Ch 7: Điều khiển
q
uá trình
q
Quá trình công nghiệp có thể phân thành 2 loại:
• Quá trình rời rạc: là một nhóm các công đoạn rời rạc có điều kiện bắt đầu (từng
công đoạn) rõ ràng. Khi các nhóm công đoạn có điểm bắt đầu, điểm kết thúc và
hình thức điều khiển xác định, thì quá trình này được gọi là quá trình có trình tự.
•
Quá trình liên tục: là quá trình có tín hiệu vào / ra liên tục (không bị ngắt quãng).
Quá

trình

liên

tục:

là

quá

trình

có

tín

hiệu

vào

)
Hầu hết các quá trình rời rạc mang tính tuần tự
© C.B. Pham
Kỹ thuật điềukhiểntựđộng 7-3
Hình thức mô tả quá trình
Để mô tả hoạt động của một quá trình rời rạc, ta có thể dùng:
• Danh sách mệnh lệnh (statement list)
 Bước 1: Cho vắt mì, bột nêm và dầu vào tô
 Bước 2: Chế khoảng 400cc nước sôi vào, đậy nắp lại trong 3 phút
 Bước 3: Sau đó dùng được ngay
• Biểu đồ thời gian (timing diagram)
© C.B. Pham
Kỹ thuật điềukhiểntựđộng 7-4
Hình thức mô tả quá trình
• Lưu đồ tuần tự chức năng (sequential function chart)
© C.B. Pham
Kỹ thuật điềukhiểntựđộng 7-5
Hình thức mô tả quá trình
• Lưu đồ trạn
g
thái
(
state chart
)
g
(
)
Step No. Sol. A Sol. B Sol. C Sol. D Motor
0
1 ×

© C.B. Pham
Kỹ thuật điềukhiểntựđộng 7-9
Rơle tron
g
mạch điều khiển lo
g
ic
g g
Rơle có thể thực hiện những chức năng logic.
© C.B. Pham
Kỹ thuật điềukhiểntựđộng 7-10
Rơle tron
g
mạch điều khiển lo
g
ic
g g
Thí dụ:
Trong một ngân hàng, có 3 nhân viên chịutrách
nhiệmmở két sắt. Mỗingườigiữ một chìa khóa
duy nhất(tức là 3 chìa khóa không giống nhau).
Theo quy định của ngân hàng, 2 trong 3 nhân
viên phảicómặt để có thể mởđượckétsắt. Vẽ
sơđồmạch điệnbậc thang dùng để mở cửakét
sắt và làm sáng một bóng đèn khi có 2 trong số
3 chìa khóa đượcsử dụng.
© C.B. Pham
Kỹ thuật điềukhiểntựđộng 7-11
Thiết kế mạch điều khiển trình tự
Ý tưởng cơ bản đối với việc thiết kế là:

trạng thái của bộ điều khiển được biễu diễn là một nhánh trong mạch điều khiển bậc
thang.
Giả sử quá trình có 3 bước liền kế nhau là bước i, bước j, và buớc k. Nhánh thứ j trong
mạch điềukhiểncódạng tổng quát như sau:
mạch

điều

khiển

có

dạng

tổng

quát

như

sau:

© C.B. Pham
Kỹ thuật điềukhiểntựđộng 7-12
Thiết kế mạch điều khiển trình tự
Quá trình thiết kế thông thường bao gồm các bước sau:
•Bước 1: định nghĩa quá trình (dùng sơ đồ động / sơ đồ thiết bị)
•Bước 2: định n
g
hĩa các bước

Bước

5:

xác

định

hàm

của

tín

hiệu

ra

(dùng

công

cụ

đại

số

Boolean)
•Bước 6: xây dựng mạch điều khiển bậc thang

khoan tự độn
g
gy g
•Bước 1: Định nghĩa quá trình
© C.B. Pham
Kỹ thuật điềukhiểntựđộng 7-14
Hệ thốn
g
má
y
khoan tự độn
g
•Bước 2: định nghĩa các bước
gy g
© C.B. Pham
Kỹ thuật điềukhiểntựđộng 7-15
Hệ thốn
g
má
y
khoan tự độn
g
•Bước 3: xác định trạng thái của tín hiệu vào / tín hiệu ra
gy g
© C.B. Pham
Kỹ thuật điềukhiểntựđộng 7-16
Hệ thốn
g
má
y

