Bài viết trước chúng ta đã đề cập về hệ điều khiển PID và 1 số ứng dụng của bộ điều khiển PID vào hệ thống tự động hóa trong công nghiệp
Trong bài viết này KTV sẽ đề cập đến đấu nối phần cứng, cài đặt thông số và tinh chỉnh hệ số P, I, D cho hệ thống sử dụng PID vào thu cuộn cho máy kéo đồng một cách đầy đủ và chi tiết nhất.
► Bài toán thực tế đặt ra:
Máy kéo đồng công dụng để kéo nhỏ và ủ mềm dây đồng gồm 2 động cơ: 1 động cơ kéo và 1 động cơ thu cuộn.
Máy kéo đồng chạy với tốc độ máy là tốc độ dài cố định, phần thu cuộn dùng biến tần Parker AC10 – 7.5Kw điều khiển động cơ quay rulo thu cuộn .
Máy kéo đồng
Khi máy chạy, theo thời gian dây đồng sẽ quấn vào rulo làm đường kính rulo càng ngày càng tăng, đường kính rulo tăng sẽ dẫn đến tốc độ dài sẽ càng ngày càng lớn, nếu không giảm tốc độ của thu cuộn thì dây đồng sẽ đứt, máy dừng.
Do đó chúng ta sẽ sử dụng bộ điều khiển PID để điều khiển tốc độ động cơ thu cuộn sao cho tốc độ dài của thu cuộn sẽ không đổi khi đường kính rulo ngày càng tăng.
Hay nói cách khác là điều khiển tốc độ động cơ sao cho tốc độ dài không đổi khi tốc độ góc thay đổi.
Như đã đề cập ở bài viết trước 3 thành phần không thể thiếu trong hệ điều khiển PID là :
Giá trị cài đặt ( Setpoint ), giá trị phản hồi ( Feedback ) và bộ điều khiển PID chúng ta cùng nhau phân tích về 3 yếu tố này:
1. Đầu tiên là giá trị cài đặt: Chúng ta sẽ cài đặt giá trị mong muốn để tốc độ dài phần thu cuộn bằng phần kéo chính là giá trị khi dancer ở vị trí cân bằng.
2. Bộ điều khiển PID: ở đây lấy bộ điều khiển PID của biến tần Parker AC10.
3. Giá trị phản hồi: Hầu hết các máy sử dụng thu cuộn các hãng chế tạo máy đều sử dụng cơ cấu dancer. Dây đồng sau khi ủ mềm và kéo nhỏ sẽ được đưa vào dancer sau đó mới vào động cơ thu cuộn.
Cấu tạo của Dancer:
Xác định vị trí Dancer
♦ Khi dancer ở vị trí 1 tức là phần thu cuộn sẽ chạy tốc độ dài lớn hơn phần kéo
♦ Khi dancer ở vị trí 2 tức là phần thu cuộn và phần kéo có cùng tốc độ.
♦ Khi dancer ở vị trí 3 tức là phần thu cuộn sẽ chạy tốc độ dài nhỏ hơn phần kéo
Dancer sẽ được gắn vào 1 cơ cấu đơn giản để chúng ta có thể xác định được vị trí dancer đang ở đâu
Thường thì sẽ là 1 biến trở hoặc cảm biến tiện cận, điều quan trọng nhất là chúng ta phải xác định được giá trị của dancer ở vị trí thu cuộn và kéo có cùng tốc dài, đó gọi tắt là vị trí cân bằng
Đấu nối phần cứng
Đấu nối phần cứng ở đây chúng ta chỉ đề cập đến chân điều khiển của biến tần chạy chức năng với bộ điều khiển PID.
Tín hiệu Run sẽ đấu nối vào chân DI3 và 24VDC, 3 chân của biến trở Dancer sẽ đấu Vào lần lượt là +10VDC, AI1 và GND. 1 số biến tần khác sẽ có chân Enable khối PID tức là khi chân này có tín hiệu thì bộ điều khiển PID mới hoạt động nhưng hệ này khi Run là Enable bộ điều khiển PID nên ta bỏ qua chân này.
Cài đặt thông số biến tần AC10
Đấu nối xong phần cứng ta bắt đầu phần cài đặt biến tần chúng ta sẽ cài đặt các thông số động cơ sau đó đến các thông số sau:
• F111=50.00 : Tần số lớn nhất.
• F112=00.00 : Tần số nhỏ nhất.
• F113=50.00: Tần số mục tiêu.
• F203=9 tốc độ là đầu ra của bộ điều khiển PID: tức là PID output 100% biến tần chạy với tốc độ 50Hz
• F208=1 Run bằng terminal DI3
• FA01=0: PID setpoint. Giá trị cài đặt sẽ là thông số FA04,
• FA02=1: PID feedback AI1. Giá trị phản hồi của bộ điều khiển PID là chân AI1.
• FA04: giá trị phần trăm từ 0 đến 100% chúng ta sẽ xác định giá trị này bằng cách để dancer đúng vị trí cân bằng sau đó đo điện áp VDC giữa chân AI1 và GND giả sử ta đo được là 4.5VDC ta sẽ cài đặt FA04=45%.
• FA19: Proportion Gain P cài đặt hệ số P của bộ điều khiển PID
• FA20: Integration Time I (s) cài đặt hệ số I của bộ điều khiển PID
• FA21: Differential time D (s) cài đặt hệ số D của bộ điều khiển PID
Hoàn thành phàn cài đặt cơ bản cho bộ điều khiển PID bây giờ sẽ đến phàn tinh chỉnh.
Đầu tiên của bước tinh chỉnh khá quan trọng chúng ta phải xác định xem PID output có hoạt động đúng không:
Cách xác định là chúng ta sẽ thử với không tải – tức là không có dây run biến tần lên kéo dancer về vị trí 1 lúc này đang giả lập là tốc độ phần thu lớn hơn phần kéo nếu rulo chạy theo chiều xả thì bộ điều khiển hoạt động đúng nếu phần thu chạy theo chiều thu dây ra thì bộ điều khiển PID đang hoạt động bị ngược ta chỉ cần cài đặt thông số FA06= 1 để đổi chiều làm việc của PID out put.
Mách nhỏ với bạn chúng ta cũng có thể đảo chiều động cơ để hệ PID hoạt động đúng mà không cần thay đổi thông số FA06.
Sau khi xác định chiều làm việc của PID xong chúng ta sẽ tinh chỉnh các hệ số P, I, D để phù hợp với hệ. kinh nghiệm của KTV là chúng ta sẽ thử với dây nhưng không chạy với tốc độ máy.
Đưa dây vào cơ cấu Dancer sau đó Run với biến tần, tinh chỉnh các hệ số P, I, D sao cho dancer ở vị trí cân bằng khi không có tốc độ máy khi đó bộ biều khiển PID sẽ hoạt động ổn định.
Trên đây là phần cài đặt chi tiết sử dụng bộ điều khiển PID của biến tần AC10 vào thu cuộn máy kéo đồng hy vọng sẽ giúp bạn đọc hiểu chi tiết và các bước cài đặt cũng như tinh chỉnh của đội ngũ kỹ thuật KTV khi đi lắp đặt hệ thực tế.
Video thực tế về ứng dụng bộ điều khiển PID vào máy kéo và ủ mềm dây đồng.
