Nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển nhiệt độ lò sấy dầu nguyên liệu luận án tiến s

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÕ SẤY DẦU NGUYÊN LIỆU LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGHÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA THÁI NGUYÊN - 2013 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÕ SẤY DẦU NGUYÊN LIỆU Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa Mã số: 60520216 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT PHÕNG QUẢN LÝ ĐT SAU ĐẠI HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS. NGUYỄN HỒNG QUANG KHOA CHUYÊN MÔN TRƢỞNG KHOA THÁI NGUYÊN - 2013 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn/ I MỤC LỤC MỤC LỤC. I DANH MỤC HÌNH VẼ. IV DANH MỤC BẢNG BIỂU.

VI LỜI CAM ĐOAN .1 LỜI MỞ ĐẦU. I CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LÕ SẤY CÔNG NGHIỆP. Tổng quan về lò công nghiệp. Phân loại LCN.

LCN theo đặc điểm nguồn nhiệt:. LCN theo đặc điểm công nghệ. LCN theo chế độ nhiệt. LCN theo đặc điểm cấu trúc.

Các đặc trưng cơ bản của LCN. Chế độ nhiệt độ của lò. Chế độ nhiệt của lò. Công suất nhiệt của lò.

Năng suất của lò. Các chế độ làm việc của LCN. Chế độ làm việc bức xạ. Chế độ làm việc đối lưu.

Giới thiệu chung về lò sấy công nghiệp. Cấu trúc của hệ thống lò sấy. Các bộ phận cơ bản của hệ thống lò sấy. Các dạng cấu trúc hệ thống lò sấy.

Các chỉ tiêu xác định chất lượng của dầu Fuel-oil (FO). Khái quát chung. Các chỉ tiêu xác định chất lượng của dầu Fuel-oil (FO). Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy dầu FO.

XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN CỦA LÕ SẤY DẦU. Giới thiệu chung về lò điện trở .18 Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển nhiệt độ lò sấy dầu nguyên liệu II 2. Nguyên lý làm việc. Phân loại lò điện trở.

Cấu tạo lò điện trở. Các phương pháp xây dựng mô hình toán học. Mô tả toán học lò điện trở. Nhận dạng lò điện trở.

Xác định mô hình đối tượng của hệ thống. XÁC ĐỊNH THUẬT TOÁN CỦA ĐỐI TƢỢNG ĐIỀU KHIỂN. Giới thiệu về các bộ điều chỉnh PID và một số luật hiệu chỉnh. Cấu trúc chung của một hệ điều khiển tự động.

Đặc tính quá độ và các chỉ tiêu đánh giá chất lượng hệ điều khiển tự động. Phân tích các luật điều khiển. Luật điều khiển tỷ lệ (P). Luật điều khiển tích phân(I).

Luật điều khiển tỷ lệ - tích phân(PI). Luật điều khiển tỷ lệ - tích phân – vi phân (PID). Tác động của việc tăng một thông số độc lập. Các phương pháp thiết kế bộ điều khiển PID…………………………………… 34 3.

Phương pháp thực nghiệm. Phương pháp thiết kế dựa trên miền tần số .Phương pháp tối ưu độ lớn .Phương pháp tối ưu đối xứng. Phương pháp Ziegler- Nichols để xác định tham số cho bộ điều khiển PID truyền thống. MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM.

Thiết kế hệ thống- Thực nghiệm. Tổng quan phần cứng của hệ thống. Thiết kế chi tiết phần cứng.50 Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển nhiệt độ lò sấy dầu nguyên liệu III 4. Thử nghiệm thực tế.

633 TÀI LIỆU THAM KHẢO. I Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển nhiệt độ lò sấy dầu nguyên liệu IV DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống sấy dầu FO cho nồi hơi .2: Bộ sấy dầu điện. Phương pháp kẻ tiếp tuyến. Phương pháp 2 điểm quy chiếu.

Đường đặc tính đối tượng lò điện trở. Phương pháp hai điểm quy chiếu .1: Sơ đồ hệ thống điều khiển tự động. Quá trình quá độ của hệ thống ổn định theo thời gian .3: Mô tả chỉ tiêu chất lượng động của hệ thống điều khiển. Đặc tính quá độ của bộ điều khiển PID.

Mô hình xác định Kth và Tth. Đồ thị dạng hình S và ổn định .7: Quỹ đạo nghiệm số .8: Sơ đồ mô phỏng khi Kth=47 .1: Sơ đồ mô phỏng bộ điều khiển .2: Đáp ứng của hệ lò điện trở và bộ PID theo phương pháp tối ưu môdul .3: Đáp ứng của hệ thống lò điện trở và bộ PID chọn theo phương pháp Ziegler – Nichols I .4: Đáp ứng của hệ thống lò điện trở và bộ PID chọn theo phương pháp Ziegler – Nichols II .7: Sơ đồ khối chân vi xử lý DsPIC30F4013 .9: LED 7 thanh 4 số .10: Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị.11: Sơ đồ khối LED chỉ thị .12: Giắc cắm RS-232 loại 9 chân (DB9) .13: Sơ đồ khối LED chỉ thị .56 Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển nhiệt độ lò sấy dầu nguyên liệu V Hình 4.14: Sơ đồ khối điều khiển rơle .15: Sơ đồ chân DAC MCP4922 .16: Sơ đồ nguyên lý mạch đầu vào cách ly. 17: Bảng điện trở của PT100 khi nhiệt độ thay đổi từ 0oC đến 200oC. 18: Mạch tạo nguồn dòng 1mA .19: Mạch lọc Sallen-Key và khuếch đại .20: Mạch bắt điểm 0 điện áp xoay chiều 220V .21: Tín hiệu tại điểm INT0 .22: Mạch điều khiển BTA41 .23 Điện áp ra trên tải khi thay đổi góc mở .24: Đáp ứng của đối tượng lò nhiệt khi sử dụng bộ điều khiển PI theo phương pháp tối ưu môdul.

