Đề tài Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ sử dụng thiết bị TCU

0. Th«ng sè db_2 quyÕt ®Þnh l­îng kho¶ng chÕt gi÷a hai ®Çu ra. -Pha cña t¸c ®éng ®iÒu khiÓn cã thÓ ®¶o ng­îc bëi th«ng sè t¸c ®éng ra. §iÒu khiÓn ON/OFF th­êng cã ­u ®iÓm râ khi qóa tr×nh cã nhiÖt ®é dao ®éng xung quanh gi¸ trÞ ®Æt. SP HYS t0 t on off off Output OP1 Ng­îc pha (OP1: nung nãng) SP HYS t0 t on off off Output OP1 ThuËn pha (OP1: lµm m¸t) SP HYS t0 t on off off Output OP2 Ng­îc pha (OP2: nung nãng) SP HYS t0 t on off off Output OP2 ThuËn pha (OP2: lµm m¸t) §¸p øng ON/OFF cña OP1 §¸p øng ON/OFF cña OP2 H×nh 21: §iÒu khiÓn ON/OFF cña hai ®Çu ra OP1 vµ OP2 -§iÒu khiÓn ON/OFF chØ nªn sö dông khi dao ®éng kh«ng ®æi lµ chÊp nhËn ®­îc. 4.3. §iÒu khiÓn Cascade Do cã hai ®Çu vµo lµ ®Çu vµo sensor ®o nhiÖt ®é vµ ®Çu vµo t­¬ng tù nªn cã thÓ øng dông TCU ®Ó thùc hiÖn ®iÒu khiÓn Cascade, trong ®ã chÕ ®é ho¹t ®éng ®­îc lùa chän bëi ch­¬ng tr×nh. Gi¸ trÞ ®äc t¹i ®Çu vµo t­¬ng tù ®­îc hiÓn thÞ trªn d·y d­íi, khi ®ã ®Ìn b¸o chÕ ®é ho¹t ®éng §4 s¸ng liªn tôc ch÷ SEC. * Gi¸ trÞ ®Æt tõ xa: Gi¸ trÞ ®Æt tõ xa ®­îc tÝnh bëi c«ng thøc: trong ®ã: Ttx – gi¸ trÞ ®iÓm ®Æt tõ xa Ttt – gi¸ trÞ ®Çu vµo t­¬ng tù rtIO = 0.000 9.999 bIAS = -999 9999 Trong chÕ ®é gi¸ trÞ ®Æt tõ xa th× trªn b¶ng ®iÒu khiÓn ®Ìn b¸o §3 s¸ng liªn tôc ch÷ REM. Nh»m môc ®Ých an toµn cho kho¶ng ®iÒu khiÓn ta cã thÓ h¹n chÕ giíi h¹n trªn d­íi cho kho¶ng ®iÒu khiÓn th«ng qua hai th«ng sè SPLO vµ SPHI. * §iÒu khiÓn Cascade: §iÒu khiÓn Cascade chia qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn thµnh 2 vßng lµ vßng trong vµ vßng ngoµi. +Vßng trong ®iÒu khiÓn c¸c biÕn mµ nã th­êng cã ®¸p øng nhanh, gi¶i quyÕt ngay lËp tøc c¸c nhiÔu (mµ b¶n th©n nã cã t¸c ®éng rÊt nhanh ) x¶y ra trong qu¸ tr×nh tr­íc khi chóng xuÊt hiÖn ë vßng ngoµi. +Vßng ngoµi thiÕt lËp ®iÓm ®Æt cho vßng trong +V× vßng ngoµi vµ vßng trong ®­îc xem nh­ lµ c¸c qu¸ tr×nh kh¸c biÖt ( vßng trong cã ®¸p øng nhanh h¬n ) do vËy chóng cã gi¸ trÞ lùa chän th«ng sè kh¸c nhau. +§èi víi TCU cã 2 m« h×nh ®iÒu khiÓn Cascade: m« h×nh Cascade trong vµ m« h×nh Cascade ngoµi. D­íi ®©y sÏ tr×nh bµy cô thÓ h¬n vÒ tõng m« h×nh ®iÒu khiÓn Cascade vµ so s¸nh tÝnh ­u viÖt cña mçi m« h×nh. Bé ®iÒu khiÓn vßng ngoµi Bé ®iÒu khiÓn vßng trong §Çu ra mét chiÒu 0 10 VDC §iÓm ®Æt tõ xa PID PID Qu¸ tr×nh trong Qu¸ tr×nh ngoµi Main Input TCU1 Main Input TCU2 SP H×nh 22: M« h×nh ®iÒu khiÓn External Cascade 4.3.1. M« h×nh ®iÒu khiÓn External Cascade. M« h×nh nµy sö dông 2 bé ®iÒu khiÓn: +Bé ®iÒu khiÓn vßng trong ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh trong nh»m tr¸nh nhiÔu cho qu¸ tr×nh ( VÝ dô: xèc nhiÖt trong qóa tr×nh ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é ). ThiÕt bÞ nµy cã ®Çu vµo t­¬ng tù, th«ng qua nã nhËn ®­îc gi¸ trÞ ®Æt tõ xa cña thiÕt bÞ kh¸c. +Bé ®iÒu khiÓn vßng ngoµi ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh ngoµi lµ qu¸ tr×nh chÝnh cÇn ®iÒu khiÓn. Ng­êi ®iÒu khiÓn nhËp gi¸ trÞ ®Æt tõ b¶ng ®iÒu khiÓn, bé ®iÒu khiÓn vßng ngoµi sÏ so s¸nh gi¸ trÞ ®Æt chÝnh víi gi¸ trÞ nhiÖt ®o ®­îc cña qóa tr×nh vµ ph¸t ra tÝn hiÖu 1 chiÒu ( ¸p hoÆc dßng ). TÝn hiÖu nµy sau ®ã ®­îc dïng lµm gi¸ trÞ ®Æt tõ xa cho bé ®iÒu khiÓn vßng trong. +Gi¸ trÞ ®Æt tõ xa cña bé ®iÒu khiÓn phô ph¶i ®­îc ®Æt tØ lÖ, th­êng th× gi¸ trÞ ®Æt tõ xa ®­îc ®Æt tØ lÖ b»ng kho¶ng cña qu¸ tr×nh thùc cña bé ®iÒu khiÓn phô . +Gi¸ trÞ ®Æt tõ xa cña bé ®iÒu khiÓn phô ph¶i ®­îc ®æi tØ lÖ, th­êng th× gi¸ trÞ ®Æt tõ xa ®­îc ®Æt tØ lÖ b»ng kho¶ng cña qu¸ tr×nh thùc cña bé ®iÒu khiÓn thø cÊp. . trong ®ã: SPtx - ®iÓm ®Æt tõ xa. HSTL – hÖ sè tØ lÖ gi÷a 2 thiÕt bÞ. bIAS – hÖ sè dÞch . rtIO – hÖ sè tØ lÖ cña bé ®iÒu khiÓn. +Trong 1 sè tr­êng hîp tÝn hiÖu gi¸ trÞ ®Æt tõ xa cã thÓ thay ®æi qóa nhanh hoÆc bÞ nhiÔu dÉn tíi sù mÊt æn ®Þnh cña bé ®iÒu khiÓn phô. Khi ®ã hÖ sè thay ®æi SPrP ®­îc dïng tíi ®Ó giíi h¹n l­îng thay ®æi cña gi¸ trÞ ®Æt tõ xa nªn ®Æt SPrP nhá nhÊt cã thÓ. PID PID2 Qu¸ tr×nh trong Qu¸ tr×nh ngoµi Main input Second analog input Setpoint H×nh 23: M« h×nh ®iÒu khiÓn Internal Cascade 4.3.2. M« h×nh ®iÒu khiÓn Internal Cascade . Trong m« h×nh ®iÒu khiÓn Internal Cascade c¸c chøc n¨ng cña hai bé ®iÒu khiÓn Cascade ®­îc tÝch hîp trong cïng 1 TCU. Trong mäi lÜnh vùc ®iÒu khiÓn th× m« h×nh ®iÒu khiÓn Internal Cascade ®Òu t¹o ra chÊt l­îng vµ tÝnh linh ho¹t ngang b»ng víi m« h×nh ®iÒu khiÓn External Cascade . Vßng ngoµi cung cÊp gi¸ trÞ ®Æt cho vßng trong: ®Çu ra cña vßng ngoµi ®­îc nhËp vµo vßng ngoµi lµm gi¸ trÞ ®Æt th«ng qua sù ®iÒu chØnh cña c¸c th«ng sè tØ lÖ DSP1 vµ DSP2. Gi¸ trÞ ®Æt nµy ®­îc vßng trong sö dông ®Ó tÝnh to¸n ®­a ra ®Çu ra thùc . 4.4. VÊn ®Ò tù chØnh trong TCU Khi thùc hiÖn tù chØnh trong TCU th× ta chØ cÇn ®Æt c¸c s¬ kiÖn ban ®Çu, sau ®ã dùa vµo ®Æc tÝnh qu¸ tr×nh TCU sÏ tù quyÕt ®Þnh c¸c th«ng sè ®iÒu khiÓn phï hîp ®Ó cung cÊp ®Çu ra mét c¸ch chÝnh x¸c vµ tin cËy nhÊt. Trong suèt qu¸ tr×nh tù chØnh, bé ®iÒu khiÓn cã thÓ t¹m thêi lµm cho ®Çu ra cña hÖ thèng dao ®éng tõ 0 100 %. §­êng ®Æc tÝnh ®Çu tiªn cña ®Çu ra bao giê còng lµ ®Æc tÝnh do s¬ kiÖn cña chóng ta ®Æt tr­íc. Nh÷ng th«ng sè cÇn ph¶i ®Æt tr­íc khi vµo chÕ ®é tù chØnh lµ ®é trÔ ®iÒu khiÓn ( CHYS ) vµ m· thay ®æi tù chØnh ( tcod ) . 0% 100% off 0% 100% off on on Aut1 Aut2 Aut3 Aut4 OP1 ®Çu ra Linear DC, ®iÒu khiÓn van Pha B¾t ®Çu tù chØnh t SP §iÓm tù chØnh KÕt thóc qu¸ tr×nh tù chØnh H×nh 24: Ho¹t ®éng cña qu¸ tr×nh tù chØnh CHYS C¸c th«ng sè sau ®©y sÏ ®­îc tù ®éng ®Æt bëi qu¸ tr×nh tù chØnh: ProP Kho¶ng tØ lÖ. Intt H»ng sè tÝch ph©n. dErt H»ng sè vi ph©n. Fltr HÖ sè läc tÝn hiÖu vµo. OPdP Tèc ®é ®¸p øng. *Tù chØnh cho c¸c hÖ thèng nung nãng/lµm m¸t. TCU cã hai ®Çu ra OP1 vµ OP2 t­¬ng øng ®Ó nung nãng/ lµm m¸t. Th«ng sè cÇn thiÕt nhÊt cho c¸c hÖ thèng nµy lµ db_2. Th«ng sè db_2 quyÕt ®Þnh kho¶ng thêi gian x¶y ra kho¶ng chÕt hay hiÖn t­îng cïng tån t¹i c¶ hai t¸c ®éng nung nãng vµ lµm m¸t trong qu¸ tr×nh tù chØnh. Th«ng sè db_2 tiÕp tôc gi÷ nguyªn gi¸ trÞ cña nã cho tíi khi qu¸ tr×nh tù chØnh hoµn thµnh, sau ®ã ta nªn ®Æt l¹i gi¸ trÞ cho db_2. Chó ý: CÇn h¹n chÕ tèi ®a nhiÔu do t¶i ngoµi g©y ra bëi nÕu kh«ng chóng sÏ g©y t¸c ®éng cho qu¸ tr×nh quyÕt ®Þnh c¸c h»ng sè cña bé PID *Tù chØnh cho hÖ thèng Internal Cascade. Tù chØnh cho hÖ thèng Internal Cascade bao gåm hai ph©n ®o¹n tù chØnh: tù chØnh cho vßng trong vµ tù chØnh cho vßng ngoµi. Mçi