Luận Văn Điều khiển nhiệt độ_PID

MỤC LỤC


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

LỜI NÓI ĐẦU


Như chúng ta biết, nhiệt độ là một trong những thành phần vật lý rất quan trọng. Việc thay đổi nhiệt độ của một vật chất ảnh hưởng rất nhiều đến cấu tạo, tính chất, và các đại lượng vật lý khác của vật chất. Ví dụ, sự thay đổi nhiệt độ của 1 chất khí sẽ làm thay đổi thể tích, áp suất của chất khí trong bình. Vì vậy, trong nghiên cứu khoa học, trong công nghiệp và trong đời sống sinh hoạt, thu thập các thông số và điều khiển nhiệt độ là điều rất cần thiết.

Trong các lò nhiệt, máy điều hoà, máy lạnh hay cả trong lò viba, điều khiển nhiệt độ là tính chất quyết định cho sản phảm ấy. Trong ngành luyện kim, cần phải đạt đến một nhiệt độ nào đó để kim loại nóng chảy, và cũng cần đạt một nhiệt độ nào đó để ủ kim loại nhằm đạt được tốt các đặc tính cơ học như độ bền, độ dẻo, độ chống gỉ sét, . Trong ngành thực phẩm, cần duy trì một nhiệt độ nào đó để nướng bánh, để nấu, để bảo quản, . Việc thay đổi thất thường nhiệt độ, không chỉ gây hư hại đến chính thiết bị đang hoạt động, còn ảnh hưởng đến quá trình sản xuất, ngay cả trên chính sản phẩm ấy.

Có nhiều phương pháp để điều khiển lò nhiệt độ. Mỗi phương pháp đều mang đến 1 kết quả khác nhau thông qua những phương pháp điều khiển khác nhau đó. Trong nội dung luận văn này, sẽ cho ta phương pháp điều khiển On-Off , PI và điều khiển PID thông qua Card AD giao tiếp với máy tính PCL818. Mọi dữ liệu trong quá trình điều khiển sẽ được hiển thị lên máy tính dựa trên ngôn ngữ lập trình Delphi.