Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống điều khiển ổn định mức chất lỏng sử dụng bộ điều khiển PID và thực nghiệm sử dụng bộ điều khiển PLC S7-300

Abstract

Nội dung đề tài tập trung chủ yếu bốn phần: 1. Xác định và mô hình hóa đối tượng. 2. Thiết kế bộ điều khiển PID tìm ra bộ tham số KP, TI, TD đáp ứng điều khiển ổn định mức chất lỏng. 3. Xây dựng mô hình thực nghiệm sử dụng bộ điều khiển PID trong PLC S7-300 và phần mềm TIA Portal Siemens. 4. Đưa ra các kết quả và đánh giá, nhận xét. Phần tóm tắt đồ án đã làm và đạt được như sau: Nhóm khảo sát mô hình đối tượng cần nghiên cứu – hệ thống bình mức. Từ các khái niệm và lý thuyết, nhóm đưa ra các phương trình động học của đối tượng và xây dựng được mô hình hóa của đối tượng trên phần mềm Matlab-Simulink. Tiếp theo, nhóm tìm hiểu và xây dựng bộ điều khiển PID cho quá trình ổn định mức chất lỏng, đưa ra bộ tham số phù hợp giúp quá trình này hoạt động ổn định và ít sai lệch so với các yêu cầu thực tế đặt ra. Việc đưa ra các kết quả mô phỏng trên Matlab-Simulink giúp nhóm có thể đánh giá được chất lượng của hệ thống điều khiển mức chất lỏng này về mặt lý thuyết. Sau khi nghiên cứu về vấn đề trước, nhóm bắt tay vào xây dựng mô hình thực nghiệm trong đó gồm: các phần cứng thực tế của mô hình Edukit PA Advanced của hãng FESTO kết nối với bộ điều khiển logic khả trình PLC S7-300 của hãng Siemens, phần mềm TIA Portal cũng như các thành phần liên quan khác,… Nhóm thực hiện lắp đặt các thiết bị phần cứng, viết chương trình điều khiển và tạo giao diện điều khiển, giám sát quá trình mức chất lỏng. Bộ tham số PID đã tìm được ở phần trước được nhóm đưa vào kiểm nghiệm trên mô hình thực tế, kết quả đạt được là hệ thống điều khiển mức chất lỏng vận hành ổn định, đáp ứng tương đối nhanh, mức nước trong bình chứa giữ ổn định ở mức đặt yêu cầu cho trước. Ngoài ra, để ứng dụng thực tế, khi không thể mô hình hóa đối tượng, tìm ra bộ tham số PID trước, nhóm cũng thực hiện sử dụng chức năng Auto-tunning của PLC S7-300 để tự động dò tìm bộ tham số PID.