Kỹ thuật

Vòng lặp điều khiển trong thiết bị đo lường

4

Vòng lặp điều khiển trong thiết bị đo lường

Nguồn
Nguyên tắc cơ bản của thiết bị đo quy trình: Phần III – Vòng điều khiển và các yếu tố của chúng
youtube
Vòng điều khiển là gì? Kiểm soát quy trình & Thiết bị đo đạc bằng WR Training
Vòng điều khiển là gì? | Định nghĩa từ TechTarget
How a Process Control Loop Works in Automatic Control ...
Process and Instrument Diagrams (P&IDs) and Loop Diagrams
Industrial Instrumentation and Control: Basics of a Control Loop

Tổng quan về các vòng điều khiển trong thiết bị đo lường

Vòng điều khiển là các hệ thống cơ bản trong lĩnh vực thiết bị đo đạc, chịu trách nhiệm duy trì một biến số quy trình — chẳng hạn như nhiệt độ, áp suất, lưu lượng hoặc mức — tại một điểm đặt mong muốn bằng phép đo và điều chỉnh tự động38.

Các thành phần chính của vòng điều khiển

Một vòng điều khiển điển hình bao gồm các thành phần chính sau:

  • : Đo giá trị thực tế của biến quá trình (ví dụ: nhiệt độ, áp suất) và truyền phép đo này dưới dạng tín hiệu tiêu chuẩn (thường là 4-20 mA đối với tín hiệu tương tự) đến bộ điều khiển358.

  • : Nhận tín hiệu từ cảm biến, so sánh biến quá trình đo được với điểm đặt mong muốn, tính toán sai số (chênh lệch giữa điểm đặt và biến quy trình) và xác định hành động khắc phục cần thiết3568.

  •  Thực hiện quyết định của bộ điều khiển bằng cách điều chỉnh trực tiếp quy trình, thường bằng cách điều chỉnh van điều khiển, động cơ hoặc bộ truyền động358.

Các loại vòng điều khiển

Kiểu Sự miêu tả
Vòng lặp mở Yêu cầu đầu vào của con người; không tự động điều chỉnh quy trình dựa trên phản hồi38.
Vòng lặp kín Hoàn toàn tự chủ; liên tục điều chỉnh biến quy trình dựa trên phản hồi từ cảm biến38.

Một số hệ thống có thể chuyển đổi giữa chế độ mở (thủ công) và chế độ đóng (tự động), tùy thuộc vào yêu cầu vận hành38.

Các thuật ngữ phổ biến trong vòng lặp điều khiển thiết bị đo lường

  •  Giá trị thực tế được đo và kiểm soát (ví dụ: nhiệt độ hiện tại)568.

  •  Giá trị mục tiêu mong muốn cho biến quy trình568.

  • : Sự khác biệt giữa điểm đặt và biến quá trình (Lỗi=SP−PV)56.

  •  Biến được điều chỉnh bởi bộ điều khiển để đưa biến quy trình đến gần điểm đặt hơn8.

  •  Tín hiệu được gửi từ bộ điều khiển đến phần tử điều khiển cuối cùng8.

Ví dụ: Vòng điều khiển dòng chảy

Vòng lặp kiểm soát luồng có thể bao gồm:

  • Cảm biến lưu lượng / máy phát để đo tốc độ dòng chảy thực tế.

  • Bộ điều khiển (ví dụ: FIC 101, trong đó F = Lưu lượng, I = Chỉ báo, C = Điều khiển) để xử lý phép đo và so sánh nó với điểm đặt6.

  • Một van điều khiển (phần tử điều khiển cuối cùng) để điều chỉnh lưu lượng khi cần thiết38.

Sơ đồ vòng lặp

Sơ đồ vòng thiết bị đo đạc cung cấp chế độ xem chi tiết, “phóng to” về tất cả phần cứng và phần mềm cần thiết cho việc đo, giao tiếp và điều khiển biến quy trình. Chúng bao gồm thông tin chi tiết về các thiết bị hiện trường, hệ thống dây điện, nguồn điện và đường dẫn tín hiệu, đồng thời rất cần thiết để chẩn đoán, thử nghiệm và chứng nhận7.

Ứng dụng

Vòng điều khiển được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như:

  • Nhà máy hóa chất

  • Sản xuất điện

  • Xử lý nước và nước thải

  • Chế biến thực phẩm

  • Dược phẩm3

Bảng tóm tắt: Các phần tử vòng lặp điều khiển

Yếu tố Chức năng
Cảm biến / Máy phát Đo biến quy trình và gửi tín hiệu đến bộ điều khiển
Điều khiển So sánh PV với SP, tính toán lỗi, xác định hành động khắc phục
Yếu tố điều khiển cuối cùng Triển khai đầu ra bộ điều khiển để điều chỉnh quy trình

Vòng điều khiển là xương sống của tự động hóa quy trình và điều khiển trong thiết bị đo đạc, đảm bảo các quy trình hoạt động an toàn, hiệu quả và trong các thông số mong muốn358.