tËp th«ng sè cho tõng vßng ®­îc tù chØnh mét c¸ch ®éc lËp, vµ vßng trong th­êng ®­îc chØnh tr­íc. §Ó kÝch ho¹t qu¸ tr×nh tù chØnh, tr­íc hÕt cÇn “më kho¸” cho th«ng sè tUNE ( trong modul kho¸ ), sau ®ã trong chÕ ®é Èn lùa chän yES cho th«ng sè tUNE, tiÕp ®ã dùa vµo yªu cÇu cô thÓ cña hÖ thèng mµ chän tù chØnh cho vßng trong (SEC) hay vßng ngoµi (PRI). Qu¸ tr×nh tù chØnh tr¶i qua 4 pha, trªn hiÓn thÞ d­íi sÏ hiÖn chØ sè cña pha tÝch cùc. Pha HiÓn thÞ cho vßng ngoµi HiÓn thÞ cho vßng trong 1 APr1 ASC1 2 APr2 ASC2 3 APr3 ASC3 4 APr4 ASC4 H×nh 25: Pha ®iÒu khiÓn cña qu¸ tr×nh tù chØnh Trong qu¸ tr×nh tù chØnh TCU sÏ tù tÝnh to¸n vµ thay ®æi c¸c th«ng sè cho bé ®iÒu khiÓn vßng trong bao gåm: Pb_2 Kho¶ng tØ lÖ. It_2 H»ng sè tÝch ph©n. dt_2 H»ng sè vi ph©n. OPd2 H»ng sè tèc ®é ®¸p øng vßng trong. Tù chØnh cña vßng trong chÞu ¶nh h­ëng lín cña gi¸ trÞ ®Æt. Trong chÕ ®é tù ®éng, gi¸ trÞ ®Æt cña vßng trong lµ ®Çu ra cña vßng ngoµi ( ®­îc tÝnh tõ khi b¾t ®Çu qu¸ tr×nh tù chØnh ). Cßn trong ho¹t ®éng ®iÒu chØnh tay nã mang gi¸ trÞ ®äc ®­îc cña ®Çu vµo t­¬ng tù thø hai ( lóc khëi ®éng qu¸ tr×nh tù chØnh ). Tr­íc khi b­íc vµo qu¸ tr×nh tù chØnh cho vßng trong cÇn l­u ý ®Æt thang ®o phï hîp víi ph¹m vi cña qu¸ tr×nh ( do vßng trong ®iÒu khiÓn ). C¸c b­íc tiÕn hµnh ®iÒu chØnh hÖ thèng ®iÒu khiÓn Internal Cascade: + B1: §Æt TCU vµo kiÒu ho¹t ®éng ®iÒu chØnh tay (USEr). + B2: §iÒu khiÓn tÝn hiÖu ra cho tíi khi c¸c th«ng sè cña bé ®iÒu khiÓn vßng ngoµi gÇn b»ng gi¸ trÞ ®iÓm ®Æt. + B3: Khëi ®éng tù chØnh vßng trong. + B4: Khëi ®éng tù chØnh vßng ngoµi. + B5: §Æt TCU ë chÕ ®é tù ®éng. Sau khi qu¸ tr×nh ®· ë tr¹ng th¸i x¸c lËp, bé ®iÒu khiÓn vßng trong vµ ngoµi cã thÓ tiÕp tôc ®­îc chØnh ®Þnh l¹i (tù ®éng). BÊt cø mét th«ng sè nµo cña bé PID vßng trong bÞ thay ®æi th× lËp tøc TCU sÏ thay ®æi c¸c th«ng sè cu¶ bé PID vßng ngoµi. *Tù chØnh cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn External Cascade . HÖ thèng External Cascade sö dông 2 bé ®iÒu khiÓn, bé ®iÒu khiÓn vßng trong vµ bé ®iÒu khiÓn vßng ngoµi. Bé ®iÒu khiÓn vßng trong cã ®Çu vµo lµ gi¸ trÞ ®Æt tõ xa vµ ®Çu ra lµ ®Çu ra chÝnh cña qu¸ tr×nh, bé ®iÒu khiÓn vßng ngoµi cã ®Çu vµo lµ ®Çu vµo chÝnh cña qu¸ tr×nh vµ ®Çu ra lµm ®iÓm ®Æt cho vßng trong . C¸c th«ng sè cña vßng trong ®­îc ®iÒu chØnh tr­íc vµ cÇn ph¶i ®Æt thang ®o cho vßng trong. Sau ®©y lµ c¸c b­íc cµi ®Æt cho tù chØnh cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn External Cascade: +B1: §Æt bé ®iÒu khiÓn vßng trong ë chÕ ®é ®iÓm ®Æt ®Þa ph­¬ng vµ ®iÒu chØnh tay. + B2: §iÒu chØnh ®Çu ra cña bé ®iÒu khiÓn vßng trong cho tíi khi c¸c biÕn cña vßng ngoµi xÊp xØ gi¸ trÞ ®iÓm ®Æt (± 10%). + B3: NhËp gi¸ trÞ ®iÓm ®Æt cho bé ®iÒu khiÓn vßng trong b»ng gi¸ trÞ cña qu¸ tr×nh vßng trong. + B4: TiÕn hµnh tù chØnh cho vßng trong ë chÕ ®é ®iÓm ®Æt ®Þa ph­¬ng. + B5: §Æt bé ®iÒu khiÓn vßng trong ë chÕ ®é ®iÓm ®Æt tõ xa vµ ®iÒu chØnh tù ®éng. + B6: TiÕn hµnh tù chØnh cho vßng ngoµi trong kiÓu ®iÒu chØnh tù ®éng. Sau khi qu¸ tr×nh ®· ®¹t x¸c lËp, bé ®iÒu khiÓn vßng trong vµ bé ®iÒu khiÓn vßng ngoµi vÉn cã thÓ ®­îc ®iÒu chØnh l¹i c¸c th«ng sè ( tù ®éng ) khi mét th«ng sè nµo ®ã cña bé ®iÒu khiÓn vßng trong bÞ thay ®æi. Ch­¬ng 5 kÕt nèi truyÒn th«ng Rs 485 5.1. ChuÈn truyÒn th«ng RS-485. ChuÈn truyÒn th«ng RS-485 cho phÐp truyÒn vµ nhËn d÷ liÖu trªn d©y c¸p ®¬n.ChÝnh ®Æc ®iÓm nµy ®­îc sö dông ®Ó gi¸m s¸t c¸c biÕn gi¸ trÞ ,®Æt l¹i c¸c ®Çu ra vµ thay ®æi gi¸ trÞ ,tÊt c¶ c¸c c«ng viÖc nµy ®Òu ®­îc thùc hiÖn tõ xa. C¸c thiÕt bÞ th­êng ®­îc ghÐp nèi víi bé ®iÒu chØnh nhiÖt ®é TCU nh­ m¸y in mét thiÕt bÞ ®Çu cuèi , bé diÒu khiÓn ch­¬ng tr×nh ,hay mét m¸y tÝnh trung t©m. RS-485 cho phÐp truyÒn trªn kho¶ng c¸ch lªn tíi 1200m. Cã tíi 32 bé ®iÒu khiÓn cã thÓ ®­îc nèi trªn cïng mét ®­êng c¸p vµ ®­êng nèi chung. §Þa chØ cña c¸c bé ®iÒu khiÓn ®­îc ®¸nh sè tõ 0 tíi 99. Bé chuyÓn ®æi GCM422 ®­îc cµi ®Æt nh»m më réng tÝnh linh ho¹t cña bé ®iÒu khiÓn. Khi sö dông mét thiÕt bÞ ®Çu cuèi hay mét m¸y tÝnh trung t©m mµ chØ sö dông mét bé TCU th× ®Þa chØ “0” ®­îc sö dông lo¹i trõ yªu cÇu ®èi víi c¸c ®Þa chØ x¸c ®Þnh khi göi ®i mét lÖnh. NÕu nhiÒu h¬n mét bé TCU trªn ®­êng truyÒn th× mçi bé TCU ph¶i ®­îc ®¸nh mét ®Þa chØ kh¸c nhau. +Khu«n d¹ng cña d÷ liÖu truyÒn. Sù ho¹t ®éng truyÒn th«ng b¸n song c«ng göi d÷ liÖu b»ng c¸ch kho¸ c¸c møc ®iÖn ¸p trªn ®­êng c¸p chung.D÷ liÖu ®­îc nhËn b»ng viÖc gi¸m s¸t c¸c møc vµ nhËn ra ®­îc c¸c m· ®­îc truyÒn tíi. §Ó cho d÷ liÖu ®­îc nhËn ra mét c¸ch chÝnh x¸c th× ph¶i ®ång nhÊt viÖc ®Þnh d¹ng vµ tèc ®é truyÒn gi÷a c¸c thiÕt bÞ truyÒn th«ng.C¸c biÕn ®Þnh d¹ng ®èi víi bé ®iÒu khiÓn TCU lµ 1 bit start ,7 bit data ,0 bit parity hoÆc 1 bit parity ,vµ 1 bit stop . Tèc ®é truyÒn baud th­êng lµ :300,600,1200,2400,4800,9600 baud. H×nh 30: Khu«n d¹ng d÷ liÖu Tr­íc khi thiÕt lËp truyÒn nèi tiÕp th× bé ®iÒu khiÓn TCU ph¶i ®­îc lËp ch­¬ng tr×nh ®Ó cã cïng tèc ®é truyÒn vµ parity víi c¸c thiÕt bÞ kÕt nèi. Thªm vµo ®ã sè ®Þa chØ vßng vµ m¸y in ph¶i nªn ®­îc biÕt ®Õn. Khi sö dông mét thiÕt bÞ ®Çu cuèi hay mét m¸y tÝnh trung t©m mµ chØ sö dông mét bé ®iÒu khiÓn TCU ,®Þa chØ ‘0’ cã thÓ ®­îc dïng nh»m lo¹i ra yªu cÇu ®èi víi c¸c ®Þa chØ x¸c ®Þnh khi göi ®i mét lÖnh . NÕu cã nhiÒu h¬n mét bé TCU trªn ®­êng truyÒn th× mçi bé TCU ph¶i ®­îc ®¸nh mét ®Þa chØ kh¸c nhau. 5.2. TruyÒn c©u lÖnh vµ d÷ liÖu. 5.2.1. TruyÒn c©u lÖnh. Khi göi lÖnh tíi 1 bé ®iÒu khiÓn ,mét chuçi lÖnh ph¶i ®­îc x©y dùng. Chuçi c©u lÖnh cã thÓ bao gåm c¸c m· lÖnh,gi¸ trÞ x¸c ®Þnh ,vµ d÷ liÖu sè. Sau ®©y lµ danh s¸ch c¸c lÖnh vµ gi¸ trÞ nhËn d¹ng ,®­îc sö dông khi truyÒn th«ng víi TCU. C©u lÖnh M« t¶ N(4EH) §Þa chØ lÖnh:tiÕp theo mét hoÆc hai sè ,sè ®Þa chØ tõ 0 tíi 99. P(50H) TruyÒn lÖnh in . TruyÒn sù lùa chän t¹i phÇn Program Option(PoPt). R(52H) §Æt l¹i lÖnh. TiÕp theo lµ mét gi¸ trÞ Value Identifier (G hoÆc H). T(54H) LÖnh truyÒn gi¸ trÞ ;TiÕp theolµ mét gi¸ trÞ Value Identifier (A-M,O,Q,W-Z,AA,BB, hoÆc HC). C(43H) LÖnh ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng. TiÕp theo lµ mét gi¸ trÞ Value Identifier(S hoÆcU) vµ sè. V(56H) LÖnh thay ®æi gi¸ trÞ .TiÕp theo lµ mét gi¸ trÞ Value Identifier (B-H,J-M,O,Q,X-Z) ,sau ®ã lµ d÷ liÖu sè riªng. 