© 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 1Chương 2Chương 3 Chương 4: Đặc tính các thành phần cơ bản của hệ thống Điềukhiển quá trình 2 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 4: Đặc tính các thành phần cơ bản của hệ thống © 2006 - HMS Nộidung chương 4 4.1 Thiết bị đo quá trình -Cấu trúc cơ bản -Các đặc tính của thiết bị đo 4.2 Thiết bị chấp hành và van điều khiển -Cấu trúc cơ bản -Các đặc tính của van điều khiển -Bộ định vị van 4.3 Thiết bị điều khiển - Sơ lược các thiết bị điều khiển công nghiệp - Bộ điều khiển hai vị trí - Các bộ điều khiển P/PI/PID 3 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 4: Đặc tính các thành phần cơ bản của hệ thống © 2006 - HMS Cấu trúc cơ bản của các HTĐKQT THIẾT BỊ ĐO THIẾT BỊ CHẤP HÀNH Tham số Trạng thái Đầu vào Đầu ra HỆ THỐNG VẬN HÀNH &GIÁM SÁT QUÁ TRÌNH KỸ THUẬT THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN 4 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 4: Đặc tính các thành phần cơ bản của hệ thống © 2006 - HMS Ví dụ hệ thống ₫iều khiển nhiệt ₫ộ 5 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 4: Đặc tính các thành phần cơ bản của hệ thống © 2006 - HMS Các thành phần cơ bản của hệ thống Giá trị đặt Set Point (SP), Set Value (SV) Tín hiệu điều khiển Control Signal, Controller Output (CO) Biến điều khiển Control Variable, Manipulated Variable (MV) Biến được điều khiển Controlled Variable (CV) Đại lượng đo Measured Variable, Process Value (PV) Tín hiệu đo Measured Signal, Process Measurement (PM) Thiết bị đo Quá trình Thiết bị điều khiển Thiết bị chấp hành Tín hiệu điều khiển (CO) Biến điều khiển (MV) Tín hiệu đo (PM) Biến được điều khiển (CV) Đại lượng đo Giá trị đặt (SP) 6 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 4: Đặc tính các thành phần cơ bản của hệ thống © 2006 - HMS Chuẩn tín hiệu  Tín hiệu tương tự: — Điện: 0-20mA, 4-20mA, 10-50mA, 0-5V, 1-5V, — Khí nén: 0.2-1bar (3-15 psig)  Tín hiệu logic: — 0-5 VDC, 0-24 VDC, 110/120 VAC, 220/230 VAC,  Tín hiệu xung/số: — Tín hiệu điều chế độ rộng xung, tần số xung —Chuẩn bus trường: Foundation Fieldbus, Profibus-PA, —Chuẩn nối tiếp thông thường: RS-485, RS-422 7 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 4: Đặc tính các thành phần cơ bản của hệ thống © 2006 - HMS 4.1 Thiết bị ₫o quá trình  Measurement device: Thiết bị đo  Sensor: Cảm biến (vd cặp nhiệt, ống venturi, siêu âm, )  Sensor element: Cảm biến, phần tử cảm biến  Signal conditioning: Điều hòa tín hiệu  Transmitter: Bộ chuyển đổi đo chuẩn (điều hòa + truyền tín hiệu)  Transducer: Bộ chuyển đổi theo nghĩa rộng (vd áp suất-dịch chuyển, dịch chuyển-điện áp), có thể là sensor hoặc sensor + transmitter Thiết bị đo Tín hiệu chuẩn (4-20mA, 0-10V, ) Tín hiệu bus