Error! Bookmark not defined. Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển nhiệt độ lò sấy dầu nguyên liệu VI DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. Đặc tính của dầu thô (FO) .1 Tham số bộ điều khiển theo phương phápZiegler- Nichols I. Tham số bộ điều khiển theo phương pháp Ziegler- Nichols II cho đối tượng lò điện trở.

Tham số bộ điều khiển theo phương pháp Ziegler- Nichols II. Tham số bộ điều khiển theo phương pháp Ziegler- Nichols II cho đối tượng lò điện trở .47 Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển nhiệt độ lò sấy dầu nguyên liệu 1 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ với đề tài: “Nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển nhiệt độ lò sấy dầu nguyên liệu.” do tôi tự thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS. Nguyễn Hồng Quang. Các số liệu và kết quả hoàn toàn trung thực.

Ngoài các tài liệu tham khảo đã dẫn ra ở cuối luận án, tôi đảm bảo rằng không sao chép các công trình hoặc kết quả của người khác. Nếu phát hiện có sự sai phạm với điều cam đoan trên, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Học viên Nguyễn Xuân Trƣờng Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển nhiệt độ lò sấy dầu nguyên liệu 2 LỜI MỞ ĐẦU Lò sấy dầu nguyên liệu được dùng phổ biến trong các nhà máy sử dụng dầu làm nhiên liệu đốt lò : Nhà máy Nhiệt điện, Nhà máy Xi măng, Nhà máy hấp sấy nguyên liệu vải cho nghành dệt may, … Chất lượng dầu sấy thể hiện ở nhiệt độ và khối lượng dầu sấy, chính các đại lượng này sẽ ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng của quá trình cháy và nhiệt độ của các lò nung hay lò hơi trong các nhà máy. Việc ứng dụng các thuật toán điều khiển cho các lò sấy dầu nguyên liệu sẽ nâng cao được chất lượng và số lượng sản phẩm, đưa lại hiệu quả kinh tế rõ rệt cho công nghiệp nước ta.

Lý do chọn đề tài: - Trên thực tế khảo sát ở nhà máy TAIRONG VN tại KCN Việt Trì là nhà máy sử dụng nguyên liệu dầu để đốt cho các lò hơi chuyên sử lý vải, quần áo cho các nhà máy dệt may trong khu vực. Tuy nhiên hệ thống sấy dầu được thực hiện thủ công, bán tự động nên chất lượng của dầu chưa đạt làm ảnh hưởng tới quá trình cháy và nhiệt độ của các lò hơi. Từ đó làm ảnh hưởng tới năng suất và chất lượng của sản phẩm sấy. Vì vậy việc cần có lò sấy tự động ổn định nhiệt độ để nâng cao năng suất và chất lượng là hết sức cần thiết.

- Xuất phát nhu cầu thực tế trên, học viên đã đề xuất thực hiện đề tài luận văn thạc sỹ “Nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển nhiệt độ lò sấy dầu nguyên liệu”. Mục tiêu của đề tài này là: “Nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển nhiệt độ lò sấy dầu nguyên liệu”: - Xây dựng được đầy đủ phương pháp luận để phân tích, tổng hợp, thiết kế được bộ điều khiển cho lò sấy dầu nguyên liệu. - Thiết kế, chế tạo, lắp ráp được bộ điều khiển PID điều khiển hệ thống nhiệt độ lò sấy dầu nguyên liệu. - Kiểm chứng kết quả bằng mô phỏng và thực nghiệm tại phòng thí nghiệm.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: * Đối tƣợng nghiên cứu: - Thiết bị sấy dầu công nghiệp. - Ứng dụng lý thuyết điều khiển vào thực tế. Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển nhiệt độ lò sấy dầu nguyên liệu 3 * Phạm vi nghiên cứu: - Điều khiển nhiệt độ lò sấy dầu. - Mô phỏng bằng các phần mềm mô phỏng.

Thực nghiệm tại phòng thí nghiệm. Dự kiến kết quả đạt được: - Viết được mô hình toán của đối tượng. - Xây dựng được thuật toán điều khiển theo chỉ tiêu chất lượng cao. - Thiết kế và lắp đặt được bộ điều khiển PID nhiệt độ trong phòng thí nghiệm.

Qua đó để đánh giá độ tin cậy, hoạt động ổn định của phần cứng cũng như chương trình phần mềm khi hoạt động trong thực tế. Nội dung chính của luận văn: Chương 1: Giới thiệu chung về lò sấy công nghiệp. Giới thiệu chung về lò sấy công nghiệp. Tổng quan về sản phẩm sản phẩm nguyên liệu dầu, các đặc tính kỹ thuật và quá trình sấy dầu.

Chương 2: Xây dựng mô hình toán của lò sấy dầu công nghiệp. Giới thiệu chung về lò điện trở 2. Các phương pháp xây dựng mô hình toán học 3. Mô tả toán học lò điện trở.

Chương 3: Xác định thuật toán điều khiển hệ thống. Giới thiệu về các bộ điều chỉnh PID và một số luật hiệu chỉnh. Các phương pháp thiết kế bộ điều khiển bộ PID.Thiết kế bộ điều khiển. Chương 4: Mô phỏng và thực nghiệm.

Phương pháp nghiên cứu : - Gắn lý thuyết với đối tượng thực tế. - Dùng máy tính với các phần mềm mô phỏng.