5.2.2. NhËn d÷ liÖu. D÷ liÖu ®­îc truyÒn tõ TCU khi mét lÖnh “T”Transmit Value hay mét lÖnh “P” Transmit Print Options ®­îc göi tíi bé ®iÒu khiÓn th«ng qua cæng nèi tiÕp .D÷ liÖu còng ®­îc truyÒn khi ®Çu vµo ng­êi sö dông (User Input),lËp ch­¬ng tr×nh cho chøc n¨ng yªu cÇu in (Print Request),®­îc kÝch ho¹t .Do ®Æc ®iÓm tèc ®é in cho phÐp lùa chän m¸y in ®Ó ®­îc truyÒn t¹i tèc ®é ch­¬ng tr×nh qua cæng nèi tiÕp. H×nh 26: Chuçi kÝ tù ®iÓn h×nh Kho¶ng trèng DÊu trõ DÊu chÊm ®¬n vÞ Carriage return Line feed Blank S E T - . 1 2 3 3 4 F CR LF SP CR LF 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Bèn digit BiÕn nhí ®Þa chØ thiÕt bÞ Cuèi cuéc truyÒn ViÖc truyÒn chuçi sè cã d¹ng nh­ sau: Hai digit ®Çu lµ ®Þa chØ bé ®iÒu khiÓn .NÕu ®Þa chØ bé ®iÒu khiÓn lµ 0 th× « ®Çu ®Ó trèng .Mét kho¶ng tiÕp theo lµ sè ®Þa chØ bé ®iÒu khiÓn.Ba kÝ tù tiÕp theo lµ biÕn nhí theo sau bëi mét hay nhiÒu kho¶ng trèng.Gi¸ trÞ d÷ liÖu b»ng sè ®­îc truyÒn tiÕp theo b»ng c¸c bé ®iÒu khiÓn x¸c ®Þnh .Gi¸ trÞ phñ ®Þnh ®­îc chØ thÞ bëi kÝ hiÖu “-”. VÞ trÝ dÊu chÊm thËp ph©n trong giíi h¹n tr­êng d÷ liÖu phô thuéc vµo gi¸ trÞ thùc mµ nã thÓ hiÖn.Sè d÷ liÖu ®­îc s¾p ®óng chç ,kh«ng b¾t ®Çu b»ng 0. Khi lÖnh T hay yªu cÇu in cã kÕt qu¶ ,c¸c chuçi kÝ tù trªn ®­îc göi trªn mçi ®­êng cña mét khèi truyÒn. NÕu cã nhiÒu h¬n mét chuçi ®­îc truyÒn ,cã 100ms tíi 200ms g¸n liÒn vµo thêi gian trÔ sau khi truyÒn mçi chuçi vµ sau mçi khèi truyÒn.Khi giao tiÕp víi m¸y in ,viÖc göi c¸c biÕn nhí th­êng ®­îc yªu cÇu. *KÕt nèi TCU víi PC. §Ó sö dông kh¶ n¨ng truyÒn th«ng nèi tiÕp cña TCU th× yªu cÇu m¸y tÝnh ph¶i cã card nèi tiÕp RS485. NÕu mét IBM PC thÝch hîp ®­îc sö dông th× card nèi tiÕp RS485 ®­îc cµi ®Æt vµo ch©n c¾m më réng trªn b¶ng m¹ch chÝnh . RS 485 card cã thÓ ®­îc thiÕt lËp cho viÖc vËn hµnh “2 –d©y ®«i ”,víi chÕ ®é vËn hµnh nµy th× mçi phÇn thiÕt bÞ ph¶i cã thÓ chuyÓn m¹ch tõ chÕ ®é nhËn tíi chÕ ®é truyÒn vµ ng­îc l¹i . Bé ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng b×nh th­êng trong chÕ ®é nhËn d÷ liÖu .Nã sÏ tù ®éng chuyÓn m¹ch tíi chÕ ®é truyÒn d÷ liÖu khi Transmit Value Command hoÆc Print Request cã kÕt qu¶ .Víi m¸y tÝnh ®Ó chuyÓn m¹ch tõ chÕ ®é nhËn d÷ liÖu sang truyÒn d÷ liÖu th× ph¶i cã phÇn mÒm ®iÒu khiÓn, ®­îc viÕt ®Ó thùc hiÖn nhiÖm vô nµy. Trªn hÇu hÕt Card nèi tiÕp RS 485 th× tÝn hiÖu RTS (Request to Send)®­îc thiÕt lËp ®Ó sö dông nh­ viÖc ®Þnh h­íng (truyÒn /nhËn )tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn . PhÇn mÒm ®iÒu khiÓn ph¶i ng¾t tr¹ng th¸i cña ®­êng RTS khi m¸y tÝnh ®ang thùc hiÖn viÖc truyÒn vµ nhËn d÷ liÖu. Bé ®iÒu khiÓn dµnh 100 ms ®Ó m¸y tÝnh thùc hiÖn viÖc chuyÓn ®æi tõ chÕ ®é truyÒn sang chÕ ®é nhËn . NÕu card RS 485 kh«ng ®­îc sö dông vµ chØ cã cæng RS 232 lµ biÕn th× module chuyÓn ®æi GCM 232&GCM 422 ®­îc sö dông . Bé chuyÓn ®æi GCM232 chuyÓn tõ RS 232 sang dßng ®iÖn vßng . Bé chuÓn ®æi GCM 422 chuyÓn 20mA dßng ®iÖn vßng sangRS 422/RS 485. Bé chuyÓn ®æi GCM422 cã 25 ®Çu ra. Chó ý : GCM422 yªu cÇu ®Çu TXEN cho chÕ ®é vËn hµnh riªng. §Çu TXEN lµ d¹ng phô thuéc .NÕu nã kh«ng ®­îc chØ ra trªn nh·n m¸y th× nã kh«ng cã gi¸ trÞ ®èi víi m¸y ®ã . *KÕt nèi nèi tiÕp . Khi nèi khèi ®Çu ra, t¹i ®»ng cuèi cña khèi ta ®Ó ý ®Õn tªn cña ®Çu ra ®Ó nèi mçi d©y vµo ®óng vÞ trÝ riªng cña nã. §èi víi c«ng viÖc nµy th× chØ cÇn sö dông hai d©y truyÒn ph¸t vµ mét d©y chung. Hai d©y truyÒn d÷ liÖu nèi tíi TX/RX(+) vµ TX/RX(-). C¸p dÉn nªn lµ c¸p ®«i ,trong mét sè øng dông th× mét tÝn hiÖu ®Êt cã thÓ ®­îc yªu cÇu ®Ó thiÕt lËp mét ®­êng ®Êt chuÈn . TÝn hiÖu ®Êt sÏ ®­îc yªu cÇu nÕu thiÕt bÞ kh«ng cã ®iÖn trë ®iÖn ¸p lÖch trong nèi víi ®­êng RS485. TÝn hiÖu ®Çu vµo th­êng ®­îc c¸ch ®iÖn tõ ®­êng RS 485vµ ®Çu ra t­¬ng tù “-”. Chó ý : Kh«ng nèi bÊt cø ®Çu chung nµo tíi ®Çu ra t­¬ng tù “-”. * KÕt nèi TCU víi m¸y in. Mét hay nhiÒu bé TCU cã thÓ ®­îc nèi víi m¸y in RLC modul DMPC , sö dông module chuyÓn ®æi RLC GCM 422. §Çu nèi TX EN (Transmit Enable) ®­îc nèi tíi ch©n nèi kh«ng truyÒn trªn module GCM 422. M¸y in sau ®ã cã thÓ nhËn d÷ liÖu khi User Input, ®­îc lËp tr×nh cho chøc n¨ng yªu cÇu in, ho¹t ®éng. Bé GCM 422 ph¶i cã jumper trong ®Æt t¹i 485 vÞ trÝ. 25 ch©n nèi trªn module GCM 422 ph¶i ®­îc c¾m jumper t¹i c¸c vÞ trÝ ch©n 2, 3 vµ 14, 16. Bé TCU ph¶i ®­îc lËp tr×nh ®Ó cã cïng tèc ®é truyÒn víi m¸y in. Khi cã nhiÒu h¬n 1 bé ®iÒu khiÓn trªn ®­êng truyÒn th× mçi ®Çu ghÐp nèi TX-EN ®­îc nèi tíi ch©n ch­a truyÒn cña module GCM 422. T¹i mçi thêi ®iÓm chØ cã duy nhÊt mét bé TCU cã chøc n¨ng in ,nh»m tr¸nh kh¶ n¨ng x¶y ra xung ®ét khi cã nhiÒu h¬n mét TCU yªu cÇu m¸y in thùc hiÖn . *M¸y tÝnh trung t©m – Sever. Mét nhµ m¸y sö dông nhiÒu bé ®iÒu khiÓn TCU ®Ó ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. C¸c bé TCU ®­îc ®Æt t¹i c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau ®Ó tèi thiÓu ho¸ qu¸ tr×nh xö lý. §Æt t¹i phßng ®iÒu hµnh s¶n xuÊt mét m¸y tÝnh c«ng nghiÖp, m¸y tÝnh nµy ®­îc nèi víi c¸c bé TCU qua ®­êng d©y truyÒn th«ng. Mçi bé TCU ®­îc ®¸nh mét ®Þa chØ kh¸c nhau, nh­ng tÊt c¶ ®Òu ph¶i ®­îc lËp tr×nh ®Ó ®­îc t­¬ng thÝch víi m¸y tÝnh. Hosterminal TX/RX (+) TX/RX (-) TCU2 TX/RX (+) TX/RX (-) TX/RX (+) TX/RX (-) TX/RX (+) TX/RX (-) TX/RX (+) TX/RX (-) TX/RX (+) TCU4 TCU6 TCU5 TCU3 TCU1 TX/RX (-) H×nh 27 : KÕt nèi nhiÒu TCU víi Hosterminal M¸y tÝnh sö dông c¸c c©u lÖnh riªng ®Ó göi vµ nhËn d÷ liÖu tõ c¸c bé TCU. NÕu hai ®­êng truyÒn th«ng ®­îc thiÕt lËp gi÷a TCU vµ mét m¸y tÝnh, tr­íc tiªn m¸y tÝnh ph¶i nhËn ®­îc th«ng tin tõ TCU. KÝch ho¹t User Input, lËp ch­¬ng tr×nh cho chøc n¨ng yªu cÇu in,b¾t ®Çu viÖc truyÒn tõ TCU. Mét bé RLC Serial Couverter Module GCM 422 ®­îc thiÕt lËp nh»m më réng kh¶ n¨ng thÝch nghi cña bé ®iÒu chØnh nhiÖt ®é TCU. ch­¬ng 6 øng dông thiÕt bÞ ®iÒu chØnh nhiÖt ®é vµo c¸c hÖ thèng c«ng nghiÖp. 