má
y
khoan tự độn
g
gy g
•Bước 6:
© C.B. Pham
Kỹ thuật điềukhiểntựđộng 7-19
Hệ thốn
g
má
y
khoan tự độn
g
gy g
•Bước 7: xây dựng sơ đồ bậc thang tín hiệu ra
© C.B. Pham
Kỹ thuật điềukhiểntựđộng 7-20
Hệ thốn
g
pick-and-place robot
g
© C.B. Pham
Kỹ thuật điềukhiểntựđộng 7-21
Hệ thốn
g
qua
y
chi tiết
gy

dàng và linh hoạtdựatrênviệclậptrìnhtrên
các lệnh logic cơ bản. Ngoài ra, PLC còn có thể thựchiệnnhững tác vụ khác nhưđịnh
thì, đếm…
© C.B. Pham
Kỹ thuật điềukhiểntựđộng 7-25
PLC và thiết bị n
g
oại vi
g
© C.B. Pham
Kỹ thuật điềukhiểntựđộng 7-26
Kết nối tín hiệu vào
© C.B. Pham
Kỹ thuật điềukhiểntựđộng 7-27
Kết nối tín hiệu ra
© C.B. Pham
Kỹ thuật điềukhiểntựđộng 7-28
Module xử l
ý
tín hiệu tươn
g
tự
ý g
© C.B. Pham
Kỹ thuật điềukhiểntựđộng 7-29
Lập trình PLC
© C.B. Pham
Kỹ thuật điềukhiểntựđộng 7-30
7.2. Điều khiển quá trình liên tục
Ba thao tác chính:


chuyển

tiếp
Giai đoạn xác lập
Giá trị sai lệch xác lập gây ra do ma
sát, phụ tải, và độ chính xác của
cảmbiếnphảnhồi.
ế ề ể
© C.B. Pham
Kỹ thuật điềukhiểntựđộng 7-32
Thực hiện ch
ế
độ đi
ề
u khi
ể
n thích hợp
Chế độ điều khiển 2 vị trí
Tùy thuộc vào tín hiệu sai lệch, tín hiệu ra của bộ điều khiển chỉ có hai giá trị.
Chế độ điều khiển này chỉ phù hợp cho các quá trình có dung lượng tương đối lớn, thí dụ
như: hệ thống sưởi, điều khiển mực nước, hệ thống điều hòa không khí.
© C.B. Pham
Kỹ thuật điềukhiểntựđộng 7-33
Chế độ điều khiển 3 vị trí
Tín hiệu ra của bộ điều khiển này có 3 trạng thái (up-off-down, hot-off-cold …)
Chế độ điều khiển này sử dụng trong các hệ thống mà không có trạng thái ngừng cụ thể.
© C.B. Pham
Kỹ thuật điềukhiểntựđộng 7-34
Chế độ điều khiển 3 vị trí

lệ P
ỷ
ChếđộđiềukhiểnPthìđơngiảnvàlàcơ
ầ
ế
ề
ể
sở cho h
ầ
uh
ế
tcácbộđi
ề
ukhi
ể
n. Tuy
nhiên chếđộnày luôn có mộtvấn đề cơ
bản: tồntạigiátrị sai số xác lập.
© C.B. Pham
Kỹ thuật điềukhiểntựđộng 7-37
Chế độ điều khiển tích phân I
(
Inte
g
ral
)
(
g)
Với chế độ điều khiển I, tín hiệu ra ở bộ điều khiển tỉ lệ với tích phân của tín hiệu sai lệch
© C.B. Pham

c độ thay đ
ổ
icủatín
hiệusailệch
ChếđộđiềukhiểnDtạomột xung lựcban
đầu để hệ thống đáp ứng được nhanh hơn,
sau đótạoramộtlựchãmkhihệ thống
tiếpcận đếnvị trí mong muốn.
Tín
hiệu
ra
của
chế
độ
D
không
phụ
thuộc
Tín
hiệu
ra
của
chế
độ
D
không
phụ
thuộc
vào giá trị sai lệch → chếđộD không bao
giờđượcsử dụng riêng biệt.