Tải bản đầy đủ
Bài 1: Khái niệm điều chỉnh thông số công nghệ

Bài 1: Khái niệm điều chỉnh thông số công nghệ

Tải bản đầy đủ

TOOOW

u

1. Bồn chứa liệu;
2. Điện trở dùng tạo nhiễu theo nhiệt độ vào thiết bị;
3. Máy bơm;
4. Van điều chỉnh lưu lượng: được sử dụng để tạo nhiễu ứieo lưu lượng
nhập liệu;
5. Thiết bị gia nhiệt.
6. Bộ điều khiển nhiệt độ.
Sơ đồ công nghệ:

T v .

G

r 0 0 oooo

u
Tv - Nhiệt độ của lưu chất vào thiết bị;
T - Nhiệt độ ra của thiết bị;
G - Lưu lượng dòng lưu chất;

u-

Điện áp cung cấp cho điện trở gia nhiệt.
101

Nhiễu được tạo bàng cách tăng giá trị lưu lượng hoặc nhiệt độ nguyên
liệu trong bồn chứa ở một lượng nhất định A G hoặc A Tv
Sơ đồ khối:

Z(Tv, G)

Nôi d u n s thưc nợhiêm:
+ Trạng thái ban đầu: thiết bị đang hoạt động ở chế độ ổn định với
y = y°, không có nhiễu z= 0
a) Thiết bị hoạt động không cổ hệ thống điều chỉnh:
Đưa tác động nhiễu z vào hệ thống.
Khảo sát biên đổi nhiệt độ đầu ra T theo thời gian cho đến khi đạt giá
trị xác lập.
-

102

Xác định giá trị (y) xác lập mới.

b) Điều chỉnh nhiệt độ bằng tay.
Đưa tác động nhiễu z vào thiết bị.
Theo dõi biến đổi nhiệt độ T trên màn hình.
-

Điều chỉnh bằng tay điện áp
đầu T°

u

cho đến khi T trở về giá trị cài đặt ban

Vẽ lại biểu đồ đáp ứng quá độ của nhiệt độ T
-

Xác định các chỉ tiêu chất lượng điều khiển

ỵd,

tR.

c) Tự động điều chỉnh nhiệt độ:
-

Kết nối thiết bị với bộ điều khiển nhiệt độ trên PLC.
Đưa tác động nhiễu z vào thiết bị.

-

Quan sát đáp ứng quá độ của nhiệt

độ T

X ác định các chỉ tiêu yo, tR

Phúc trình ihưc nshiêm :
-

Phân tích, đánh giá ảnh hưỏfng của sự biến đổi nhiệt độ do tác động
nhiễu lên hoạt động thiết bị (chế độ công nghệ) trong điều kiện
không có hệ thống điều chỉnh.

103

- So sánh, đánh giá hình dạng đáp ứng quá độ và các chỉ tiêu chất
lượng yd , ÍR ở 2 chế độ điều chỉnh bàng tay và tự động.

Bài 2: Cấu trúc hệ thống tự động hoá quá trình
Muc đích:
-

Giới thiệu cấu trúc, các phần tử của HTĐKQT trong công nghiệp.

-

Đọc hiểu các kênh điều khiển, biểu diễn thiết bị tự động hóa trên sơ
đô công nghệ.

-

Đọc hiểu các màn hình điều khiển quá trình trên máy tính.

Cơ sở lý thuyết bổ s u m :
Quá trình và thiết bị công nghệ được mô phỏng và điều khiển trên màn
hình máy tính bằng các chương trình soạn thảo trên phần mềm WinCC.

Ký hiệu và phương thức thể hiện dụng cụ đo và thiết bị tự động hóa
trên sơ đô công nghệ được xác định theo các tiêu chuẩn của Mỹ, Nga, Đức.

104

Các tiêu chuẩn này cơ bản giống nhau về ký hiệu quy ước của dụng cụ đo và
thiết bị tir động hóa, tuy có khác nhau về hình thức thể hiện. Việt Nam chưa
có tiêu chuẩn riêng. Tuy nliiên, nếu biết được một tiêu chuẩn thì có thể dễ
dàng đọc sơ đồ công nghệ vẽ theo các tiêu chuẩn khác.
Nôi duns thí nshiêm :
a) Khảo sát các thiết bị, dụng cụ trẽn hệ thống thí nghiệm.
-

Xác định chủng loại và vỊ trí cảm biến nhiệt độ, áp suất, lưu lượng,
mức, van tuyến tính.

- Vẽ lại sơ đồ công nghệ có thiết bị tự động hóa.
Vẽ sơ đồ khối các kênh điều chỉnh.
b) Khảo sát PLC và màn hình giao diện:
- Xác định kết nối và ngõ vào/ra của PLC.
- Đọc sơ đồ công nghệ trên màn hình giao diện.
- Xác định các đại lượng điều chỉnh và cấu trúc kênh điều chỉnh.
- Khảo sát nội dung các màn hình điều khiển, giá trị thông số công
nghệ.
c) Điều khiến quá trĩnh qua giao diện điều khiển:
- Tắt, m ở các thiết bị động lực, van.
- Vận hành thiết bị riêng lẻ: thiết bị gia nhiệt nhập

liệu.

