Thạc Sĩ Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ sử dụng thiết bị TCU.

Lời nói đầu.

Ngày nay, sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật đã mang lại cho các ngành kỹ thuật nói chung và ngành điều khiển học nói riêng một khuôn mặt mới.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật ,việc ứng dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật vào trong lĩnh vực tự động hoá đã mang lại những chuyển biến rõ rệt ,ghóp phần thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của nhiều lĩnh vực công nghệ ,đáp ứng được các chỉ tiêu về chất lượng và giá thành sản phẩm . nâng cao chất lượng cuộc sống .
Chính nhờ những đóng góp của kỹ thuật hiện đại mà ngày càng có nhiều loại máy móc ,thiết bị hiện đại được đưa vào ứng dụng trong thực tế mang lại không ít thành quả về kinh tế, y học, quân sự .
Trong các hệ thống công nghiệp , một trong những bài toán thường gặp nhất đó là điều khiển nhiệt độ. Hiện nay trên thế giới có rất nhiều thiết bị đã được đưa vào ứng dụng để điều khiển nhiệt độ, một trong những thiết bị đem lại hiệu quả cao đó là thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU(Temperature Control Unit ).
TCU là một thiết bị điều khiển quen thuộc trên thế giới, tuy nhiên đối với Việt Nam nó vẫn còn rất mới mẻ, ít được ứng dụng trong thực tế sản xuất.
Nhằm mục đích tìm hiều để thấy được ưu nhược điểm của thiết bị này thông qua đó phổ biến ứng dụng thiết bị trong thực tế,đồng thời củng cố kiến thức đã được trang bị trong suốt thời gian học tập tại trường, em đã chọn đề tài tốt nghiệp:
Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ sử dụng thiết bị TCU.
Nội dung của đồ án bao gồm các vấn đề sau:
Chương 1. Khái quát chung về thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU .
Trình bày những vấn đề chung về thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU.
Chương 2. Cấu trúc và kết nối vào ra.
Trình bày về cấu trúc phần cứng của thiết bị ,khả năng phối ghép giữa thiết bị TCU và các thiết bị đo khác .
Chương 3. Sự hoạt động của thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU trong các hệ thống công nghiệp.
Trình bày các chế độ hoạt động của thiết bị TCU.
Chương 4. Các phương pháp điều khiển trong thiết bị điều chỉnh nhiệt độ
TCU.
Trình bày các phương pháp được sử dụng trong thiết bị TCU như :điều khiển PID, điều khiển ON/OFF ,điều khiển Cascade và khả năng tự chỉnh của thiết bị .
Chương 5. Kết nối truyền thông RS-485.
Trình bày khả năng phối ghép giữa thiết bị TCU với các thiết bị ngoại vi như là máy in, các thiết bị đầu cuối ,bộ điều khiển chương trình ,máy tính trung tâm .Đồng thời nêu lên phương thức truyền và nhận dữ liệu giữa các thiết bị đó .
Chương 6. ứng dụng thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU vào các hệ thống công nghiệp.
Tùy theo yêu cầu công nghệ mà có thể sử dụng thiết bị điều chỉnh TCU vào các hệ thống điều khiển cụ thể .
Chương 7. Xây dựng hệ thống điều khiển sử dụng thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU.
Khảo sát quá trình điều chỉnh nhiệt độ với đối tượng điều khiển là lò điện trở .Sau khi xác định đối tượng bằng thực nghiệm thì dùng phần mềm MATLAB để xác định các bộ điều khiển PID.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Điều khiển tự động đã tận tình giảng dạy và truyền đạt cho em những kiến thức bổ ích trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường,tạo mọi điều kiện tốt nhất để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp .
Đặc biệt em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo Ts.Nguyễn Văn Hoà và Ths.Nguyễn Thu Hà đã trực tiếp tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp.






















Mục lục
Lời nói đầu .
Trang
Chương 1. Khái quát chung về thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU. . 1
Chương 2. Cấu trúc và kết nối vào ra 3
2.1. Bảng điều khiển 3
2.1.1. Hai dãy hiển thị . 3
2.1.2. Sáu đèn báo chế độ hoạt động . 4
2.1.3. Bốn nút điều khiển 4
2.2. Cấu trúc bên trong thiết bị điều chỉnhTCU . 5
2.2.1. Khoá chọn nguồn và chân chọn thiết bị đo nhiệt độ . 6
2.2.2. Các modul đầu ra . 6
2.3. Lựa chọn và kết nối đầu vào ,đầu ra . 8
Chương 3. hoạt động của thiết bị TCU. 12
3.1 Chế độ thường 13
3.2 Chế độ không bảo vệ thông số 13
3.3 Chế độ bảo vệ thông số . 13
3.4 Chế độ ẩn . 14
3.5 Các modul lập cấu hình thông số 14
3.5.1 Modul vào (1-In) . 14
3.5.2 Modul ra (2-OP) . 15
3.5.3 Modul khoá (3-LC) 17
3.5.4 Modul cảnh báo (4-AL) 18
3.5.5 Modul đầu ra làm lạnh (5-O2) . 24
3.5.6 Modul truyền thông (6-SC) . 25
3.5.7 Modul đầu vào tương tự 2 (7-2n) . 27
3.5.8 Modul điều khiển van (8-VP) . 30
3.5.9 Modul thiết lập của nhà sản xuất (9-FC) . 32