6.1. §iÒu khiÓn gi¸m s¸t dßng cÊp nhiÖt. §©y lµ ®Çu vµo ( kh«ng b¾t buéc ) cho phÐp ®iÒu khiÓn dßng cÊp nhiÖt th«ng qua modul ®Çu ra chÝnh OP1. Gi¸ trÞ dßng cÊp nhiÖt thùc ®­îc quan s¸t trªn hiÓn thÞ d­íi. Th«ng qua TCU ta cã thÓ biÕt ®­îc tr¹ng th¸i hiÖn t¹i cña d©y ®èt hay kh¶ n¨ng hë m¹ch ,ng¾n m¹ch víi ®Êt. Mét ®Çu ra c¶nh b¸o cã thÓ ®­îc lËp tr×nh ®Ó göi ra tÝn hiÖu b¸o ®éng mét sù kiÖn nµo ®ã tr­íc khi nã ¶nh h­ëng tíi qu¸ tr×nh. Gi¸ trÞ cña c¶nh b¸o dßng cÊp nhiÖt ®­îc ®Æt thÊp h¬n kho¶ng 10-20% gi¸ trÞ dßng cÊp nhiÖt thùc. H×nh 28: §iÒu khiÓn gi¸m s¸t dßng cÊp nhiÖt. §iÒu khiÓn dßng cÊp nhiÖt cña TCU th­êng dïng nguån mét pha, ®èi víi hÖ thèng sö dông nguån 3 pha h·ng s¶n xuÊt ( Red Lion ) cã lo¹i IMH cho phÐp ®iÒu khiÓn tõng pha riªng lÎ. +VÝ dô: Sö dông mét biÕn dßng 50:0.1. Dßng thùc ®äc ®­îc trªn hiÓn thÞ lµ 38A. Khi ®ã gi¸ trÞ c¶nh b¸o lçi ®­îc ®Æt lµ 32.0A ( =38*85% ) . NÕu dßng cÊp nhiÖt v­ît qu¸ ng­ìng 32.0A, TCU sÏ sinh ra mét sù kiÖn b¸o ®éng. D­íi ®©y lµ mét sè th«ng sè cÇn thiÕt cho øng dông nµy: HCur=50.0 Thang ®Çy ®ñ cho dßng nhiÖt b»ng víi biÕn dßng. ACt1=HCur §Æt modul c¶nh b¸o 1 cho sù kiÖn lçi vÒ nhiÖt AL1=32.0 Ng­ìng c¶nh b¸o trªn. Trong vÝ dô nµy ®Çu vµo gi¸m s¸t dßng cÊp nhiÖt dïng ®Ó ph¸t hiÖn sím sù cè háng d©y nung ®Ó b¸o ®éng cho ng­êi vËn hµnh kÞp thêi cã biÖn ph¸p xö lý tr­íc khi nã ¶nh h­ëng tíi qu¸ tr×nh. Gi¸ trÞ thùc cña dßng cÊp nhiÖt ®­îc quan s¸t trªn hiÓn thÞ d­íi vµ cÇn thiÕt ph¶i sö dông ®Çu ra c¶nh b¸o. 6.2. §iÒu khiÓn nung nãng/ lµm m¸t. H×nh 29: §iÒu khiÓn nung nãng /lµm m¸t. ThiÕt bÞ TCU cã hai ®Çu ra nung nãng vµ lµm l¹nh cho c¸c qu¸ tr×nh, trong thùc tÕ cã nhiÒu qu¸ tr×nh cÇn c¶ hai tÝnh n¨ng nµy víi môc ®Ých ®¹t tíi kho¶ng nhiÖt ®é chÝnh x¸c còng nh­ mét gi¸ trÞ nhiÖt ®é cè ®Þnh nµo ®ã. C¸c th«ng sè cÇn lËp cÊu h×nh cho chøc n¨ng lµm m¸t: CYC2 nhËp chu kú thêi gian lµm m¸t. GAN2 nhËp th«ng sè quan hÖ. db_2 nhËp kho¶ng chÕt(dead band). 6.3. §iÒu khiÓn vÞ trÝ van. Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn vÞ trÝ van dïng hai ®Çu ra “®ãng” vµ “më” ®Ó trùc tiÕp ®Æt vÞ trÝ cho van theo mét vßng kÝn.. Còng cã thÓ dïng trùc tiÕp ®Çu ra Linear DC ®Ó ®iÒu khiÓn vÞ trÝ cña van th«ng qua mét sè th«ng sè nhËp vµo mµ kh«ng cÇn ph¶i dïng tíi c¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn PID hay ON/OFF. H×nh 30: §iÒu khiÓn vÞ trÝ van. Cã hai kiÓu ®iÒu khiÓn van: ®iÒu khiÓn vÞ trÝ vµ ®iÒu khiÓn vËn tèc. §iÒu khiÓn vÞ trÝ sö dông tÝn hiÖu ph¶n håi cßn ®iÒu khiÓn vËn tèc th× kh«ng. ¸p suÊt h¬i n­íc ®­îc ®iÒu khiÓn bëi TCU víi Valve Positioner . TCU duy tr× nhiÖt ®é dßng n­íc nãng kh«ng ®æi b»ng viÖc ®iÒu khiÓn vÞ trÝ cña van. * §iÒu khiÓn vÞ trÝ. §iÖn trë ph¶n håi (thÓ hiÖn vÞ trÝ cña van) ®­îc ®o ®Ó ®­a vµo TCU vµ c©n b»ng thang ®o t­¬ng øng tõ 0 ¸ 100 %. VÞ trÝ cña van ®­îc so s¸nh víi ®Çu ra ®Ó quyÕt ®Þnh sù thay ®æi l¹i vÞ trÝ cho van. Khi tÝn hiÖu ph¶n håi kh«ng t­¬ng øng víi ®Çu ra nghÜa lµ ®· x¶y ra sù kiÖn háng ®éng c¬ van, háng van hoÆc mÊt tÝn hiÖu ph¶n håi. Khi ®ã sÏ cã ®iÒu khiÓn cho sù lËt tr¹ng th¸i cña tÝn hiÖu c¶nh b¸o. c¶nh b¸o van dïng mét bé ®Õm thêi gian ®¶m b¶o cho sù t­¬ng øng cña ®Çu ra vµ ph¶n håi van trong mét kho¶ng thêi gian ®Æt tr­íc. Khi x¶y ra sù kiÖn c¶nh b¸o, trªn hiÓn thÞ d­íi sÏ hiÓn thÞ th«ng b¸o “VALV” vµ nÕu ®­îc nèi víi thiÕt bÞ c¶nh b¸o th× TCU sÏ ®­a ra tÝn hiÖu ®Ó th«ng tin vÒ sù kiÖn cho ng­êi vËn hµnh biÕt. Mçi lÇn tÝn hiÖu c¶nh b¸o lËt tr¹ng th¸i, ®Ó t¾t b¸o ®éng th× ®Çu ra ph¶i b»ng víi vÞ trÝ ph¶n håi (®· quy ®æi tÝn hiÖu). Khi ®Æt thêi gian c¶nh b¸o van b»ng 0 sÏ lµm mÊt t¸c dông c¶nh b¸o. LËp cÊu h×nh cho c¸c th«ng sè : +ChÕ ®é ®iÒu khiÓn vÞ trÝ: VPS1 nhËp vÞ trÝ ®ãng van VPS1 nhËp vÞ trÝ më van Vudt nhËp chu kú cËp nhËt van VPdb nhËp kho¶ng chÕt VFAL nhËp thêi gian ph¸t hiÖn háng van Act1 ®Æt ®Çu ra c¶nh b¸o cho ph¸t hiÖn háng van. *§iÒu khiÓn vËn tèc. ChÕ ®é ®iÒu khiÓn vËt tèc cña Valve Positioner lµ ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn van ®Æc biÖt ,nã kh«ng sö dông tÝn hiÖu ph¶n håi. T¹i chÕ ®é ®iÒu khiÓn nµy th× bé ®iÒu khiÓn sÏ ®¸p øng sù thay ®æi gi¸ trÞ ®Çu ra ,thay v× ®¸p øng trùc tiÕp gi¸ trÞ ra nh­ trong ®iÒu khiÓn vÞ trÝ. NÕu cã lçi qu¸ tr×nh ,th× bé ®iÒu khiÓn sÏ t¸c ®éng tr­íc tiªn tíi ®Çu ra ®éng c¬ ®iÒu khiÓn nh»m lo¹i trõ lçi . +ChÕ ®é ®iÒu khiÓn vËn tèc: Vudt nhËp chu kú cËp nhËt van VOPt nhËp thêi gian më van VCLt nhËp thêi gian ®ãng van Vont nhËp kho¶ng chÕt. 6.4. §iÒu khiÓn Internal Cascade: H×nh 31: §iÒu khiÓn Internal Cascade. Vßng ®iÒu khiÓn Cascade lµ ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn cã chÊt l­îng tèt h¬n ®iÒu khiÓn mét vßng cæ ®iÓn. §iÒu khiÓn Cascade cho phÐp qu¸ tr×nh ®­îc chia thµnh hai vßng :vßng ®iÒu khiÓn trong vµ vßng ®iÒu khiÓn ngoµi .Vßng ®iÒu khiÓn ngoµi nhËn gi¸ trÞ ®Æt tõ vßng ®iÒu khiÓn trong ®Ó ®iÒu khiÓn biÕn trung gian (¸p suÊt h¬i). Møc ®iÒu khiÓn cña biÕn trung gian lµ ®Çu vµo qu¸ tr×nh trong .Vßng trong(nhiÖt ®é) ®iÒu khiÓn c¸c biÕn thay ®æi nhanh, nhê vËy nã t¸c ®éng nhanh h¬n víi c¸c nhiÔu ®Ó gi¶m ¶nh h­ëng cña nhiÔu tíi qu¸ tr×nh chÝnh. LËp cÊu h×nh cho c¸c th«ng sè : OPer chän chÕ ®é ®iÒu khiÓn Cascade. Root chän tuyÕn tÝnh ho¸ ®Çu vµo t­¬ng tù thø hai. dPt2 chän vÞ trÝ dÊu chÊm ®éng . dsP1, InP1, DsP2, InP2: chän thang tØ lÖ cho ®Çu vµo thø hai. OPd2 hÖ sè läc nhiÔu cho ®Çu vµo thø hai. C¸c th«ng sè ho¹t ®éng: SP_2 gi¸ trÞ ®iÓm ®Æt cña vßng trong. Pb_2 kho¶ng tû lÖ cho vßng trong. It_2 h»ng sè tÝch ph©n cho vßng trong. dt_2 h»ng sè vi ph©n cho vßng trong. 6.5. §iÒu khiÓn External Cascade. ë ®©y thiÕt bÞ PCU ( Process Control Unit ) ®ãng vai trß lµ bé ®iÒu khiÓn cña vßng trong. LËp cÊu h×nh cho c¸c th«ng sè: OPer chän chÕ ®é ®iÒu khiÓn Cascade. Root chän tuyÕn tÝnh ho¸ ®Çu vµo t­¬ng tù thø hai. dPt2 chän vÞ trÝ dÊu chÊm ®éng . dsP1, InP1, DsP2, InP2: chän thang tØ lÖ cho ®Çu vµo thø hai. SPtr chän chÕ ®é ®iÓm ®Æt ®Þa ph­¬ng/ tõ xa. H×nh 32: §iÒu khiÓn External Cascade. C¸c th«ng sè ho¹t ®éng: Rtio hÖ sè ratio cho ®iÓm ®Æt tõ xa. biaS hÖ sè bias cho ®iÓm ®Æt tõ xa. 6.6. §iÒu khiÓn gi¸ trÞ ®Æt Master. Mét TCU Master t¹o ®iÓm ®Æt cho nhiÒu TCU Slave (tèi ®a 50 ). §Çu ra Linear DC cña TCU Master nèi víi ®Çu vµo t­¬ng tù thø hai cña c¸c TCU Slave. Mçi TCU Slave cã thÓ cã c¸c hÖ sè ratio vµ bias kh¸c nhau. H×nh 33: §iÒu khiÓn ®iÓm ®Æt Master LËp cÊu h×nh th«ng sè cho c¸c TCU slave: OPer chän chÕ ®é ®iÒu khiÓn Cascade. Root chon tuyÕn tÝnh ho¸ ®Çu vµo t­¬ng tù thø hai. dPt2 chän vÞ trÝ dÊu chÊm ®éng . dsP1, InP1, DsP2, InP2: chän thang tØ lÖ cho ®Çu vµo thø hai. SPLO, SPHI: giíi h¹n d­íi, trªn cña ®iÓm ®Æt tõ xa. SPrP tèc ®é thay ®æi ®iÓm ®Æt tõ xa. C¸c th«ng sè ho¹t ®éng cña TCU slave: Rtio hÖ sè ratio cña ®Çu vµo t­¬ng tù thø hai. biaS hÖ sè bias cña ®Çu vµo t­¬ng tù thø hai. Ch­¬ng 7. X©y dùng hÖ thèng ®iÒu khiÓn sö dông thiÕt bÞ ®iÒu chØnh nhiÖt ®é tcu. 7.1. §èi t­îng ®iÒu khiÓn . T¹i ®å ¸n nµy sö dông lß ®iÖn trë lµm ®èi t­îng ®iÒu khiÓn . Lß ®iÖn trë lµ mét thiÕt bÞ dïng ®Ó biÕn ®æi ®iÖn n¨ng thµnh nhiÖt n¨ng trong qu¸ tr×nh gia nhiÖt b»ng h×nh thøc dïng ®iÖn trë hay cßn gäi lµ d©y nung (thanh nung ). Lß th­êng cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n, chiÒu cao kh«ng thay ®æi