Tự động hóa
Cách mà một hệ điều khiển vòng lặp hoạt động
Một hệ thống kiểm soát quá trình thông dụng được thể hiện trong Hình. Giả sử biến được kiểm soát là nhiệt độ.
Về cơ bản Vòng điều khiển quy trình công nghiệp bao gồm các cảm biến, máy phát, Hệ thống điều khiển (PLC / DCS), van điều khiển, Bộ truyền động điện, v.v … Tất cả các thiết bị này được lắp đặt ở các khu vực khác nhau của nhà máy.
Các phạm vi máy móc cơ bản được phân loại như sau:
1.Nơi làm việc: Cảm biến, Máy phát, Van điều khiển, van bật / tắt, bảng điều khiển cục bộ, v.v.
2. Phòng điều khiển: Bộ điều khiển dựa trên PLC, DCS, Vi điều khiển, v.v.
3. Trạm con: Biến tần, Bộ cấp thông minh, khởi động mềm, v.v.
Ví dụ về vòng điều khiển quy trình cơ bản:
Bây giờ chúng ta đang thảo luận về một vòng điều khiển quá trình nhiệt độ cơ bản sử dụng lò sưởi.
Cần có Bộ truyền nhiệt độ để đo biến số của quá trình tức là nhiệt độ của quá trình. Bộ phát bao gồm cảm biến, mạch điều hòa tín hiệu và bộ chuyển đổi 4-20mA. Các máy phát về cơ bản đo nhiệt độ và cung cấp đầu ra ở dòng điện 4-20mA tương đương với nhiệt độ đo được.
Đầu ra của máy phát sẽ đến PLC / DCS được lắp đặt trong phòng điều khiển. Hệ thống đấu dây của máy phát được đặt trong tủ Marshalling của PLC / DCS và một hệ thống dây bên trong được cung cấp để đầu ra của máy phát này sẽ được chuyển từ tủ điều phối sang tủ hệ thống.
Tủ hệ thống có các thẻ Đầu vào Analog, Thẻ Đầu ra Tương tự, Thẻ Giao tiếp, CPU… Vì thiết bị phát là đầu vào của hệ thống nên nó sẽ được kết nối với Thẻ đầu vào Analog.
Thẻ đầu vào Analog chuyển đổi 4-20mA nhận được thành 1-5v DC tương đương bằng cách sử dụng điện trở 250 ohms tiêu chuẩn. Sau đó, một bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số (ADC) chuyển đổi DC 1-5V này thành các mã nhị phân tương đương.
Đầu ra của thẻ Analog đầu vào sẽ được kết nối với Bộ xử lý (CPU). Bộ xử lý chuyển đổi các mã nhị phân này thành định dạng có thể đọc được của người vận hành, tức là chuyển giá trị nhiệt độ theo độ và nó sẽ được hiển thị trong màn hình.
Giả sử, Bây giờ giá trị nhiệt độ đo được thấy hơi cao khi so sánh với điểm đặt. Nếu vòng lặp ở chế độ tự động thì bộ điều khiển PID sẽ tự động thực hiện hành động cần thiết theo chương trình được xác định trước. Nếu vòng lặp ở chế độ Thủ công thì người vận hành phải thực hiện thao tác thủ công. Lưu ý để dễ dàng vận hành, hãy cho phép vòng lặp ở chế độ tự động.
Ở đây trong ví dụ của chúng tôi, chúng tôi có một lò sưởi đang kiểm soát nhiệt độ. lò sưởi có đầu vào tiêu chuẩn 4-20mA được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ từ 0 đến 100% phạm vi lò sưởi.
Như giả định rằng nhiệt độ đo được cao nên bộ điều khiển PID quyết định giảm nhiệt độ. Thẻ Đầu ra Tương tự được kết nối với bộ sưởi, do đó Bộ xử lý (CPU) gửi tín hiệu được mã hóa Nhị phân tương đương đến thẻ Đầu ra Tương tự.
Thẻ Đầu ra Tương tự chuyển đổi tín hiệu được mã hóa Nhị phân bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi Kỹ thuật số sang Tương tự (DAC) được nhận từ Bộ xử lý và gửi tín hiệu 4-20mA tương đương đến bộ sưởi. Bộ gia nhiệt nhận 4-20mA từ PLC sau đó thực hiện hành động cần thiết và cuối cùng điều khiển nhiệt độ đến giá trị mong muốn.
Giao diện Người máy (HMI) không có gì khác ngoài một máy tính được sử dụng để hiển thị ra màn hình cho người vận hành. Màn hình nhận tất cả các tín hiệu từ Bộ xử lý và hiển thị cho người vận hành.
Lưu ý rằng giao diện giữa phòng điều khiển và trạm biến áp, khu vực xử lý từ xa hoặc hiện trường là qua vòng lặp 4–20mA tiêu chuẩn công nghiệp.