Chương 4. các phương pháp điều khiển trong thiết bị tcu.
4.1.Điều khiển PID . 33
4.1.1. Khoảng tỉ lệ 33
4.1.2. Hằng số tích phân 34
4.1.3. Hằng số vi phân . 35
4.2. Điều khiển ON/OFF . 38
4.3. Điều khiển Cascade 40
4.3.1. Mô hình điều khiển External Cascade . 41
4.3.2. Mô hình điều khiển Internal Cascade 42
4.4. Vấn đề tự chỉnh của TCU . 43
Chương 5. kết nối truyền thông rs-485. 48
5.1. Chuẩn truyền thông RS-485 48
5.2. Truyền câu lệnh và dữ liệu . 49
5.2.1. Truyền câu lệnh . 49
5.2.2. Nhận dữ liệu . 50
chương 6. ứng dụng thiết bị điều chỉnh nhiệt độ vào các hệ thống công nghiệp . 55
6.1. Điều khiển giám sát dòng cấp nhiệt . 55
6.2. Điều khiển nung nóng/làm mát 56
6.3. Điều khiển vị trí van 57
6.4. Điều khiển Internal Cascade 59
6.5. Điều khiển External Cascade 60
6.6. Điều khiển giá trị đặt Master 61

chương 7. xây dựng hệ thống điều khiển sử dụng thiết bị điều chỉnh nhiệt độ tcu. 62
7.1. Xác định đối tượng điều khiển 62
7.2. Mô hình và sơ đồ mạch kết nối . 64
7.2.1. Mô hình . 64
7.2.2. Sơ đồ mạch kết nối . 65
7.3. Bộ điều khiển công suất 66
7.3.1. Đặc điểm . 67
7.3.2. Nguyên lí làm việc của hệ thống điều chỉnh công suất 68
7.4. Xác định đối tượng 80
7.4.1. Đặc tính của đối tượng . 80
7.4.2. Xác định hàm truyền đạt của đối tượng 81
7.5. Dùng Matlab xác định các bộ điều khiển PID . 84
7.5.1. Hệ thống một vòng điều khiển . 84
7.5.2. Hệ thống Cascade dùng hai vòng điều khiển . 89
7.6. Cài đặt thông số cho các bộ điều khiển của TCU 92
Kết luận .
Tài liệu tham khảo.
















Kết luận


Trong các dây truyền công nghệ hiện đại ngày nay, thiết bị điều chỉnh nhiệt độ TCU với các ưu điểm nổi bật như thiết bị nhỏ gọn có thể tích hợp vào các hệ thống điều khiển giám sát dòng cấp nhiệt ,điều khiển quá trình nung nóng/làm mát, điều khiển Internal Cascade ,điều khiển External Cascade và có thể dùng máy tính đặt giá trị từ các trung tâm điều khiển ,thường được sử dụng.
Đây là một thiết bị điều khiển quen thuộc trên thế giới, tuy nhiên đối với Việt Nam nó vẫn còn rất mới mẻ, chưa được ứng dụng trong thực tế sản xuất.
Với mục đích tìm hiểu để thấy được tính năng của thiết bị này thông qua đó phổ biến ứng dụng thiết bị trong thực tế,đồng thời củng cố kiến thức đã được trang bị trong suốt thời gian học tập tại trường, đồ án đã đi sâu vào tìm hiểu thiết bị và đã đạt được một số kết quả sau:
+Xác định cấu trúc phần cứng của thiết bị và khả năng phối ghép giữa thiết bị TCU với các thiết bị đo khác.
+Thiết bị TCU hoạt động như thế nào trong các hệ thống công nghiệp.
+Xác định các phương pháp điều khiển của thiết bị TCU.
+Khả năng kết nối của thiết bị với các thiết bị ngoại vi,có sử dụng chuẩn truyền thông RS-485.
+Khả năng ứng dụng thiết bị vào các hệ thống điều chỉnh nhiệt độ.
+Thực nghiệm xây dựng hệ thống điều khiển sử dụng thiết bị TCU.
Tuy nhiên do hạn chế về thời gian và trình độ ,cũng như hạn chế khi tiếp xúc thực tế sản xuất nên chắc chắn đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được các thầy các cô nhận xét chỉ bảo. Chắc chắn đó sẽ là những kinh nghiệm quý báu giúp chúng em trong hành trang vào cuộc sống .
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ts. Nguyễn Văn Hòa,
Ths.Nguyễn Thu Hà đã tận tình giúp đỡ để em hoàn thành đề tài này. Quá trình làm việc và thực hiện hệ thống của đề tài yêu cầu đã tạo điều kiện cho em học hỏi, tiếp cận với nhiều kiến thức và công nghệ mới trong chuyên ngành của mình.