứng ngõ ra ............................................................. 33

Hình 3.8 Sơ đồ một mạch PID tương tự điển hình dùng OpAmp ............................................. 34

Hình 3.9 Rời rạc hoá tín hiệu liên tục trong điều khiển số ...................................................... 35

Hình 3.10 Cảm biến nhiệt (thermo-couple - cặp nhiệt ngẫu loại K ) ....................................... 36

Hình 3.11 Sơ đồ mạch kích dẫn triac ....................................................................................... 37

Hình 3.12 Đồ thị kích dẫn triac ................................................................................................ 37

Hình 3.13 Mô hình lò nhiệt ....................................................................................................... 38

Hình 3.14 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển nhiệt ....................................................................... 39

Hình 3.15 Mô hình hoá hệ thống lò nhiệt ................................................................................. 39

Hình 3.16 Đáp ứng nấc của hệ vòng hở có dạng chữ S ........................................................... 40

Hình 3.17 Đáp ứng nấc của hệ kín khi K=Kgh ......................................................................... 41

Hình 3.18 Hệ thống tuyến tính điều khiển bằng relay .............................................................. 42

Hình 3.19 Đáp ứng của hệ thống tuyến tính điều khiển bằng relay ......................................... 42

Hình 3.20 Quy trình điều khiển lò nhiệt ................................................................................... 44

Hình 3.21 Hộp thoại cài đặt quá trình nhiệt độ ....................................................................... 45

Hình 3.22 Giao diện chính điều khiển hệ thống ....................................................................... 45

Hình 4.1 Mô hình hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ .................................................... 47

Hình 4.2 Thông số DIP TTK ,, sau quá trình Auto-Tuning ....................................................... 47

Hình 4.3 Quá trình Auto-Tuning và điều khiển PID ................................................................ 49

Hình 4.4 Đáp ứng tại 60oC, bias value bằng 0

oC..................................................................... 49


oC..................................................................... 50


oC.................................................................... 51

Hình 4.7 Đáp ứng với 3 quá trình nhiệt độ khác nhau: 60oC, 70

oC và 65

oC ........................... 51

Hình 4.8 Đáp ứng với 2 quá trình nhiệt độ khác nhau: 65oC và 60

oC ..................................... 52

ix

Danh mục bảng biểu

Bảng 2.1 Đặc tính nguồn cung cấp cho PLC ............................................................................. 7

Bảng 2.2 Cấu trúc vùng nhớ PLC họ C30/C60 .......................................................................... 9

Bảng 2.3 Cấu trúc vùng nhớ cho cassettes và module mở rộng ................................................ 9

Bảng 2.4 Cấu trúc vùng nhớ cho module mở rộng FP0 ........................................................... 10

Bảng 2.5 Đặc tính ngõ vào (PLC có ngõ ra relay) .................................................................. 11

Bảng 2.6 Sơ đồ mạch điện ngõ vào (PLC có ngõ ra transistor) ............................................. 12

Bảng 2.7 Đặc tính ngõ ra PLC kiểu relay ................................................................................ 13

Bảng 2.8 Đặc tính ngõ ra kiểu transistor (NPN) ...................................................................... 14

Bảng 3.1 Đặc điểm kỹ thuật của các loại cặp nhiệt ngẫu ........................................................ 25

Bảng 3.2 So sánh đặc điểm của ba loại cảm biến nhiệt: cặp nhiệt ngẫu, nhiệt điện trở kim loại

và nhiệt điện trở bán dẫn .......................................................................................................... 26

Bảng 3.3 Sự thay đổi đáp ứng ngõ ra khi tăng các hệ số DIP KKK ,, .................................... 33

Bảng 3.4 Thông số điều chỉnh PID dựa vào đáp ứng nấc hệ hở .............................................. 41

Bảng 3.5 Thông số điều chỉnh PID dựa vào đáp ứng nấc hệ kín ............................................. 41

Bảng 3.6 Bộ thông số điều chỉnh PID dựa vào phương pháp relay-feedback ......................... 43

Bảng 4.1 Dữ liệu thu thập về Excel thông qua PCWay ............................................................ 48

Bảng 4.2 Thông số ứng với quá trình đáp ứng quá độ của hệ thống nhiệt ............................. 50

x

Danh mục các từ viết tắt

1. HMI Human Machine Interface

2. PID Proportional Integral Derivative

3. PLC Programmable Logic Controller

4. PV Present Value

5. PWM Pulse Width Modulation

6. SCADA Supervisory Control And Data Acquisition

7. SP Setpoint

8. TC Thermo-Couple

9. VBA Visual Basic Application

1. Mở đầu 1

Chương 1

Mở đầu

Chương này trình bày vắn tắt quá trình hình thành một đề tài cũng như toàn bộ nội dung của

đề tài. Nội dung gồm các phần chính như sau: tính cấp thiết và lý do chọn đề tài; mục tiêu và

nhiệm vụ nghiên cứu; phạm vi và giới hạn nghiên cứu; ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề

tài.

1.1 Tổng quan

Việc lựa chọn một đề tài để đi vào tìm hiểu nghiên cứu không phải dựa trên cảm quan của

người thực hiện mà phải xuất phát từ nhu cầu thực tế mang tính cấp thiết, và đòi hỏi phải hiện

thực hóa bằng những sản phẩm ứng dụng cụ thể. Hơn nữa, một đề tài khả thi sẽ mang lại cảm

hứng nghiên cứu sáng tạo cho con người.

Ngày nay, các thiết bị điều khiển tự động đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong công

nghiệp. PLC thay thế các kỹ thuật điều khiển lạc hậu và phát huy hiệu quả hoạt động tối ưu

trong nhiều dây chuyền sản xuất tự động hoá. Màn hình giao diện công nghiệp (Human

Machine Interface - HMI) giúp kiểm soát hoạt động của hệ thống từ nhiều nơi khác nhau và

thân thiện với người vận hành. Theo nhu cầu thực tế, các thiết bị điều khiển phải được kết nối

với nhau thành một mạng thống nhất để chia sẻ thông tin và dữ liệu của hệ thống, đồng thời

thực hiện kiểm soát từ xa. Từ đó mạng SCADA trở thành sự lựa chọn tất yếu trong điều khiển

hiện đại.

Việc ứng dụng các thiết bị tự động nói trên vào việc điều khiển nhiệt độ đã và đang phổ biến

rộng rãi với nhiều mục đích và quy mô khác nhau. Hầu hết các ứng dụng này đều nhằm giải

1. Mở đầu 2

bài toán ổn định hệ thống với chất lượng tốt nhất bằng thuật toán PID. Tuy nhiên mức độ của

sự ổn định đến đâu, và khả năng vận dụng linh hoạt những đặc tính nổi trội của thiết bị tự

động như thế nào thì cần phải được nghiên cứu cụ thể, nghiêm túc.

Xuất phát từ nhu cầu thực tế nêu trên, tôi quyết định chọn đề tài “Xây dựng hệ thống điều

khiển và giám sát nhiệt độ lò nhiệt” để thực hiện đồ án tốt nghiệp. Đây là đề tài mang tính

công nghệ vì nghiên cứu hướng vào ứng dụng cụ thể.

1.2 Mục tiêu, nhiệm vụ của đề tài

Sau khi xác định được đối tượng và chủ thể nghiên cứu, việc xác định mục tiêu sẽ là bước

quan trọng kế tiếp nhằm định hướng đúng đắn cho quy trình thực hiện đồ án. Tiếp theo, từng

nhiệm vụ cụ thể sẽ được đề ra và thực hiện nhằm đạt được những mục tiêu đã nêu. Mục tiêu

và nhiệm vụ cụ thể được thể hiện như sau:

Mục tiêu:

Điều khiển tối ưu nhiệt độ bằng phương pháp PID sử dụng các sản phẩm tự động của

hãng Panasonic

Xây dựng hệ thống kiểm soát và thu thập dữ liệu nhiệt độ bằng việc liên kết máy tính

với PLC thông qua phần mềm PCWay

Xây dựng hệ thống có khả năng mở rộng ứng dụng, phù hợp với nhu cầu thực tế

Nhiệm vụ:

Chọn lựa cảm biến và thiết bị gia nhiệt hợp lý

Xây dựng mô hình điều khiển nhiệt

Phân tích lựa chọn giải thuật điều khiển tối ưu

Xây dựng giao diện điều khiển

Viết chương trình và thử nghiệm kiểm chứng

1. Mở đầu 3

1.3 Giới hạn đề tài nghiên cứu

Trong phạm vi đề tài này sẽ thực hiện điều khiển nhiệt độ sử dụng điện năng. Việc thu thập

dữ liệu và điều khiển giám sát bao gồm một máy tính đọc dữ liệu về thông qua một PLC và có

tương tác với một màn hình công nghiệp HMI. Hệ thống chỉ điều khiển một lò nhiệt, chưa

liên kết mạng giữa các PLC và máy tính với nhau nên quy mô còn nhỏ. Phương pháp điều

khiển chỉ dựa trên thuật toán PID, chưa sử dụng các thuật toán hiện đại như fuzzy logic và

mạng neuron. Tuy nhiên, hệ thống được xây dựng có tính mở để có thể mở rộng ứng dụng

một cách dễ dàng.

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Việc nghiên cứu thành công đề tài mang lại nhiều ý nghĩa sâu sắc. Bất kỳ một ứng dụng hay

thử nghiệm cụ thể nào cũng dựa trên những cơ sơ lý thuyết khoa học có sẵn hay giả định khoa

học. Kết quả của đề tài này một lần nữa đã kiểm chứng được lý thuyết, chứng minh tính đúng

đắn và tính ưu việt của luật điều khiển PID, tính mở và hiện đại của hệ thống SCADA. Về

thực tiễn, sau khi nghiên cứu thành công đề tài, sinh viên là người trực tiếp thụ hưởng được

nhiều thành quả nhất. Quá trình thực hiện đề tài là một lần trải nghiệm thực tế vô cùng bổ ích.

Lý thuyết điều khiển tự động đã được củng cố thêm, bên cạnh đó môi trường công nghiệp

cũng gần gũi hơn thể hiện qua tiêu chí lựa chọn từng phương pháp và thiết bị cụ thể. Một

minh chứng rõ ràng rằng khâu tích phân (I) làm giảm thời gian tăng trưởng (nghĩa là tiết kiệm

một khoảng thời gian nhỏ bé) nhưng với hàng nghìn hàng triệu sản phẩm mỗi ngày thì bằng

phép nhân chúng ta sẽ tiết kiệm một lượng thời gian đáng kể.

1.5 Nội dung đề tài

Phần còn lại của đề tài có nội dung như sau:

Chương 2: Tổng quan họ PLC, HMI, PCWay

Giới thiệu tổng quát nhất đặc điểm kỹ thuật cũng như khả năng ứng dụng của các sản phẩm

của hãng Panasonic vào hệ thống điều khiển nhiệt.

1. Mở đầu 4

Chương 3: Hệ thống điều khiển nhiệt độ

Đây là chương trọng điểm của đồ án. Trước tiên người thực hiện phải giới thiệu về các loại

cảm biến nhiệt đang được dùng phổ biến; các phương pháp điều khiển nhiệt từ cổ điển đến

hiện đại; thuật toán điều khiển PID với đặc điểm của từng khâu riêng biệt cũng như tính ưu

việt của phương pháp này. Tiếp theo, đồ án trình bày các bước tiến hành từ thiết kế lò nhiệt

đến tính toán chọn thông số PK , IT , DT dựa trên phương pháp Zeigler-Nichols và relay-

feedback. Phần cuối của đồ án giới thiệu về hệ thống SCADA cùng giải thuật điều khiển

chương trình trên cơ sở điều khiển thông qua mạng SCADA.

Chương 4: Kết quả thực nghiệm

Trong chương này, mọi kết quả có được từ mô hình lò nhiệt thực tế được trình bày rõ ràng

mạch lạc, theo thứ tự để đối chiếu với lý thuyết điều khiển, đồng thời đưa ra những phân tích

bình luận về kết quả đạt được.

Chương 5: Kết luận

Nêu kết luận chung về ưu điểm và hạn chế của đề tài, khẳng định những kết quả đóng góp đạt

được, đề xuất ý kiến để cải thiện khuyết điểm và hướng phát triển đề tài.

2. Tổng quan họ PLC, HMI, PCWay 5

Chương 2

Tổng quan họ PLC, HMI, PCWay

Chương này mô tả khái quát các sản phẩm của hãng Panasonic. Họ PLC FPX không những

thể hiện đầy đủ tính năng của một PLC mà còn có những đặc điểm kỹ thuật nổi trội về vùng

nhớ dữ liệu, khả năng mở rộng thêm module, chức năng truyền thông… Bên cạnh PLC, GT32

là một sản phẩm mới kiểu giao diện người máy (Human Machine Interface - HMI), đây là

màn hình công nghiệp đa màu đa chức năng được lập trình từ máy tính bằng phần mềm

chuyên dụng GTWIN tương thích với nhiều loại màn hình của các hãng khác nhau. Chương

này cũng trình bày những đặc điểm của phần mềm giám sát và thu thập dữ liệu PCWay của

Panasonic. Phần mềm này là chương trình nhúng chạy trên nền của Microsoft Excel thể hiện

đầy đủ tính năng của một phần mềm SCADA. Chương 2 được trình bày như sau: mục 2.1 giới

thiệu tổng quan về các đặc điểm của họ PLC Panasonic; màn hình giám sát công nghiệp GT32

được đề cập trong mục 2.2 và mục 2.3 trình bày tính năng của phần mềm PCWay.

2.1 PLC Panasonic

Là thiết bị logic khả trình, họ PLC FPxx của hãng Panasonic không chỉ thể hiện đầy đủ tính

năng của một PLC thương mại mà còn có những ưu điểm nổi bật cho nhiều ứng dụng trong

công nghiệp.