däc theo chiÒu dµi lß, chÕ ®é trao ®æi nhiÖt trong lß chñ yÕu lµ bøc x¹ ph©n bè ®Òu . D©y nung Ni-Cr ®­îc ®Æt trong lßng lß vµ to¶ nhiÖt theo hiÖu øng Jun-lenx¬ . NhiÖt l­îng to¶ ra trªn d©y, khi cã dßng ®iÖn ch¹y qua ,®­îc tÝnh theo c«ng thøc : Q = I2Rt. Trong ®ã : Q : NhiÖt l­îng to¶ ra trªn d©y nung (J). R : §iÖn trë d©y nung (W). I : Dßng ®iÖn ch¹y qua d©y nung (A). t : Thêi gian dßng ®iÖn ch¹y qua d©y nung (s). Lß ®iÖn trë thùc hiÖn c«ng viÖc nung nãng vËt ë bÊt kú chÕ ®é nhiÖt vµ nhiÖt ®é nµo cÇn thiÕt. Nh­ng nh­îc ®iÓm cña c¸c lß nµy lµ cã tÝnh æn ®Þnh kh«ng cao, chÞu ¶nh h­ëng lín cña nhiÔu t¸c ®éng. §¹i l­îng cÇn ®iÒu chØnh lµ nhiÖt ®é buång lß .ViÖc ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é buång lß chÝnh lµ ®iÒu khiÓn c«ng suÊt ®Æt vµo lß. P=I2.R.T. Cã hai ph­¬ng ¸n ®Ó x©y dùng c«ng suÊt nµy lµ: -§iÒu chØnh vÒ phÝa tiªu thô ,tøc lµm thay ®æi ®iÖn trë cña lß .Ph­¬ng ph¸p nµy Ýt ®­îc ¸p dông bëi tÝnh kh«ng liªn tôc vµ h¹n chÕ ph¹m vi ®iÒu khiÓn . -§iÒu khiÓn vÒ phÝa cung cÊp tøc lµ thay ®æi c­êng ®é dßng ®iÖn ch¹y qua d©y nung .§iÒu nµy cã thÓ thùc hiÖn b»ng biÕn ¸p ,R¬le hoÆc Thyristor. *Ph­¬ng ph¸p dïng biÕn ¸p . §©y lµ ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p theo cÊp ,nã ®ßi hái biÕn ¸p ph¶i cã c«ng suÊt lín .Ph­¬ng ph¸p nµy th« s¬ ,Ýt ®­îc sö dông trong c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng . *Ph­¬ng ph¸p dïng R¬le. Ph­¬ng ph¸p nµy cã ®Æc ®iÓm cã thÓ khèng chÕ møc nhiÖt ®é trong lß t¹i nh÷ng møc ®iÖn ¸p kh¸c nhau ,nh­ng R¬le chØ cã t¸c dông ®iÒu chØnh t¹i mét sè thêi ®iÓm ng­ìng nhÊt ®Þnh nªn viÖc ®iÒu chØnh kh«ng liªn tôc .MÆt kh¸c qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn lu«n bÞ dao ®éng ,biªn ®é dao ®éng phô thuéc vµo c¸c ®iÓm ®Æt kh¸c nhau ,v× thÕ ®é chÝnh x¸c kh«ng cao ,R¬le ph¶i ®ãng ng¾t nhiÒu lÇn nªn ®é tin cËy kÐm .Tuy nhiªn ph­¬ng ph¸p nµy cã ­u ®iÓm ®¬n gi¶n ,phï hîp víi c¸c yªu cÇu c«ng nghÖ ®ßi hái kh«ng cÇn ®é chÝnh x¸c cao. *Ph­¬ng ph¸p dïng R¬le kÕt hîp víi Thyristor. Khi sö dông th× kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh víi c¸c ph¹m vi kh¸c nhau lµ t­¬ng ®èi tèt. Tuy nhiªn ph­¬ng ph¸p nµy kh«ng thùc hiÖn ®iÒu chØnh liªn tôc ®­îc bëi v× khi tiÕp ®iÓm cña R¬le ®ãng ta lu«n cã c¶ chu k× cung cÊp cho t¶i ,khi më nguån th× cung cÊp phÝa §iod bÞ ng¾t .Do ®ã viÖc cung cÊp cho lß chØ hoµn toµn do Thyristor vµ nh­ vËy c«ng suÊt ®­a vµo lß chØ ®­îc 1/2 chu k× . *Ph­¬ng ph¸p dïng hai Thyristor m¾c xung ®èi . Khi cã xung ®iÒu khiÓn th× hai Thyristor sÏ lÇn l­ît më cho dßng ®i qua .Ta cã thÓ ®iÒu khiÓn cho hai Thyristor liªn tôc chuyÓn tõ ®ãng sang më t­¬ng øng víi c«ng suÊt lß thay ®æi tõ 0 ®Õn gi¸ trÞ lín nhÊt . Ph­¬ng ph¸p nµy cho phÐp ®iÒu chØnh trong ph¹m vi réng ,®¸p øng ®­îc c¸c yªu cÇu c«ng nghÖ ,®é chÝnh x¸c t­¬ng ®èi cao ,®é nh¹y ®iÒu chØnh t­¬ng ®èi lín ,cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh t­¬ng ®èi liªn tôc . 7.2. M« h×nh vµ s¬ ®å m¹ch kÕt nèi 7.2.1. M« h×nh M¹ch ®iÒu khiÓn sö dông m« h×nh ®iÒu khiÓn Internal Cascade ®Ó ®iÒu khiÓn lß. Qu¸ tr×nh vßng trong ®iÒu khiÓn biÕn thay ®æi nhanh ®ã lµ nhiÖt ®é cña lß, qu¸ tr×nh vßng ngoµi ®iÒu khiÓn biÕn thay ®æi chËm h¬n lµ nhiÖt ®é vËt nung. Trong ®ã qu¸ tr×nh cÇn ®iÒu khiÓn lµ qu¸ tr×nh vßng ngoµi ( ®iÒu chØnh nhiÖt ®é vËt nung ). Vßng trong ®­îc ®iÒu khiÓn bëi bé ®iÒu khiÓn PID2 cßn vßng ngoµi ®iÒu khiÓn bëi bé ®iÒu khiÓn PID. PID PID2 NhiÖt ®é lß nung NhiÖt ®é vËt nung Main input Second analog input Setpoint H×nh 34: M« h×nh dïng TCU ®iÒu khiÓn lß nung H×nh 35: S¬ ®å m¹ch kÕt nèi TCU-lß ®iÖn trë. Linear DC output 7.2.2. S¬ ®å m¹ch kÕt nèi. Trong ®ã: 1 – Hai cÆp nhiÖt ®iÖn lo¹i XK. 2 – D©y nung. 3 – VËt nung. 4 – Bé ®iÒu khiÓn c«ng suÊt. CÆp nhiÖt ®­îc sö dông ë ®©y lµ cÆp nhiÖt ®iÖn Cr«men- Copen (ký hiÖu XK ) D©y d­¬ng Cr«men lµ hîp kim 89% Ni + 9,8% Cr + 1% Fe + 0,2 % Mn ,cßn d©y ©m Cropen lµ hîp kim 56% Cu vµ 44% Ni .Giíi h¹n ®o cùc ®¹i khi ®o dµi h¹n 6000C, cßn khi ®o ng¾n h¹n lµ 8000C. 7.3. Bé ®iÒu khiÓn c«ng suÊt. 7.3.1. §Æc ®iÓm . Cã nhiÒu ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn c«ng suÊt nh­ng ph­¬ng ph¸p dïng hai Thyristor m¾c xung ®èi ®­îc sö dông nhiÒu nhÊt.Khi cã xung ®iÒu khiÓn th× hai Thyristor sÏ lÇn l­ît më cho dßng ®i qua. Gãc më cña Thyristor ®­îc ®iÒu khiÓn ®Ó b¶o ®¶m cho c«ng suÊt lß thay ®æi tõ 0 ®Õn gi¸ trÞ lín nhÊt. Ph­¬ng ph¸p nµy cho phÐp ®iÒu chØnh trong ph¹m vi réng ,®é chÝnh x¸c t­¬ng ®èi cao ,®é nh¹y ®iÒu khiÓn lín,cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh liªn tôc vµ ®Òu ®Æn . Dùa vµo yªu cÇu vÒ chÊt l­îng ®iÒu khiÓn vµ trang thiÕt bÞ s½n cã ,®å ¸n nµy chän ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh c«ng suÊt lß dïng hai Thyristor m¾c xung ®èi ®Ó ®iÒu khiÓn lß ®iÖn trë. +CÊu t¹o vµ nguyªn lÝ ho¹t ®éng cña Thyristor. Thyristor lµ thiÕt bÞ b¸n dÉn gåm bèn líp b¸n dÉn P1N1P2N2 kh¸c nhau vÒ chiÒu dµy vµ mËt ®é ®iÖn tÝch ghÐp víi nhau .Gi÷a c¸c líp b¸n dÉn nµy h×nh thµnh c¸c mÆt ghÐp chuyÓn tiÕp PN lÇn l­ît lµ J1,J2,J3. A K G P1 P2 N1 N2 J1 J3 J2 A K + - G Khi ®Æt ®iÖn ¸p mét chiÒu gi÷a hai cùc A vµ K (an«t nèi víi cùc d­¬ng ,cat«t nèi vµo cùc ©m) th× J1 vµ J3 ®­îc ph©n cùc thuËn cßn J2 bÞ ph©n ng­îc .GÇn nh­ toµn bé ®iÖn ¸p nguån ®Æt trªn mÆt ghÐp J2.§iÖn tr­êng néi t¹i E1 cña J2 cã chiÒu h­íng tõ N1 vÒ P2.§iÖn tr­êng ngoµi t¸c dông cïng chiÒu víi Ei ,vïng chuyÓn tiÕp còng lµ vïng c¸ch ®iÖn cµng më réng ra ,kh«ng cã dßng ®iÖn ch¹y qua Thyristor mÆc dï nã ®­îc ®Æt d­íi ®iÖn ¸p . Khi cã mét xung ®iÒu khiÓn t¸c ®éng vµo cùc G ,c¸c ®iÖn tö tõ N2 ch¶y sangP2. C¸c ®iÖn tö chÞu søc hót cña ®iÖn tr­êng tæng hîp cña mÆt ghÐp J2 vµ ngµy cµng nhiÒu ®iÖn tö ch¶y µo ¹t vµo N1 ,qua P1 vµ ®Õn cùc d­¬ng cña nguån ®iÖn ngoµi víi tèc ®é 1cm/100´ms .Khi ®ã J2 trë thµnh mÆt ghÐp dÉn ®iÖn Thyristor më cho dßng ch¹y qua. §iÖn trë thuËn cña Thyristor khi ë tr¹ng th¸i kho¸ kho¶ng100kW,ë tr¹ng th¸i më kho¶ng 0,01W. Lo¹i Thyristor ®­îc dïnglµ lo¹i Thyristor c«ng suÊt nhá KY-202H cã c¸c th«ng sè kÜ thuËt nh­ sau: +§iÖn ¸p lµm viÖc 0,4(KV). +Dßng ®iÖn cùc ®¹i cho phÐp 10(A). +§iÖn ¸p ®iÒu khiÓn 10(V). +Dßng ®iÖn dß 0,3-0,5(A). VËyThyristor sÏ ®­îc më khi cã ®iÖn ¸p thuËn ,nghi· lµ khi cã hiÖu ®iÖn ¸p gi÷a Anod vµ Catod lµ d­¬ng vµ ®ång thêi cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµo cùc ®iÒu khiÓn G cña nã vµ cã dßng : Ig > Igst Ig: Dßng ®iÒu khiÓn . Igst:Gi¸ trÞ giíi h¹n dßng ®iÒu khiÓn . Cßn muèn ®ãng Thyristor ph¶i ®Æt ®iÖn ¸p ng­îc lªn hai ®Çu Anod vµ Catod UAK<0. Ph¶i chó ý lµ trong bÊt cø tr­êng hîp nµo th× còng kh«ng ®­îc ®Æt Thyristor d­íi ®iÖn ¸p thuËn khi Thyristor ch­a bÞ kho¸ ,nÕu kh«ng cã thÓ g©y lªn hiÖn t­îng nguån bÞ ng¾n m¹ch. Bëi hai Thyristor ®­îc m¾c song song vµ ng­îc chiÒu nªn t¹i mét thêi ®iÓm chØ cã mét trong hai Thyristor ®­îc më ,dßng ®iÖn ®i qua sîi ®èt ®­îc m« t¶ nh­ h×nh vÏ: H×nh 36: Ho¹t ®éng cña Thyristor Trong ®ã a lµ gãc më cña Thyristor,tøc lµ gãc lÖch kÓ tõ thêi ®iÓm ban ®Çu cña nöa chu k× cña dßng xoay chiÒu cho ®Õn thêi ®iÓm më Thyristor ,thêi ®iÓm nµy chÝnh lµ thêi ®iÓm ph¸t xung ®iÒu khiÓn,ta cã thÓ thay ®æi thêi ®iÓm ph¸t xung ®iÒu khiÓn lµm thay ®æi gãc më a cña Thyristor, tøc lµ thay ®æi c«ng suÊt cung cÊp cho sîi ®èt lß.ViÖc ®iÒu khiÓn thêi ®iÓm ph¸t xung cho van Thyristor ®­îc thùc hiÖn b»ng bé ph¸t xung r¨ng c­a XR,bé so s¸nh SS vµ bé ph¸t xung më Thyristor FX. M¹ch t¹o xung ®iÒu khiÓn bao gåm m¹ch t¹o xung r¨ng c­a ®ång pha víi ®iÖn ¸p nguån cung cÊp cho sîi ®èt th«ng qua Thyristor ,m¹ch so s¸nh thùc hiÖn viÖc so s¸nh xung r¨ng c­a víi tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn vµ ph¸t xung ®iÒu khiÓn Thyristor. 7.3.2. Nguyªn lÝ lµm viÖc cña hÖ thèng ®iÒu chØnh c«ng suÊt. *S¬ ®å cÊu t¹o hÖ thèng ®iÒu chØnh c«ng suÊt . M¹ch gåm cã :bé t¹o xung r¨ng c­a ,bé so s¸nh t¹o xung vu«ng víi bé biÕn ®æi xung vµ ph¸t xung ®iÒu khiÓn . - M¹ch cung cÊp nguån cho bé ®iÒu khiÓn c«ng suÊt. H×nh 38: S¬ ®å m¹ch chØnh l­u nguån - M¹ch t¹o xung r¨ng c­a. H×nh 39: S¬ ®å m¹ch t¹o xung r¨ng c­a §Ó t¹o xung ®iÒu khiÓn Thyristor trong c¶ hai chu k× cña ®iÖn ¸p l­íi th× ph¶i cã kh©u ®ång pha ®Ó khi ph¸t xung ®iÒu khiÓn ®¹t ®­îc thêi ®iÓm më Thyristor mong muèn .§Çu s¬ cÊp lÊy tõ nguån ®iÖn cÊp cho lß .§Çu thø cÊp cã ®iÖn ¸p 6V xoay chiÒu .Sau khi chØnh l­u cÇu ta ®­îc ®iÖn ¸p mét chiÒu ®ång pha víi ®iÖn ¸p cÊp cho lß . S¬ ®å cña m¹ch ®­îc m« t¶ nh­ sau: Yªu cÇu lµ ph¶i t¹o ra xung r¨ng c­a cã biªn ®é lµ 10V,s­ên tr­íc cña xung ph¶i dèc ®øng ,cßn s­ên sau ph¶i dèc b»ng ph¼ng. §iÖn ¸p nguån cung cÊp cho hÖ thèng ®­îc tÝnh bëi c«ng thøc : Ec=Umax+U®1+Ucc Trong ®ã Umax=10V lµ ®iÖn ¸p cùc ®¹i cña xung. U®1=0.5V lµ ®iÖn ¸p r¬i trªn ®iod D1. Ucc=0.7V lµ ®iÖn ¸p EC khi T1 më b·o hoµ. Suy ra Ec=11.2V chän Ec=12V. §Ó ®¶m b¶o s­ên dèc phÝa tr­íc cña xung th¼ng ®øng th× tèc ®é n¹p cña tô ph¶i nhanh ,tøc lµ dßng n¹p ph¶i lín,nªn chän T1 cã c¸c th«ng sè kÜ thuËt nh­ sau: Ucbo max=20V. Uceo max=20V. Uebo max=6V . Ic max =300mA. b=100. Transistor T1 ph¶i lµm viÖc ë chÕ ®é b·o hoµ khi kh«ng cã ®iÖn ¸p tõ cÇu chØnh l­u ®­a sang ,suy ra: Ib max=Ic max/b = 3 mA. Dßng ®Þnh thiªn qua R2 b»ng 3mA nªn: R2=12/3 = 4 kW. R1=R2/3=1.3kW. §Ó kho¸ T1 vµ t¹o ®ång pha xung r¨ng c­a víi diÖn ¸p nguån ta dïng ®iÖn ¸p cña cÇu chØnh l­u 6V ®Æt vµo baz¬ cña ®Ìn T1. Diod D1 cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau: Dßng ®iÖn thuËn cùc ®¹i cho phÐp: 300mA. §iÖn ¸p ng­îc cùc ®¹i cho phÐp : 200V. §iÖn ¸p thuËn < 5V. Chän C1=1mF,ta cã h»ng sè thêi gian phãng cña tô theo c«ng thøc: T=C1*R7. M¹ch phãng ph¶i ®¶m b¶o phãng hÕt ®iÖn tÝch ®· ®­îc n¹p trªn tô trong thêi gian 1/2 chu k× ®iÖn ¸p xoay chiÒu (10ms). Chän R7 lµ biÕn trë ®Ó cã thÓ hiÖu chØnh chÝnh x¸c thêi gian phãng vµ ®é dèc cña xung . Transistor T2 æn ®Þnh dßng phãng cña tô C1 nh»m t¹o ra s­ên dèc xuèng phÝa sau cña xung ,T2 cã th«ng sè kÜ thuËt sau : Ucbo max=50V Uceo max=45V Uebo max=6V. Ic max =100mA. t=125. Dßng baz¬ cña T2 ®­îc tÝnh dùa trªn ®iÒu kiÖn ®¶m b¶o dßng phãng lµ 2.5mA nªn : Ib=2.5/125=0.02 mA. Dßng ph©n ¸p qua ®iÖn trë R5-R6 b»ng 1mA ,nªn ta cã : R5+R6=12/1=12kW. §iÖn ¸p dÆt vµo baz¬ cña T2 lµ 0.5V nh­ vËy : R6=0.5/1=500W ==>R5=11.5 kW. H×nh 40: S¬ ®å m¹ch so s¸nh vµ ph¸t xung Chän ®iÖn trë R3=10kW. - M¹ch so s¸nh vµ ph¸t xung . +M¹ch so s¸nh . H×nh 41: M¹ch so s¸nh M¹ch so s¸nh cã nhiÖm vô so s¸nh gi÷a gi¸ trÞ ®iÖn ¸p r¨ng c­a vµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn.T¹i thêi ®iÓm hai ®iÖn ¸p c©n b»ng th× tÝn hiÖu m¹ch so s¸nh chuyÓn møc. KhuyÕch ®¹i thuËt to¸n dïng mA 741 ®­îc sö dông lµm bé so s¸nh , ®iÖn ¸p xung r¨ng c­a ®Æt vµo ®Çu ©m (®Çu vµo ®¶o ), cßn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn Y ®Æt vµo ®Çu d­¬ng (®Çu vµo kh«ng ®¶o). mA cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau: Nguån cung cÊp =15V. C«ng suÊt tiªu t¸n=50mW. §iÖn ¸p tr«i ë ®Çu vµo Uoff in=2mA. HÖ sè nhiÖt Uoff Mi/0C. Dßng tr«i ë ®Çu vµo Ioffin=20nA. Trë kh¸ng vµo Rin =2MW. HÖ sè khuyÕch ®¹i ®iÖn ¸p kh«ng ph¶n håi Vyo=106. D¶i th«ng kh«ng ph¶n håi Df=0.1 MHZ. VËn tèc t¨ng ®iÖn ¸p ra Suout=0.5V/ms. Trë kh¸ng ra Zout=75W. KhuyÕch ®¹i thuËt to¸n cã hÖ sè khuyÕch ®¹i lín nªn khi cã sai lÖch nhá ®Çu ra vÉn ë tr¹ng th¸i b·o hoµ . DU>0 :tr¹ng th¸i b·o hoµ d­¬ng . DU<0 :tr¹ng th¸i b·o hoµ ©m. Víi : DU=U®k-U1 . U1 U2 U®k H×nh 42: TÝn hiÖu ra cña bé ®iÒu khiÓn . t t TÝn hiÖu ra cña mA741 lµ xung vu«ng ,thêi ®iÓm ®¶o dÊu cña tÝn hiÖu ra lµ thêi ®iÓm c©n b»ng cña ®iÖn ¸p xung r¨ng c­a so víi tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn U®k. Nh­ vËy gi¸ trÞ ®iÖn ¸p sÏ quyÕt ®Þnh ®é réng xung vu«ng ®­îc t¹o ra.Do ®ã nã sÏ quyÕt ®Þnh thêi ®iÓm t¹o xung nhän khi ®i qua kh©u vi ph©n. Chän R8 , R14=10kW, R9=100 kW,dïng ®Ó h¹n chÕ dßng ra cña khuyÕch ®¹i thuËt to¸n mA741. Chän tô C2 =0.5 mF. Chän ®é réng cña xung nhän lµ 3ms ,suy ra: R15=®é réng xung /(3*C2) =2kW. +M¹ch vi ph©n. §Çu vµo m¹ch vi ph©n lµ ®iÖn ¸p U2 cña m¹ch so s¸nh .