Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong các quy trình sản xuất công nghiệp như luyện kim, nhiệt luyện và hóa nhiệt luyện, sản xuất thép chất lượng cao, gốm sứ, xi măng, thủy tinh, đúc kim loại bột, cũng như chế biến thực phẩm và sấy công nghiệp, nhiệt độ là đại lượng vật lý then chốt quyết định trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Lò điện trở là thiết bị biến đổi điện năng thành nhiệt năng được ứng dụng rộng rãi nhờ khả năng tạo dải nhiệt độ cao, tốc độ nung nhanh, bảo đảm nung nóng đồng đều và buồng lò có độ kín tốt. Tuy nhiên, lò điện trở tiêu hao lượng điện năng lớn và đặt ra yêu cầu kỹ thuật khắt khe về việc điều chỉnh, khống chế nhiệt độ ổn định theo chu trình công nghệ. Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn đó, nhóm tác giả thuộc Khoa Điện, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đã thực hiện đề tài tốt nghiệp nhằm nghiên cứu, ứng dụng thiết bị điều khiển khả trình và công nghệ giao diện người - máy vào việc tự động hóa quá trình đo lường, giám sát và ổn định nhiệt độ lò điện trở.
Đồ án xác định rõ hệ thống mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án được xây dựng trên nền tảng các định luật nhiệt học, lý thuyết điều khiển tự động vòng kín, kỹ thuật đo lường cảm biến và điện tử công suất:
- Định luật phát nhiệt Joule - Lenz: Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, điện trở vật dẫn và thời gian dòng điện đi qua: $Q = I^2 R t$. Trong lò điện trở, phương pháp gia nhiệt gián tiếp được sử dụng phổ biến: dây nung kim loại (hợp kim Crôm - Nhôm hoặc Crôm - Niken) biến đổi điện năng thành nhiệt năng, sau đó truyền nhiệt tới vật nung thông qua bức xạ, đối lưu, dẫn nhiệt hoặc hỗn hợp.
- Mô hình toán học của đối tượng lò nhiệt: Đối tượng lò nhiệt có tính chất quán tính lớn và thời gian trễ nhiệt. Dựa trên thực nghiệm Ziegler-Nichols, lò nhiệt được mô tả xấp xỉ bằng khâu quán tính bậc nhất có trễ:
$$H(s) = \frac{k}{Ts + 1} e^{-Ls}$$
Trong đó $k$ là hệ số khuếch đại tĩnh, $T$ là hằng số thời gian quán tính, $L$ là thời gian trễ. Khi khai triển xấp xỉ chuỗi Taylor cho thành phần trễ ($e^{-Ls} \approx \frac{1}{1 + Ls}$), mô hình toán học của lò nhiệt được đưa về hàm truyền hệ thống tuyến tính bậc hai.
- Nguyên lý đo lường nhiệt độ và cảm biến:
- Nhiệt điện trở kim loại: Dựa trên sự thay đổi điện trở của kim loại nguyên chất theo nhiệt độ theo hàm số $R(\theta) = R_0 (1 + \alpha \theta)$. Với platin (Pt), hệ số nhiệt điện trở $\alpha = 3{,}968 \times 10^{-3}$, dải đo tiêu chuẩn từ -190°C đến 650°C; với đồng (Cu), hệ số $\alpha = 4{,}27 \times 10^{-3}$, dải đo từ -50°C đến 150°C. Cảm biến Pt100 có điện trở danh định 100 $\Omega$ tại 0°C.
- Nhiệt điện trở bán dẫn (Termistor): Hệ số nhiệt điện trở âm lớn, điện trở suất biến thiên theo quy luật $\rho = A \cdot e^{B/\theta}$, thường ứng dụng trong dải nhiệt độ hẹp nhưng độ nhạy cao.
- Cặp nhiệt điện (Thermocouple): Dựa trên hiệu ứng nhiệt điện Seebeck giữa hai thanh kim loại khác chất hàn kín một đầu. Đối với nhiệt độ cao trên 1600°C, tác giả dẫn chứng phương pháp đo tiếp xúc gián đoạn dựa trên đường cong quá trình quá độ đốt nóng $\theta = \Delta T \cdot f(t)$ trong thời gian nhúng ngắn từ 0,4 đến 0,6 giây.