2.1.1 Giới thiệu tổng quát

PLC (Programmable Logic Controller hay Programmable Controller) thực chất là một máy

tính điện tử được sử dụng trong các quá trình tự động hóa trong công nghiệp; là thiết bị điều


khiển có thể "lập trình mềm", làm việc theo chương trình lưu trong bộ nhớ (như một máy tính

điều khiển chuyên dụng). PLC thích hợp nhất cho điều khiển logic (thay thế các rơle), song

cũng có chức năng điều chỉnh (như PID, mờ,...) và các chức năng tính toán khác. Lúc đầu,

PLC chủ yếu được ứng dụng trong các ngành công nghiệp chế tạo, điều khiển các quá trình

rời rạc. Trong các hệ SCADA, PLC phát huy được nhiều ưu điểm và thế mạnh. Lịch sử phát

triển của PLC như sau:

1968: Richard Morley sáng tạo ý tưởng PLC cho General Motors

1969: PLC đầu tiên (Allen Bradley và Bedford) được GM sử dụng trong công nghiệp

ô-tô (128 DI/DO, 1kByte bộ nhớ)

1971: Ứng dụng PLC đầu tiên ngoài CN ô-tô

1976: Lần đầu tiên sử dụng trong hệ thống phân cấp điều khiển dây chuyền sản xuất

1980: Các module vào/ra thông minh

1981: PLC nối mạng, 16-bit PLC, các màn hình CRT màu

1982: PLC với 8192 I/O (lớn nhất)

1996: Slot-PLC, Soft-PLC,...

Nhờ họat động theo chương trình nên PLC có thể được ứng dụng để điều khiển nhiều thiết bị

máy móc khác nhau. Chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển và cách kết nối thì chính PLC

đó để điều khiển thiết bị, hay máy móc khác. Cũng như vậy, nếu muốn thay đổi quy luật hoạt

động của máy móc, thiết bị hay hệ thống sản xuất tự động, rất đơn giản, chỉ cần thay đổi

chương trình điều khiển. Các đối tượng mà PLC có thể điều khiển được rất đa dạng, từ máy

bơm, máy cắt, máy khoan, lò nhiệt… đến các hệ thống phức tạp như: băng tải, hệ thống

chuyển mạch tự động (ATS), thang máy, dây chuyền sản xuất v.v…

Hình 2.1 PLC của hãng Panasonic

(http://www.clrwtr.com/Images/Panasonic/Panasonic-FP-X-PLC.jpg )

http://www.clrwtr.com/Images/Panasonic/Panasonic-FP-X-PLC.jpg


PLC có những ưu điểm mà các bộ điều khiển cổ điển dùng dây nối và Relay không thể nào

sánh được: - Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học. - Gọn nhẹ nên thuận lợi khi di

chuyển, lắp đặt. - Dễ bảo quản, sửa chữa. - Bộ nhớ có dung lượng lớn , nạp xóa dễ dàng, chứa

được những chương trình phức tạp. - Độ chính xác cao. - khả năng xử lý nhanh. - Hoạt động

tốt trong môi trường công nghiệp. - Giao tiếp được với nhiều thiết bị, máy tính, mạng và các

thiết bị điều khiển khác.

Cùng với các hãng tự động nổi tiếng trên thế giới như: Siemens, Mitsubishi, Allen Bradley,

Omron… tập đoàn điện tử Panasonic cũng cho ra đời thế hệ PLC đầu tiên với tên CES vào

năm 2004. Với mục đích cạnh tranh trên thị trường, thế hệ PLC mới của Panasonic đã mang

đầy đủ các tính năng mà các hãng PLC khác hiện có, ngoài ra còn tích hợp một số chức năng

đặc biệt nhằm thuận lợi hơn cho các ứng dụng trong công nghiệp. Các loại PLC hiện có của

Panasonic gồm: FP0, FP1, FP2, FP3, FP10SH, FP2SH, FP-E, FP-X, FP-M, FP-Sigma. Ở

phạm vi đồ án này, người thực hiện chỉ nghiên cứu FP-X với các tính năng và ứng dụng của

FP-X.

2.1.2 Nguồn cung cấp

Giống như các loại PLC khác, FP-X cũng sử dụng bộ nguồn xung cho phép mở rộng dải điện

áp ngõ vào mà vẫn ổn định điện áp cung cấp cho PLC giúp PLC hoạt động bình thường. Các

đặc trưng của bộ nguồn FP-X cho bởi bảng 2.1.

Thông số Chi tiết

C14 C30/C60

Dải điện áp 100 ÷ 240 VAC

Dòng tiêu thụ ≤ 0.3 A (100 VAC) ≤ 0.7 A (100 VAC)

Thời gian mất nguồn cho phép 10 ms (100 VAC)

Tần số 50/60 Hz (47 ÷ 63 Hz)

Dòng điện rò ≤ 0.75mA giữa ngõ vào và điểm nối đất

Thời gian hoạt động của pin dự trữ 20.000 giờ (tại 55OC)

Cầu chì bảo vệ Gắn ở bên trong, không thể thay thế

Cách điện Sử dụng biến áp cách ly

Bảng 2.1 Đặc tính nguồn cung cấp cho PLC

Nguồn cung cấp cho PLC được kết nối theo một số quy định của nhà sản xuất để đảm bảo sự

hoạt động ổn định của PLC:


PLC cần dùng biến áp cách ly để tách biệt giữa phần điều khiển và các ngõ vào ra.

Ngoài ra dây nối phải là dây cáp xoắn có thiết diện nhỏ nhất là 2mm2 (Hình 2.2). Đảm

bảo được các điều kiện này sẽ làm giảm đáng kể nhiễu cho PLC.

Cả PLC và các module mở rộng phải được cấp cùng một nguồn điện áp để khi tắt và

mở được đồng thời.

Hình 2.2 Cách nối nguồn cung cấp cho PLC và module mở rộng

Điểm nối đất của các thiết bị khác nhau phải khác nhau, nếu nối chung một điểm sẽ

dẫn tới hiệu ứng ngược, thiết diện dây nối đất nhỏ nhất là 2mm2

và đảm bảo điện trở

đất không vượt quá 100 Ohm.

2.1.3 Vùng nhớ

Đặc điểm vùng nhớ của PLC hãng Panasonic về cơ bản giống như các loại PLC khác nhưng

có thêm các thanh ghi có chức năng đặc biệt làm đặc trưng riêng cho sản phẩm. Chi tiết được

giới thiệu cụ thể trong bảng 2.2.

Tên Vùng nhớ (C30/C60) Chức năng

Relay

Ngõ vào tín hiệu (X) 1760 (X0 ÷ X10F) On/off phụ thuộc bên

ngoài

Ngõ ra điều khiển (Y) 1760 (Y0 ÷ Y10F) Điều khiển thiết bị ngoài

Relay nội (R) 4096 (R0 ÷ R255F) On/off từ chương trình

Relay liên kết (L) 2048 (L0 ÷ L127F) Được sử dụng với PC link

Timer (T) 1024

T0 ÷ T1007

C1008 ÷ C1023

On khi timer đếm tràn

Counter (C)

Relay nội đặc biệt (R) 192 (R9000 ÷ R911F) On/off với điều kiên đặc

biệt và có cờ báo hiệu


Thanh

ghi

Ngõ vào (WX) 110 (WX0 ÷ WX109) Dữ liệu 16 bit ngõ vào

Ngõ ra (WY) 110 (WY0 ÷ WY109) Dữ liệu 16 bit ngõ ra

Relay nội (WR) 256 (WR0 ÷ WR255) Dùng như tiếp điểm nội

Link relay (WL) 128 (WR0 ÷ WR127) Dùng trong chế độ PLC

link

Thanh ghi dữ liệu 32765 word (DT0 ÷

DT32764)

Lưu dữ liệu của chương

trình

Thanh ghi dữ liệu liên

kết (LD) 256 word (LD0 ÷ LD255)

Dùng trong chế độ PLC

link

Vùng nhớ lưu giá trị

timer/counter (SV)

1024 word (SV0÷

SV1023)

Lưu giá trị cài đặt cho

timer/counter

Vùng nhớ lưu giá trị

timer/counter (EV)

1024 word (EV0÷

EV1023)

Lưu giá trị hiện tại của

timer/counter

Vùng nhớ đặc biệt

(DT)

374 word

(DT90000÷DT90373) Lưu giá trị đặc biệt

Thanh ghi chỉ số 14 word (I0÷I13) Được sử dụng như địa chỉ

của vùng nhớ

Bảng 2.2 Cấu trúc vùng nhớ PLC họ C30/C60

2.1.4 Các ngõ vào, ra tín hiệu (I/O)

PLC FP-X loại C30T có 16 ngõ vào (X0-XF) và 14 ngõ ra (Y0-YD). PLC FP-X cũng hỗ trợ

hai khe cắm cho hai cassettes (gồm nhiều mục đích khác nhau, được chia làm sáu loại từ

COM1 ÷ COM6 dùng cho truyền thông Modbus, RS232, RS485, các kênh analog,…). Ngoài

ra PLC còn cho phép mở rộng thêm tối đa 8 module I/O. Địa chỉ các ngõ vào ra của cassettes

và module mở rộng được cho ở bảng 2.3.

Input Output

PLC X0÷X9F (WX0 ÷WX9) Y0÷Y9F (WY0 ÷WY9)

Cassette 1 X100÷X19F (WX10 ÷WX19) Y100÷Y19F (WY10 ÷WY19)

Cassette 2 X200÷X29F (WX20 ÷WX29) Y200÷Y29F (WY20 ÷WY29)

Module 1 X300÷X39F (WX30 ÷WX39) Y300÷Y39F (WY30 ÷WY39)








Bảng 2.3 Cấu trúc vùng nhớ cho cassettes và module mở rộng

Ở vị trí cuối cùng của đường bus mở rộng các module (tức là phần bên phải của thanh rail)

cho phép kết nối duy nhất một module mở rộng FP0, mỗi module FP0 chỉ cho phép mở rộng


tối đa 3 module I/O. Kết quả là tuỳ vào vị trí của FP0 mà 3 module I/O sẽ có địa chỉ khác

nhau. Bảng 2.4 trình bày chi tiết về địa chỉ của 3 module này.

Vị trí khối mở rộng Module thứ 1 Module thứ 2 Module thứ 3

1 X300 ÷ X31F X320 ÷ X33F X340 ÷ X35F

Y300 ÷ Y31F Y320 ÷ Y33F Y340 ÷ Y35F

2 X400 ÷ X41F X420 ÷ X43F X440 ÷ X45F

Y400 ÷ Y41F Y420 ÷ Y43F Y440 ÷ Y45F

3 X500 ÷ X51F X520 ÷ X53F X540 ÷ X55F

Y500 ÷ Y51F Y520 ÷ Y53F Y540 ÷ Y55F

4 X600 ÷ X61F X620 ÷ X63F X640 ÷ X65F

Y600 ÷ Y61F Y620 ÷ Y63F Y640 ÷ Y65F

5 X700 ÷ X71F X720 ÷ X73F X740 ÷ X75F

Y700 ÷ Y71F Y720 ÷ Y73F Y740 ÷ Y75F

6 X800 ÷ X81F X820 ÷ X83F X840 ÷ X85F

Y800 ÷ Y81F Y820 ÷ Y83F Y840 ÷ Y85F

7 X900 ÷ X91F X920 ÷ X93F X940 ÷ X95F

Y900 ÷ Y91F Y920 ÷ Y93F Y940 ÷ Y95F

8 X1000 ÷ X101F X1020 ÷ X103F X1040 ÷ X105F

Y1000 ÷ Y101F Y1020 ÷ Y103F Y1040 ÷ Y105F

Bảng 2.4 Cấu trúc vùng nhớ cho module mở rộng FP0

2.1.4.1 Ngõ vào tín hiệu

Ngõ vào được thiết kế với mạch ghép quang photodiode cho phép cách ly an toàn giữa tín

hiệu vào và mạch điện PLC. Hai diode quang ghép ngược nhau giúp PLC nhận được cả tín

hiệu một chiều lẫn xoay chiều.

Ngõ vào (PLC kiểu relay):

Sơ đồ mạch điện ngõ vào của PLC kiểu relay được trình bày như hình 2.3.

Hình 2.3 Sơ đồ mạch điện ngõ vào (PLC có ngõ ra relay)


Đặc tính ngõ vào ở điện áp 24V và điều kiện nhiệt độ 25oC được mô tả trong bảng 2.5.


Cách ly Bộ ghép quang

Điện áp định mức 24 VDC

Dải điện áp cho phép 21.6 ÷ 25.4 VDC

Dòng định mức 4.7mA (X0 ÷ X7)

4.3 mA (X8)

Tổng trở ngõ vào 5.1 kOhm (X0 ÷ X7)

5.6 kOhm (X8)

Thời gian đáp ứng

Off → On

≤ 0.6mS (ngõ vào mặc định)

≤ 50uS (HSC, ngắt…)

≤ 0.6mS (X8)

On → Off

≤ 0.6mS (ngõ vào mặc định)

≤ 50uS (HSC, ngắt…)

≤ 0.6mS (X8)

Bảng 2.5 Đặc tính ngõ vào (PLC có ngõ ra relay)

Ngõ vào (PLC có ngõ ra kiểu transistor):

Với PLC có ngõ ra kiểu transistor thì ngõ vào có sơ đồ kết nối khác với các loại khác ở một

vài điểm được thể hiện trong hai hình 2.4 và 2.5.

Hình 2.4 Sơ đồ mạch điện ngõ vào X0 ÷ X3 (PLC có ngõ ra transistor)

Hình 2.5 Sơ đồ mạch điện ngõ vào từ X4 (PLC có ngõ ra transistor)


Đặc tính ngõ vào ở điện áp 24V và điều kiện nhiệt độ 25oC được mô tả trong bảng tóm tắt

(Bảng 2.6).



