TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
BỘ MÔN MÁY VÀ THIẾT BỊ HÓA HỌC

BÁO CÁO THỰC HÀNH
BỘ MÔN:
KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG VÀ TỰ ĐỘNG
HÓA
GVHD: NGUYỄN TIẾN ĐẠT
SVTH: PHÙNG MINH TÂN
MSSV: 11046851 LỚP: DHHO7
NHÓM: 4 TỔ: 3
HỌC KÌ: 3 NĂM HỌC: 2013- 2014
BÀI 1: ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ
1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHỆM:
Mô hình thí nghiệm này cho phép nghiên cứu quá trình điều khiển nhiệt độ.
Nó là một mô hình điều khiển đơn giản, bao gồm: đầu dò (sensor), bộ điều khiển và
bộ gia nhiệt.
Mô hình này cùng các trang thiết bị cần thiết được dùng để khảo sát:
 Các thông số của hệ thống điều khiển với các khái niệm: độ khuếch tán
tĩnh, hằng số thời gian, thời gian trễ.
 Xác định các thông số điều khiển bẳng phương pháp Proda
2. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM:
2.1. Kết Quả Thí Nghiệm:
a. Xác định các thông số đặc trưng của hệ thống
Bảng 1: Giá trị nhiệt độ đo được tương ứng sự thay đổi của OP
b. Xác định các
thông số điều
khiển theo
phương pháp
Broida

9 240 50 40.3
10 270 50 40.3
11 300 50 40.3
12 330 50 40.3
13 360 50 40.5
14 390 50 40.5
15 420 50 40.5
16 450 50 40.5
17 480 50 40.5
18 510 50 40.5
19 540 50 40.6
20 570 50 40.6
21 600 50 40.7
22 630 50 40.7
23 660 50 40.7
24 690 50 40.7
25 720 50 40.7
26 750 50 40.7
c. Kiểm chứng khả năng điều khiển của hệ thống ứng với các thông số PB, Ti, Td:
Bảng 3: Đáp ứng của hệ thống ở chế độ điều khiển Auto
STT T(s) SP(
o
C) PV(
o
C)
1 0 90 40
2 30 90 40.1
3 60 90 40.2
4 90 90 40.3
3

C) τ
1
(s) τ
2
(s) τ(s) τ
m
(s)
0.8 135 190 302.5 42.5
Bảng 6: Xác định bộ điều khiển
Tỷ số / Bộ điều khiển
7,12 PI
Bảng 7: Xác định thông số của bộ điều khiển
Bộ điều khiển
Bộ khuếch đại
K
p
Thời gian tích phân
T
i
Thời gian vi phân
Td
PI 5,7 τ 0
Bảng 8: Các thông số cài đặt cho bộ điều khiển
Bộ điều khiển PB Ti(s) Td(s)
PI 302.5 0
3. ĐỒ THỊ:
 Hình 1: nhiệt độ theo giá trị OP
Hình 2: độ khuếch đại tĩnh theo giá trị OP
Hình 3: xác định hằng số thời gian và thời gian trễ
Hình 4: đáp ứng của hệ thống ở chế chế độ điều khiển tự động

P (%) = (%) với PV
max
=400(
o
C)
*Tính độ khuếch đại tĩnh:
Gs = =
* Xác định thời gian trễ và hằng số thời gian
T (
o
C) (s) (s) (s) (s)
0,8 135 190 302,5 42,5
Tỉ số: nên ta chọn bộ điều khiển PI
*Xác định thông số của bộ điều khiển: T
max
= 400 (
o
C)
Bộ điều
khiển
Bộ khuếch đại
K
p
Thời gian tích phân
T
i
Thời gian vi phân
Td
7
PI 5,7 τ= 302,5 (s) 0

 Thay đổi số đĩa van để điều chỉnh hệ số lưu lượng Kv.
2. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:
a) Xác định hệ số lưu lượng của van:
TN1: Chế độ không có định vị
Q(lít/giờ
)
20 30 40 50 60 70 80
∆P (bar) 0.17 0.12 0.17 0.21 0.29 0.32 0.34
TN2: Chế độ có định vị:
Q(lít/giờ
)
20 40 60 80 100 120 140 160
∆P (bar) 0.07 0.09 0.13 0.19 0.28 0.37 0.49 0.63
9
b) Xác định các đặc trưng của van khi độ chênh lệch áp suất qua van không đổi:
TN3: Chế độ không có bộ định vị:
Độ mở 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Q mở 0 0 0 0 0 10 15 25 38 60 88
Q đóng 0 0 0 13 17 32 50 75 88 88 88
TN4: Chế độ có bộ định vị:
Độ mở 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Q
mở
0 45 46 55 45 50 45 45 45 45 45
Q
đóng
0 40 40 40 40 41 41 41 42 44 45
c) Xác định các đặc trưng của van khi độ chênh lệch áp suất qua van thay đổi:
TN5: Chế độ không có bộ định vị:
Độ

Q
đóng
0 170 170 170 170 170 170 170 170 170 170
3. XỬ LÝ KẾT QUẢ:
a) Xác định hệ số lưu lượng của van:
 Chế độ không định vị
Q(lít/giờ
)
20 30 40 50 60 70 80
∆P 0.17 0.12 0.17 0.21 0.29 0.32 0.34
Kv 0.0485 0.0866 0.0970 0.1091 0.1114 0.1237 0.1372
 Chế độ định vị:
Q(lít/giờ
)
20 40 60 80 100 120 140 160
∆P 0.07 0.09 0.13 0.19 0.28 0.37 0.49 0.63
Kv 0.076 0.283 0.300 0.327 0.333 0.400 0.404 0.428
11
b) Xác định các đặc trưng của van khi độ chênh lệch áp suất qua van không đổi:
 Chế độ không định vị:
 Chế độ định vị:
c) Xác định các đặc trưng của van khi độ chênh lệch áp suất qua van thay đổi:
 Chế độ không định vị:
 Chế độ định vị:
12
BÀI 3: ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT
1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
 Giúp sinh viên hiểu được nguyên lý điều khiển của hệ thống điều khiển áp
suất,sơ đồ dòng điều khiển và các thành phần trong bộ điều khiển: cảm biến,
bộ điều khiển, bộ phận tác động,quy trình…

P
PI nối
tiếp
PI song
song
PID nối
tiếp
PID song
song
PID hỗn
hợp
P
B
2 2.2 2.2 3.3 1.7 1.7
Ti
Ma
x
5.8 0.14 1.75 595 3.5
Td 0 0 0 0.875 52.5 0.875
Bảng 3 : Đánh giá và lựa chọn bộ điều khiển khi hệ thống hoạt động ở áp suất 1 bar
Bộ điều khiển PV
Thời gian đạt đến cân
bằng t (s)
e (t) Sự vọt lố
P 0.97 5.68 0.03 Không có
PI nối tiếp 0.97 5.44 0.03 Không có
PI song song 0.97 5.47 0.03 Không có
PID nối tiếp 0.95 5.20 0.05 -
PID song song 1.03 5.46 0.03 -
PID hỗn hợp 0.98 5.42 0.02 -

số P và PI nối tiếp ta thấy thời gian đạt cân bằng cũng nhanh, không có vọt lố
nhưng sai lệch tĩnh cao hơn (e(t)=0.11).
15
- Trường hợp PID nối tiếp và PID hỗn hợp có sự vọt lố khá lớn PV = 1.23 -1.25 nên
ta không chọn 2 trường hợp này.
Vậy ta chọn PI song song là tối ưu nhất cho hệ thống hoạt động ổn định.
- Phương trình hàm truyền :
OP = ±+OP
0
=
±+OP
0
= 0.138
- Ứng dụng của quy trình điều khiển áp suất trong công nghiệp : được sử dụng nhiều
nhất trong lĩnh vực năng lượng, công nghiệp chế tạo các linh kiện : cảm biến áp suất
silic….
16
BÀI 5: ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT (PIGNAT)
1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
 Hiểu được các thành phần của hệ thống điều khiển áp suất và nguyên lý điều
khiển.
 Xác định được các thông số đặc trưng của hệ thống PB,Ti,Td.
 Nắm được các xác định các thông số cài đặt cho bộ điều khiển PID bằng
phương pháp Proda.
 Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiễu tác động lên hệ thống điều khiển tự động.
2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Đo áp suất theo nguyên lý Piezo
Cảm biến là một màng silicon được chế tạo tinh vi và hoạt động dựa trên
hiệu ứng Piezo. Cảm biến Piezo được gắn mép bên ngoài màng với cầu nối. Một
bản ngược lại được hàn phía dưới màng.

Bảng 2:Xác định các thông số điều khiển theo phương pháp Broida
STT t (s) OP (%) P (bar)
1 0 50 0.66
2 5 60 0.71
3 10 60 0.78
4 15 60 0.81
5 20 60 0.85
6 25 60 0.87
7 30 60 0.89
8 35 60 0.9
Bảng 3 Xác định thời gian trễ và hằng số thời gian
P (bar) (s) (s) (s) (s)
18
0.24 6.5 8 8.25 0.75
Bảng 4: Xác định bộ điều khiển
Tỷ số / Bộ điều khiển
11 P
Bảng 5: Xác định thông số của bộ điều khiển
Bộ điều khiển
Bộ khuếch đại
K
p
Thời gian tích phân
T
i
Thời gian vi phân
Td
P 7.33 Max 0
Bảng 6: Các thông số cài đặt cho bộ điều khiển
Bộ điều khiển PB Ti(s) Td(s)