- Nguyên lý biến đổi điện áp AC-AC: Sử dụng các van bán dẫn công suất (Thyristor/Triac) điều khiển góc kích hoạt pha $\alpha$ để thay đổi giá trị hiệu dụng (RMS) của điện áp xoay chiều đặt lên tải thuần trở. Phương pháp điều khiển thẳng đứng tuyến tính sử dụng điện áp tựa dạng răng cưa $U_{RC}$ (đồng bộ với tần số lưới điện, biên độ cực đại $U_{RCmax} = 10\text{V}$) so sánh với điện áp điều khiển một chiều $U_{đk}$ (biến thiên từ 0 đến 10V) để phát xung mở Thyristor, tạo mối quan hệ tuyến tính giữa góc mở $\alpha$ và $U_{đk}$.
- Thuật toán điều khiển: Đồ án đối chiếu phương pháp điều khiển đóng - cắt hai vị trí (ON-OFF) và thuật toán điều khiển tỷ lệ - tích phân - vi phân (PID). Phương trình vi phân của bộ điều khiển PID:
$$u(t) = K_p e(t) + K_i \int e(t)dt + K_d \frac{de(t)}{dt}$$
Trong đó, khâu tỷ lệ ($K_p$) gia tăng tốc độ đáp ứng nhưng duy trì sai số xác lập; khâu tích phân ($K_i$) triệt tiêu sai số xác lập nhưng làm chậm đáp ứng hệ thống; khâu vi phân ($K_d$) giảm độ vọt lố và tăng cường tính ổn định cho quá trình quá độ.
Phương pháp nghiên cứu thực tế: Tác giả kết hợp phương pháp tính toán lý thuyết kỹ thuật (tính chọn dây đốt, aptomat bảo vệ, khảo sát góc kích Thyristor), phương pháp phân tích so sánh thiết bị công nghiệp, phương pháp lập trình điều khiển tự động trên PLC kết nối giao diện HMI và phương pháp thực nghiệm kiểm chứng trên mô hình thực tế tại phòng thí nghiệm.
Thiết kế và triển khai hệ thống
Hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ lò điện trở được thiết kế dưới dạng hệ thống điều khiển vòng kín (closed-loop control system). Kiến trúc phần cứng bao gồm mạch động lực cung cấp năng lượng và mạch điều khiển - đo lường - giám sát vận hành.
| Thành phần thiết bị |
Tên thiết bị / Mã hiệu |
Thông số kỹ thuật chi tiết theo văn bản |
Vai trò trong hệ thống |
| Lò nhiệt thực nghiệm |
Model OXY-500 |
Kích thước trong: 40 x 45 x 40 cm; Kích thước ngoài: 50 x 100 x 63 cm; Khối lượng: 60 kg; Công suất: 2,0 kW; Tốc độ tăng nhiệt: 100°C / 15 phút |
Đối tượng gia nhiệt thực nghiệm |
| Bộ điều khiển trung tâm |
Siemens S7-1200 (CPU 1214C DC/DC/DC) |
Điện áp nguồn cấp: 24 VDC; 14 ngõ vào số (DI); 10 ngõ ra số (DO); 2 ngõ vào tương tự (AI dải 0-10 VDC); Kích thước: 110 x 100 x 75 mm |
Xử lý thuật toán điều khiển PID và điều phối toàn hệ thống |
| Mô-đun mở rộng |
Mô-đun AQ (Analog Output) |
Cắm mở rộng bên cạnh CPU S7-1200 |
Xuất tín hiệu điện áp tương tự một chiều (0-10V) đến bộ AC-AC |
| Cảm biến nhiệt độ |
Pt100 (loại 3 dây) |
Điện trở 100 $\Omega$ tại 0°C; dây nối bọc cách điện gốm và bột Alumina; vỏ bảo vệ bằng thép/sứ chịu nhiệt |
Đo nhiệt độ buồng lò và truyền tín hiệu đo về hệ thống |
| Bộ biến đổi công suất |
Bộ điều khiển điện áp xoay chiều AC-AC |
Điều khiển pha dùng van Thyristor; áp dụng nguyên lý điều khiển thẳng đứng tuyến tính; nhận tín hiệu $U_{đk}$ (0-10V) |
Thay đổi điện áp hiệu dụng RMS cung cấp cho thanh mayso |
| Phần tử gia nhiệt |
Thanh đốt chữ U |