Điện áp định mức 24 VDC

Dòng điện định mức

8 mA (X0 ÷ X3)

4.7 mA (X4 ÷ X7)

4.3 mA (từ X8)

Tổng trở ngõ vào

4 kOhm (X0 ÷ X3)

5.1 kOhm (X4 ÷ X7)

5.6 kOhm (từ X8)

Đáp ứng thời gian

Off → On

X0 ÷ X3 ≤ 5uS (HSC, ngắt, đếm xung)

≤ 135uS (ngõ vào mặc định)

X4 ÷ X7 ≤ 135uS (ngõ vào mặc định)

≤ 50uS (HSC, ngắt, đếm xung)

Từ X8 ≤ 0.6 mS

Bảng 2.6 Sơ đồ mạch điện ngõ vào (PLC có ngõ ra transistor)

2.1.4.2 Ngõ ra điều khiển

Cấu tạo ngõ ra là một trong những tiêu chí để phân loại PLC. Họ FP-X có hai dạng ngõ ra là

relay và transistor, cả hai dạng này đều có cấu tạo đảm bảo cách ly về điện giữa ngõ ra và

thiết bị bên trong. Đặc biệt với ngõ ra dạng cực thu để hở cho phép người sử dụng linh hoạt

lựa chọn điện áp cung cấp cho tải và cho phép đáp ứng với tần số cao. Bên cạnh đó, ngõ ra

dạng relay hoạt động tốt với điện áp xoay chiều, công suất lớn nhưng hạn chế về tần số đáp

ứng.

Ngõ ra dạng relay

Sơ đồ mạch điện của ngõ ra dạng relay được thể hiện như hình 2.5.

Hình 2.6 Ngõ ra PLC kiểu relay


Đặc tính ngõ ra của PLC có ngõ ra kiểu relay được thể hiện trong bảng 2.7.


C14 C30/C60

Cách ly Relay

Kiểu ngõ ra Relay (không thay thế)

Dòng định mức 2 A 250 VAC, 2A 30VDC

≤ 6A ≤ 8A

Đáp ứng thời gian Off → On 10 mS

On → Off 8 mS

Độ bền Cơ ≥ 20 triệu lần (180 lần/phút)

Điện 100 nghìn lần (20 lần/phút)

Bảng 2.7 Đặc tính ngõ ra PLC kiểu relay

Ngõ ra kiểu transistor (NPN)

Hình 2.7 và 2.8 trình bày chi tiết sơ đồ mạch điện ngõ ra của PLC có dạng transistor. Qua đó

cho thấy được ưu điểm của ngõ ra transistor dạng cực thu để hở là có thể thay đổi điện áp

cung cấp cho tải.

Hình 2.7 Sơ đồ mạch điện ngõ ra (Y0 ÷ Y3) kiểu transistor

Hình 2.8 Sơ đồ mạch điện ngõ ra (từ Y4) kiểu transistor


Đặc tính ngõ ra kiểu transistor (NPN) được cho bởi bảng 2.8.



Điện áp định mức 5 ÷ 24 VDC

Dải điện áp 4.75 ÷ 26.4 VDC

Dòng điện max 0.5 A

Xung dòng điện max 1.5 A

Dòng rò ≤ 1uS

Điện áp rơi khi dẫn 0.3 VDC

Đáp

ứng

thời

gian

OFF → ON

≤ 2uS (Y0 ÷ Y3) (I_tải ≥ 15mA)

≤ 20uS (C14: Y4 ÷ Y5, C30/C60: Y4 ÷ Y7) (I_tải ≥ 15 mA)

≤ 1mS (C30/C60: từ Y8)

ON → OFF

≤ 8uS (Y0 ÷ Y3) (I_tải ≥ 15mA)

≤ 30uS (C14: Y4 ÷ Y5, C30/C60: Y4 ÷ Y7) (I_tải ≥ 15 mA)

≤ 1mS (C30/C60: từ Y8)

Nguồn ngoài

Diện áp 21.6 ÷ 26.4 VDC

Dòng

điện

Y0÷Y5(Y7) Y8 ÷ YD Y10 ÷ Y17 Y18÷Y1D

C30 ≤ 60mA ≤ 35mA -- --

Bảng 2.8 Đặc tính ngõ ra kiểu transistor (NPN)

2.1.5 Module mở rộng

Module mở rộng là một yêu cầu cần thiết của người sử dụng để tăng số lượng ngõ vào ra tín

hiệu điều khiển, thực hiện một số chức năng chuyên biệt như: chuyển đổi số sang tương tự và

ngược lại, thu thập dữ liệu từ các loại cảm biến, trợ giúp truyền thông, phát xung PWM, bộ

đếm tốc độ cao,…

Có hai phương pháp để mở rộng module cho FP-X:

Gắn trực tiếp các module mở rộng số ngõ vào ra của PLC hay sử dụng bộ tương thích

FP0 thông qua cáp để kết nối các module analog và module đọc nhiệt độ từ TC. FP-X

cho phép mở rộng tối đa 8 module vào ra và 7 module chuyên dụng nếu dùng FP0.

Các module mở rộng phải được đặt trên cùng một thanh rail để các kết nối nguồn và

truyền thông được đảm bảo liên tục.

Sử dụng các cassettes gắn trực tiếp vào PLC. FP-X được thiết kế sẵn hai slot 1 và 2 để

cho phép tối đa 2 cassettes được gắn vào. Trước khi tháo lắp cassettes phải đảm bảo

rằng PLC đã được tắt nguồn.


Hình 2.9 Module mở rộng (COM5) của Panasonic

2.1.6 Các chức năng đặc biệt

Bên cạnh các chức năng thông dụng mà một PLC cần phải có như: đọc ngõ vào, điều khiển

ngõ ra, thực hiện các phép so sánh logic và tính toán số học, di chuyển và xử lý dữ liệu thì FP-

X được thiết kế với một số chức năng đặc biệt nhằm làm đơn giản công việc khi tiến hành lập

trình và tăng tính ưu việt của sản phẩm.

Điều khiển vị trí (Possition control):

Điều khiển vị trí là một trong những chức năng đặc biệt của của FP-X dùng trong các ứng

dụng liên quan đến xác định tọa độ (Hình 2.10). Được trang bị các hàm dựng sẵn, các ngõ ra

của PLC sẽ phát xung với tần số thay đổi điều khiển động cơ bước (mỗi động cơ bước có một

module điều khiển riêng biệt). Đối với mỗi chế độ làm việc khác nhau, tần số ngõ ra sẽ biến

đổi tương ứng với chế độ đã được xác định. Họ FP-X cho phép điều khiển vị trí theo theo 3

cách chính: điều khiển hình thang (Treperzoidal), điều khiển về gốc toạ độ (Home) và điều

khiển nhảy bước (Jog). Ưu điểm chính của điền khiển vị trí là cho phép gia tốc và giảm tốc

trong thời gian mong muốn phù hợp với chế độ làm việc của tải, đạt được vận tốc yêu cầu.

Chức năng điều khiển vị trí có thể được ứng dụng trong lĩnh vực gia công cơ khí chính xác.

Hình 2.10 Ứng dụng điều khiển vị trí của PLC hãng Panasonic


PWM

Phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) được xây dựng sẵn trong hàm F173 và một số

hàm khác cho phép phát xung với tần số và tỉ lệ duty xác định. Tuỳ vào ứng dụng cụ thể đối

với từng đối tượng điều khiển mà người lập trình sẽ chọn tần số điều khiển phù hợp.

Đọc nhiệt độ trực tiếp từ cảm biến

Có hai cách đọc nhiệt độ trực tiếp từ cảm biến. Module mở rộng TC04 hoặc TC08 sẽ có tương

ứng 4 hoặc 8 ngõ vào analog để đọc giá trị điện áp trực tiếp từ cảm biến (cặp nhiệt ngẫu -TC).

Cách thứ hai, nhiệt độ có thế đọc trực tiếp từ TC qua cassettes được gắn vào slot1 hoặc slot2.

Chú ý rằng giá trị nhiệt độ được lưu ở dạng số nguyên trong thanh ghi 1 word. Tương ứng với

thứ tự của module mở rộng hay vị trí của slot mà truy xuất vùng nhớ ngõ vào cho hợp lý.

Auto-Tuning

Trong hàm F356, hàm chuyên biệt điều khiển nhiệt độ bằng thuật toán PID số, kỹ thuật Auto-

Tuning được đưa vào để tính toán các hệ số DIP TTK ,, của bộ điều khiển. Đầu tiên, thông số

DIP TTK ,, được tham chiếu đến vùng nhớ của PLC để lấy các giá trị mặc định. Tiếp theo, tuỳ

vào chế độ làm nóng hay làm lạnh của hệ thống nhiệt mà bộ điều khiển PID sẽ hoạt động ở

chế độ nghịch hay thuận. Sau hai chu kỳ dao động của đáp ứng (là khoảng thời gian Auto-

Tuning được tính toán), bộ thông số DIP TTK ,, thích hợp cho hệ thống sẽ được tính ra. Kết

quả được lưu vào vùng nhớ PLC (đã khai báo) và dùng để điều khiển cho suốt quá trình.

Hình 2.11 Các chế độ điều khiển PID của PLC hãng Panasonic

Tự chẩn đoán và xử lý lỗi (Self-diagnostic and troubleshooting)

Hầu hết các PLC được thiết kế có các đèn báo chỉ thị để thông báo trạng thái hoạt động của

PLC. Trong đó đèn báo Error sáng nhấp nháy khi hoạt động của PLC không bình thường. Các


lỗi thường xảy ra như trùng địa chỉ ngõ ra hoặc lỗi cú pháp trong câu lệnh… Tất cả các lỗi mà

PLC phát hiện ra đều được thông báo trong hộp thoại để người sử dụng biết và sửa lỗi. Sự cần

thiết của cảnh báo lỗi sẽ đảm bảo rằng các PLC hoạt động đáng tin cậy.

2.1.7 Truyền thông

Truyền thông là một thế mạnh của PLC họ FP-X. Ngoài hai cổng giao tiếp chính là Tool-Port

và USB- Port thì hai slot 1 và 2 cho phép ghép nối với 6 cassettes cũng có chức năng giao tiếp

với nhiều chuẩn khác nhau. Chi tiết được mô tả như hình 2.12:

Hình 2.12 Truyền thông Ethernet trong PLC hãng Panasonic

2.1.7.1 Chức năng của Tool Port

Với Tool Port thì FP-X cho phép hai chế độ truyền thông sau:

Computer link

Computer link được sử dụng để kết nối giữa máy tính và PLC. Lệnh điều khiển là các bức

điện có mang thông tin điều khiển. Việc trao đổi dữ liệu được thực hiện thông qua giao thức

MEWTOCOL-COM. Có hai phương pháp truyền thông chính trong giao thức này là 1:1 và

1:N (được gọi là C-Net). C-Net cho phép kết nối tối đa tới 99 PLC.

General-purpose serial communication

Với cổng giao tiếp General-purpose serial communication thì dữ liệu sẽ được trao đổi qua lại

giữa PLC và thiết bị ngoại vi. Việc giao tiếp chỉ được thực hiện khi PLC ở chế độ RUN, ở chế

độ PROG thì việc giao tiếp sẽ tự động kết nối nhưng dữ liệu chỉ được lưu trong bộ đệm và sẽ

bị xoá khi chuyển sang chế độ RUN.


2.1.7.2 Chức năng của USB Port

Với USB Port , FP-X chỉ cho phép một chế độ truyền thông duy nhất.

Computer link

Ở chế độ Computer link thì USB Port hoạt động giống hoàn toàn Tool Port. Tuy nhiên việc

liên kết này sẽ được máy tính hiểu là liên kết thông qua COM Port của máy tính.

2.1.7.3 Chức năng truyền thông của cassettes

Với cassettes, FP-X cho phép truyền thông với 4 chế độ.

Computer link

Computer được dùng để truyền thông giữa máy tính và các PLC hay giữa PLC với các thiết bị

ngoại vi khác. Giao thức được sử dụng là MEWTOCOL-COM và cũng cho phép lập trình cho

PLC qua giao thức này. PLC phát lệnh điều khiển được gọi là master, các PLC còn lại nhận

lệnh và thực thi lệnh được gọi là slave. Mặc dù Tool Port cho phép truyền thông với chế độ

Computer link nhưng không được định nghĩa chức năng master. Hai lệnh F145 và F146 được

dùng cho chế độ truyền và nhận dữ liệu trong Computer link.

General-purpose serial communication

Với chế độ General-purpose serial communication, cassettes hoạt động giống hoàn toàn với

Tool-Port ở cùng chế độ truyền thông.

PC(PLC) link

Với chế độ PC(PLC) link, FP-X hỗ trợ liên kết các PLC với nhau thông qua giao thức

MEWNET (tối đa 16 PLC) liên kết bằng cáp xoắn. Trong PC (PLC) link dữ liệu (LR, LD)

được chia sẻ cho tất cả các PLC. Chỉ có COM1 được dùng với PC (PLC) link.

Modbus RTU

Giao thức Modbus RTU cho phép truyền thông giữa FP-X và các thiết bị khác (FP-e, GT và

các bộ điều khiển nhiệt độ). Việc truyền thông được thực hiện thông qua các bức điện chứa

lệnh điều khiển (master) và đáp ứng (slave). Có tối đa 99 thiết bị trên cùng một mạng Modbus

RTU. Cả communication cassettes và USB Port đều được dùng cho Modbus RTU.


2.2 Giao diện GT32

GT32 là một điển hình của giao diện người - máy được hãng Panasonic phát triển từ dòng sản

phẩm GT. Với tính năng nổi trội và chế độ hiển thị đa màu, GT32 cho phép người dùng tương

tác đến hầu hết các hoạt động của PLC. Điểm mạnh của GT32 là giao diện được thiết kế từ

phần mềm nên rất linh hoạt với mọi đối tượng điều khiển. Trên màn hình, người sử dụng có

thể truy xuất bất kỳ một đối tượng nào, xem thông số của hệ thống, cài đặt thông số, quản lý

dữ liệu hay cảnh báo lỗi…

2.2.1 HMI Panasonic

HMI là dòng sản phẩm đi cùng với hệ thống PLC để hỗ trợ lẫn nhau ở nhiều ứng dụng trong

công nghiệp. Với công nghệ chế tạo màn hình cảm ứng, hãng Panasonic đã cho ra đời nhiều

loại HMI khác nhau. Các loại chính như: GT01, GT05, GT11, GT12, GT21, GT30, GT32,…

bao gồm màn hình đơn sắc và đa sắc. Tất cả các HMI đều được lập trình bởi phần mềm

GTWIN từ máy tính và giao tiếp với PLC qua cổng truyền thông nối tiếp.