0 10 0.22 0 0 0
10 10 10 0.26 0.04 2.27 0.227
20 10 10 0.3 0.04 2.27 0.227
30 10 10 0.37 0.07 3.98 0.398
40 10 10 0.44 0.07 3.98 0.398
50 10 10 0.57 0.13 7.39 0.739
60 10 10 0.77 0.2 11.36 1.136
70 10 10 1.05 0.28 15.91 1.591
80 10 10 1.33 0.28 15.91 1.591
90 10 10 1.6 0.27 15.34 1.534
100 10 10 1.76 0.16 9.09 0.909
Bảng 9: Xác định thông số khuếch đại tĩnh của Gs (V2 mở 4 vòng)
OP ΔOP
ΔOP
(%)
P ∆P ∆P(%) Gs
0 10 10 0.15 0 0 0
10 10 10 0.17 0.02 1.21 0.121
20 10 10 0.2 0.03 1.82 0.182
30 10 10 0.25 0.05 3.03 0.303
40 10 10 0.31 0.06 3.64 0.364
50 10 10 0.4 0.09 5.45 0.545
20
60 10 10 0.54 0.14 8.48 0.848
70 10 10 0.76 0.22 13.33 1.333
80 10 10 1.12 0.36 21.82 2.182
90 10 10 1.42 0.3 18.18 1.818
100 10 10 1.65 0.23 13.94 1.394
Bảng 10: Xác định thông số khuếch đại tĩnh của Gs (V2 mở 5 vòng)
OP ΔOP

Nhìn vào hình 4.4 ta nhận thấy khả năng đáp ứng của hệ thống tương đối
tốt.Khi SP=0.5 bar và SP=0.7 bar thì hệ thống khá ổn định. Còn SP=1.2 bar thì hệ
thống tương đối ổn định và có vọt lố xảy ra.Thời gian đáp ứng để hệ thống ổn định
cũng khá nhanh.
*Phạm vi ứng dụng của phương pháp Proda trong việc xác định các thông số bộ
điều khiển :
Khảo sát đáp ứng của hệ thống khi thay đổi OP.Giá trị PV được ghi nhận
theo thời gian cho đến khi hệ thống đạt trạng thái ổn định.Dựa vào đồ thị PV theo
thời gian ta có thể tính được hằng số thời gian, thời gian trễ và xác định các thông
số thích hợp cho bộ điều khiển.Do đó nếu ta xác định sai thì hệ thống sẽ không ổn
định.Phương pháp này đòi hỏi độ chính xác của số liệu phải cao và hệ thống có đáp
ứng chậm.
*Ứng dụng điều khiển áp suất trong công nghiệp:
- Dùng cho quạt thông gió trong hệ thống thông gió trung tâm , hệ thống gia
nhiệt …
- Điều khiển quá trình nóng – lạnh
- Điều khiển nhiệt độ theo từng cấp
7. PHỤ LỤC
7.1.Tính mẫu P
max
= 1.76 bar
OP OP OP(%) P (bar) P (bar) P (%) Gs
0 0 0.22 0 0 0
10 10 10 0.26 0.04 2.27 0.227
*Tính giá trị OP:
22
OP = OP
2
- OP
1

T
i
Thời gian vi phân
Td
P 7.33 Max 0
 Gs =
 K
P
= 7,33
 PB =
Nên ta cài các thông số trong máy như sau :
 PB = 0,136 Bar
 T
i
=
 T
d
=0
7.2.Tài liệu tham khảo:
[1].Hướng dẫn thực hành kỹ thuật đo lường & tự động hóa,Khoa Máy-Thiết
bị,Trường ĐH Công Nghiệp TP.HCM.
23
BÀI 7: ĐIỀU KHIỂN MỰC CHẤT LỎNG
1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
Giúp sinh viên hiểu được:
 Chức năng của vòng điều khiển và các bộ phận của hệ thống thí nghiệm:
đầu dò, thiết bị chuyển đổi tín hiệu, thiết bị điều khiển, thiết bị phát
động…
 Các chương trình điều khiển (ON-OFF, điều khiển P/PI/PID).
 Nguyên lý cơ bản trong điều khiển mực chất lỏng.

ổn định (s)
Ghi chú
0.2 50 50.27 0.05 120
0 50 50.70 0.41 180
Bảng 1.4 : Kiểm tra khả năng điều khiển của hệ thống
t(s) SP=70 SP=30
0 50,52 60,9
24 68,48 67,23
48 72,46 65,32
72 73,48 62,16
96 72,9 59,04
120 71,34 56,34
144 70,01 54,44
168 69,22 51,52
192 68,67 49,46
25