Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
DANH MỤC CÁC BẢNG.............................................................................................ix
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài .............................................1
2. Các kết quả đạt được ..........................................................................................................2
3. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................................2
4. Cấu trúc của luận văn .........................................................................................................2
Chương 1. TỔNG QUAN................................................................................................4
1.1. Tổng quan về điều khiển quá trình ..................................................................................4
1.1.1. Quá trình và các biến quá trình.................................................................................4
1.1.2 Mục đích và chức năng của điều khiển quá trình......................................................5
1.2. Tổng quan về điều khiển phân tán...................................................................................6
1.2.1. Cấu trúc và các thành phần cơ bản của hệ thống DCS.............................................7
1.2.2. Mô hình phân cấp .....................................................................................................8
1.2.3. Cấu trúc điều khiển.................................................................................................10
1.3. Hệ thống điều khiển quá trình YOKOGAWA tại phòng thí nghiệm Điện – Điện tử
trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp ........................................................................................15
1.3.1. Cấu hình phần cứng................................................................................................15
1.3.2. Chức năng nhiệm vụ của hệ thống thiết bị thí nghiệm...........................................21
1.3.3. Những vấn đề nghiên cứu còn bỏ ngỏ....................................................................21
1.4. Kết luận chương 1 .........................................................................................................22
Chương 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỨC
NƯỚC BÌNH CẤP ........................................................................................................23
2.1. Giới thiệu chung ............................................................................................................23
2.2. Xây dựng phương trình mô hình ...................................................................................24
2.2.1. Cơ sở lý thuyết........................................................................................................24
2.2.2. Áp dụng cho bài toán điều khiển mức....................................................................25
2.2.3. Biến chênh lệch và mô hình hàm truyền đạt ..........................................................26
2.3. Sách lược điều khiển .....................................................................................................28
2.4. Thiết kế bộ điều khiển ...................................................................................................30
2.4.1. Xác định hàm truyền của biến tần và động cơ .......................................................30
2.4.2. Thiết kế bộ điều khiển theo phương pháp tối ưu đối xứng [2]...............................32
2.4.3. Thiết kế vòng điều khiển lưu lượng .......................................................................34
2.5. Kết luận chương 2 .........................................................................................................36 Chương 3. THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN MỨC NƯỚC BÌNH CẤP TRÊN NỀN
CENTUM VP VÀ THỰC NGHIỆM ............................................................................37
3.1. Quá trình phát triển và các chức năng của CENTUM VP ..............................................37
3.1.1. Quá trình phát triển của CENTUM VP ..................................................................37
3.1.2. Các chức năng chủ yếu của CENTUM VP..............................................................37
3.2. Phương pháp cài đặt HIS và CENTUM VP ..................................................................42
3.2.1. Các bước cài đặt HIS..............................................................................................42
3.2.2. Các bước cài đặt CENTUM VP .............................................................................46
3.3. Thiết kế hệ điều khiển mức nước bình cấp....................................................................53
3.3.1. Khởi tạo một dự án mới..........................................................................................53
3.3.2. Thiết kế giao diện điều khiển .................................................................................55
3.3.3. Lập trình điều khiển bằng Function Block .............................................................58
3.4. Thực nghiệm..................................................................................................................61
3.4.1. Các bước cơ bản vận hành hệ thống thí nghiệm của YOKOGAWA .....................61
3.4.2. Giới thiệu và chạy thử các vòng điều khiển PID....................................................64
3.4.3. Phân tích khối điều khiển PID theo quan điểm của YOKOGAWA [8].................69
3.4.4. Kết quả thực nghiệm...............................................................................................73
3.5. Kết luận chương 3 .........................................................................................................74
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................................................75
1. Kết luận.............................................................................................................................75
2. Kiến nghị ..........................................................................................................................75
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................77 1.2.2.3. Cấp điều khiển giám sát
Cấp điều khiển giám sát có chức năng giám sát và vận hành một quá trình kỹ
thuật. Khi đa số các chức năng như đo lường, điều khiển, điều chỉnh, bảo toàn hệ
thống được các cấp cơ sở thực hiện, thì nhiệm vụ của cấp điều khiển giám sát là hỗ trợ
người sử dụng trong việc cài đặt ứng dụng, thao tác, theo dõi, giám sát vận hành và xử
lý những tình huống bất thường. Ngoài ra, trong một số trường hợp, cấp này còn thực
hiện các bài toán điều khiển cao cấp như điều khiển phối hợp, điều khiển trình tự và
điều khiển theo công thức (ví dụ trong chế biến dược phẩm, hoá chất). Khác với các
cấp dưới, việc thực hiện các chức năng ở cấp điều khiển giám sát thường không đòi
hỏi phương tiện, thiết bị phần cứng đặc biệt ngoài các máy tính thông thường (máy
tính cá nhân, máy trạm, máy chủ, termimal,...).