2.2.2 Chức năng của GT32

Chức năng chính và được khai thác nhiều nhất của GT32 là việc đọc và hiển thị giá trị các

thông số từ hệ thống giúp người vận hành có thể kiểm soát các quá trình dễ dàng và trực quan

hơn. Bên cạnh đó con người có thể can thiệp trực tiếp vào quá trình bằng cách thay đổi một

hay nhiều thông số từ HMI, tuy nhiên tuỳ vào mức độ quan trọng của thông số mà HMI sẽ

cho phép can thiệp vào sâu hơn bằng cách cung cấp các mã số đăng nhập (password). Để theo

dõi diễn biến của một quá trình liên tục, chức năng vẽ đồ thị của GT32 sẽ cho phép thực hiện

điều này, từ đây mọi diễn biến của hệ thống sẽ được lưu lại. Trong quá trình hoạt động không

thiết bị nào có thể đảm bảo rằng không xảy ra lỗi, do đó GT32 cũng là công cụ hữu hiệu trong

vấn đề cảnh báo lỗi và lưu lại tất cả các lỗi xảy ra để xử lý về sau. Đối với những quá trình

điều khiển mà chỉ có các bộ thông số thay đổi theo thời gian thì chức năng “recipe” của GT32

có thể được dùng để quản lý các thông số này một cách dễ dàng. Hơn nữa, để thuận lợi cho

người sử dụng GT32 cũng cho phép chọn lựa ngôn ngữ hiển thị.

2.2.3 Truyền thông với GT32

Có bốn cách chính để thực hiện việc truyền thông với GT32. Khi sử dụng PLC FP-X có cổng

truyền thông COM-Port, PLC cho phép truyền thông với GT32 theo ba chuẩn RS232C,

RS422, RS485 thông qua các cassettes (COM3, COM4, COM6 khi sử dụng FP-X). Khi muốn


kết nối GT32 vào mạng PLC thì có thể dùng cổng truyền thông TOOL-Port. Các cách truyền

thông nêu trên cho phép kết nối GT32 vào mạng PLC ở một khoảng cách đủ để kiểm soát

toàn bộ hoạt động của nhà máy ở mọi nơi.

2.2.4 Phần mềm thiết kế giao diện GTWIN

GT32 là thiết bị khả trình nên được lập trình bởi người sử dụng. Hãng Panasonic cung cấp

phần mềm chuyên dụng GTWIN, dựa vào phần mềm này người dùng có thế thiết kế giao diện

nhiều trang màn hình; tham chiếu đến các thanh ghi và bit điều khiển trong PLC; thông báo

trạng thái làm việc; lưu quá trình điều khiển bằng đồ thị; đặt mật khẩu truy nhập; phối hợp

màu sắc tương thích với môi trường làm việc. Đặc biệt GTWIN có thể được dùng để lập trình

cho HMI của nhiều hãng khác nhau như Siemens, Allen Bradley, Mitshubishi, Omron,…

2.3 PCWay

Với chức năng thu thập dữ liệu và điều khiển giám sát, phần mềm PCWay nhúng trong

Microsoft Excel cũng được xem như phần mềm của hệ thống SCADA.

2.3.1 Giới thiệu tổng quát

PCWay được nhúng vào Microsoft Excel để điều khiển, thu thập dữ liệu và giám sát đơn giản,

thuận lợi hơn. Được xây dựng một số hàm chuyên dụng, PCWay có thể dễ dàng chạy trên

VBA tạo môi trường liên kết cơ sở dữ liệu và điều khiển PLC một cách hiệu quả.

2.3.2 Chức năng điều khiển, kiểm soát PLC

Trong từng “sheet” của Microsoft Excel, mỗi “cell” có thể được định nghĩa là một đối tượng

liên kết với PLC. Bằng cách “double click” vào một ô xác định, hộp thoại giao diện xuất hiện.

Trên hộp thoại này, người dùng sẽ lựa chọn đối tượng liên kết là Relay nội (R) hoặc một

thanh ghi dữ liệu (DT) hoặc một tập tin dữ liệu chứa thông số của PLC. Khi PCWay được

kích hoạt, việc đóng mở các Relay nội của PLC có thể được thực hiện trực tiếp từ các “cell ”

nói trên. Thao tác đóng mở này cũng được thực hiện tương tự và dễ dàng từ giao diện điều

khiển của VBA. Như vậy nhờ PCWay, chức năng điều khiển và kiểm soát PLC có thể được

thực hiện từ xa.

2.3.3 Chức năng thu thập, quản lý dữ liệu


Ngoài khả năng điều khiển hoạt động của PLC thì PCWay còn có thể truy xuất giá trị các

thanh ghi dữ liệu của PLC, đây là chức năng thu thập và quản lý dữ liệu được thực hiện nhờ

PCWay. Trước tiên người sử dụng phải định nghĩa một tập tin quản lý chung. Trong tập tin

này phải khai báo tên, số lượng dữ liệu thu thập, dữ kiện tác động, định dạng dữ liệu thu thập

(số nguyên, số thực, giá trị ngày tháng…). Việc khai báo tập tin được thực hiện thông qua các

hộp thoại của PCWay, công việc được hoàn tất khi tất cả thông tin về tập tin được lưu lại. Sau

đó, trong giao diện Excel phải định nghĩa một “cell” có liên kết với tập tin khai báo trên. Dữ

liệu sẽ được thu thập về khi cả PLC và phần mềm PCWay đang chạy đồng thời. Mọi thông

tin thu thập về có thể được lưu ở dạng file excel hoặc html.

2.3.4 Giao diện SCADA

Trong hệ thống SCADA, ngoài các HMI là màn hình hiển thị cơ sở để vận hành các thiết bị

đầu cuối thì các máy tính đặt ở trung tâm điều khiển sẽ là nơi quản lý chung toàn bộ hệ thống.

Trên màn hình máy tính sẽ mô phỏng lại toàn bộ sơ đồ hệ thống cũng như mọi thông số của

từng thiết bị cùng với trạng thái của chúng. Việc xây dựng giao diện SCADA cho PCWAY có

thể thực hiện ngay trong chương trình VBA được nhúng trong Excel. Trong giao diện này

cũng mô tả được hoạt động của hệ thống, điều khiển được tất cả các đối tượng, cho biết trạng

thái của cơ cấu chấp hành, thông số hoạt động, lưu lại quá trình hoạt động dưới nhiều dạng

tập tin khác nhau. Tuỳ vào quy mô hệ thống và mục đích sử dụng mà người dùng có thể xây

dựng giao diện SCADA với mức độ tương xứng.

3. Hệ thống điều khiển nhiệt độ 22

Chương 3

Hệ thống điều khiển nhiệt độ

Phần đầu của chương này giới thiệu tổng quát các loại cảm biến nhiệt được sử dụng phổ biến

trong công nghiệp, các phương pháp thường dùng để điều khiển nhiệt độ, đặc điểm, bản chất

và ý nghĩa của phương pháp PID. Phần tiếp theo mô tả chi tiết các quá trình thiết kế lò nhiệt

với các cơ sở lựa chọn cảm biến; thiết bị gia nhiệt, công suất tiêu tốn; đưa ra mô hình toán

học, phân tích hệ thống; cơ sở và cách thức tính toán các thông số của bộ điều khiển PID.

Phần cuối nêu tổng quan về hệ thống SCADA, giải thuật điều khiển chương trình và quy trình

vận hành lò nhiệt. Các phần chính được trình bày như sau: mục 3.1 là sơ đồ khối của hệ

thống; các loại cảm biến nhiệt độ được thể hiện trong mục 3.2; các phương pháp điều khiển

nhiệt độ được trình bày trong mục 3.3; mục 3.4 phân tích chi tiết thuật toán PID; mục 3.5 là

bước thiết kế lò nhiệt; tính toán các thông số cho bộ điều khiển PID được thực hiện trong mục

3.6 và cuối cùng là mục 3.7 giới thiệu hệ thống SCADA.

3.1 Sơ đồ khối của hệ thống

Hệ thống điều khiển nhiệt độ được mô tả như sơ đồ khối ở hình 3.1. Trên cùng là màn hình

máy tính và màn hình công nghiệp giao tiếp với nhau qua computer link, hai thành phần này

đóng vai trò là cấp quản lý trong mạng. Cấp quản lý sẽ điều khiển trực tiếp PLC để thực hiện

chức năng điều khiển công suất của thiết bị gia nhiệt và đọc nhiệt độ về từ cảm biến (cặp nhiệt

ngẫu). Hệ thống có tính mở vì khả năng mở rộng số thiết bị và cấp quản lý một cách dễ dàng.


FP-X

PC HMI

PLC

SENSOR HEATING

COMPUTER LINK

TC

Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển nhiệt

3.2 Các loại cảm biến đo nhiệt độ

Điều khiển và kiểm soát nhiệt độ là yêu cầu cần thiết trong hầu hết các hệ thống gia nhiệt cho

sản xuất công nghiệp. Ngày nay, con người đã biết đến nhiều phương thức điều khiển khác

nhau từ đơn giản đến phức tạp, cả những hệ thống cho đáp ứng khá chính xác. Tuy nhiên, yếu

tố đầu vào vẫn đóng vai trò tối quan trọng để thu thập dữ liệu nhiệt độ. Vì thế, việc lựa chọn

cảm biến nhiệt độ trở nên vấn đề đáng cân nhắc và tính toán để phù hợp với hệ thống, cho độ

chính xác cao và thoả mãn yêu cầu kinh tế. Trong công nghiệp, các loại cảm biến nhiệt độ

thường được sử dụng gồm: nhiệt điện trở kim loại, nhiệt điện trở bán dẫn, cặp nhiệt ngẫu, vi

mạch cảm biến nhiệt, hỏa kế,… Tương ứng với mỗi loại khác nhau sẽ có các đặc điểm về độ

bền cơ học, phạm vi ứng dụng, độ chính xác và giá thành cũng khác nhau (Bảng 3.2).

3.2.1 Nhiệt điện trở bán dẫn

Nhiệt điện trở bán dẫn là thiết bị bán dẫn có điện trở thay đổi tương ứng với nhiệt độ, Có độ

ổn định và độ nhạy nhiệt rất cao khoảng hơn 10 lần so với độ nhạy nhiệt của nhiệt điện trở

kim loại. Nhiệt điện trở bán dẫn có thể được chia ra làm 2 loại:


Nhiệt điện trở bán dẫn có hệ số nhiệt trở dương (PTC) có giá trị điện trở tăng khi nhiệt

độ tăng.

Nhiệt điện trở bán dẫn có hệ số nhiệt trở âm (NTC) có giá trị điện trở giảm khi nhiệt

độ tăng.

Các vật liệu thường được sử dụng có điện trở suất cao cho phép chế tạo những nhiệt điện trở

có giá trị điện trở thích hợp với một lượng vật chất nhỏ mà kích thước tối thiểu (cỡ mm). Kích

thước nhỏ cho phép đo được ở từng điểm, đồng thời do nhiệt dung nhỏ nên tốc độ hồi đáp

lớn. Nhiệt điện trở có thể làm việc ở dải nhiệt độ từ 2K đến 300oC.

10

100

1K

10K

100K

1M

1M

-20

0

-15

0

-10

0

-50 0 50

10

0

15

0

20

0

25

0

30

0

35

0

40

0

TEMPERATURE (oC)

RE

SIS

TA

NC

E (

OH

M)

Thermistor

RTD

Hình 3.2 So sánh đặc tuyến của thermistor và RTD

3.2.2 Nhiệt điện trở kim loại

Nhiệt điện trở kim loại hoạt động dựa trên nguyên tắc thay đổi giá trị điện trở cúa các vật liệu

tinh khiết mà tiêu biêu là sự thay đổi tuyến tính dương của giá trị điện trở với sự thay đổi của

nhiệt độ. Khi nóng điện trở tăng lên và ngược lại khi lạnh giảm xuống. Các nguyên tố được sử

dụng để chế tạo nhiệt điện trở kim loại gồm Niken (Ni), đồng (Cu) nhưng Platin (Pt) được sử

dụng phổ biến nhất do khoảng đo rộng, độ chính xác và ổn định cao. Nhiệt điện trở được sử

dụng phổ biến do có độ ổn định và độ chính xác cao, tuyến tính và đặc biệt có khả năng loại

trừ nhiễu điện nên thích hợp trong môi trường công nghiệp. Nhiệt điện trở kim loại cũng có

nhược điểm là thời gian đáp ứng chậm, độ nhạy thấp. Dải nhiệt độ của Pt-xxx khá rộng từ -

200oC đến 850

oC.

3.2.3 Cặp nhiệt ngẫu

Cặp nhiệt ngẫu hoạt động dựa trên hiệu ứng Seebeck. Khi hai dây dẫn gồm các kim loại khác

nhau được nối lại ở hai đầu và nhiệt độ hai đầu khác nhau thì sẽ có dòng điện liên tục chạy

trong mạch điện. Chính sức điện động (điện áp Seebeck) xuất hiện tại mối hàn đã sinh ra dòng


điện. Chiều dòng điện phụ thuộc vào nhiệt độ tương đối của mối hàn. Khi có sự thay đổi nhiệt

độ nhỏ, điện áp Seebeck thay đổi tuyến tính tương ứng với nhiệt độ theo công thức 3.1.

TeAB (3.1)

:ABe Sức điện động giữa hai dây dẫn

: hệ số Seebeck

Như vậy, bằng cách đo sức điện động có thể tìm ra nhiệt độ tương ứng của đối tượng. Khi lựa

chọn cặp nhiệt ngẫu cần quan tâm về loại cặp nhiệt ngẫu (Bảng 3.1), cách điện và cấu trúc đầu

dò. Tất cả những thông số trên ảnh hưởng đến dải nhiệt độ đo, độ chính xác và sai số.