Dây điện trở Crôm-Nhôm / Crôm-Niken tính theo $R = \rho \frac{L}{S}$; cách điện bằng bột Magie Oxit (MgO); vỏ bọc Inox 304, 201 |
Chuyển đổi điện năng thành nhiệt năng đốt nóng buồng lò |
| Thiết bị bảo vệ |
Aptomat khối (MCCB 1 pha) |
Dòng điện định mức: 30A (tính toán cho lò nhiệt công suất 2000W, $\cos\varphi = 0{,}8$) |
Đóng cắt nguồn điện và bảo vệ sự cố quá tải, ngắn mạch |
| Rơ le thời gian |
Omron DH48S |
Điện áp nguồn: 220 VAC / 50 Hz; Công suất tiêu thụ: 3W; Dải chỉnh định: 0,01s – 99 giờ 99 phút; Ngõ ra tiếp điểm: 250 VAC 5A; Kích thước: 48 x 48 x 97,5 mm |
Tạo trễ và phối hợp định thời điều khiển các chế độ đóng ngắt |
| Màn hình giao diện |
Weintek MT8102iP |
Màn hình màu cảm ứng; lập trình giao diện trên EasyBuilder Pro |
Hiển thị giá trị PV, SP, đồ thị nhiệt độ và nhận lệnh điều khiển |
| Phần mềm lập trình |
TIA Portal V15 & EasyBuilder Pro |
Môi trường lập trình của Siemens và Weintek |
Lập trình cấu hình PID, cấu hình PLC và thiết kế giao diện HMI |
Trong quá trình thiết kế, tác giả đã tiến hành khảo sát và đánh giá ba bộ điều khiển nhiệt độ thương mại độc lập:
- Bộ điều khiển Autonics: Tích hợp chức năng tự điều chỉnh PID kép, độ chính xác hiển thị $\pm 0{,}3%$, hỗ trợ 13 loại ngõ vào, chu kỳ lấy mẫu 0,5s, hỗ trợ truyền thông RS485.
- Bộ điều khiển Omron E5CZ: Kích thước mặt H48 x W48 mm, chiều sâu 78 mm, cài đặt qua phím DIP và phím xoay, chu kỳ lấy mẫu 500ms, hỗ trợ điều khiển gia nhiệt hoặc gia nhiệt/làm mát.
- Bộ điều khiển RKC REX-C900: Tính năng tự điều chỉnh PID kép, cảnh báo đứt vòng lặp, bộ nhớ EEPROM lưu trữ dữ liệu 10 năm với độ bền 100.000 lần ghi.
Dựa trên yêu cầu tích hợp hệ thống và khả năng giám sát linh hoạt, nhóm tác giả đã lựa chọn giải pháp điều khiển nhiệt độ tập trung bằng thuật toán PID số tích hợp trong CPU 1214C của PLC Siemens S7-1200 thay vì sử dụng các đồng hồ điều khiển nhiệt độc lập.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan về hệ thống điều khiển, giám sát nhiệt độ lò điện trở
Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về cấu tạo, phân loại và nguyên lý hoạt động của lò điện trở công nghiệp. Văn bản nêu rõ ba bộ phận cấu thành chính của lò điện trở: vỏ lò chịu lực bằng khung kim loại kiên cố giúp chống tổn thất nhiệt; lớp lót buồng lò gồm phần gạch chịu lửa bên trong và lớp cách nhiệt bên ngoài; dây nung kim loại phát nhiệt chế tạo từ hợp kim Crôm - Nhôm hoặc Crôm - Niken. Tác giả đưa ra bảng thông số cấu tạo chi tiết của lò nhiệt thực nghiệm Model OXY-500 (Bảng 1.1). Về mặt đo lường, chương này phân tích phương pháp đo tiếp xúc và không tiếp xúc, cấu tạo cảm biến cặp nhiệt ngẫu, đặc tính nhiệt và đặc tính vôn - ampe của nhiệt điện trở kim loại và nhiệt điện trở bán dẫn termistor. Chương 1 khép lại bằng việc thiết lập mô hình toán học của lò nhiệt trong phòng thí nghiệm dựa trên hàm truyền Ziegler-Nichols quy về hệ bậc hai, đồng thời phân tích cơ chế đáp ứng thời gian của thuật toán điều khiển ON-OFF và từng khâu P, I, D trong bộ điều khiển PID vòng kín.