Đại lượng đo (Nhiệt độ, áp suất, mức, lưu lượng, ) Chỉ báo Indicator Sensor Transmitter Cảm biến Bộ chuyển đổi tín hiệu đo Transducer 8 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 4: Đặc tính các thành phần cơ bản của hệ thống © 2006 - HMS Bộ chuyển đổi đo chuẩn (transmitter) Cảm biến bên trong Cảm biến bên trong Lưu lượng kế Thiết bị đo áp suất 9 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 4: Đặc tính các thành phần cơ bản của hệ thống © 2006 - HMS 4.1.1 Đặc tính vận hành  Phạm vi đo và dải đo  Độ phân giải, dải chết và độ nhạy  Độ tin cậy  Ảnh hưởng do tác động môi trường 10 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 4: Đặc tính các thành phần cơ bản của hệ thống © 2006 - HMS Phạm vi ₫o (range) và dải ₫o (span) T [ o C] 100 T m [mA] 4 16 Dải đo = 300 o C 0 8 12 20 0 200 300 400 Ngưỡng dưới (Điểm không) Ngưỡng trên D ả i t í n h iệ u r a = 1 6 m A VÍ DỤ Phạm vi đo (phạm vi đầu vào): 100-400 o C Dải đo (dải đầu vào): 300 o C Phạm vi đầu ra: 4-20mA Dải tín hiệu ra (dải đầu ra) 16m [...]... Van tng t: u vo 4-2 0mA, 3-1 5psi Van s: u vo s trc tip hoc qua bus trng Chng 4: c tớnh cỏc thnh phn c bn ca h thng â 2006 - HMS 34 â 2004, HONG MINH SN Vớ d van cu (Fisher Controls) Tớch hp b iu khin s nh v (truyn ng khớ nộn) Tớch hp chuyn i I/P (truyn ng in-khớ nộn) Chng 4: c tớnh cỏc thnh phn c bn ca h thng â 2006 - HMS 35 â 2004, HONG MINH SN Vớ d van bi (Fisher Controls) V-ball Chng 4: c tớnh cỏc... húa Tuyn tớnh húa theo im u-cui: ng xp x tuyn tớnh i qua im u v im cui ca ng cong nh chun Tuyn tớnh húa bỡnh phng cc tiu: ng xp x tuyn tớnh c xỏc nh sao cho tng bỡnh phng cỏc sai s l cc tiu Chng 4: c tớnh cỏc thnh phn c bn ca h thng â 2006 - HMS 18 100 Đầu ra [%] Đầu ra [%] 100 Tuyến tính hóa độc lập 50 Tuyến tính hóa theo điểm đầu-cuối 50 Tuyến tính hóa theo điểm không Tuyến tính hóa từng đoạn â 2004,... h thng Thõn van B nh v B iu khin s â 2006 - HMS 32 â 2004, HONG MINH SN Vớ d s khi mt van iu khin Chng 4: c tớnh cỏc thnh phn c bn ca h thng â 2006 - HMS 33 Phõn loi van iu khin Phõn loi theo kiu truyn ng in-c: s dng ng c servo hoc ng c bc Thy lc: s dng bm du kt hp mng chn hoc piston Khớ nộn: s dng khớ nộn kt hp mng chn hoc piston Kt hp in-thy lc, in-khớ nộn T: s dng cun hỳt kt hp lũ xo Phõn... iu khin, hoc Vn s dng mụ hỡnh tnh ca thit b o, coi sai s o (ng) l nhiu o Chng 4: c tớnh cỏc thnh phn c bn ca h thng â 2006 - HMS 20 ỏp ng bc thang â 2004, HONG MINH SN sai s ng Chng 4: c tớnh cỏc thnh phn c bn ca h thng â 2006 - HMS 21 â 2004, HONG MINH SN ỏp ng tớn hiu dc Chng 4: c tớnh cỏc thnh phn c bn ca h thng â 2006 - HMS 22 4.1.4 Cỏc loi cm bin quỏ trỡnh tiờu biu â 2004, HONG MINH SN Cỏc tiờu... Chng 4: c tớnh cỏc thnh phn c bn ca h thng â 2006 - HMS 30 Cỏc b phn