Loại cặp

nhiệt ngẫu Tên vật liệu Giới hạn đo Độ phân giải 0.1 Độ phân giải 0.025

B

Platinum 30%

Rhodium (+)

Platinum 6%

Rhodium (-)

2500 ÷ 3100oF

1370 ÷ 1700oC

1030 ÷ 1800 -

E Chromel (+)

Constantan (-)

200 ÷ 1650oF

95 ÷ 900oC

-240 ÷ 790 -140 ÷ 490

J Iron (+)

Constantan (-)

200 ÷ 1400oC

95 ÷ 760oC

-210 ÷ 1050 -120 ÷ 1050

K Chromel (+)

Alumel (-)

200 ÷ 2300oC

95 ÷ 1260oC

-220 ÷ 1370 -20 ÷ 1150

Bảng 3.1 Đặc điểm kỹ thuật của các loại cặp nhiệt ngẫu

3.2.4 Vi mạch cảm biến nhiệt

Nguyên lý chung của vi mạch cảm biến nhiệt độ là nhận tín hiệu nhiệt độ chuyển thành tín

hiệu ở dạng dòng điện hoặc điện áp. Dựa vào đặc tính rất nhạy về nhiệt của các chất bán dẫn,

tạo ra dòng điện hoặc điện áp tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối, độ C, độ F, hay độ K tuỳ loại,

con người sẽ chế tạo ra các vi mạch cảm biến nhiệt độ. Tầm đo giới hạn từ -55oC đến 150

oC,

độ chính xác từ 1oC đến 2

oC tuỳ loại. Các vi mạch tiêu biểu cho loại này là: tương tự (LM34,

LM35, LM75, AD592…) hay số (DS18B20, DS1620…). Do tầm đo hẹp nên không được sử

dụng nhiều trong công nghiệp.

3.2.5 Hoả kế

Tất cả các vật thể có nhiệt độ lớn hơn độ không tuyệt đối đều phát ra các bức xạ nhiệt. Bức xạ

nhiệt chính là bức xạ điện từ. Dụng cụ đo nhiệt độ của vật thể dựa vào bức xạ nhiệt được gọi


là hoả kế. Hỏa kế được dùng chủ yếu để đo nhiệt độ từ 300oC đến 6000

oC và cao hơn. Vì

phương pháp đo không tiếp xúc với đối tượng đo nên không làm sai lệch nhiệt của đối tượng,

về mặt lý thuyết giới hạn đo trên của hoả kế là không hạn chế.

Cặp nhiệt Nhiệt điện trở kim loại

Pt-100

Nhiệt điện trở bán dẫn

Thermistor

Ký hiệu

Dải đo 0

OC÷1600

OC -100

OC ÷ 400

OC -50

OC ÷ 350

OC

Độ chính

xác Trung bình Tốt Khá thấp

Độ ổn định Ít ổn định Rất ổn định Khá

Tốc độ đáp

ứng Tốt

Chậm do dây điện trở

dài Nhanh

Giá thành Rẻ Đắt Rẻ

Các loại

phổ biến

K, J, R, T, L, E, S, U,

N, B, W, PLII Pt100 hoặc JPt100 PTC, NTC

Yếu tố ảnh

hưởng

Nhiệt độ tiếp xúc lạnh,

cần bù nhiệt Điện trở dây nối Điện trở dây nối

Độ tuyến

tính

Tuyến tính không liên

tục Khá tuyến tính

Tuyến tính trong dải

hẹp

Đường đặc

tuyến

V

K0

R

K0

R

K0

Độ bền cơ Tốt Trung bình, cần bảo vệ

tốt Dễ hỏng do va chạm

Các yếu tố

khác

Tự cấp điện áp nhưng

sức điện động nhỏ

(khoảng mV)

Cần nguồn dòng để tạo

áp

Cần nguồn dòng tạo

áp, nếu cần thiết phải

tuyến tính hoá

Bảng 3.2 So sánh đặc điểm của ba loại cảm biến nhiệt: cặp nhiệt ngẫu, nhiệt điện trở kim

loại và nhiệt điện trở bán dẫn


3.3 Các phương pháp điều khiển nhiệt độ

Có 2 phương thức điều khiển nhiệt độ thường dùng:

+ Điều khiển dựa trên sự giãn nở của thanh lưỡng kim

+ Điều khiển bằng bộ điều khiển điện tử

Tuy nhiên với phương pháp đầu tiên cho kết quả chính xác không cao, giá thành rẻ, dễ chế tạo

thường được ứng dụng trong thiết bị dân dụng nhiều hơn. Ví dụ: Bàn là, tủ lạnh,… Với

phương pháp thứ hai (bằng bộ điều khiển điện tử) tuy giá thành cao nhưng khá chính xác, hỗ

trợ nhiều đầu vào, đầu ra, được ứng dụng nhiều trong công nghiệp. Mỗi bộ điều khiển điện tử

khác nhau sẽ áp dụng một phương thức khác nhau để tối ưu hoá quá trình điều khiển nhiệt.

Sau đây là những phương pháp mà bộ điều khiển nhiệt thường dùng:

Phương pháp điều khiển ON-OFF

Phương pháp điều khiển tỉ lệ P

Phương pháp điều khiển kết hợp PI, PD, PID

3.3.1 Phương pháp điều khiển ON-OFF

Điều khiển ON-OFF là phương pháp điều khiển đơn giản nhất của bộ điều khiển nhiệt. Nhiệt

độ được cung cấp cho hệ thống một cách gián đoạn. Phương pháp này được áp dụng cho

những hệ thống đơn giản, đáp ứng chậm, không yêu cầu chặt chẽ về độ chính xác.

3.3.1.1 Sơ đồ điều khiển

Sơ đồ điều khiển lò nhiệt được thể hiện qua hình 3.3

Lò nhiệtw(k) u(k) y(k)

Khâu Relay

e(k)

u

umin

umax

e?-?

+-

Hình 3.3 Sơ đồ khối điều khiển on-off lò nhiệt


3.3.1.2 Nguyên lý làm việc

Đây là dạng điều khiển cổ điển nhưng vẫn còn được sử dụng rộng rãi cho đến ngày nay.

Phương pháp điều khiển ON-OFF còn được gọi là phương pháp đóng ngắt hay dùng khâu

relay có trễ: cơ cấu chấp hành sẽ đóng nguồn để cung cấp năng lượng ở mức tối đa cho thiết

bị tiêu thụ nhiệt nếu nhiệt độ đặt w(k) lớn hơn nhiệt độ đo y(k), ngược lại mạch điều khiển sẽ

ngắt mạch cung cấp năng lượng khi nhiệt độ đặt nhỏ hơn nhiệt độ đo. Khi đó công suất cấp

cho sợi đốt cũng chỉ có 2 giá trị (nghĩa là 100% hoặc 0%). Cho nên bộ điều khiển tác động

ON-OFF còn gọi là bộ điều khiển tác động 2 vị trí.

Một vùng trễ được đưa vào để hạn chế tần số đóng ngắt như sơ đồ khối ở trên: nguồn chỉ

đóng khi sai số e(k) > ∆ và ngắt khi e(k) < - ∆. Như vậy, nhiệt độ đo y(k) sẽ dao động quanh

giá trị đặt w(k) và 2∆ còn được gọi là vùng trễ của relay.

Điều khiển ON-OFF có ưu điểm là:

Thiết bị tin cậy, chắc chắn, vận hành đơn giản, hệ thống luôn hoạt động được với mọi

tải

Tính toán thiết kế ít phức tạp và cân chỉnh dễ dàng

Nhưng có nhược điểm là sai số xác lập sẽ lớn do hệ chỉ cân bằng động quanh nhiệt độ đặt và

thay đổi theo tải. Khuyết điểm này có thể được hạn chế khi giảm vùng trễ bằng cách dùng

phần tử đóng ngắt điện tử ở mạch công suất (cho phép tăng tần số đóng cắt).

3.3.2 Phương pháp điều khiển liên tục (PWM)

Khi yêu cầu về mặt công nghệ trở nên nghiêm ngặt hơn thì hệ thống kiểm soát nhiệt độ cũng

cần đảm bảo nhiệm vụ duy trì nền nhiệt độ ổn định, đáp ứng nhanh cho hệ thống gia nhiệt.

Lúc này phương pháp cổ điển ON/OFF lại bộc lộ nhiều khuyết điểm thuộc về bản chất cố

hữu, không thể cải tiến được. Do đó yêu cầu đặt ra là xây dựng một phương thức điều khiển

tối ưu hơn tương thích với công nghệ hiện đại. Dựa trên nguyên lý điều khiển điện áp trung

bình một cách tuyến tính và liên tục, kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM) được đưa vào sử

dụng hiệu quả với nhiều đối tượng điều khiển (tốc độ, nhiệt, chất lưu, mômen, vị trí…) Ưu

điểm nổi bật nhất của phương pháp PWM là tần số đáp ứng nhanh, giảm sai số xác lập, điều

chỉnh công suất liên tục và tiết kiệm năng lượng.


3.4 Thuật toán điều khiển PID

PID là thuật toán điều khiển tuy không tối ưu bằng phương pháp hiện đại mới ra đời (fuzzy

logic, mạng neuron…) nhưng vẫn được áp dụng rộng rãi, phổ biến ở nhiều ứng dụng trong

công nghiệp đem lại hiệu quả kinh tế cao. PID chỉ phát huy khả năng khi bộ thông số

( DIP TTK ,, ) được chọn phù hợp với từng hệ thống cụ thể.

3.4.1 Giới thiệu

Bộ điều khiển PID (Hình 3.4) được sử dụng rất rộng rãi trong thực tế để điều khiển nhiều loại

đối tượng khác nhau như nhiệt độ lò nhiệt, tốc độ động cơ, mực chất lỏng trong bồn chứa, vị

trí,… Lý do bộ điều khiển này được sử dụng rộng rãi là vì nó có khả năng triệt tiêu sai số xác

lập, cải thiện đáp ứng quá độ, giảm độ vọt lố nếu các tham số bộ điều khiển được chọn lựa

thích hợp. Do sự phổ biến của nó nên nhiều hãng sản xuất thiết bị điều khiển đã cho ra đời các

bộ điều khiển thương mại rất thông dụng. Thực tế các phương pháp thiết kế bộ điều khiển

PID dùng quỹ đạo nghiệm số, giản đồ Bode hay phương pháp giải tích rất ít được sử dụng do

khó khăn trong việc xây dựng hàm truyền đối tượng. Phương pháp phổ biến nhất để chọn

tham số PID thương mại hiện nay là phương pháp Ziegler-Nichols.

Hình 3.4 Sơ đồ khối bộ hiệu chỉnh PID

(http://en.wikipedia.org/wiki/File:Pid-feedback-nct-int-correct.png)

Bộ điều khiển PID có hàm truyền liên tục như (3.2).

1( ) 1i

p d p D

I

KG s K K s K T s

s T s (3.2)

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Pid-feedback-nct-int-correct.png


Biến đổi Z của G(s):

1 1

( )2 1

i dp

K T Kz zG z K

z T z (3.3)

G(z) được viết lại:

1 2

1

/ 2 / / 2 2* / /( )

1

p i d p i d dK K T K T K K T K T z K T zG z

z (3.4)

Đặt:

0 1 2/ 2 / ; / 2 2* / ; /p i d p i d da K K T K T a K K T K T a K T

Suy ra:

1 2

0 1 2

1( )

1

a a z a zG z

z (3.5)

Từ đó (3.5) tính được tín hiệu điều khiển u(k) khi tín hiệu vào e(k) như (3.6).

1 2

0 1 2

1( ) ( )* ( ) * ( )

1

a a z a zu k G z e k e k

z (3.6)

Do đó:

0 1 2( ) ( 1) * ( ) * ( 1) * ( 2)u k u k a e k a e k a e k (3.7)

3.4.2 Đặc trưng của các bộ điều khiển P, I, D

Việc hiểu biết bản chất của các khâu P, I, D tác động như thế nào đến đáp ứng ngõ ra là cơ sở

để điều chỉnh và chọn thông số thích hợp cho hệ thống. Bằng tri thức thuộc lĩnh vực điều

khiển tự động ngày nay, con người đã nắm vững những quy luật tác động của từng thành phần

trong thuật toán PID và ứng dụng thành công trong công nghiệp.

3.4.2.1 Bộ điều khiển P (Proportional)

Thành phần P được tính bởi công thức 3.8.

teKtu PP (3.8)


Trong đó:

uP: Tín hiệu ngõ ra của khâu P

PK : Hệ số khuếch đại tỉ lệ

e: Sai số = SP - PV

Bộ điều khiển tỉ lệ sinh ra hành động điều khiển tỉ lệ với sai lệch[1]

(Hình 3.5). Khi tăng PK

sẽ cho phép giảm sai lệch, giảm thời gian tăng trưởng nhưng nếu PK quá lớn sẽ làm cho hệ

thống dao động.

Hình 3.5 Ảnh hưởng của khâu P đến đáp ứng ngõ ra

(http://en.wikipedia.org/wiki/File:Change_with_Kp.png )

3.4.2.2 Bộ điều khiển I (Integral)

Thành phần I được tính bởi công thức 3.9.

dtteKtu

T

o

II (3.9)

Trong đó:

uI: Tín hiệu ngõ ra của khâu I

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Change_with_Kp.png


IK : Hệ số khuếch đại tích phân

e : Sai số = SP- PV

Bộ điều khiển tích phân sinh ra hành động điều khiển liên tục tăng khi tín hiệu sai lệch vẫn

còn[1]

(Hình 3.6). Khi tăng IK sẽ cho phép giảm nhanh thời gian tăng trưởng, hệ thống đáp

ứng nhanh, tuy nhiên độ vọt lố tăng dễ dẫn đến dao động của hệ thống. Sự tồn tại của thành

phần IK sẽ cho phép loại bỏ hẳn sai số.

