Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Tải bản đầy đủ - 0trang

3.3. Phương Pháp Nghiên Cứu

3.3.1. Nghiên cứu lý thuyết

3.3.1.1. Giao tiếp giữa PLC và máy tính

So với các loại CPU khác của PLC thì S7 1200 có hỗ trợ giao tiếp

tích hợp PROFINET ( ETHERNET) để kết nối với các thiết bị lập trình,

thiết bị HMI và các bộ điều khiển SIMATIC khác.

Một CPU của S7 -1200 có thể giao tiếp với một thiết bị lập trình

TIA Portal V13 trên một mạng giúp cho việc điều khiển và thiết lập

cấu hình phần cứng, giám sát chỉnh sửa biến và chuẩn đoán lỗi

thuận tiện hơn. Nhưng để giao tiếp thuận lợi phải bảo đảm các điều

kiện sau :



Hình 3.1: Giao tiếp giữa PLC S7-1200 và máy tính

• Thành lập kết nối truyền thông phần cứng :

o Lắp đặt CPU.

o Cắm cáp Ethernet vào trong cổng PROFINET.

o Kết nối cáp Ethernet đến thiết bị lập trình.

• Gán các địa chỉ IP (Internet Protocol) :

Sau khi kết nối cáp từ cổng PROFINET của PLC với máy tính ta

tiến hành thay đổi địa chỉ IP mạng Ethernet của máy tính khác với

IP của CPU S7 1200.

Để thay đổi được địa chỉ IP này có thể thực hiện theo 2 cách

sau :

o



Thay đổi trực tiếp trên máy tính :



47



Từ biểu tượng CPU click chuột vào biểu tượng cổng kết



+



nối/chọn Ethernet Addresse để xem địa chỉ IP của CPU PLC

đang sử dụng.



Hình

3.2: Địa



chỉ IP

của CPU đang sử dụng

+ Sau đó ở máy tính chọn kết nối Ethernet / chuột

phải chọn Properties /



chọn networking / chọn



(TCP/IPv4) để thay đổi địa chỉ IP ở mục như hình

3.18 khác với IP của PLC mới có thể kết nối và nạp

chương trình từ máy tính xuống CPU S7 1200.



Hình 3.3:



Thay đổi địa



chỉ IP của



máy tính khi

kết nối qua cổng Ethernet



o



Thay đổi địa chỉ IP trực tuyến :

+ Trong hộp thoại “Online & diagnostics” chọn

+

+



“Functions” và “Assign IP address” .

Trong trường “IP address”, nhập vào địa chỉ IP mới.

Trong “Project tree”, kiểm nghiệm rằng địa chỉ IP

mới đã được gán đến CPU qua “Online access” /


located> / “Update accessible devices”.



3.3.2. Phương pháp điều khiển

3.3.2.1. Phương pháp điều khiển nhiệt độ của máy sấy

48







Cách xác định nhiệt độ và độ ẩm :

o Nhiệt độ :

Cảm biến Thermorcouph được lắp vào buồng sấy 2 của máy



sấy sẽ làm nhiệm vụ đo nhiệt độ để truyền tín hiệu về PLC S7 1200

và thơng qua giao tiếp giữa PLC và máy tính sẽ hiển thị nhiệt độ lên

giao diện điều khiển WinCC.

Moduel PLC S7 1200 không đọc tín trực tiếp của cảm biến qua

ngõ vào analog ( điện áp từ 0 - 10 V ), vì vậy để đọc được giá trị

nhiệt độ khi máy làm việc cần phải thơng qua bộ chuyển đổi tín hiệu

nhiệt độ Thermorcouph MST110 để có tín hiệu ra từ 4 - 20 mA. Tín

hiệu ra từ 4 - 20 mA sẽ thơng qua điện trở 500 Ω để truyền tín hiệu

analog từ 0 – 10 V về PLC, và tín hiệu analog thơng qua hàm Scale

và Norm của chương trình điều khiển để xử lí và trả về giá trị nhiệt

hiển thị lên giao diện điều khiển.