Chương 2: Tính chọn các thiết bị mạch lực và mạch điều khiển
Chương 2 trình bày chi tiết các bước tính toán và lựa chọn thiết bị phần cứng phục vụ việc thi công mô hình. Tác giả phân tích cấu tạo thanh mayso chữ U, tính chất cách điện và truyền nhiệt của bột Magie Oxit (MgO). Về biến đổi điện áp AC-AC, chương này trình bày nguyên lý điều khiển góc pha $\alpha$ và điều khiển ON-OFF chu kỳ, đi sâu vào cấu trúc mạch điều khiển thẳng đứng tuyến tính gồm 5 khâu: khâu đồng bộ lưới, khâu tạo điện áp tựa răng cưa ($U_{RCmax} = 10\text{V}$), khâu so sánh với điện áp điều khiển ($U_{đk}$), khâu tạo xung và khâu khuếch đại xung mở Thyristor. Tác giả trình bày cấu tạo, nguyên lý cảm biến Pt100 loại 3 dây; thông số rơ le thời gian Omron DH48S; tính chọn MCCB 1 pha 30A bảo vệ mạch lực cho lò nhiệt 2000W; thông số kỹ thuật bộ lập trình PLC Siemens S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC cùng các mô-đun mở rộng; khảo sát ba bộ điều khiển nhiệt Autonics, Omron E5CZ, RKC REX và màn hình HMI Weintek MT8102iP.
Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển và giám sát
Chương 3 tập trung vào thiết kế cấu trúc điều khiển và phát triển phần mềm ứng dụng. Nội dung bao gồm việc xây dựng sơ đồ khối cấu trúc hệ thống điều khiển vòng kín và sơ đồ thuật toán điều khiển nhiệt độ. Tác giả tiến hành cấu hình phần cứng trên phần mềm TIA Portal V15, khởi tạo khối hàm điều khiển PID tích hợp của PLC S7-1200 để xử lý tín hiệu phản hồi từ cảm biến Pt100 và tính toán tín hiệu điều khiển ngõ ra. Đồng thời, chương 3 trình bày quy trình thiết kế giao diện vận hành trên phần mềm EasyBuilder Pro cho màn hình HMI Weintek MT8102iP, cho phép người vận hành cài đặt nhiệt độ đặt (SP), theo dõi nhiệt độ tức thời (PV), trạng thái hoạt động của hệ thống và cảnh báo lỗi.
Chương 4: Xây dựng mô hình, lập trình, mô phỏng
Chương 4 hoàn thiện việc thi công lắp đặt và thử nghiệm mô hình thực tế. Tác giả cung cấp sơ đồ đấu nối hoàn chỉnh của mạch điều khiển (kết nối tín hiệu giữa PLC S7-1200, mô-đun ngõ ra tương tự AQ, rơ le thời gian Omron, cảm biến Pt100 và HMI Weintek) và sơ đồ đấu nối mạch lực (đấu nối nguồn xoay chiều, MCCB bảo vệ, bộ biến đổi AC-AC Thyristor và thanh mayso lò nhiệt). Chương này trình bày chi tiết giao diện màn hình giám sát, cấu trúc chương trình điều khiển đã nạp vào PLC và công bố kết quả chạy thử nghiệm thực tế của mô hình lò nhiệt, khẳng định khả năng bám giá trị đặt của hệ thống điều khiển nhiệt độ.
Kết quả và đóng góp
- Kết quả kỹ thuật đạt được:
- Tính toán và xây dựng hoàn chỉnh mô hình điều khiển nhiệt độ lò điện trở thực nghiệm dựa trên đối tượng lò OXY-500 công suất 2,0 kW.
- Thiết kế, tích hợp thành công mạch lực sử dụng bộ biến đổi AC-AC điều khiển góc mở Thyristor theo phương pháp thẳng đứng tuyến tính với điện áp điều khiển $U_{đk}$ (0-10V).
- Tính chọn và đấu nối chính xác các thiết bị bảo vệ, đo lường và định thì: MCCB 1 pha 30A, cảm biến nhiệt điện trở Pt100 3 dây, rơ le thời gian Omron DH48S (dải điều chỉnh từ 0,01s đến 99 giờ 99 phút).
- Lập trình thành công thuật toán điều khiển PID trên phần mềm TIA Portal V15 cho PLC Siemens S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC, xuất tín hiệu điều khiển liên tục qua mô-đun mở rộng AQ.
- Thiết kế giao diện giám sát, thu thập dữ liệu và điều khiển nhiệt độ trực quan trên màn hình HMI Weintek MT8102iP thông qua phần mềm EasyBuilder Pro.