Hình 3.6 Ảnh hưởng của khâu I đến đáp ứng ngõ ra

(http://en.wikipedia.org/wiki/File:Change_with_Ki.png)

3.4.2.3 Bộ điều khiển D (Derivative)

Thành phần D được tính bởi công thức 3.10.

dt

tdeKtu DD (3.10)

Trong đó:

uD: Tín hiệu ngõ ra của khâu D

DK : Hệ số khuếch đại vi phân

e : Sai số = SP - PV

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Change_with_Ki.png


Bộ điều khiển vi phân sinh ra hành động điều khiển tỉ lệ với tốc độ biến đổi của tín hiệu sai

lệch[1]

(Hình3.7). Khâu này giúp hệ thống phản ứng nhanh với biến động của nhiễu. Mặc dù

khâu vi phân không ảnh hưởng đến sai số nhưng khi tăng DK sẽ giảm được độ vọt lố và thời

gian quá độ.

Hình 3.7 Ảnh hưởng của khâu D đến đáp ứng ngõ ra

(http://en.wikipedia.org/wiki/File:Change_with_Kd.png )

Điều khiển tỉ lệ ( PK ) có ảnh hưởng làm giảm thời gian lên và sẽ làm giảm nhưng không loại

bỏ sai số xác lập. Điều khiển tích phân ( IK ) sẽ loại bỏ sai số xác lập nhưng có thể làm đáp

ứng quá độ xấu đi. Điều khiển vi phân ( DK ) có tác dụng làm tăng sự ổn định của hệ thống,

giảm vọt lố và cải thiện đáp ứng quá độ. Ảnh hưởng của mỗi bộ điều khiển khi tăng

PK , IK , DK lên hệ thống vòng kín được tóm tắt ở bảng 3.3.

Đáp ứng

vòng kín

Thời gian

lên Vọt lố

Thời gian

xác lập

Sai số

xác lập

PK Giảm Tăng Thay đổi nhỏ Giảm

IK Giảm Tăng Tăng Loại bỏ

DK Giảm nhỏ Giảm Giảm Không ảnh hưởng

Bảng 3.3 Sự thay đổi đáp ứng ngõ ra khi tăng các hệ số PK , IK , DK

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Change_with_Kd.png


Mối liên giữa các thông số trong bảng 3.3 không chính xác hoàn toàn bởi vì PK , IK và DK

phụ thuộc vào nhau. Vì vậy, bảng này chỉ dùng tham khảo khi xác định các tham số

PK , IK và DK .

3.4.3 Điều khiển PID tương tự

PID tương tự là một quá trình liên tục. Quá trình liên tục là loại có xuất nhập liên tục. Trong

bộ điều khiển có phản hồi (điều khiển vòng kín), PID tương tự có nhiệm vụ phát hiện sai lệch,

chuyển đổi sai lệch và thực hiện một số phương thức điều khiển nhằm làm giảm sai lệch.

Những bộ điều khiển loại này đã từng là các hệ thống khuếch đại thuật toán (OpAmp)

(Hình3.8) dựa trên ba mạch điện cơ bản: mạch khuếch đại không đảo, mạch vi phân (lọc

thông cao), mạch tích phân (lọc thông thấp). Tuy nhiên ngày nay hệ thống máy tính đã nhanh

chóng thay thế chúng và hệ thống điều khiển số trực tiếp được sử dụng khi máy tính ở trong

vòng lặp có phản hồi và thực hiện điều khiển theo phương thức này.

Hình 3.8 Sơ đồ một mạch PID tương tự điển hình dùng OpAmp


3.4.4 Điều khiển PID số

Một trong những phương pháp điều khiển số là PID số. Đây là quá trình rời rạc điều khiển các

hoạt động nối tiếp. Sự nối tiếp của các hoạt động có thể dựa trên cơ sở “thời gian” hoặc trên

cơ sở “sự kiện” hoặc kết hợp cả hai loại này. Với hệ thống trên cơ sở thời gian các hoạt động

được thực hiện tại các thời điểm cụ thể. Trong một số hệ thống các hoạt động không hoạt

động tại thời điểm mà đáp ứng theo sự kiện. Những hệ thống như vậy được gọi là trên cơ sở

“sự kiện”. Thời gian đáp ứng xảy ra được quyết định bởi quá trình chứ không theo đồng hồ

của hệ thống điều khiển. Thuật ngữ “thời gian thực” được sử dụng cho hệ thống điều khiển

bằng máy tính trong đó sự trễ từ thời gian nhập đến thời gian xuất là đủ để đáp ứng được chấp

nhận là hiệu quả ngay sau khi nhập[2]

.

C(t)

Ts t

Hình 3.9 Rời rạc hoá tín hiệu liên tục trong điều khiển số

Có nhiều sơ đồ điều khiển khác nhau có thể áp dụng cho hệ rời rạc, trong đó thông dụng nhất

là sơ đồ hiệu chỉnh nối tiếp với bộ điều khiển mà PID số đóng vai trò là bộ hiệu chỉnh. Trong

thực tế, đa số trường hợp bộ điều khiển số là các thuật toán phần mềm chạy trên máy tính

hoặc vi xử lý. Vì vậy, các bài toán phải đưa về hệ rời rạc bằng phép biến đổi Z[2]

(Bản chất

của việc biến đổi Z một tín hiệu chính là rời rạc hoá tín hiệu đó). Hình 3.9 mô tả tín hiệu rời

rạc (đường nét liền) được rời rạc hoá từ tín hiệu liên tục (đường nét đứt).

3.5 Thiết kế lò nhiệt

3.5.1 Chọn thiết bị gia nhiệt

Theo lý thuyết về kỹ thuật nhiệt thì truyền nhiệt đối lưu là quá trình trao đổi nhiệt xảy ra khi

có sự di chuyển của chất lỏng hoặc chất khí được gọi chung là chất lưu trong không gian từ

vùng nhiệt độ này đến vùng nhiệt độ khác. Nếu đối lưu xảy ra tự nhiên mà không có sự tác

động bên ngoài (quạt, máy bơm, máy nén) thì thời gian cần thiết để hệ cân bằng sẽ kéo dài.

Lò nhiệt là một thiết bị trao đổi nhiệt thực hiện quá trình trao đổi nhiệt từ nguồn nhiệt (nguồn

Ts


nóng) ra môi trường xung quanh (lò nhiệt) phục vụ cho những mục đích cụ thể. Trong phạm

vi đồ án này không nghiên cứu sâu về hai phương trình cơ bản để tính toán nhiệt của thiết bị

trao đổi nhiệt: phương trình cân bằng nhiệt và phương trình truyền nhiệt. Vì hệ thống được

điều khiển bằng điện nên cách đơn giản và hiệu quả nhất là gia nhiệt bằng thiết bị điện, cụ thể

là dây điện trở (wonfram). Với cách chọn này, quá trình truyền nhiệt sẽ diễn ra chậm thông

qua hình thức đối lưu là chủ yếu.

3.5.2 Chọn cảm biến

Là loại cảm biến nhiệt phổ biến trên thị trường với nhiều ưu thế như: giá thành thấp; được sử

dụng rộng rãi nên dễ dàng thay thế; kích thước nhỏ gọn nên dễ dàng đo được nhiệt độ ở

những nơi hẹp; với cấu tạo đặc biệt nên bền với tác động cơ học và hoá học; khả năng chống

nhiễu cao; đặc biệt là tầm đo rộng từ -200OC ÷ +1200

oC thích hợp cho các ứng dụng trong

công nghiệp và độ nhạy xấp xỉ 41 /VoC. Do đó cặp nhiệt ngẫu loại K (Hình 3.10) được

chọn để làm cảm biến nhiệt cho lò nhiệt. Hơn nữa, một số loại PLC của nhiều hãng khác nhau

cũng có sẵn module đo nhiệt độ trực tiếp từ cảm biến nên rất thuận tiện cho người dùng.

Hình 3.10 Cảm biến nhiệt (thermo-couple - cặp nhiệt ngẫu loại K )

3.5.3 Khối điều khiển công suất

Thuật toán điều khiển PID chỉ đưa ra tín hiệu điều khiển tối ưu hệ thống nhưng không thể

dùng trực tiếp tín hiệu này để khống chế bộ phận chấp hành. Do đó một khâu quan trọng cần

thiết phải có là khối điều khiển công suất (Hình3.11). Khối này có nhiệm vụ khuếch đại tín

hiệu điều khiển thành tín hiệu điện có trị số dòng và áp lớn cung cấp cho cơ cấu chấp hành

(sợi đốt wonfram). Vì sợi đốt là thiết bị điện dùng điện áp xoay chiều 220V, công suất 1000W

nên sử dụng Triac 12A dẫn được cả hai bán kỳ (BTA12). Với mục đích cách ly về điện giữa


bộ điều khiển và khối công suất nhằm bảo vệ và chống nhiễu nên linh kiện ghép quang

MOC3020 được sử dụng để kích dẫn triac.

R2 470

C2103

J1

CONTROL

12

Q1

M OC30201

2

64

R339

J2

LOAD

12

Q2

BTA12

J3

AC220

12

C1503

R1 360

Hình 3.11 Sơ đồ mạch kích dẫn triac

Hình 3.11 là sơ đồ điều khiển triac BTA12 được kích dẫn trực tiếp từ diac quang MOC3020

cho phép dẫn cả hai bán kỳ. J1 là tín hiệu lấy trực tiếp từ ngõ ra của PLC, J2 là ngõ ra của tải

được nối tiếp với BTA12 được cung cấp bởi nguồn điện xoay chiều từ J3.

Nếu ngõ ra của PLC được điều chế PWM với tần số 1s thì tương ứng sẽ có 50 chu kỳ của điện

áp xoay chiều được điều khiển qua triac (Hình 2.12). Công thức tính công suất theo (3.11).

10050

100100%n

T

T

TT

TdutyP ON

OFFON

ONnhiet (3.11)

Trong đó n là số chu kỳ được dẫn qua BTA12

Duty

V_in

V_out

t

v

T=1s

Hình 3.12 Đồ thị kích dẫn triac


3.5.4 Mô hình lò nhiệt

Mô hình lò nhiệt (Hình 3.13) được làm từ vật liệu nhựa tổng hợp cách điện, cách nhiệt tốt.

Dung tích buồng nhiệt là 20 x 30 x 20 (cm). Thanh điện trở gia nhiệt được đặt ở đáy mô hình,

bên trên có hai cửa sổ có kích thước 6 x 6 (cm) giả lập cho bộ phận thu nhiệt, truyền nhiệt

theo hình thức đối lưu cưỡng bức (dùng quạt hút). Cảm biến được đặt ở giữa mô hình.

Hình 3.13 Mô hình lò nhiệt

3.6 Tính toán các thông số cho bộ điều khiển PID

Thuật toán PID được đưa vào hệ thống để hiệu chỉnh tín hiệu sai lệch và đưa ra tín hiệu điều

khiển nhằm mong muốn ngõ ra đáp ứng tốt nhất với các tiêu chí về thời gian quá độ, độ vọt

lố… Tuy nhiên nếu thông số của bộ điều khiển được chọn không phù hợp sẽ gây ra tác dụng

ngược lại làm cho hệ thống dao động mất ổn định, tăng vọt lố… Ba thông số khi điều khiển

PID cần qua tâm là DIP TTK ,, sẽ tác dụng trực tiếp đến chất lượng của hệ thống. Ngoài hai

phương pháp thực nghiệm vòng hở và vòng kín phổ biến của Zeigler-Nichols, phương pháp

hồi tiếp relay (relay feedback) cũng được sử dụng như một công cụ hữu hiệu để tính bộ thông

số PID, tất cả được gọi chung là phương pháp điều chỉnh tự động (Auto-Tuning).


3.6.1 Mô hình toán học

Mô hình toán học là các phương trình toán học có được bằng phương pháp mô hình hoá dựa

vào các quy luật vật lý chi phối toàn bộ hoạt động của hệ thống. Cách thức thực hiện mô hình

hoá phải trải qua ba giai đoạn phân tích. Đó là, phân tích chức năng: phân tích hệ thống

thành các khối chức năng, trong đó các khối chức năng có mô hình toán học đã biết hoặc

được rút ra từ các quy luật vật lý; phân tích vật lý: rút ra mô hình toán học của các khối chứa

năng dựa vào các quy luật vật lý; phân tích toán học: liên kết mô hình toán học của các khối

chức năng để có mô hình toán học hệ thống.

Sơ đồ khối điều khiển vòng kín của lò nhiệt được thể hiện trong hình 3.14.

Lò NhiệtBộ điều khiển

PID

w(k) u(k) y(k)e(k)

Hình 3.14 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển nhiệt

Hình 3.15 là mô hình tuyến tính hoá hệ thống lò nhiệt vòng hở.

1

30s+1

300

100s+1

Step Transfer Fcn Transfer Fcn1 Scope

Mô hình khảo sát vòng hở

Hình 3.15 Mô hình hoá hệ thống lò nhiệt

3.6.2 Tính toán chọn DIP KKK ,, bằng các phương pháp Auto-Tuning

Bộ điều khiển PID gồm sự kết hợp của 3 khâu điều khiển tỷ lệ (P), tích phân(I) và vi phân(D)

nên nhược điểm của khâu này trong điều khiển được ưu điểm của khâu kia khắc phục. Vì vậy

nhiệt độ luôn được giữ ổn định bởi khâu tích phân tự động hiệu chỉnh độ sai lệch xác lập của

khâu tỷ lệ, đồng thời khâu vi phân giúp bộ điều khiển PID phản ứng nhanh với nhiễu ngoài.

Các tham số của bộ điều khiển PID thường được tính theo các phương pháp chính sau:


3.6.2.1 Phương pháp thực nghiệm của Zeigler-Nichols

Zeigler-Nichols là phương pháp thực nghiệm để thiết kế bộ điều khiển P, PI hoặc PID bằng

cách dựa vào đáp ứng quá độ của đối tượng điều khiển. Bộ điều khiển PID cần thiết kế có

hàm truyền theo (3.12).