o Độ ẩm :

Đầu dò của cảm biến độ ẩm đất TH-50K được lắp vào chỗ ra lúa

của buồng sấy 2 sẽ thông qua moduel cảm biến cảm biến độ ẩm đất

TH-50K với ngõ ra analog sẽ truyền tín hiệu analog về PLC, tín hiệu

analog cũng sẽ được hàm Scale và Norm xử lí và trả về giá trị độ ẩm

hiển thị lên giao diện WinCC.

o



Quá trình điều khiển nhiệt độ qua hàm PID_compact của

PLC S7-1200 :



Tín hiệu nhiệt độ từ cảm biến truyền về PLC được xử lí sẽ thực

hiện hai nhiệm vụ : hiển thị lên giao diện điều khiển WinCC và được

dùng để so sánh với giá trị setpoint của PID.

Tín hiệu sau khi thông qua hàm PID được điều chỉnh và tính

tốn để xuất ra tín hiệu điều khiển nhanh chóng. Moduel SB 1232

AQ được gắn thêm trên CPU 1211 DCD/DC/DC của PLC sẽ thực hiện

nhiệm vụ xuất tín hiệu điều khiển dạng analog ( điện áp từ 0-10V)

sau khi hàm PID đã so sánh và xử lí, tín hiệu analog thông qua

49



mạch Driver để thực hiện nhiệm vụ điều khiển tuyến tính cơng suất

hoạt động của các cặp điện trở. Quá trình điều khiển được thực hiện

cho đến khi nhiệt độ ổn định với mức cần điều chỉnh.

3.3.2.2. Phương pháp giám sát nhiệt độ các buồng sấy

Máy sấy MST-ND_300-2i với ưu điểm đảo lúa giống sau khi sấy

ở buồng 1 xuống buồng 2 để cho hạt giống được sấy đểu và đảm bảo

chất lượng hạt giống, vi vậy ngoài việc điều khiển nhiệt độ sử dụng

hàm PID của PLC nhóm còn sử dụng thêm vi điều khiển dùng Arduino

Uno R3 kết hợp với màn hình hiển thị LCD cho việc giám sát nhiệt độ

ở hai buồng sấy.

Để giám sát được nhiệt độ của hai buồng sấy một cách thuận

lợi nhóm đã sử dụng sáu cảm biến nhiệt độ DS18B20 để lắp vào ba

vị trí khác nhau của mỗi buồng sấy. Với ba vị trí khác nhau này khi

máy hoạt động tín hiệu nhiệt độ từ cảm biến truyền về qua ngõ vào

analog của Arduino Uno R3, tín hiệu thơng qua Arduino được xữ lí

hiện thị về màn hình LCD được lắp trên mấy. Quá trình quan sát này

giúp cho việc điều khiển nhiệt độ thông qua PLC sẽ ổn đinh hơn khi

có sự so sánh nhiệt độ giữa các buồng sấy với vị trí khác nhau để từ

đó đưa ra một giá trị nhiệt độ thích hợp.

3.3.2.3. Phương pháp xác định thơng số PID

Q trình điều khiển nhiệt độ của máy sấy MST-ND_300-2i

thông qua PID để điều khiển nhiệt độ chính xác hơn so với chế độ

ON-OFF, nhưng để điều khiển với sự ổn định cao cần phải xác đinh

các thông số KP , KD và KI của một hàm PID.



+

SetPoint







Hàm PID

trong PLC



Cảm biến

nhiệt độ

50



Cơ cấu

chấp



T0



Hình 3.4: Sơ đồ khối bộ điều khiển PID cho máy sấy MST-ND_300-2i

Để xác định được các thông số của hàm PID từ cơ sơ lý thuyết

về điều khiển PID có hai cách để xác định, nhưng quá trình điều

khiển diễn ra trên thực nghiệm nên q trình xác định các thơng số

dựa trên phương pháp thứ hai của Ziegler – Nichols là Sử dụng các

giá trị tới hạn thu được từ thực nghiệm.