- Lắp ráp, đấu nối hoàn chỉnh tủ điều khiển và chạy thử nghiệm thực tế tại phòng thực nghiệm 402-A7, kiểm chứng sự vận hành ổn định của hệ thống.
- Giải pháp và kiến nghị của tác giả:
- Áp dụng bộ điều khiển điện áp xoay chiều AC-AC bán dẫn điều khiển pha thay thế cho phương pháp đóng cắt cơ khí tiếp điểm, giúp triệt tiêu hiện tượng phát sinh tia lửa điện và nâng cao tuổi thọ thanh đốt.
- Tận dụng khối hàm PID số tích hợp sẵn trong bộ điều khiển khả trình PLC S7-1200 để tinh chỉnh tham số, tối ưu hóa quá trình gia nhiệt cho đối tượng có quán tính nhiệt lớn.
- Đóng góp so với các nghiên cứu trước: Đồ án đã chuyển đổi từ giải pháp điều khiển đóng - cắt ON-OFF thô sơ hoặc sử dụng các đồng hồ điều nhiệt rời rạc sang một hệ thống điều khiển tập trung có tính tự động hóa cao. Mô hình kết hợp chặt chẽ giữa khả năng tính toán của PLC công nghiệp và tính năng tương tác đồ họa của HMI, tạo ra kiến trúc điều khiển mở, dễ dàng giám sát tham số và sẵn sàng mở rộng quy mô.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế được văn bản nêu rõ:
- Quy mô hệ thống: Hệ thống mới chỉ thực hiện điều khiển trên một lò nhiệt duy nhất; chưa thiết lập mạng truyền thông công nghiệp để liên kết dữ liệu giữa các bộ PLC với nhau cũng như giữa các PLC với máy tính giám sát cấp cao.
- Thuật toán điều khiển: Hệ thống chỉ mới triển khai thuật toán điều khiển phản hồi PID kinh điển; chưa ứng dụng các thuật toán điều khiển thông minh và hiện đại như điều khiển mờ (Fuzzy logic) hay mạng nơ-ron nhân tạo (Neural Network) để thích ứng tốt hơn với đặc tính phi tuyến mạnh của lò nhiệt.
- Hướng mở rộng nghiên cứu:
- Nghiên cứu mở rộng mạng truyền thông công nghiệp (Modbus, Profinet/Ethernet) để kết nối đồng thời nhiều trạm PLC, phục vụ điều khiển và giám sát tập trung nhiều lò điện trở trong một dây chuyền nhiệt luyện.
- Ứng dụng các thuật toán điều khiển tiên tiến (Fuzzy-PID thích nghi, điều khiển dự báo) nhằm nâng cao độ chính xác, rút ngắn thời gian quá độ và giảm thiểu độ vọt lố khi có biến động tải hoặc nhiễu môi trường.
Giá trị tham khảo
Đồ án tốt nghiệp là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo thiết thực cho sinh viên, học viên và kỹ sư thuộc các chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Kỹ thuật Điện, Kỹ thuật Điện tử và Cơ điện tử. Cụ thể:
- Phần tính toán mạch lực và điện tử công suất: Cung cấp hướng dẫn chi tiết về cấu tạo thanh gia nhiệt mayso, vật liệu cách điện MgO, phương pháp tính chọn thiết bị bảo vệ MCCB và nguyên lý mạch điều khiển điện áp xoay chiều một pha dùng Thyristor theo phương pháp điều khiển thẳng đứng tuyến tính.
- Phần tích hợp phần cứng và lập trình tự động hóa: Cung cấp tài liệu tham khảo cụ thể về phương pháp ghép nối cảm biến Pt100, cấu hình mô-đun mở rộng tín hiệu tương tự AQ cho PLC S7-1200 (CPU 1214C DC/DC/DC), thuật toán xử lý tín hiệu và khối hàm PID trên TIA Portal V15.
- Phần thiết kế giao diện công nghiệp: Cung cấp phương pháp xây dựng giao diện điều khiển, giám sát thời gian thực trên màn hình HMI Weintek MT8102iP bằng phần mềm EasyBuilder Pro.