1( ) 1i

p d p D

I

KG s K K s K T s

s T s (3.12)

Tuỳ theo đặc điểm của từng đối tượng mà áp dụng một trong hai phương pháp thực

nghiệm sau:

Cách 1: Dựa vào đáp ứng quá độ của hệ hở, áp dụng cho các đối tượng có đáp ứng đối với tín

hiệu vào là hàm nấc có dạng chữ S như hình 3.16 ví dụ như nhiệt độ lò, tốc độ động cơ,…

L T

K

aThời gian

Nhiệt

độ

Hình 3.16 Đáp ứng nấc của hệ vòng hở có dạng chữ S

Đáp ứng này có thể được xấp xỉ bởi hàm truyền sau (trong không gian Laplace):

( )1

LsKG s e

Ts (3.13)

Trong đó: K : độ lợi tĩnh

T : hằng số thời gian

L : thời gian trễ


Các thông số DIP TTK ,, được tính dựa vào bảng 3.4 (L

a KT

).

Bộ điều khiển PK iT DT

P 1/a -- --

PI 0.9/a 3L --

PID 1.2/a 2L L/2

Bảng 3.4 Thông số điều chỉnh PID dựa vào đáp ứng nấc hệ hở

Cách2 : Dựa vào đáp ứng quá độ của hệ kín, áp dụng cho các đối tượng có khâu tích phân lý

tưởng, ví dụ như mực chất lỏng bồn chứa, vị trí truyền động nhờ động cơ,… Đáp ứng quá độ

(hệ hở) áp dụng cho các đối tượng có khâu tích phân lý tưởng không có dạng như hình 3.18

mà tăng đến vô cùng. Đối với các đối tượng thuộc loại này việc chọn thông số bộ điều khiển

PID dựa vào đáp ứng quá độ của hệ kín như hình 3.17. Tăng dần hệ số khuếch đại của hệ kín

ở hình 3.17 đến giá trị giới hạn Kgh, khi đó đáp ứng ra của hệ kín ở trạng thái xác lập là dao

động ổn định với chu kỳ Tgh .

Tgh t

C(t)

0

1

Hình 3.17 Đáp ứng nấc của hệ kín khi K=Kgh

Các thông số DIP TTK ,, được tính dựa vào bảng 3.5.


P 0.5Kgh -- --

PI 0.45Kgh 0.83Tgh --

PID 0.6Kgh 0.5Tgh 0.125Tgh

Bảng 3.5 Thông số điều chỉnh PID dựa vào đáp ứng nấc hệ kín


3.6.2.2 Phương pháp hồi tiếp relay (Relay feedback)

G(s)r u y

Khâu Relay

u

umin

umax

e?-?

+ -

Hình 3.18 Hệ thống tuyến tính điều khiển bằng relay

Ý tưởng chính là việc quan sát các chu kỳ dao động khi hồi tiếp về relay như hình 3.18 Tín

hiệu ngõ vào và ngõ ra có được khi tín hiệu kích thích r bằng 0 như hình 3.19.

C(t)

0

1

-1 t

ry

Hình 3.19 Đáp ứng của hệ thống tuyến tính điều khiển bằng relay

Hình 3.19 mô tả dao động điều hoà của hệ thống được thiết lập khá nhanh. Ngõ ra dao động

với tần số sóng sin xác định, điều này có nghĩa là hiệu ứng sóng hài bậc cao đã bị suy giảm

bởi quá trình. Nếu biên độ sóng vuông là d thì biên độ sóng cơ bản là /4d . Tín hiệu ngõ ra

có tần số là u và biên độ ujGd

a4

(3.14)

Điều kiện để hệ dao động là:

)arg( uG và CKd

aujG

1

4 (3.15)

Chu kỳ dao động là u

CT2

(3.16)


Bộ thông số PID được tính theo bảng 3.6.


P 0.5KC -- --

PI 0.45KC TC/1.2 --

PID 0.6KC TC/2 T/8

Bảng 3.6 Bộ thông số điều chỉnh PID dựa vào phương pháp relay-feedback

3.7 Hệ thống SCADA

SCADA (Supevisory Control And Data Acquisition) - hiểu một cách nôm na là hệ thống điều

khiển và thu thập số liệu. Việc giám sát, thu thập số liệu và điều khiển là rất cần thiết đối với

một hệ thống công nghiệp bất kỳ. Tuỳ theo mức độ quan trọng và yêu cầu những tính năng

điều khiển, các chức năng điều khiển và thu thập số liệu được phân phối và phân cấp cho các

thiết bị khác nhau. Hệ thống SCADA có thể được chia thành ba cấp.

3.7.1 Tổng quan hệ thống SCADA

Ở cấp thấp nhất của hệ thống SCADA, là các phần có chức năng theo dõi và điều khiển cho

từng thiết bị riêng biệt. Thường gặp nhất là các rơ le bảo vệ. Khi thiết bị gặp sự cố, các rơle

này hoàn toàn có thể tính toán và tác động theo thông số chỉnh định trước mà không cần liên

lạc với hệ thống cấp trên. Ngoài chức năng điều khiển, các phần tử thuộc cấp này còn có chức

năng thu thập số liệu, thông số của các thiết bị để gửi lên các substation server. Trong các hệ

thống hiện đại, các phần tử này được gọi chung là IED (Intelligent Electronic Devices), có các

nguyên lý làm việc và chức năng khác nhau, nhưng có cùng chuẩn giao tiếp, cho phép IED

này có thể nói chuyện được với các IED khác trong cùng trạm (peer to peer) và trao đổi với

substation server. Về nguyên tắc, sự hỏng hóc hay bảo trì tại một IED sẽ không làm ảnh

hưởng đến các IED khác trong hệ thống.

Cấp thứ hai của hệ thống SCADA là các Substation Server, với chức năng chủ yếu là thu

thập số liệu từ các IED do nó quản lý, lưu lại trong cơ sở dữ liệu, phục vụ các nhu cầu đọc dữ

liệu tại chỗ qua các HMI (Human Machine Interface).

Cấp thứ ba là Trung tâm điều khiển của toàn hệ thống, nơi thực hiện việc thu thập số liệu từ

các Substation Server, thực hiện các chức năng tính toán đánh giá trạng thái của hệ thống, dự


báo nhu cầu, và thực hiện các chức năng điều khiển quan trọng, như việc lên kế hoạch vận

hành của toàn hệ thống.

3.7.2 Quy trình điều khiển nhiệt

Quy trình hoạt động của lò nhiệt được thể hiện trong hình 3.20. Trước tiên phải khởi động

PLC và phần mềm PCWay để đảm bảo hệ thống được phối hợp giữa phần cứng và phần

mềm. Tiếp theo nhiệt độ được cài đặt từ hộp thoại như hình 3.21. Lúc này hệ thống đã sẵn

sàng hoạt động.

Bắt đầu

Khởi động PLC

Khởi động Pcway

Gia nhiệt

Vẽ đồ thị

Kết thúc

Cài đặt nhiệt độ

Lưu dữ liệu

Y

NHoàn thành ?

Hình 3.20 Quy trình điều khiển lò nhiệt

Khi kích nút “Start” trên hình 3.22 chương trình PLC bắt đầu thực thi, ngõ ra Y0 phát xung

PWM điều khiển công suất thanh điện trở nhiệt. Giá trị nhiệt độ được cập nhật liên tục về

PLC cứ sau thời gian lấy mẫu 1s làm tín hiệu so sánh ngõ vào của bộ điều khiển.


Hình 3.21 Hộp thoại cài đặt quá trình nhiệt độ

Trong suốt thời gian hệ thống hoạt động, mọi thông số về giá trị nhiệt độ và thời gian tương

ứng luôn được cập nhật và lưu lại trên ổ đĩa để kiểm soát lỗi hay phục vụ lưu trữ thống kê.

File dữ liệu được ghi ở dạng “file.txt”.

Hình 3.22 Giao diện chính điều khiển hệ thống

4. Kết quả thực nghiệm 46

Chương 4

Kết quả thực nghiệm

Chương này trình bày kết quả của quá trình vận hành hệ thống điều khiển nhiệt độ thực tế.

Trình bày cách ghép nối tất cả các thiết bị với nhau tạo thành một mạng hoàn chỉnh trên cơ sở

mạng SCADA. Việc phân tích đồ thị cho phép rút ra được những kết luận chung về hệ thống,

so sánh thực tế với lý thuyết và đưa ra phương án lựa chọn để điều khiển tối ưu. Chương 4

được trình bày như sau: Mục đầu tiên 4.1 là mô hình thực tế của hệ thống điều khiển và giám

sát nhiệt độ; tiếp theo là thông số của chương trình PLC được thể hiện trong mục 4.2; việc

phân tích các đồ thị đáp ứng của hệ thống thực tế, từ đó đưa ra nhận xét đánh giá chung là nội

dung của mục 4.3 và quá trình lưu trữ dữ liệu được trình bày trong mục 4.4.

4.1 Mô hình kết nối hệ thống thực tế

Hình 4.1 mô tả toàn cảnh hệ thống điều khiển nhiệt. Vị trí và tên gọi của từng khối chức năng

được thể hiện rõ trong hình. Từ giao diện điều khiển, người vận hành có thể cài đặt nhiệt độ

qua hộp thoại mỗi khi kích chọn nút “setting”. Việc điều khiển PLC được thực hiện bằng cách

kích chọn nút “Start/Stop” để cho phép hoặc không cho phép điều khiển ngõ ra bằng thuật

toán PID. Giá trị nhiệt độ được cập nhật về máy tính thông qua chương trình ngắt timer một

phút. Đồ thị đáp ứng nhiệt độ được vẽ liên tục mỗi khi cập nhật giá trị nhiệt độ mới. Bên cạnh

đó, màn hình HMI cũng cho phép cài đặt nhiệt độ trực tiếp, giám sát theo dõi từng quá trình

với thời gian cập nhật về là một giây. Vì các thiết bị được đặt gần nhau nên mô hình chỉ thể

hiện nguyên lý kết nối của mạng điều khiển và giám sát chứ chưa thấy được quy mô thực tế

về mặt khoảng cách địa lý.


Kết nối

PLC

Tín hiệu

PWM

Nguồn AC

HMI

Giao diện

điều khiển

Hình 4.1 Mô hình hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ

4.2 Thông số chương trình

Khi PLC chạy ở chế độ online (điều khiển từ máy tính), nó cho phép người dùng tương tác

với PLC thông qua giao diện “Monitoring Registers” (Hình 4.2). Từ giao diện này người vận

hành biết được giá trị các thanh ghi trong PLC, ngoài ra còn có thể thay đổi chúng dễ dàng.

Từ hình 4.2 giá trị DIP TTK ,, được hiển thị dưới dạng số thập phân, các giá

trị này sẽ được tính ra sau hai chu kỳ dao động của đáp ứng. “MV” chính là giá trị tính toán

của khâu PID liên quan đến tỉ lệ duty của xung PWM điều khiển ngõ ra.

Hình 4.2 Thông số DIP TTK ,, sau quá trình Auto-Tuning


Bảng 4.1 thể hiện đầy đủ thông số của hệ thống điều khiển nhiệt độ từ đầu quá trình đến cuối

quá trình (T1 ÷ T6). Sau mỗi một giây phần mềm PCWay sẽ tự động cập nhật về giá trị mới

bao gồm: nhiệt độ hiện tại, ngày, giờ, trạng thái của PLC. Các số liệu này được truy xuất trực

tiếp bằng VBA để tính toán, xử lý số liệu và trao đổi dữ liệu với PLC thông qua môi trường

PCWay.

Point of Temp.

Time of Temp.

Set Temp.

Pre. Temp.

Time Date Status

T6 60 4 600 44.1 ON

T5 60 4 60 437 14:50:47 1/15/2010

T4 60 4 437 14:50:46 1/15/2010

T3 60 4 437 14:50:44 1/15/2010

T2 60 4 439 14:50:43 1/15/2010

T1 60 10 439 14:50:43 1/15/2010

439 14:50:42 1/15/2010

441 14:50:40 1/15/2010

441 14:50:39 1/15/2010

441 14:50:37 1/15/2010

441 14:50:36 1/15/2010

Bảng 4.1 Dữ liệu thu thập về Excel thông qua PCWay

4.3 Phân tích đồ thị

Phân tích đồ thị là bước quan trọng của việc đánh giá chất lượng của một hệ thống. Thông

thường có hai cách chính để đánh giá đồ thị là so sánh giữa những lần thí nghiệm kế tiếp nhau

trên cùng một hệ thống hoặc đối chiếu giữa kết quả thực tiễn với lý thuyết (Hình 4.3) để rút ra

kết luận.

Hình 4.4 là kết quả đáp ứng của hệ thống khi đặt “bias value” bằng 0 (nghĩa là SP’ = SP). Lúc

này ngõ ra vẫn tiếp tục điều khiển gia nhiệt khi chưa đạt nhiệt độ đặt, do đó xảy ra hiện tượng

vọt lố cả trong quá trình tính Auto-Tuning lẫn quá trình chạy với PID đã được tính tự

động. Để hạn chế hiện tượng vọt lố xảy ra khi điều khiển nhiệt, một phương pháp tối ưu được

đưa ra như trong hình 4.3. Theo đó, một giá trị dương (bias value) được đưa vào để đặt lại giá

trị SP thành SP’ (nghĩa là SP’ = SP - bias value). Điều này cho phép đáp ứng của hệ thống chỉ

dao động quanh giá trị SP’ và Auto-Tuning cũng được tính dựa vào ngưỡng nhiệt độ này. Sau

khi hoàn thành Auto-Tuning thì hệ thống sẽ hoạt động tại giá trị SP với bộ thông số PID đã

được tính ra. Tuy nhiên không có cơ sở cụ thể để định lượng chính xác giá trị của bias value,

nó tuỳ thuộc vào từng hệ thống.