§ã chÝnh lµ tÝn hiÖu xung vu«ng ,tÝn hiÖu nµy qua tô C2 sÏ t¹o ra c¸c xung nhän t¹i thêi ®iÓm chuyÓn tr¹ng th¸i .Khi tr¹ng th¸i chuyÓn tõ d­¬ng xuèng ©m th× cã mét xung ©m,ng­îc l¹i khi tr¹ng th¸i chuyÓn tõ ©m lªn d­¬ng th× sÏ cã mét xung d­¬ng. Tô C2 vµ ®iÖn trë R9 lµ m¹ch vi ph©n t¹o ra c¸c xung nhän khi c¸c xung vu«ng ®Çu vµo ®¶o dÊu .KÝch th­íc cña c¸c xung nµy ®­îc quyÕt ®Þnh bëi ®iÖn dung tô C2 vµ gi¸ trÞ ®iÖn trë R9. Transistor T3 lµ khuyÕch ®¹i xung ®Ó t¹o ra dßng ®iÖn xung trong m¹ch s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p xung . H×nh 43: M¹ch vi ph©n vµ khuyÕch ®¹i xung. Diod D2 dïng ®Ó ng¨n c¸c xung ©m t¸c ®éng lªn cùc baz¬ cña Transistor T3. Nh­ vËy baz¬ cña Transistor T3 chØ chÞu t¸c ®éng cña c¸c xung nhän d­¬ng víi tÇn sè 50Hz,thêi ®iÓm cã c¸c xung nhän nµy lµ thêi ®iÓm giao nhau cña s­ên sau xung r¨ng c­a víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn . T¶i cña m¹ch khuyÕch ®¹i xung lµ Thyristor ë m¹ch ®éng lùc ,lo¹i KY202H,cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau: Dßng dß <10mA. Dßng chØnh l­u trung b×nh 10A. Dßng ®iÒu khiÓn thuËn I®k=300mA. Dßng ®iÒu khiÓn ng­îc Ing=5mA. §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k<10 V. §iÖn ¸p thuËn cho phÐp 400V. §iÖn ¸p ng­îc cho phÐp 400V. C«ng suÊt tiªu t¸n Pt ë 25 0C lµ 20 W. Nh­ vËy c«ng suÊt ®Ó ®iÒu khiÓn Thyristor lµ : P®k=U®k*I®k=10*0.3=3W. V× sö dông hai Thyristor m¾c song song ng­îc chiÒu nªn c«ng suÊt ®iÒu khiÓn tæng sÏ b»ng Pt¶i=6W. M¹ch biÕn ®æi vµo cña khuyÕch ®¹i xung ph¶i ®ñ cung cÊp cho t¶i ,v× vËy T3 cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau: C«ng suÊt lín nhÊt cho phÐp lµ 10W. TÇn sè lín nhÊt cho phÐp lµ 15MHZ. NhiÖt ®é lín nhÊt cho phÐp lµ 1550C. §iÖn ¸p Ucbo max =80V. §iÖn ¸p Uceo max=3V. Dßng ®iÖn Ic max=3A. HÖ sè b=20. Dßng baz¬ ë chÕ ®é nÆng t¶i nhÊt Ib max=300/20=15. §iÖn trë t¶i trªn cuén d©y thø cÊp cña biÕn ¸p xung BX: Rt=U®k/I®k=10/0.3 = 33.3 W . HÖ sè khuyÕch ®¹i cña biÕn ¸p xung BX lµ K=1 nªn trë t¶i quy vÒ s¬ cÊp lµ: R’t=30%*Rt=10 W. §iÖn trë t¶i cña Transistor T3 gåm cã cuén d©y s¬ cÊp cña biÕn ¸p xung BX vµ ®iÖn trë R13 .Nh­ vËy ta tÝnh ®­îc R13 : R13 =Ec/Ic –R’t Trong ®ã Ec=12V , Ic=0.3A. Suy ra R13=12/0.3-10=30 W. §iÖn trë R10 dïng ®Ó h¹n chÕ dßng vµo baz¬ cña Transistor T3 ,®­îc chän c¨n cø dßng vµo cña mA741 vµ cã gi¸ trÞ lµ 100W. H×nh 44 : BiÕn ¸p xung. -BiÕn ¸p xung. BiÕn ¸p xung gåm mét cuén d©y s¬ cÊp 200 vßng ,hai cuén thø cÊp ,mçi cuén 200 vßng.HÖ sè biÕn ¸p b»ng 1 .BiÕn ¸p xung nh»m c¸ch li m¹ch ®éng lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn . Khi mét xung d­¬ng ®Æt vµo Transistor T3 th× nã sÏ më vµ ph¸t ra mét xung qua m¹ch s¬ cÊp cña biÕn ¸p xung ,dÉn ®Õn më hai cuén thø cÊp cña biÕn ¸p xung . * Ho¹t ®éng cña bé ®iÒu chØnh c«ng suÊt . Bé t¹o xung r¨ng c­a ®­îc chÕ t¹o dùa trªn nguyªn lÝ phãng/ n¹p cña tô ®iÖn,bé ®ång pha sö dông t¹i ®©y lµ mét chØnh l­u cÇu ,®iÖn ¸p d­¬ng ®Æt lªn baz¬ cña Transistor T1.§iÖn trë R1,R2 dïng ®Ó t¹o ph©n ¸p cè ®Þnh cho Transistor T1. Transistor T1 lµm viÖc ë chÕ ®é ®ãng më. T¹i thêi ®iÓm ban ®Çu cña nöa chu k× ®iÖn ¸p xoay chiÒu ,gi¸ trÞ ®iÖn ¸p xoay chiÒu nhá h¬n ph©n ¸p trªn ®iÖn trë R1,Transistor T1 më b·o hoµ .Tô C1sÏ nhanh chãng ®­îc n¹p ®Çy ®iÖn qua Transistor T1 vµ diod D1 sÏ ®ãng vai trß lµ van më. Khi gi¸ trÞ ®iÖn ¸p xoay chiÒu lín h¬n ph©n ¸p trªn ®iÖn trë R1 th× Transistor T1 bÞ kho¸ l¹i,tô C1 b¾t ®Çu phãng ®iÖn vµ diod D1 lóc nµy ®ãng vai trß lµ van kho¸ kh«ng cho dßng phãng qua ®iÖn trë R4. Dßng ®iÖn phãng cña tô ®iÖn sÏ ®i qua Transistor T2 vµ biÕn trë R7.Transistor T2 sÏ lµm viÖc ë chÕ ®é khuyÕch ®¹i vµ lµ bé æn ®Þnh dßng phãng cho tô C1 t¹o ra s­ên dèc b»ng ph¼ng cho xung r¨ng c­a. ChÕ ®é lµm viÖc cña Transistor T2 ®­îc quy ®Þnh bëi hai ®iÖn trë ph©n ¸p R5,R6, cßn biÕn trë R7 cã t¸c dông hiÖu chØnh sao cho tô C1 phãng hoµn toµn trong nöa chu k× ©m cña ®iÖn ¸p xoay chiÒu .Nh­ vËy trªn tô C1 sÏ cã xung r¨ng c­a víi tÇn sè 100Hz ,tøc gÊp ®«i tÇn sè cña ®iÖn ¸p xoay chiÒu cung cÊp . KhuyÕch ®¹i thuËt to¸n mA741 dïng lµm bé so s¸nh vµ t¹o ra xung vu«ng ,nã ®­îc sö dông ë chÕ ®é khuyÕch ®¹i kh«ng cã ph¶n håi ,v× vËy kkhi ®iÖn ¸p xung r¨ng c­a lín h¬n ®iÖn ¸p Udk th× ®iÖn ¸p ra cña mA741 sÏ b·o hoµ ©m ,cßn khi ®iÖn ¸p xung r¨ng c­a nhá h¬n ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k th× ®iÖn ¸p ra cña mA741 sÏ b·o hoµ d­¬ng ,ë ®Çu ra cña mA741 sÏ lµ xung vu«ng víi tÇn sè 50Hz. Gi¶n ®å xung theo thêi gian cã d¹ng nh­ sau: H×nh 45 : Gi¶n ®å xung theo thêi gian . U Udk t t t t U1 U2 U3 U4 Tô C2 lµ tô vi ph©n ,nã t¹o ra c¸c xung nhän khi c¸c xung vu«ng ®¶o dÊu .H×nh d¹ng cña c¸c xung nhän nµy ®­îc quyÕt ®Þnh bëi ®iÖn dung cña tô C2 vµ gi¸ trÞ cña ®iÖn trë R15 ,diod D2 sÏ dïng ®Ó chÆn c¸c xung ©m t¸c ®éng lªn baz¬ cña Transistor T3 .Nh­ vËy baz¬ cña Transistor T3 chØ chÞu t¸c ®éng cña c¸c xung nhän d­¬ng víi tÇn sè 50Hz .Thêi ®iÓm cã c¸c xung nhän nµy lµ thêi ®iÓm giao nhau cña s­ên sau xung r¨ng c­a víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn . NÕu ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn t¨ng th× thêi ®iÓm giao nhau cña nã víi xung r¨ng c­a cµng dÞch tíi ®Ønh xung ,tøc lµ gãc lÖch cña nã so víi ®iÓm ®Çu cña chu kú tÇn sè xoay chiÒu cµng nhá . Trong tr­êng hîp ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn gi¶m th× thêi ®iÓm giao nhau cña nã víi xung r¨ng c­a cµng dÞch xa ®Ønh xung, tøc lµ gãc lÖch cña nã so víi ®iÓm ®Çu cña nöa chu kú tÇn sè xoay chiÒu cµng lín . Nh­ vËy khi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k lín th× gãc lÖch a sÏ nhá nªn c«ng suÊt cung cÊp cho t¶i sÏ lín vµ ng­îc l¹i . Khi cã mét xung d­¬ng ®Æt vµo baz¬ cña Transistor T3 th× nã sÏ më vµ ph¸t ra mét xung qua cuén s¬ cÊp cña biÕn ¸p xung BX ,dÉn ®Õn ë hai cuén thø cÊp cña biÕn ¸p xung xuÊt hiÖn hai xung dïng ®Ó më c¸c Thyristor . C¸c ®iÖn trë R11,R12 h¹n chÕ dßng ®iÒu khiÓn ®Æt vµo c¸c Thyristor .Diod D3 dïng ®Ó xo¸ c¸c xung ©m sinh ra trong m¹ch s¬ cÊp cña c¸c biÕn ¸p xung . C¸c diod D5,D4 dïng ®Ó ng¨n kh«ng cho c¸c xung ©m t¸c ®éng lªn cùc ®iÒu khiÓn cña c¸c Thyristor .Nh­ vËy trong mét nöa chu k× ®iÖn ¸p xoay chiÒu chØ cã mét Thyristor th«ng ,tøc lµ chØ cã Thyristor nµo cã ®iÖn ¸p thuËn míi ®­îc phÐp më . 7.4. X¸c ®Þnh ®èi t­îng. 7.4.1. §Æc tÝnh cña ®èi t­îng. §Ó x¸c ®Þnh ®Æc tÝnh ®éng häc cña ®èi t­îng ta sö dông ph­¬ng ph¸p thùc nghiÖm, chñ ®éng t¸c ®éng ë ®Çu vµo tÝn hiÖu hµm bËc thang A*1(t) thu ®­îc ®­êng ®Æc tÝnh qu¸ ®é cña ®èi t­îng: H×nh 46: §Æc tÝnh cña ®èi t­îng vßng ngoµi t=120 H×nh 47: §Æc tÝnh cña vßng trong 7.4.2. X¸c ®Þnh hµm truyÒn ®¹t cña ®èi t­îng. *§èi t­îng vßng ngoµi. D¹ng hµm: lµ mét kh©u bËc hai cã trÔ: H»ng sè t ®­îc x¸c ®Þnh trªn h×nh 41 C¸c gi¸ trÞ T1, T2 ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau: Trong ®ã: c¸c gi¸ trÞ a, b, c ®­îc x¸c ®Þnh trªn h×nh 41 Dùa trªn ®Æc tÝnh cña ®èi t­îng vßng ngoµi ta cã: a=810 b=0.867 c=0.617 t=360 Víi ®iÖn ¸p ®Çu vµo lµ DUv = 2.3 (V) vµ ta cã ®iÖn ¸p ®Çu ra ®· chuyÓn ®æi lµ: 3.312 (V) Do ®ã: K= Tõ ®ã tÝnh ®­îc: Cuèi cïng ta ®­îc hµm truyÒn ®¹t cña ®èi t­îng vßng ngoµi nh­ sau: *§èi t­îng vßng trong. §èi t­îng vßng trong lµ mét kh©u qu¸n tÝnh bËc nhÊt cã trÔ, hµm truyÒn ®¹t cña nã cã d¹ng: Trong ®ã: + t ®­îc x¸c ®Þnh trùc tiÕp trªn ®Æc tÝnh h×nh vÏ: t=120 + Víi ®iÖn ¸p ®Çu vµo lµ DUv = 2.3 (V) vµ ta cã ®iÖn ¸p ®Çu ra ®· chuyÓn ®æi lµ: 3.516 (V) DUr= 3.516 (V) Do ®ã: + H»ng sè T1 ®­îc x¸c ®Þnh trùc tiÕp trªn h×nh 42 cã: T1=1800 Cuèi cïng ta thu ®­îc hµm truyÒn ®¹t cña ®èi t­îng vßng trong nh­ sau: 7.5. dïng matlab x¸c ®Þnh c¸c bé ®iÒu khiÓn. 