Các bước thực hiện :

o Trước tiên từ khối hàm PID_compact trên phần mêm TIA

Portal V13 cho khởi chạy ở chế độ tự đông để hàm tự điều

chỉnh giá trị tương ứng.

o Sau một khoảng thời gian khởi động ta tiến hành thay đổi các

giá trị gain ( hệ số tỷ lệ K P), TI ( thời gian hoạt động tích phân)

và TD ( thời gian tác dụng phát sinh) trong bảng cài đặt của

PID_compact được trình bày ở hình 3.5 để cho nhiệt độ được

điều khiển ổn định. Trong quá trình điều khiển hàm PID sẽ

xuất hiện sự vọt lố nhiệt độ khi điều chỉnh nên cần phải giảm

gain và tăng TI để giảm sự vọt lố quá lớn. Ngoài ra để q

trình hoạt động nhanh hay chậm còn phải điều khiển thời

gian lấy mẫu cho hợp lí.



Gain



TI

TD



Hình 3.5: Bảng điều chỉnh các giá trị thông số PID

Khi hàm PID_compact được khởi chạy và được điều



Thời

gian

lấy

mẫu



o



chỉnh ổn định với độ vọt lố không đáng kể ( từ 1 0C – 3 0 C ) sử

51



dụng chế độ giám sát bằng hệ thống đồ thị được trình bày ở

hình 3.6 để quan sát các giá trị điều khiển.



Hình 3.6 Bảng đồ thị giám sát quá trình hoạt động của hàm

PID_compact

o



Sau khi hệ thống ổn định kết hợp với bảng đồ thị quan sát ở

hình 3.6 tìm Tgh chu kì tới hạn của hoạt động (xem hình

hình 3.7). Sau khi tìm được Tgh và KP dựa vào bảng xác định

thông số do Ziegler – Nichols tạo ra để tìm ra các thơng số K P,

KD và KI .



Hình 3.7:



Xác định hệ



số khuếch đại tới hạn

Bảng 3.1: Thông số bộ điều khiển theo thực nghiệm

Loại điều



KP



KD



khiển

52



KI



P



0.5 Kgh



PI



0.45 Kgh



0.54 Kgh / Tgh



PID



0.6 Kgh



1.2 Kgh / Tgh



53



3 Kgh .Tgh / 40



Chương 4

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1. Điều khiển tự động trên máy sáy ngang dòng MST-ND_300-2i

Sau thời gian nghiên cứu và thảo luận nhóm đã thiết kế và lập

trình hồn tất thùng điều khiển nhiệt độ, độ ẩm bằng PID dùng PLC

S7-1200 và mở rộng với hộp giám sát nhiệt độ của các buồng sấy.

Trong chương này, nhóm sẽ trình bày q trình thực hiện hồn thiện

chương trình cũng như kết quả khảo nghiệm và đưa ra nhận xét tổng

quát.

4.1.1. Điều khiển nhiệt độ bằng PID dùng PLC s7 1200

Sơ đồ khối quá trình giao tiếp và điều khiển nhiệt độ, độ ẩm







Q



trình điều



khiển



được xây



dựng như







khối trên,



là sự giao



tiếp



bộ



giữa



điều



đồ

phận



khiển

54







cơ cấu chấp hành tác động lên máy sáy ngang dòng thơng qua tín

hiệu từ cảm biến

• Thuật toán điều khiển nhiệt độ, độ ẩm của máy :



4.1.1.1. Khối xử lí PLC S7 1200





Sơ đồ nối dây các khối với PLC



Hình 4.1: Sơ đồ kết nối chân PLC với các khối cảm biển và mạch

Driver cơng suất





Ngun lí hoạt động:

55



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×