Câu hỏi thường gặp
1. Lò nhiệt thực nghiệm được sử dụng trong đồ án có các thông số kỹ thuật cấu tạo cụ thể nào?
Lò nhiệt thực nghiệm được sử dụng là Model OXY-500 với các thông số kỹ thuật được nêu tại Bảng 1.1: kích thước bên trong là 40 x 45 x 40 cm; kích thước bên ngoài là 50 x 100 x 63 cm; trọng lượng 60 kg; công suất định mức 2,0 kW; tốc độ tăng nhiệt đạt 100°C / 15 phút. Cấu tạo buồng lò gồm vỏ kim loại chịu tải, lớp lót gạch chịu lửa/vật liệu cách nhiệt và dây nung kim loại phát nhiệt.
2. Nguyên lý làm việc của mạch điều khiển thẳng đứng tuyến tính trong bộ biến đổi AC-AC của đồ án là gì?
Mạch điều khiển so sánh một điện áp tựa dạng răng cưa tuyến tính $U_{RC}$ (đồng bộ với tần số lưới điện xoay chiều, biên độ cực đại $U_{RCmax} = 10\text{V}$) với điện áp điều khiển một chiều $U_{đk}$ (biến thiên 0-10V). Tại thời điểm $U_{RC} = U_{đk}$, mạch so sánh kích hoạt phát xung mở Thyristor. Do góc mở $\alpha = \pi \frac{U_{đk}}{U_{RCmax}}$, góc kích hoạt $\alpha$ trở thành hàm tuyến tính của điện áp điều khiển $U_{đk}$, cho phép PLC điều chỉnh trực tiếp góc mở van qua ngõ ra điện áp tương tự.
3. Cấu hình phần cứng PLC Siemens S7-1200 được nhóm tác giả lựa chọn có đặc điểm gì?
Nhóm tác giả chọn CPU S7-1200 mã hiệu 1214C DC/DC/DC với nguồn cấp 24 VDC; tích hợp sẵn 14 ngõ vào số (DI), 10 ngõ ra số (DO) và 2 ngõ vào tương tự (AI dải 0-10 VDC); kích thước 110 x 100 x 75 mm. Hệ thống gắn thêm mô-đun mở rộng ngõ ra tương tự (AQ) để xuất tín hiệu điện áp điều khiển 0-10V đến mạch kích bộ biến đổi AC-AC.
4. Dây nung của thanh gia nhiệt và lớp cách điện trong đồ án được cấu tạo từ những vật liệu nào?
Thanh gia nhiệt trong đồ án là loại thanh mayso uốn chữ U. Phần dây điện trở phát nhiệt làm bằng hợp kim Crôm - Nhôm hoặc Crôm - Niken có điện trở suất cao. Lớp vật liệu cách điện lấp đầy bên trong là bột Magie Oxit (Magnesium Oxide - MgO), có đặc tính chịu nhiệt độ cao, giãn nở nhiệt thấp và cách điện tốt. Vỏ bọc bên ngoài làm bằng thép không gỉ Inox 304, 201 hoặc đồng.
5. Nhóm tác giả đã tự xác định những điểm hạn chế kỹ thuật nào của đề tài?
Trong phần giới hạn đề tài, nhóm tác giả chỉ rõ hai hạn chế chính: hệ thống mới chỉ điều khiển một lò nhiệt đơn lẻ, chưa kết nối mạng truyền thông giữa các PLC và máy tính với nhau nên quy mô ứng dụng còn nhỏ; phương pháp điều khiển hoàn toàn phụ thuộc vào thuật toán PID cổ điển tích hợp sẵn, chưa áp dụng các thuật toán điều khiển hiện đại như logic mờ (Fuzzy logic) hay mạng nơ-ron (Neural Network).
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp “Xây dựng hệ thống điều khiển, giám sát nhiệt độ lò điện trở” của nhóm sinh viên Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đã thiết kế và triển khai thành công một mô hình tự động hóa hoàn chỉnh cho đối tượng lò nhiệt công suất 2,0 kW. Bằng việc kết hợp bộ biến đổi điện áp AC-AC điều khiển góc mở pha Thyristor, cảm biến nhiệt điện trở Pt100, bộ điều khiển PLC Siemens S7-1200 thực thi thuật toán PID và màn hình cảm ứng HMI Weintek MT8102iP, hệ thống đã giải quyết hiệu quả bài toán đo lường, giám sát và ổn định nhiệt độ buồng lò. Kết quả thực nghiệm tại phòng 402-A7 khẳng định tính khả thi và độ tin cậy của giải pháp kỹ thuật, đồng thời đặt nền tảng cho các định hướng mở rộng mạng truyền thông công nghiệp và ứng dụng thuật toán điều khiển thông minh trong tương lai.