c bn ca van iu khin Ca vo khớ nộn C ch chp hnh van (Valve actuator) â 2004, HONG MINH SN Cn van (stem) Thõn van (Valve body) Cng lu cht vo Cht van (Closure member) Cng lu cht ra Chõn van (Valve seat) Chng 4: c tớnh cỏc thnh phn c bn ca h thng â 2006 - HMS 31 Vớ d cỏc b phn v ph kin van cu â 2004, HONG MINH SN C ch chp hnh Chng 4: c... khụng k Pirani (Pirani gauge) Chõn khụng k ion húa (Ionisation gauge) Chng 4: c tớnh cỏc thnh phn c bn ca h thng â 2006 - HMS 25 Cm bin lu lng â 2004, HONG MINH SN Lu Lu Lu Lu Lu Lu Lu lng lng lng lng lng lng lng k k k k k k k chờnh ỏp turbin bin din che lung xoỏy in t siờu õm khi Chng 4: c tớnh cỏc thnh phn c bn ca h thng â 2006 - HMS 26 Cm bin mc â 2004, HONG MINH SN Phng phỏp tip xỳc b mt: phao, que... vi tớn hiu ra t 4 n 20 mA Phng trỡnh c tuyn vo-ra cho tớn hiu o cha chun húa l: 16 y [mA] = (P 20 ) + 4 = 0.08P + 5.6 200 â 2004, HONG MINH SN (km = 0.08 [mA/psig]) Chun húa tớn hiu o theo phn trm ca di tớn hiu ra: 100 y [%] = (P 20) = 0.5P 10 200 km = 0.5 [%/psig] Chun húa n v: km = 0.005 [psig -1 ] Chng 4: c tớnh cỏc thnh phn c bn ca h thng â 2006 - HMS 17 â 2004, HONG MINH SN Tuyn tớnh húa c... tc ỏp ng, c tớnh tn s Vt liu ch to: phự hp vi mụi trng lm vic (nhit , ỏp sut, xõm thc, n mũn, ) Kinh nghim s dng c tớnh in-c: mc an ton chỏy n, cp bo v (IP), v bc Mc can thip ngc tr li quỏ trỡnh (lm gim chớnh xỏc) Chng 4: c tớnh cỏc thnh phn c bn ca h thng â 2006 - HMS 23 Cm bin nhit Cỏc nhit k gión n: Gión n mt cht theo nhit lm thay i chiu di, th tớch hoc ỏp sut, vớ d trong nhit k thy ngõn... nhit cao (quỏ trỡnh t chỏy) Chng 4: c tớnh cỏc thnh phn c bn ca h thng â 2006 - HMS 24 Cỏc loi cm bin ỏp sut thụng dng Cỏc phn t cm bin n hi: ng Bourdon, mng mng Cỏc phn t cm bin dch chuyn: Thay Thay Thay Thay i i i i in tr (cm bin sc cng, chit ỏp) in dung (cm bin t in) in cm (cm bin cm ng) t thụng (bin ỏp vi sai, LVTD) â 2004, HONG MINH SN Cm bin piezo: p in (piezo-electric): hiu ng tớch in khỏc... 84 100 tuyn tớnh: Mc gn vi c tớnh tuyn tớnh Chng 4: c tớnh cỏc thnh phn c bn ca h thng â 2006 - HMS 15 nhy v 100 90 80 Đầu ra [%] 70 60 v 50 40 km y 30 v = y ys v vs = y ys 20 10 y 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 â 2004, HONG MINH SN 0 0 Đầu vào [%] Chng 4: c tớnh cỏc thnh phn c bn ca h thng â 2006 - HMS 16 Chun húa tớn hiu o Thụng thng v % ca di u ra hoc chun húa n v Vớ d: Mt thit b o ỏp sut cú . SƠN Chương 1Chương 2Chương 3 Chương 4: Đặc tính các thành phần cơ bản của hệ thống Điềukhiển quá trình 2 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 4: Đặc tính các thành. ₫ộ 5 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 4: Đặc tính các thành phần cơ bản của hệ thống © 2006 - HMS Các thành phần cơ bản của hệ thống Giá trị đặt Set Point