7.5.1. HÖ thèng mét vßng ®iÒu khiÓn. H×nh 48: S¬ ®å mét vßng ®iÒu khiÓn Ta ®· cã hµm truyÒn ®¹t cña ®èi t­îng nhiÖt ®é vËt nung lµ: Thay c¸c th«ng sè vµo s¬ ®å vµ sö dông bé ®iÒu khiÓn PI: Kh¶o s¸t chÊt l­îng hÖ thèng dùa trªn chØ tiªu chÊt l­îng cùc tiÓu b×nh ph­¬ng sai lÖch I=, ®é qu¸ ®iÒu chØnh d max% < 20% vµ cùc tiÓu vÒ thêi gian qu¸ ®é Tqd. TiÕn hµnh t×m c¸c th«ng sè tèi ­u cho bé ®iÒu khiÓn theo ph­¬ng ph¸p Gausse/Seidel: gi÷ nguyªn mét th«ng sè thay ®æi th«ng sè cßn l¹i ®Ó t×m ®iÓm tèi ­u côc bé, ®iÓm tèi ­u cña hÖ thèng sÏ lµ ®iÓm tèi ­u côc bé cuèi cïng (xem h×nh vÏ d­íi ). K K/Ti Gi÷ nguyªn Ti , t¨ng K Gi÷ nguyªn Ti , gi¶m K Gi÷ nguyªn K , gi¶m Ti §iÓm tèi ­u côc bé H×nh 49: Ph­¬ng ph¸p Gausse/Seidel t×m th«ng sè tèi ­u + LÇn 1: cho Ti mét gi¸ trÞ rÊt lín thay ®æi K t¨ng dÇn Ti = 1000 K = 0.5 kh«ng cã dao ®éng K = 0.7 ®Æc tÝnh qu¸ thÊp K = 0.8 d = 11 %; Tqd = 3400 ; I = 1.8*106 K =1 d qu¸ lín Nh­ vËy ®­îc ®iÓm tèi ­u côc bé thø nhÊt: Ti = 1000 ; K = 0.8 + LÇn 2: gi÷ nguyªn K = 0.8 gi¶m Ti Ti = 900 d = 10.2 %; Tqd = 3380 ; I = 1.778*106 Ti = 800 d = 10.1 %; Tqd = 3360 ; I = 1.763*106 Ti = 700 d = 11 %; Tqd = 3352 ; I = 1.760*106 Ti = 600 d = 21 %; Tqd = 3380 ; I = 2.18*106 T×m ®­îc ®iÓm tèi ­u côc bé thø hai: Ti = 700 ; K= 0.8 + LÇn 3: gi÷ nguyªn Ti = 700 gi¶m K K =0.7 d = 15 %; Tqd = 3380 ; I = 1.778*106 K =0.6 d = 11 %; Tqd = 3380 ; I = 1.778*106 K =0.5 d = 6.02 %; Tqd = 3350 ; I = 2.06*106 Nh­ vËy ®­îc ®iÓm tèi ­u côc bé thø ba: Ti = 700 ; K= 0.5 + Tõ ®©y trë vÒ sau chØ tiªu b×nh ph­¬ng sai lÖch hÇu nh­ kh«ng thay ®æi, bªn c¹nh ®ã c¸c chØ tiªu vÒ ®é qu¸ ®iÒu chØnh còng nh­ thêi gian qu¸ ®é còng Ýt biÕn ®éng khi thay ®æi c¸c th«ng sè K vµ Ti do vËy ta lÊy lu«n ®iÓm tèi ­u cña bé ®iÒu khiÓn PID lµ ®iÓm tèi ­u côc bé thø ba: Ti = 700 ; K= 0.5 *VËy: ta t×m ®­îc th«ng sè tèi ­u cho bé ®iÒu khiÓn: Ti = 700 ; K= 0.5 Do ®ã hµm truyÒn ®¹t cña bé ®iÒu khiÓn sÏ lµ: H×nh 50: §¸p øng tèi ­u hÖ thèng mét vßng ®iÒu khiÓn. H×nh : S¬ ®å khèi hÖ thèng khi chÞu nhiÔu phô t¶i dmax = 6.02 % Ta nhËn thÊy ®¸p øng cña hÖ thèng mét vßng cã thêi gian qu¸ ®iÒu chØnh qu¸ lín, hÖ thèng l©u ®¹t tíi tr¹ng th¸i x¸c lËp: ®©y lµ mét trong nh÷ng yÕu ®iÓm lín cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn mét vßng kinh ®iÓn. D­íi ®©y ta thö ®Æt vµo hÖ thèng mét t¸c ®éng nhiÔu vµ xÐt ®¸p øng cña hÖ thèng mét vßng khi cã nhiÔu t¸c ®éng. * Khi hÖ thèng chÞu nhiÔu phô t¶i: Gi¶ sö qu¸ tr×nh chÝnh trong hÖ thèng chÞu mét nhiÔu phô t¶i lµ d¹ng xung Step ë thêi ®iÓm t = 8000s víi biªn ®é nhiÔu lµ 8 H×nh 51: Th«ng sè cña nhiÔu phô t¶i . Th× khi ®ã ®¸p øng cña hÖ thèng nh­ sau: H×nh 52: §¸p øng hÖ thèng mét vßng ®iÒu khiÓn khi chÞu t¸c ®éng nhiÔu phô t¶i. *NhËn xÐt: ë hÖ thèng sö dông mét vßng ®iÒu khiÓn kinh ®iÓn, khi qu¸ tr×nh chÞu nhiÔu phô t¶i th× hÖ thèng cã ®¸p øng rÊt kÐm biªn ®é nhiÔu lín, kh¶ n¨ng bï nhiÔu chËm. Së dÜ nh­ vËy bëi v× ®èi t­îng lµ kh©u bÆc hai cã trÔ kh¸ lín (t = 360 ) do ®ã khi cã mét t¸c ®éng ®ét ngét tõ ®Çu vµo hÖ thèng ph¸t hiÖn chËm dÉn ®Õn kh¶ n¨ng cung cÊp tÝn hiÖu ph¶n håi cho bé ®iÒu khiÓn chËm nªn bé ®iÒu khiÓn PID kh«ng kÞp thay ®æi thèng sè ®Ó xö lÝ nhiÔu. Qua ®ã ta sÏ thÊy ­u ®iÓm cña ®iÒu khiÓn Cascade ë phÇn sau. 7.5.2. HÖ thèng Cascade dïng hai vßng ®iÒu khiÓn. Khi xem xÐt hÖ thèng mét vßng ®iÒu khiÓn chóng ta ®· thÊy nh­îc ®iÓm cña nã ®ã lµ: t¸c ®éng chËm vµ kh¶ n¨ng bï nhiÔu kÐm. Do vËy cÇn ph¶i t×m mét biÕn trung gian cïng chÞu t¸c ®éng cña ®Çu vµo vµ biÕn nµy ph¶i cã kh¶ n¨ng thÝch øng nhanh, biÕn nµy sÏ ®­îc ®iÒu khiÓn bëi bé ®iÒu khiÓn vßng trong. Khi ®ã nÕu hÖ thèng chÞu t¸c ®éng nhiÔu th× vßng trong sÏ ph¸t hiÖn ra nhiÔu sím vµ kÞp thêi ®iÒu chØnh bï nhiÔu ( thËm chÝ triÖt tiªu nhiÔu tr­íc khi nã x¶y ra víi qu¸ tr×nh chÝnh ). Trong hÖ thèng nµy chóng ta chän biÕn trung gian lµ nhiÖt ®é vá lß. H×nh 53: HÖ thèng Cascade hai vßng ®iÒu khiÓn Vßng trong sö dông bé ®iÒu khiÓn P nh»m g©y t¸c ®éng nhanh triÖt tiªu nhiÔu g©y ra cho hÖ thèng cã hµm truyÒn ®¹t: Vßng ngoµi dïng bé ®iÒu khiÓn PI cã hµm truyÒn ®¹t: Ph­¬ng ph¸p t×m th«ng sè cho c¸c bé ®iÒu khiÓn: cho th«ng sè K2 cña bé ®iÒu khiÓn vßng trong mét gi¸ trÞ cô thÓ ¸p dông ph­¬ng ph¸p Gausse/Seidel ®Ó t×m c¸c th«ng sè tèi ­u cho bé ®iÒu khiÓn vßng ngoµi. Sau ®ã thay ®æi gi¸ trÞ K2 l¹i t×m tiÕp th«ng sè tèi ­u cho bé ®iÒu khiÓn vßng ngoµi. Cuèi cïng ta t×m ®­îc ®Æc tÝnh tèi ­u cho hÖ thèng ®iÒu khiÓn Cascade: Bé ®iÒu khiÓn vßng trong: Bé ®iÒu khiÓn vßng ngoµi: H×nh 54: §¸p øng tèi ­u cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn Cascade. * Khi hÖ thèng chÞu nhiÔu phô t¶i: H×nh 55: S¬ ®å hÖ thèng ®iÒu khiÓn Cascade cã nhiÔu t¸c ®éng. Ta còng cho qu¸ tr×nh chÞu mét nhiÔu phô t¶i ë thêi ®iÓm t = 8000s víi biªn ®é nhiÔu lµ 8: Th× khi ®ã ®¸p øng cña hÖ thèng nh­ sau: H×nh 56: §¸p øng cña hÖ thèng sö dông ®iÒu khiÓn Cascade khi cã nhiÔu phô t¶i. * NhËn xÐt: do ta sö dông thªm mét biÕn vßng trong cïng chÞu t¸c ®éng cña ®Çu vµo, biÕn nµy t¸c ®éng nhanh h¬n qóa tr×nh chÝnh nªn khi qu¸ tr×nh chÞu nhiÔu phô t¶i th× vßng trong sÏ ph¸t hiÖn sím sù thay ®æi nµy vµ t¸c ®éng ngay. Do ®ã qu¸ tr×nh chÝnh Ýt chÞu sù t¸c ®éng cña nhiÔu phô t¶i thÓ hiÖn trªn h×nh vÏ: biªn ®é lín nhÊt khi cã nhiÔu chØ lµ 56.53 nhá h¬n so víi biªn ®é nhiÔu g©y ra cho hÖ thèng kh«ng sö dông ®iÒu khiÓn Cascade. 7.6. cµi ®Æt th«ng sè cho c¸c bé ®iÒu khiÓn cña TCU Víi môc ®Ých t×m hiÓu ë ®©y ta chØ xÐt cho tr­êng hîp sö dông m¹ch ®iÒu khiÓn Cascade. Nh­ phÇn tr­íc ®· tÝnh ®­îc th«ng sè tèi ­u cho c¸c bé ®iÒu khiÓn P vµ PI b©y giê ta tiÕn hµnh cµi ®Æt th«ng sè cho c¸c bé ®iÒu khiÓn cña TCU. * Bé ®iÒu khiÓn PID vßng trong + Kho¶ng tû lÖ: Pb_2 = K2 * 100= 0.13 * 100 = 13 + H»ng sè tÝch ph©n: It_2 = 0 + H»ng sè vi ph©n: dt_2 = 0 * Bé ®iÒu khiÓn PID vßng ngoµi + Kho¶ng tû lÖ: ProP = K1 * 100%= 3.02 * 100% = 302% + H»ng sè tÝch ph©n: Intt = 540 + H»ng sè vi ph©n: dEtt = 0 Tµi liÖu tham kh¶o. 1. TCU Manual. 2. C¬ së lý thuyÕt tù ®éng ho¸ - Ts NguyÔn V¨n Hßa. 3. Lý thuyÕt ®iÒu khiÓn tù ®éng – Ph¹m C«ng Ng«. 4. Lý thuyÕt ®iÒu khiÓn tù ®éng hiÖn ®¹i – NguyÔn Th­¬ng Ng«.