Hình 4.3 Quá trình Auto-Tuning và điều khiển PID


oC

Hình 4.5 và hình 4.6 là đồ thị đáp ứng ngõ ra tương ứng với hai giá trị khác nhau của bias

value. Qua đó thấy rằng hiện tượng vọt lố giảm đáng kể trong hình 4.5 (1oC khi Auto-Tuning,

0.2oC khi chạy PID) và không có vọt lố trong hình 4.6. Bảng thống số của quá trình đáp ứng

quá độ gồm thời gian tăng trưởng, thời gian xác lập và độ vọt lố được cho bởi bảng 4.2.


Thông số

Bias value Độ vọt lố (

oC) Tsettling (s) Trising (s)

Bias value = 5oC 0.2

oC 298 331

Bias value = 6oC 0.1

oC 212 256

Bảng 4.2 Thông số ứng với quá trình đáp ứng quá độ của hệ thống nhiệt

Dựa vào bảng số liệu (Bảng 4.1) kết luận rằng: ứng với giá trị bias value bằng 6oC hệ thống

cho đáp ứng tốt hơn về cả 3 tiêu chí độ vọt lố, thời gian xác lập và thời gian tăng trưởng. Do

đó, việc điều khiển tối ưu cho hệ thống nhiệt mặc dù đã có công cụ hữu hiệu Auto-Tuning

nhưng lại phụ thuộc khá lớn vào giá trị bias value - giá trị này được thiết lập thủ công.

Hình 4.5 Đáp ứng tại 60oC , bias value bằng 5

oC



oC

Hệ thống đáp ứng được với các quá trình nhiệt có nhiệt độ thay đổi khác nhau. Cụ thể là quá

trình sau có nhiệt độ cao hơn quá trình trước (Hình 4.7) và ngược lại (Hình 4.8). Tuy nhiên vì

thời gian đáp ứng nhiệt chậm nên thời gian xác lập còn khá lớn. Để cải thiện điều này cần

điều chỉnh lại công suất nhiệt của thiết bị gia nhiệt và chế độ hoạt động của tải.

Hình 4.7 Đáp ứng với 3 quá trình nhiệt độ khác nhau: 60oC, 70

oC và 65

oC


Hình 4.8 Đáp ứng với 2 quá trình nhiệt độ khác nhau: 65oC và 60

oC

4.4 Lưu trữ dữ liệu

Dữ liệu được lưu trữ ở dạng file text (.txt) như sau:

“ Set Temperature : Present Temperature : Time : Date

65.0 : 39.5 : 14:13:22 : 1/13/2010

65.0 : 45.3 : 14:14:23 : 1/13/2010

65.0 : 52.0 : 14:15:22 : 1/13/2010

65.0 : 59.4 : 14:16:22 : 1/13/2010

65.0 : 62.5 : 14:17:22 : 1/13/2010

65.0 : 63.3 : 14:18:22 : 1/13/2010

65.0 : 62.7 : 14:19:22 : 1/13/2010

65.0 : 61.4 : 14:20:22 : 1/13/2010

65.0 : 59.5 : 14:21:22 : 1/13/2010

65.0 : 57.6 : 14:22:22 : 1/13/2010

65.0 : 55.8 : 14:23:22 : 1/13/2010

65.0 : 58.2 : 14:24:22 : 1/13/2010

65.0 : 58.7 : 14:25:22 : 1/13/2010

65.0 : 57.8 : 14:26:22 : 1/13/2010

65.0 : 57.0 : 14:27:22 : 1/13/2010


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

65.0 : 58.0 : 14:28:22 : 1/13/2010

65.0 : 60.3 : 14:29:22 : 1/13/2010

65.0 : 62.8 : 14:30:22 : 1/13/2010

65.0 : 64.0 : 14:31:22 : 1/13/2010

65.0 : 64.9 : 14:32:22 : 1/13/2010 ”

Trên đây là một phần nội dung của file text lưu dữ liệu của hệ thống khi chạy. Nội dung bao

gồm nhiệt độ cài đặt, nhiệt độ đáp ứng và thời gian hoạt động tương ứng. Chương trình sẽ tự

động lưu dữ liệu cứ sau khoảng thời gian 1 phút. Tuy nhiên có nhiều cách khác nhau để định

dạng cấu trúc dữ liệu, đây là một cấu trúc đơn giản, điển hình.

5. Kết luận 54

Chương 5

Kết luận và hướng phát triển đề tài

5.1 Kết luận

. Auto-Tuning

( DIP TTK ,, )

, . Tuy nhiên

(bias value).

SCADA

.

chung SCADA .

5.2

.

.

5. Kết luận 55

,

khai t

cần sâu.

vấn đề

ề .

56

Tài liệu tham khảo

Sách:

[1] Trương Hữu Chí, Võ Thị Ry, Cơ điện tử các thành phần cơ bản, NXB Khoa học Kỹ

thuật, 2005.

[2] Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng, Lý thuyết điều khiển tự động, NXB Đại

học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh, 2005.

Bài viết trên mạng:

[3] F.L. Lewis, A brief history of feedback control, Prentice-Hall, 1992.

URL http://www.theorem.net/theorem/lewis1.html

[4] Makelsan Ltd., Istanbul, Turkey, Temperature control using improved autotuning PID

control methods.

URL http://www.emo.org.tr/ekler/cc1c015c32f74bc_ek.pdf

[5] Panasonic Electric Works Europe AG, Progammable Controllers.

URL http://www.panasonic-electric-works.com/peweu/en/html/402.php

http://www.theorem.net/theorem/lewis1.html

http://www.emo.org.tr/ekler/cc1c015c32f74bc_ek.pdf

http://www.panasonic-electric-works.com/peweu/en/html/402.php

57

Phụ lục A: Chương trình PLC

58

Phụ lục B: Chương trình VBA

Public pv, sp, sv As Integer

Dim netTemp As Single

Public status As Boolean

Dim finish As Boolean

Dim row As Byte

Dim time As Integer

Dim m, n As Integer

Dim enableDisp As Byte

Dim dec1, dec2, dec3, dec4 As Integer

Dim tenfile As String

Private Sub cmdCancel_Click()

ans = MsgBox(" Do you want to quit?", vbYesNo + vbApplicationModal, "Warning")

If ans = vbYes Then

End

Else

GoTo Xuly 'thoat ra de tiep tuc cong viec

End If

Xuly:

End Sub

Private Sub cmdDrawing_Click()

If (cmdStart.Caption = "Start") And (finish = False) Then MsgBox "Process stopping"

If finish = True Then MsgBox "Process finished"

Form2.Show

End Sub

Private Sub cmdSave_Click()

On Error GoTo Xuly

CommonDialog1.Filter = "All file(*.*)|*.*|Text File(txt)|*.txt"

CommonDialog1.FilterIndex = 2

CommonDialog1.ShowSave

tenfile = CommonDialog1.filename

Open tenfile For Output As #1

Print #1, textSave.Text

Close #1

RSTimer5.Enabled = True

MsgBox "Saved data successful!"

Xuly:

End Sub

Private Sub cmdSetting_Click()

Form3.Show

End Sub

Private Sub cmdOnoff_Click()

cmdOnoff.Caption = IIf(cmdOnoff.Caption = "ON", "OFF", "ON")

59

If cmdOnoff.Caption = "ON" Then cmdStart.Caption = "Start" 'Tat Start khi tat ca he thong

If cmdOnoff.Caption = "OFF" Then

Call Application.Run("PCWAYsubShellPCWayStart")

Else

Call Application.Run("PCWAYsubExecuteStop")

End If

If cmdOnoff.Caption = "OFF" Then

If enableDisp < 1 Then

enableDisp = enableDisp + 1 'chi cau hinh cho NTgraph mot lan, cac lan sau bo qua

n = 0: m = 10 ' dat gia tri dau tien cua X la 10

With Form2.NTGraph1 ' cai dat thong so cho do thi

.PlotAreaColor = vbBlack ' chon mau nen la mau den

.FrameStyle = Scope ' chon khung dang scope

.Caption = " Graph of Temperature "

.XLabel = " Time (seconds)" 'truc X

.YLabel = " Temperature (oC)" 'truc Y

.ClearGraph ' Xoa tat ca cac do thi

.ElementLineColor = RGB(255, 255, 0) ' chon mau

.AddElement ' them do thi thu 2

.ElementLineColor = vbGreen ' chon mau

.XGridNumber = 10

.YGridNumber = 10

End With

End If

End If

End Sub

Private Sub cmdStart_Click()

Dim i As Byte

Dim disableStart As Boolean

For i = 1 To 6

If (Sheet1.Cells(10 - i, "C") = "") Or (Sheet1.Cells(10 - i, "D") = "") Or (Sheet1.Cells(10 -

i, "c") = 0) Or (Sheet1.Cells(10 - i, "D") = 0) Then disableStart = True

Next i

If cmdOnoff.Caption = "ON" Then

MsgBox "You have to turn ON before" 'chi thong bao dong nay neu chua ON

Else

If disableStart = True Then

MsgBox "Have no database from Setting"

Else

cmdStart.Caption = IIf(cmdStart.Caption = "Start", "Stop", "Start")

RSTimer2.Enabled = True 'bat dau ve do thi

finish = False 'tat thong bao "process finished" de chay tiep

If cmdStart.Caption = "Stop" Then

status = True 'chuong trinh dang on

Call Application.Run("PCWAYsubRunStart") 'cho phep PCWay chay


Range("J4").Select 'on/off PLC (de o cuoi- sau khi PCWay chay)

Call Application.Run("PCWAYsubDoubleClickEntry")

Else

status = False 'chuong trinh dang off

RSTimer4.Enabled = False ' tat quat

Range("J4").Select 'on/off PLC (de o cuoi- sau khi PCWay chay)

60

Call Application.Run("PCWAYsubDoubleClickEntry")

Call Application.Run("PCWAYsubRunStop") 'tat PCWay

RSTimer3.Enabled = False

End If

If cmdStart.Caption = "Stop" Then

Sheet1.Cells(4, "E") = Sheet1.Cells(9, "C") * 10

sp = Sheet1.Cells(4, "E") 'cap nhat gia tri sp dau tien de ve do thi

txtSp.Text = sp \ 10 'hien thi gia tri sp len interface

Range("E4").Select

Call Application.Run("PCWaysubdownload")

End If

textSave.Text = " Set Temperature : Present Temperature : Time : Date " & vbCrLf


End If

End If

End Sub

Private Sub RSTimer1_Timer()

pv = Sheet1.Cells(5, "f"): dec1 = pv \ 10: dec2 = pv Mod 10

Sheet1.Cells(4, "F") = dec1 & "." & dec2

sv = Sheet1.Cells(4, "E"): dec3 = sv \ 10: dec4 = sv Mod 10

Sheet1.Cells(5, "E") = dec3 & "." & dec4

netTemp = Round(pv / 10, 1) 'luu tam thoi gia tri nhiet do thuc vao trong bien NetTemp

txtPv.Text = netTemp 'cap nhat gia tri luu trong bien pv

TxtTemp.Text = netTemp 'lam tron den 1 chu so thap phan, cho hien thi

Form3.txt3Pv = netTemp

End Sub


If m = n Then m = m * 2

With Form2.NTGraph1

X1 = n

Y = sp \ 10 ' y la nhiet do cai dat

.PlotXY X1, Y, 0 've y tren do thi thu nhat

.AddElement

X2 = X1

Y = netTemp 'y la nhiet do hien tai doc ve, lam tron 1 chu so thap phan

.PlotXY X2, Y, 1 've y tren do thi thu 2

.SetRange 0, m, 30, 100 'xac lap ti le tren cac truc

'X min =0, X max = m, Y min = 20, Y max = 100

If Val(txtPv) <> 0 Then n = n + 1

End With

Form2.txt2Sp.Text = sp \ 10 ' cap nhat hai gia tri Sp va Pv de hien thi gia tri do thi hien tai

Form2.txt2Pv.Text = netTemp

End Sub


Dim a, b, c As Single

Dim h, m, s As Single

a = Sheet1.Cells(5, "G"): h = (a * 24 * 10) \ 10

b = a * 24 – h: m = (b * 60 * 10) \ 10

c = b * 60 – m: s = (c * 60 * 10) \ 10

textSave.Text = textSave.Text & " " & dec3 & "." & dec4 & " :" & " " & dec1

& "." & dec2 & " :" & " " & h & ":" & m & ":" & s & " : " & Sheet1.Cells(5, "H") &

vbCrLf

61

time = time + 1

If (time = Sheet1.Cells(9 - row, "D")) Then 'so sanh thoi gian cai dat

textSave.Text = textSave.Text & "-------------------------------" & vbCrLf

time = 0: row = row + 1

If row < 6 Then

Sheet1.Cells(4, "E") = Sheet1.Cells(9 - row, "C") * 10 ' gan cac gia tri cua nhiet do vao o

sp

sp = Sheet1.Cells(4, "E") ' cap nhat gia tri sp de ve do thi

txtSp.Text = sp \ 10 'hien thi gia tri sp len interface

Range("e4").Select

Call Application.Run("PCWaysubdownload")

End If

End If

If row = 6 Then

row = 0

RSTimer3.Enabled = False 'ket thuc quy trinh khong cho set nhiet do tiep theo

RSTimer2.Enabled = False 'ket thuc quy trinh, khong cho ve do thi

RSTimer5.Enabled = False 'ket thuc luu tru data

status = False 'tat chuong trinh sau khi hoan thanh chu trinh nhiet

cmdStart.Caption = "Start"

finish = True

Call Application.Run("PCWAYsubRunStop")

MsgBox "Process finished!"

End If

End Sub


fan1.Visible = IIf(fan1.Visible = True, False, True)

fan2.Visible = IIf(fan2.Visible = False, True, False)

lbDate.Caption = Format(Now, "hh:nn:ss ddd dd/mm/yy")

End Sub


Open tenfile For Output As #1

Print #1, textSave.Text

Close #1

End Sub

Documents

PID panasonic giam sat nhiet do.pdf