- Điều chỉnh thông số công nghệ bàng tay: mức lỏng, nhiệt độ nhập
liệu.
Phúc trình:
-

Vẽ lại sơ đồ công nghệ và sơ đồ khối của hệ thống điều chỉnh 4
thông số công nghệ là nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, mức lỏng.

- Viết giải thuật vận hành các thiết bị và điều chỉnh bàng tay thông số
công nghệ trong quá trình chưng cất.

105

Bài 3: Tự động điều chỉnh các thông số công nghệ cơ bản
Muc đích:
-

Điều chỉnh các đại lượng cơ bản trong quá trình hoá công nghệ là:
+ Điều chỉnh nhiệt độ.
+ Điều chỉnh áp suất.
+ Điều chỉnh lưu lượng.
+ Điều chỉnh mức lỏng.

-

Khảo sát cấu trúc bộ điều khiển (PID) và đáp ứng quá độ của hệ
thống điều chỉnh thông số công nghệ.

Nôi duns thưc m h iêm :
Nội dung thực nghiệm cho hệ thống điều chỉnh tất cả bốn thông số công
nghệ gôm có:
-

Tạo nhiễu bậc thang (Z)

-

Quan sát biến đổi thông số công nghệ (y) và xác định giá trị xác lập
mới (yoo)
Kết nối thiết bị với bộ điều khiển (R) lần lượt có cấu trúc p, PI, PD
PID.

-

Khảo sát đáp ứng quá độ y(t) và xác định các chỉ tiêu chất lượng điều
khiển yd, ír, I =

-

y{t)dt với các cấu trúc p, PI, PD, PID.

So sánh chất lượng điều khiển của p, PI, PD, PID và chọn lựa cấu
trúc phù hợp với từng thông số công nghệ.
Các thông số Kp, K|, K d được tính toán trirớc theo phưoTig pháp
thực nghiệm.

106

Thõnẹ số côns nshề và thiết bi thí nshỉêm :
a) Điều chỉnh nhiệt độ:
Thông số điều chỉnh: nhiệt độ đầu ra của thiết bị gia nhiệt dòng điện.
Sơ đồ thiết bị:

T ; Nhiệt độ đầu ra của thiết bị;
Ty: Nhiệt độ đầu vào thiết bị;
G: Lưu lưọng dòng liệu;
U; Điện áp cấp cho điện trở.
Nhiễu được tạo bàng cách thay đổi
đủ cho T lệch khỏi giá trị cài đặt.

Tv

hoặc G ở một giá trị A T v , A G

Sơ đồ khối kênh điều chỉnh:

107

Z(T„ G)

Các tíiông số Kp, Ki, K d của các bộ điều khiển p, PI, PD, PID được
tính theo phưcmg pháp thực nghiệm.
b) Điều chỉnh áp suất:
Thông số điều chỉnh: áp suất hơi đỉnh tháp.
Sơ đồ thiết bị:

1: Đáy tháp chưng cất;
2: Thiết bị ngưng tụ;
P: Áp suất đỉnh tìiáp;
F: Lưu lượng nước lạiứi;
1—
u

108

^

U: Điện áp cho điện ừở đáy tháp.

Nhiễu được tạo bằng cách thay
khỏi giá trị cài đặt.

đổi u ở một giá trị A u đủ cho p lệch

Sơ đồ khối:
Z(U)

c) Điều chỉnh Itru lượng:
Thông số điều chỉnh: lưu lượng nhập liệu vào tháp.
Sơ đồ thiết bị:

w

1- Máy bơm;

F - Lưu lượng nhập liệu;

2- Van tuyến tính;

G - Lưu lượng đến van tuyến tính;

3- Cảm biến lưu lượng;

w-

Công suất máy bơm.
109

Nhiễu được tạo bằng cách ứiay đổi

w đủ cho F lệch khỏi giá trị cài đặt.

Sơ đồ khối:

d) Điều chỉnh mức lỏng:
Thông số điều chỉnh: mức lỏng trong đáy tháp.
Sơ đồ thiết bị:

1- Đáy tháp chưng cất;
2- Máy bơm;
L - Mức lỏng trong đáy tháp;
G - Lưu lượng chất lỏng vào tháp;
F - Lưu lượng chất lỏng ra khỏi
tháp.

110

Nhiễu được tạo bằng cách thay đổi G đủ cho L lệch khỏi giá trị cài
đặt.
Sơ đồ khối:

_

^

Z(G)

.0

Bài 4: Mô hình toán học và hàm truyền đối tượng điều khiển
Nôi duns:
-

Xây dựng mô hình toán học bằng phương pháp giải tích.
Xác định hàm truyền kênh điều chỉnh bằng thực nghiệm.

-

So sánh, đánh giá kết quả từ hai phương pháp này.

Nội dung bài thực nghiệm có thể được xây dựng để xác định hàm truyền
cho các kênh điều chỉnh sau:
+ Kênh 1: Nhiệt độ nhập liệu vào tháp - Điện áp cho điện trở.
+ Kênh 2: Mức lỏng đáy tháp - lưu lượng sản phẩm đáy.
+ Kênh 3; Áp suất đỉnh tháp - lưu lượng nước lạnh vào thiết bị ngưng tụ.
+ Kênh 4: Nhiệt độ hơi đỉnh tháp - lưu lưọng hoàn lưu.
+ Kênh 5: Mức lỏng trong bồn tách lỏng - lưu lượng sản phẩm đỉnh.

111