Như vậy, phân cấp chức năng như trên sẽ tiện lợi cho việc thiết kế hệ thống và
lựa chọn thiết bị. Trong thực tế ứng dụng, sự phân cấp chức năng có thể khác một chút
tùy thuộc vào mức độ tự động hoá và cấu trúc hệ thống cụ thể. Trong những trường
hợp ứng dụng đơn giản như điều khiển trang thiết bị dân dụng (máy giặt, máy lạnh,
điều hòa độ ẩm,...), sự phân chia nhiều cấp có thể hoàn toàn không cần thiết. Ngược
lại, trong tự động hóa một nhà máy lớn hiện đại như điện nguyên tử, nhà máy nhiệt
điện, sản xuất xi măng, lọc dầu, ta có thể chia nhỏ hơn nữa các cấp chức năng để tiện
theo dõi.
1.2.3. Cấu trúc điều khiển
Biến thể của cấu trúc cơ bản trên hình 1-4 tìm thấy trong các giải pháp thực tế
khác nhau ở sự phân bố chức năng điều khiển cũng như ở sự phân bố vị trí các máy
tính quá trình và phụ kiện được lựa chọn. Căn cứ vào đó, ta có thể phân biệt giữa cấu
trúc điều khiển tập trung và cấu trúc điều khiển phân tán, cấu trúc vào/ra tập trung và
cấu trúc vào/ra phân tán.
1.2.3.1. Điều khiển tập trung
Cấu trúc tiêu biểu của một hệ điều khiển tập trung (centralized control system)
được minh họa trên hình 1-4. Một máy tính duy nhất được dùng để điều khiển toàn bộ
quá trình kỹ thuật. Máy tính điều khiển ở đây (MTĐK) có thể là các bộ điều khiển số
trực tiếp (DDC), máy tính lớn, máy tính cá nhân hay các thiết bị điều khiển khả trình.
Trong điều khiển công nghiệp, máy tính điều khiển tập trung thông thường được đặt
tại phòng điều khiển trung tâm, cách xa hiện trường. Các thiết bị cảm biến và cơ cấu - Để điều khiển lưu lượng, mức chọn ô “Điều khiển lưu lượng, mức” màn hình sẽ
hiện lên cửa sổ như hình 3-38.
- Để có thể nhập tham số cũng như thay đổi tham số thì phải chuyển user từ
OFFUSER sang ONUSER hay ENGUSER ở góc trên cùng phía bên phải màn hình
như hình 3-39.
Hình 2-52. Cửa sổ lựa chọn quyền điều khiển OFFUSER/ONUSER
- Để lựa chọn chế độ Man, Flow control, Level control ta chọn ô dưới cùng bên
trái. Để thay đổi tham số của các bộ điều khiển ta lựa chọn vào các ô Flow tuning hay
Level tuning tương ứng.
- Để xuất ra báo cáo với các tham số theo mẫu có sẵn, người sử dụng bấm vào ô
“Report” được lưu trong thư mục C:\CENTUMVP\his\save\REPORT\HISTORY.
- Để thay đổi giá trị đặt của flow hay level bấm vào ô FIC01 hay LIC01 và thay
đổi giá trị SV của nó.
- Trạng thái của các PV, SV và đáp ứng MV của PID có thể được giám sát bằng
đồ thị Trend tương ứng.