Trong lĩnh vực instrumentation, vòng điều khiển rất cần thiết để điều chỉnh các quy trình công nghiệp. Mỗi loại phục vụ các mục đích riêng biệt và hoạt động dựa trên các nguyên tắc khác nhau.

Dưới đây là sự phân tích có tổ chức về các loại loops-vòng chính được sử dụng, cùng với các tính năng chính của chúng:

1. Vòng hở
* Định nghĩa: Hệ thống không có phản hồi. Hành động control không phụ thuộc vào đầu ra.
* Đặc điểm:
– Không có cảm biến để đo đầu ra hoặc điều chỉnh đầu vào.
– Thiết kế đơn giản hơn nhưng kém chính xác hơn.
* Ví dụ: Bộ hẹn giờ máy giặt chạy trong khoảng thời gian cài đặt trước bất kể độ sạch.

2. Vòng lặp kín (Vòng phản hồi)
* Định nghĩa: Hệ thống sử dụng phản hồi để liên tục điều chỉnh đầu vào dựa trên đầu ra mong muốn.
* Đặc điểm:
– Bao gồm cảm biến, bộ điều khiển và bộ truyền động.
– Độ chính xác cao hơn và khả năng thích ứng với nhiễu.
* Thành phần: Sensor-Cảm biến (đo đầu ra), bộ điều khiển (so sánh với điểm đặt), bộ truyền động (điều chỉnh đầu vào).
* Ví dụ: Bộ điều nhiệt duy trì nhiệt độ phòng bằng cách điều chỉnh hệ thống sưởi/làm mát dựa trên các phép đo thời gian thực.

3. Vòng lặp điều khiển
* Định nghĩa: Thuật ngữ chung cho bất kỳ hệ thống tự động nào điều chỉnh biến quy trình (thường đồng nghĩa với hệ thống vòng kín).
* Đặc điểm:
– Thường bao gồm các thành phần như cảm biến, bộ điều khiển và bộ truyền động.
– Có thể bao gồm các chiến lược nâng cao như điều khiển PID (Tỷ lệ-Tích phân-Đạo hàm).
* Ví dụ: Vòng lặp điều khiển pressureáp suất trong lò phản ứng hóa học điều chỉnh van để duy trì mức áp suất an toàn.

4. Vòng lặp thủ công
* Định nghĩa: Một hệ thống mà người vận hành điều chỉnh đầu vào dựa trên đầu ra quan sát được.
* Đặc điểm:
– Không tự động hóa; dựa vào phán đoán của con người.
– Phổ biến trong các systems-hệ thống cũ hoặc các tình huống yêu cầu sự giám sát của chuyên gia.
* Ví dụ: Người vận hành điều chỉnh van thủ công để duy trì mức chất lỏng trong bể sau khi theo dõi đồng hồ đo.
* Trường hợp sử dụng: Các tình huống yêu cầu phán đoán của con người hoặc các hệ thống cũ không có tự động hóa.

5. Vòng lặp kiểm soát tỷ lệ
* Định nghĩa: Duy trì tỷ lệ được xác định trước giữa hai hoặc nhiều biến quy trình.
* Đặc điểm:
– Thường được sử dụng trong quá trình trộn, pha trộn hoặc đốt cháy processes-quy trình.
– Điều chỉnh một biến theo tỷ lệ với biến khác.
* Ví dụ: Giữ tỷ lệ không khí-nhiên liệu không đổi trong nồi hơi bằng cách điều chỉnh luồng khí so với nguồn cung cấp nhiên liệu.

6. Vòng lặp truyền thẳng
* Định nghĩa: Dự đoán các nhiễu loạn bằng cách đo chúng trước và điều chỉnh đầu vào điều khiển trước.
* Đặc điểm:
– Chủ động (so với vòng lặp feedbackphản hồi phản ứng).
– Thường kết hợp với vòng phản hồi để tăng độ bền.
* Ví dụ: Điều chỉnh đầu ra của máy sưởi dựa trên nhiệt độ của chất lỏng đầu vào để chống lại hiệu ứng làm mát trước khi nhiệt độ bể giảm.

Tìm hiểu thêm tại đây 👇
* Trang web👉https://lnkd.in/dVA4hZ-Q
* Kênh WhatsApp👉https://lnkd.in/dvQGHDNM
* Kênh Telegram👉👉https://lnkd.in/dXDm24ST

(St.)

0 ( 0 bình chọn )

NGUYỄN QUANG HƯNG BLOG

https://nguyenquanghung.net
Kỹ sư cơ khí, bảo dưỡng, sửa chữa, tư vấn, thiết kế, chế tạo, cung cấp, lắp đặt thiết bị, hệ thống.

Ý kiến bạn đọc (0)

Để lại một bình luận

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *