bachduyanh1302
New Member
Download miễn phí Thiểt kế bộ điều khiển PID số sử dụng PLC
Phần 1. LÝ THUYẾT . 7
Chương 1. Các khối cơ bản trong điều khiển nhiệt độ 8
Chương 2. Nhiệt độ – Các loại cảm biến nhiệt độ . 11
1. Nhiệt độvà các thang đo nhiệt độ 12
2. Các loại cảm biết nhiệt độ hiện tại 13
2.1. Thermocouple . 13
2.2. RTD . 13
2.3. Thermistor 14
2.4. IC cảm biến . 14
3. Thermocouple và hiệu ứng Seebeck . 15
3.1. Hiệu ứng Seebeck 15
3.2. Quá trình dẫn điện trong Thermocouple . 15
3.3. Cách đo hiệu điện thế 17
3.4. Bù nhiệt của môi trường 19
3.5. Các loại Thermocouple . 20
3.4. Một số nhiệt độ chuẩn 21
Chương 3. Các phương pháp biến đổi AD
Card PCL-818 của Advantech 22
1. Sơ lược các phương pháp biến đổi AD 22
1.1. Biến đổi AD dùng bộ biến đổi DA 22
1.2. Bộ biến đổi Flash-AD 26
1.3. Bộ biến đổi AD theo hàm dốc dạng lên xuống 27
1.4. Bộ biến đổi AD dùng chuyển đổi áp sang tần số . 27
1.5. Bộ biến đổi AD theo tích phân 2 độ dốc 28
2. Card AD - PCL818 của hãng Advantech . 29
2.1. Các thanh ghi của Card 29
2.2. Chuyển đổi A/D , D/A , D/I , D/O . 41
Chương 4. Các phương pháp điều khiển
Phương pháp PID số 44
1. Các phương pháp điều khiển . 44
1.1 Điều khiển On - Off 44
1.2. Điều khiển bằng khâu tỷ lệ 45
1.3. Điều khiển bằng khâu vi phân tỷ lệ PD 46
1.2. Điều khiển bằng khâu vi tích phân tỷ lệ PID . 47
2. Phương pháp điều khiển PID số 49
3. Thiết kế PID số . 51
4. Điều khiển PID trong hệ thống điều khiển nhiệt độ . 52
Chương 5. Các Loại Mạch Kích Và Solid State Relay ( SSR )
. 56
1. Đóng ngắt bằng OpTo - Triac 56
2. Contactor Quang – Solid State Relay . 58
Chương 6 . Các loại IC khác . 60
1. IC Khác 60
2. OP07 61
Phần 2. Phần Cứng . 62
Khối cảm biến và mạch gia công . 63
Phần 3. Lưu đồ giải thuật và chương trình . 67
1.Lưu đồ giải thuật 68
2.Chương trình điều khiển bằng ngôn ngữ Delphi 71
Biểu đồ khảo sát hệ thống nhiệt 99
Tài liệu tham khảo . 102
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
ofeware Driver cuûanhaøsaûn xuaátMoãi PC_LABCARD coù moät Sofeware Drivercho pheùp chuùng ta coù theå duøng haøm vaø thuû tuïc vieát saún ñeå vieát chöông trình öùng duïng caáp cao nhö: BASIC, C, TURBO PASCAL, DELPHI, VISUAL BASIC… Ñieàu naøy cho pheùp chuùng ta vieát chöông trình 1 caùch ñôn giaûn hôn vieát tröïc tieáp vaøo caùc thanh ghi vì taát caû caùc haøm ñeàu keùo taát caû tham soá töø baûng tham soá. Chuùng ta khoâng caànñònh laïi baïng tham soá moãi khi ta goïi noù, chæ khi naøo baûng tham soá coù giaù trò thay ñoåi. Chöông trình caøi ñaët chöùa trong CDROM. Trong chöông trình öùng duïng, caàn phaûi khai baùo söû duïng Driver. Driver cuûa haõng ADVANTECH vieát chung cho nhieàu loaïi CARD cuûa haõng vaø vieäc ñoïc, vaø tìm hieåu caùc haøm vieát saún seõ maát nhieàu thôøi gian. Chuùng ta coù theå söû duïng phaàn UNIT coù saún baèng ngoân ngöõ Delphi cuûa thaày Nguyeãn Ñöùc Thaønh.
4
CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÀU KHIEÅN
PHÖÔNG PHAÙP PID SOÁ
1. CAÙc PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÀU KHIEÅN
Heä thoáng ñieàu khieån loø nhieät coù ñöôøng ñaëc tuyeán nhö hình veõ. Do ñieàu kieän moâi tröôøng, yeâu caàu heä thoáng thieát keá, ta caàn ñieàu khieån loø nhieät thoaûû maõn theo yeâu caàu nhö tính oån ñònh, chaát löôïng cuûa heä thoáng. Vì vaäy hieäu chænh laïi heä thoáng laø ñieàu taát yeáu.
Ñeå heä ñaït ñöôïc caùc yeâu caàu veà tính oån ñònh, ñoä chính xaùc, ñaùp öùng quaù ñoä, ta caàn phaûi theâm vaøo heä thoáng hoài tieáp cô baûn vaøi loaïi thieát bò cô baûn naøo ñoù. Chuùng ta goïi quaù trình boå sung phaàn cöùng cuõng nhö phaàn meàm vaøo heä cô baûn nhaèm thoaû maûn yeâu caàu veà tính oån ñònh, ñoä chính xaùc, taêng ñoä döï tröû pha vaø quaù trình quaù ñoä laø quaù trình thieát keá. Thuaät ngöû oån ñònh hoaù thöôøng duøng ñeå chæ quaù trình nhaèm ñaït yeâu caàu veà tính oån ñònh. Khaùi nieäm buø hay hieäu chænh ñeå chæ quaù trình laøm taêng ñoä chính xaùc, ñoä döï tröõ pha vaø toác ñoä ñaùp öùng.
1.1 Ñieàu khieån On-Off.
Ñaây laø loaïi ñieàu khieån töông ñoái ñôn giaûn nhaát, ñöôïc duøng trong caùc loaïi saûn phaåm phuïc vuï cho gia ñình nhö maùy ñieàu hoaø nhieät ñoä, loø nhieät, …Khi loø nhieät coù nhieät ñoä nhoû hôn nhoû hôn giaù trò nhieät ñoä ñaët, boä nhieät seõbaät leân vôùi coâng suaát cöïc ñaïi. Khi loø nhieät coù nhieät ñoä lôùn hôn nhieät ñoä ñaët, boä nhieät seõ taét loø. Quaù trình On-Off loø nhieät dieãn ra vôùi giaù trò sai soá cho pheùp nhaèm ngaên ngöøa nhieãu trong quaù trình baät taét loø nhieät quaù nhanh khi nhieät ñoä loø gaàn vôùi nhieät ñoä ñaët. Dao ñoäng nhieät ñöôïc bieåu dieãn trong bieåu ñoà nhö sau :
1.2 Ñieàu khieån baèng khaâu tyû leä
Ñaây laø hình thöùc ñieàu khieån toát hôn ñieàu khieån On-Off baèng caùch cung caáp naêng löôïng cho loø nhieät döïa vaøo söï khaùc bieätveà nhieät ñoä giöõa laø nhieät vaø nhieät ñoä ñaët, vôùi P ñöôïc xem laø ñoä khueách ñaïi tyû leä cuûa boä ñieàu khieån.
Khi P taêng, söï ñaùp öùng quaù ñoä nhanh hôn nhöng ngöôïc laïi, heä thoáng coù nhieät ñoä naèm döôùi möùc nhieät ñoä ñieàu khieån vaø khoâng oån ñònh.
1.3 Ñieàu khieån baèng khaâu vi phaân tyû leä PD
Vaán ñeà veà tính oån ñònh vaø quaù taàm trong ñieàu khieån tyû leä vôùi ñoä khueách ñaïi lôùn , coù theå ñöôïc giaûm ñi khi theâm vaøo ñoù laø khaâu vi phaân cho tín hieäu sai soá.
Kyõ thuaät ñoù ñöôïc goïi laø kyõ thuaät ñieàu khieån PD. Khaâu vi phaân coù theå hieäu chænh khaû naêng ñaùp öùng söï thay ñoåi taïi nhieät ñoä ñaët, ñoù laø giaûm ñoä voït loá , ñaùp öùng ra c(t) bôùt nhaáp nhoâ hôn, ñöôïc bieåu dieãn ôû hình sau :
Boä hieäu chænh PD khoâng theå thöïc hieän baèng caùc linh kieän maïch thuï ñoäng, coù theå duøng kheách ñaïi thuaät toaùn, ñieän trôû vaø tuï ñieän. Nhöôïc ñieåm cuûa boä PD naøy laø raát nhaïy veà nhieãu vì baûn thaân boä PD laø maïch loïc thoâng cao, vôùi ñoä lôïi lôùn hôn 1 seõ laøm taêng söï aûnh höôûng cuûa tín hieäu nhieãu.
Boä PI
Haøm truyeàn ñaït cuûa PI coù daïng
Hieäu chænh PI töông ñöông theâm vaøo nghieäm zero = -Ki/Kp vaø nghieäm cöïc s = 0 vaøo haøm truyeàn voøng hôû. Hieäu quaû cuûa baäc heä thoáng taêng leân 1, theâm vaøo moät khaâu tích phaân vaøo haøm truyeàn heä chöa hieäu chænh vaø ñieàu quan troïng laø loaïi heä thoáng seõ taêng leân 1. Sai soá xaùc laäp cuûa heä coù khaâu PI seõ baêng ) ñoái vôùi tín hieäu vaøo laø haøm naác vaø baèng haèng soá tæ leä nghòch vôùi giaù trò Kp neáu tín hieäu vaøo laø haøm RAMP.