3.4.2. Giới thiệu và chạy thử các vòng điều khiển PID
3.4.2.1. Vòng điều khiển lưu lượng nước cấp (FIC01)
a. Sơ đồ tổng quan vòng điều khiển lưu lượng nước cấp
Lưu lượng nước cấp vào bình được điều khiển thông qua thay đổi tốc độ của
bơm nước đầu vào P01. Với thiết bị đo lưu lượng trên đường ống FT01 ta có thể thay
đổi tốc độ của bơm thông qua bộ điều khiển PID để lưu lượng nước cấp vào bình ổn
định theo giá trị đặt.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
DANH MỤC CÁC BẢNG.............................................................................................ix
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài .............................................1
2. Các kết quả đạt được ..........................................................................................................2
3. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................................2
4. Cấu trúc của luận văn .........................................................................................................2
Chương 1. TỔNG QUAN................................................................................................4
1.1. Tổng quan về điều khiển quá trình ..................................................................................4
1.1.1. Quá trình và các biến quá trình.................................................................................4
1.1.2 Mục đích và chức năng của điều khiển quá trình......................................................5
1.2. Tổng quan về điều khiển phân tán...................................................................................6
1.2.1. Cấu trúc và các thành phần cơ bản của hệ thống DCS.............................................7
1.2.2. Mô hình phân cấp .....................................................................................................8
1.2.3. Cấu trúc điều khiển.................................................................................................10
1.3. Hệ thống điều khiển quá trình YOKOGAWA tại phòng thí nghiệm Điện – Điện tử
trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp ........................................................................................15
1.3.1. Cấu hình phần cứng................................................................................................15
1.3.2. Chức năng nhiệm vụ của hệ thống thiết bị thí nghiệm...........................................21
1.3.3. Những vấn đề nghiên cứu còn bỏ ngỏ....................................................................21
1.4. Kết luận chương 1 .........................................................................................................22
Chương 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỨC
NƯỚC BÌNH CẤP ........................................................................................................23
2.1. Giới thiệu chung ............................................................................................................23
2.2. Xây dựng phương trình mô hình ...................................................................................24
2.2.1. Cơ sở lý thuyết........................................................................................................24
2.2.2. Áp dụng cho bài toán điều khiển mức....................................................................25
2.2.3. Biến chênh lệch và mô hình hàm truyền đạt ..........................................................26
2.3. Sách lược điều khiển .....................................................................................................28
2.4. Thiết kế bộ điều khiển ...................................................................................................30
2.4.1. Xác định hàm truyền của biến tần và động cơ .......................................................30
2.4.2. Thiết kế bộ điều khiển theo phương pháp tối ưu đối xứng [2]...............................32
2.4.3. Thiết kế vòng điều khiển lưu lượng .......................................................................34
2.5. Kết luận chương 2 .........................................................................................................36 Chương 3. THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN MỨC NƯỚC BÌNH CẤP TRÊN NỀN
CENTUM VP VÀ THỰC NGHIỆM ............................................................................37
3.1. Quá trình phát triển và các chức năng của CENTUM VP ..............................................37
3.1.1. Quá trình phát triển của CENTUM VP ..................................................................37
3.1.2. Các chức năng chủ yếu của CENTUM VP..............................................................37
3.2. Phương pháp cài đặt HIS và CENTUM VP ..................................................................42
3.2.1. Các bước cài đặt HIS..............................................................................................42
3.2.2. Các bước cài đặt CENTUM VP .............................................................................46
3.3. Thiết kế hệ điều khiển mức nước bình cấp....................................................................53
3.3.1. Khởi tạo một dự án mới..........................................................................................53
3.3.2. Thiết kế giao diện điều khiển .................................................................................55
3.3.3. Lập trình điều khiển bằng Function Block .............................................................58
3.4. Thực nghiệm..................................................................................................................61
3.4.1. Các bước cơ bản vận hành hệ thống thí nghiệm của YOKOGAWA .....................61
3.4.2. Giới thiệu và chạy thử các vòng điều khiển PID....................................................64
3.4.3. Phân tích khối điều khiển PID theo quan điểm của YOKOGAWA [8].................69
3.4.4. Kết quả thực nghiệm...............................................................................................73
3.5. Kết luận chương 3 .........................................................................................................74
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................................................75
1. Kết luận.............................................................................................................................75
2. Kiến nghị ..........................................................................................................................75
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................77 1.2.2.3. Cấp điều khiển giám sát
Cấp điều khiển giám sát có chức năng giám sát và vận hành một quá trình kỹ
thuật. Khi đa số các chức năng như đo lường, điều khiển, điều chỉnh, bảo toàn hệ
thống được các cấp cơ sở thực hiện, thì nhiệm vụ của cấp điều khiển giám sát là hỗ trợ
người sử dụng trong việc cài đặt ứng dụng, thao tác, theo dõi, giám sát vận hành và xử
lý những tình huống bất thường. Ngoài ra, trong một số trường hợp, cấp này còn thực
hiện các bài toán điều khiển cao cấp như điều khiển phối hợp, điều khiển trình tự và
điều khiển theo công thức (ví dụ trong chế biến dược phẩm, hoá chất). Khác với các
cấp dưới, việc thực hiện các chức năng ở cấp điều khiển giám sát thường không đòi
hỏi phương tiện, thiết bị phần cứng đặc biệt ngoài các máy tính thông thường (máy
tính cá nhân, máy trạm, máy chủ, termimal,...).
