ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN PID TRONG BIẾN TẦN ABB – ACS580

 

I. KHÁI NIỆM PID:

Điều khiển PID: là một kiểu điều khiển có hồi tiếp, ngõ ra thay đổi tương ứng với sự thay đổi của giá trị đo.

     Người ta có thể chỉ áp dụng điều khiển P, PI, hay PID.

     Công thức toán của bộ điều khiển PID trên miền Laplace:

Trong đó:

• Kp: độ lợi tỉ lệ
• Ki: độ lợi tích phân
• Kd: độ lợi vi phân
• Ti=Kp/Ki: thời gian khâu vi phân
• Td: thời gian khâu tích phân

     Điều chỉnh tỉ lệ (P): là phương pháp điều chỉnh tạo ra tín hiệu điều chỉnh tỉ lệ với sai lệch đầu vào.

     Điều chỉnh tích phân (I): là phương pháp điều chỉnh tỉ lệ để lại một độ lệch (offset) sau điều chỉnh rất lớn. Để khắc phục ta sử dụng kết hợp điều chỉnh tỉ lệ với điều chỉnh tích phân. Điều chỉnh tích phân là phương pháp điều chỉnh tạo ra tín hiệu điều chỉnh sao cho độ lệch giảm tới 0. Thời gian càng nhỏ thể hiện tác động điều chỉnh tích phân càng mạnh, ứng với độ lệch càng bé.

     Điều chỉnh vi phân (D): khi hằng số thời gian hoặc thời gian chết của hệ thống rất lớn điều chỉnh theo P hoặc PI có đáp ứng quá chậm thì ta sử dụng kết hợp với điều chỉnh vi phân. Điều chỉnh vi phân tạo ra tín hiệu điều chỉnh sao cho tỉ lệ với tốc độ thay đổi sai lệch đầu vào.

Vs: giá trị mong muốn

Vc: giá trị thực tế phản hồi về.

Mục đích phương pháp điều khiển PID:

• Ổn định áp lực đường ống nước sử dụng biến tần: với lượng nước đầu ra thay đổi liên tục, khi mở nhiều vòi nước, khi không sử dụng; chúng ta sẽ trang bị 1 biến tần và 1 cảm biến áp suất liên tục phản hồi về tín hiệu áp suất trong đường ống. Người vận hành chỉ việc đặt áp suất mong muốn, biến tần sẽ tự động thay đổi tốc độ bơm để duy trì áp suất bên trong đường ống, để lượng nước cấp đến luôn đảm bảo.
• Ổn định áp suất khí nén bằng cách lắp biến tần cho máy nén khí: cũng tương tự, biến tần sẽ tự động điều chỉnh tốc độ máy nén khí sao cho áp lực khí nén đầu ra luôn đạt ở mức cố định đặt trước.
• Điều khiển nhiệt độ nước bằng cách trang bị biến tần cho quạt làm mát tháp giải nhiệt: cảm biến nhiệt độ liên tục đưa về tín hiệu nhiệt độ nước làm mát, biến tần sẽ tự động điều khiển tốc độ quạt gió để đạt nhiệt độ đã đặt trước.

Ưu điểm của phương pháp PID:

• Tiết kiệm được năng lượng tiêu thụ của hệ thống bơm, quạt, máy nén khí ( do không có quá trình by-pass, xả khí,…)
• Hệ thống dễ dàng vận hành, linh động và phù hợp với nhu cầu thực tế của tải.
• Tiết kiệm chi phí bảo trì, bảo dưỡng do máy móc khởi động êm, trơn tru, không dừng đột ngột, các van không phải đóng mở liên tục

II. ỨNG DỤNG MINH HỌA CHO BIẾN TẦN ACS580 HÃNG  ABB:

1. Lắp biến tần ổn đinh áp lực bơm nước cho nhà máy nước sạch:

Kp = 8 / Ti = 15s /  Td = 0s.

Hệ thống bơm cấp nước sạch đã hoạt động ổn định, duy trì áp suất 2 bar.
2. Lắp biến tần ổn đinh áp lực khí nén trong nhà máy sản xuất:

Biến tần ACS580 điều khiển máy nén khí 75 và 90 kW, duy trì áp suất 7bar:

Kp = 8  /  Ti = 20s /   Td = 0.