1.4 Ñieàu khieån baèng khaâu vi tích phaân tyû leä PID
Khaâu hieäu chænh khueách ñaïi tæ leä (P) ñöôïc ñöa vaøo heä thoáng nhaèm laøm giaûm sai soá xaùc laäp, vôùi ñaàu vaøo thay ñoåi theo haøm naác seõ gaây ra voït loá vaø trong vaøi tröôøng hôïp laø khoâng chaáp nhaän ñöôïc ñoái vôùi maïch ñoäng löïc. Söï coù maët cuûa khaâu vi phaân tæ leä (PD) laøm giaûm ñoä voït loá vaø ñaùp öùng ra bôùt nhaáp nhoâ hôn vaø heä thoáng seõ ñaùp öùng nhanh hôn. Khaâu tích phaân tæ leä(PI) coù maët trong heä thoáng seõ daån ñeán sai leäch tónh trieät tieâu( heä voâ sai). Muoán taêng ñoä chính xaùc ta phaûi taêng heä soá khueách ñaïi, song vôùi moïi heä thoáng thöïc ñeàu bò haïn cheá vaø söï coù maët cuûa khaâu PI laø baét buoäc. Khaâu hieäu chænh vi tích phaân tæ leä( PID ) keát hôïp nhöõng öu ñieåm cuûa khaâu PI vaø PD, coù khaû naêng taêng ñoä döï tröû pha ôû taàn soá caét, khöû chaäm pha. Söï coù maët PID ôû voøng hoài tieáp coù theå daån ñeán söï dao ñoäng trong heä do ñaùp öùng quaù ñoä bò voït loá bôûi haøm Dirac d(t).Caùc boä hieäu chænh PID ñöôïc öùng duïng nhieàu trong coâng nghieäp döôùi daïng thieát bò ñieàu khieån hay thuaät toaùn phaàn meàm. Haøm truyeàn cuûa boä PID coù daïng:
Gc(s)= KP + KDs +
Vôùi caùc giaù trò KP ,KD, KI laø caùc haèng soá thöïc.
Phöông trình vi tích phaân moâ taû söï töông quan giöõa tín hieäu ra u(t) vôùi tín hieäu e(t) cuûa boä ñieàu khieån PID laø :
Trong ñoù, e(t) laø sai leäch trong heä thoáng e(t) = r(t) – c(t). Vôùi r(t) vaø c(t) laø tín hieäu vaøo vaø ñaùp öùng ra cuûa heä thoáng.
Vaán ñeà thieát keá laø caàn xaùc ñònh giaù trò Kp, Ki, Kd sao cho thoaû maõn caùc yeâu caàu veà chaát löôïng. Ta haõy xem xeùt söï aûnh höôûng töøng khaâu trong qua 1trình ñieàu khieån chaát löôïng heä thoáng.
Hieäu quaû cuûa phöông phaùp naøy laø ñieàu khieån ñöôïc naêng löôïng loø nhieät cho ñeán khi sai soá trung bình cuûa giaù trò nhieät ñoä laø 0.
heä thoáng soá
Khi ta thu thaäp nhöõng thoâng soá cuûa loø nhieät, thoâng qua boä bieán ñoåi AD, DA duøng PCL 818L ñöa leân maùy tính ñeå xöû lyù. Do vaäy, ñeå ñieàu khieån chính xaùc hôn cho heä thoáng, ngöôøi ta söû duïng phöông phaùp hieäu chænh PID soá. Vaäy, PID soá laø gì? Hieäu quaû nhö theá naøo ?
2. PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÀU KHIEÅN PID SOÁ
Quaù trình phaân tích tín hieäu rôøi raïc
Tröôùc tieân, tín hieäu cuûa chuùng ta laø loaïi moät chuoåi xung, khoâng phaûi laø moät haøm lieân tuïc theo thôøi gian. Vì vaäy, ta thu nhaän thoâng soá cuûa tín hieäu baèng phöông phaùp löôïng töû hoaù. Phöông phaùp löôïng töû hoaù theo thôøi gian laø phöông phaùp duøng cho tín hieäu coù bieân ñoä lieân tuïc, thôøi gian rôøi raïc. Heä thoáng xöû lyù tín hieäu loaïi naøy ñöôïc goïi laø heä thoáng rôøi raïc, ví duï nhö maïïch taïo xung, ñieàu cheá xung… Neáu pheùp löôïng töû hoaù ñöôïc tieán haønh theo caû bieân ñoä vaø thôøi gian thì keát quaû nhaän ñöôïc laø tín hieäu soá. Trong heä thoáng soá, thoâng soá ñieàu khieån-bieân ñoä cuûa caùc xung chæ xuaát hieän taïi caùc ñieåm rôøi raïc caùch ñeà...