Như vậy, phân cấp chức năng như trên sẽ tiện lợi cho việc thiết kế hệ thống và
lựa chọn thiết bị. Trong thực tế ứng dụng, sự phân cấp chức năng có thể khác một chút
tùy thuộc vào mức độ tự động hoá và cấu trúc hệ thống cụ thể. Trong những trường
hợp ứng dụng đơn giản như điều khiển trang thiết bị dân dụng (máy giặt, máy lạnh,
điều hòa độ ẩm,...), sự phân chia nhiều cấp có thể hoàn toàn không cần thiết. Ngược
lại, trong tự động hóa một nhà máy lớn hiện đại như điện nguyên tử, nhà máy nhiệt
điện, sản xuất xi măng, lọc dầu, ta có thể chia nhỏ hơn nữa các cấp chức năng để tiện
theo dõi.
1.2.3. Cấu trúc điều khiển
Biến thể của cấu trúc cơ bản trên hình 1-4 tìm thấy trong các giải pháp thực tế
khác nhau ở sự phân bố chức năng điều khiển cũng như ở sự phân bố vị trí các máy
tính quá trình và phụ kiện được lựa chọn. Căn cứ vào đó, ta có thể phân biệt giữa cấu
trúc điều khiển tập trung và cấu trúc điều khiển phân tán, cấu trúc vào/ra tập trung và
cấu trúc vào/ra phân tán.
1.2.3.1. Điều khiển tập trung
Cấu trúc tiêu biểu của một hệ điều khiển tập trung (centralized control system)
được minh họa trên hình 1-4. Một máy tính duy nhất được dùng để điều khiển toàn bộ
quá trình kỹ thuật. Máy tính điều khiển ở đây (MTĐK) có thể là các bộ điều khiển số
trực tiếp (DDC), máy tính lớn, máy tính cá nhân hay các thiết bị điều khiển khả trình.
Trong điều khiển công nghiệp, máy tính điều khiển tập trung thông thường được đặt
tại phòng điều khiển trung tâm, cách xa hiện trường. Các thiết bị cảm biến và cơ cấu - Để điều khiển lưu lượng, mức chọn ô “Điều khiển lưu lượng, mức” màn hình sẽ
hiện lên cửa sổ như hình 3-38.
- Để có thể nhập tham số cũng như thay đổi tham số thì phải chuyển user từ
OFFUSER sang ONUSER hay ENGUSER ở góc trên cùng phía bên phải màn hình
như hình 3-39.
Hình 2-52. Cửa sổ lựa chọn quyền điều khiển OFFUSER/ONUSER
- Để lựa chọn chế độ Man, Flow control, Level control ta chọn ô dưới cùng bên
trái. Để thay đổi tham số của các bộ điều khiển ta lựa chọn vào các ô Flow tuning hay
Level tuning tương ứng.
- Để xuất ra báo cáo với các tham số theo mẫu có sẵn, người sử dụng bấm vào ô
“Report” được lưu trong thư mục C:\CENTUMVP\his\save\REPORT\HISTORY.
- Để thay đổi giá trị đặt của flow hay level bấm vào ô FIC01 hay LIC01 và thay
đổi giá trị SV của nó.
- Trạng thái của các PV, SV và đáp ứng MV của PID có thể được giám sát bằng
đồ thị Trend tương ứng.
3.4.2. Giới thiệu và chạy thử các vòng điều khiển PID
3.4.2.1. Vòng điều khiển lưu lượng nước cấp (FIC01)
a. Sơ đồ tổng quan vòng điều khiển lưu lượng nước cấp
Lưu lượng nước cấp vào bình được điều khiển thông qua thay đổi tốc độ của
bơm nước đầu vào P01. Với thiết bị đo lưu lượng trên đường ống FT01 ta có thể thay
đổi tốc độ của bơm thông qua bộ điều khiển PID để lưu lượng nước cấp vào bình ổn
định theo giá trị đặt.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links