BÀI t p GI a k ậ ữ ỳ điều KHIỂN QUÁ TRÌNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BÀI TẬP GIỮA KỲ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Sinh viên thực hiện: Phạm Quốc Huy Mã số sinh viên: 20181534 Khóa: 63 Mã lớp học: 124689 download by : skknchat@gmail.com MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: Câu 1.1: - Điều khiển trình ứng dụng kỹ thuật điều khiển tự động điều khiển, vận hành giám sát trình công nghệ, nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm, hiệu sản xuất an toàn cho người, máy móc mơi trường - Một số lĩnh vực ứng dụng điều khiển trình là: trình lọc dầu, sản xuất giấy, hóa chất, điều khiển dây chuyền sản xuất bia, điều khiển dây chuyền lọc nước ngọt, ứng dụng dây chuyền xử lý nước thải, dây chuyền sản xuất sữa,… - Phân biệt điều khiển trình với lĩnh vực điều khiển khác: Đặc điểm Điều khiển trình Các lĩnh vực điều khiển khác điều khiển máy , điều khiển chuyển động,… Ứng dụng Trong ngành Trong nhiều lĩnh vực sản xuất, công nghiệp chế lắp ráp sản phẩm, … biến, khai thác lượng Vừa lớn Nhỏ, vừa lớn Quy mơ Độ tin cậy tính Rất cao sẵn sàng Các trình liên quan đến biến đổi lượng vật chất Vừa -Bài toán điều chỉnh -Diễn biến nhanh tiêu biểu -Có thể thay đổi thiết kể cơng nghệ -Diễn biến tương -Mơ hình dễ xác định đối chậm -Mơ hình khó xác định -Khả điều khiển hạn chế -Khó thay đổi thiết kế cơng nghệ download by : skknchat@gmail.com Câu 1.2: Các đặc thù lĩnh vực điều khiển trình: - Đối tượng điều khiển: Điều khiển q trình sản xuất, cơng nghệ nhà máy chế biến, khai thác, lượng, - Yêu cầu kỹ thuật yêu cầu công nghệ: + Độ tin cậy tính sẵn sàng phải cao bảo + Đảm bảo vận hành hệ thống ổn định, trơn tru: Giữ cho hệ thống hoạt động ổn định điểm làm việc chuyển chế độ cách trơn tru, đảm điều kiện theo yêu cầu chế độ vận hành, kéo dài tuổi thọ máy móc, vận động thuận tiện + Đảm bảo suất chất lượng sản phẩm: Đảm bảo lưu lượng sản phẩm theo kế hoạch sản xuất trì thông số liên quan đến chất lượng sản phẩm phạm vi yêu cầu + Đảm bảo vận hành hệ thống an toàn: Giảm thiểu nguy xảy cố bảo vệ cho người, máy móc, thiết bị mơi trường trường hợp xảy cố + Bảo vê môi trường: Giảm ô nhiễm mơi trường thơng qua giảm nồng độ khí thải độc hại, giảm lườn nước sử dụng nước thải, hạn chế bụi giảm khói, giảm tiêu thụ nhiên liệu nguyên liệu Câu 1.3: Phân loại loại biến trình: Tên biến trình Biến vào Khái niệm Là đại lượng điều kiện phản ánh tác động từ bên ngồi vào q trình Biến Là đại lượng điều kiện thể tác động q trình bên ngồi Mang thơng tin trạng thái bên q trình Biến trạng thái Ví dụ Lưu lượng dịng ngun liệu, nhiệt độ nước cấp nhiệt, trạng thái đóng/mở rơ-le sợi đốt, Nồng độ lưu lượng sản phẩm ra, nồng độ khí thải mức bình thường hay q cao,… Nhiệt độ lò, áp suất hơi, mức chất lỏng, tốc độ download by : skknchat@gmail.com Biến điều khiển Biến điều khiển Nhiễu dẫn suất từ đại lượng đặc trưng khác Là biến vào q trình can thiệp trực tiếp từ bên ngồi, qua tác động tới biến theo ý muốn Là biến biến trạng thái trình điều khiển, điều chỉnh cho gần với giá trị mong muốn hay giá trị đặt bám theo biến chủ đạo Là biến q trình khơng can thiệp cách trực tiếp gián tiếp phạm vi trình quan tâm biến thiên nhiệt độ, áp suất mức, Lưu lượng, Nhiệt độ, áp suất, mức, lương lượng, nồng độ,… Trọng lượng hàng cần nâng, lưu lượng chất lỏng ra, thành phần nhiên liệu, Câu 1.4: Phân biệt toán điều chỉnh toán điều khiển bám: Bài toán điều chỉnh Bài toán điều khiển bám Đặc điểm Thiết lập trì đầu giá trị đặt cho trước có tác động nhiễu Đầu bám theo tín hiệu chủ đạo liên tục thay đổi Ví dụ Bài toán điều chỉnh nhiệt độ, lưu lượng, áp suất, mức nồng độ,… Bài toán khởi động/dừng hệ thống, thay đổi chế độ vận hành điều khiển trình theo mẻ Câu 1.5: Mục đích hệ thống điều khiển trình: - Đảm bảo vận hành hệ thống ổn định, trơn tru: Giữ cho hệ thống hoạt động ổn định điểm làm việc chuyển chế độ cách trơn tru, đảm download by : skknchat@gmail.com - - - - bảo điều kiện theo yêu cầu chế độ vận hành, kéo dài tuổi thọ máy móc, vận động thuận tiện Đảm bảo suất chất lượng sản phẩm: Đảm bảo lưu lượng sản phẩm theo kế hoạch sản xuất trì thông số liên quan đến chất lượng sản phẩm phạm vi yêu cầu Đảm bảo vận hành hệ thống an toàn: Giảm thiểu nguy xảy cố bảo vệ cho người, máy móc, thiết bị mơi trường trường hợp xảy cố Bảo vê môi trường: Giảm ô nhiễm mơi trường thơng qua giảm nồng độ khí thải độc hại, giảm lườn nước sử dụng nước thải, hạn chế bụi giảm khói, giảm tiêu thụ nhiên liệu nguyên liệu Nâng cao hiệu kinh tế: Đảm bảo suất chất luwowjjng theo yêu cầu giảm chi phí nhân cơng, ngun liệu nhiên liệu, thích ứng nhanh với yêu cầu thay đổi thị trường * Ta xét ví dụ cụ thể : Thiết bị khuấy trộn - Đảm bảo vận hành hệ thống ổn định, trơn tru: Thể việc trì mức thiết bị khuấy trộn thành phần sản phẩm giá trị cố định nằm khoảng giới hạn cho phép - Năng suất chất lượng sản phẩm: Trong ví dụ chất lượng sản phẩm địi hỏi thành phần khơng ổn định mà cịn phải đảm bảo theo giá trị đặt trước, với sai lệch nằm phạm vi cho phép Như sai lêch điều khiển, hay nói hơn, diễn biến sai lệch điều khiển theo thời gian tiêu dánh giá chất lượng quan trọng download by : skknchat@gmail.com - Vận hành an tồn: Ở ví dụ hệ thống động khuấy trộn đạt tốc độ cao u cầu an tồn hệ thống không cho phép đặt tốc độ cao tùy ý Vì việc khống chế tốc độ động điều cần thiết Cũng yêu cầu mức bình trộn khơng q cao thấp - Bảo vệ môi trường: giảm lượng nước sử dụng nước thải thông qua việc cân chỉnh nguyên liệu cho phù hợp Câu 1.6: Các chức điều khiển trình: - Giữ cho hệ thống hoạt động ổn định điểm làm việc chuyển chế độ cách trơn tru, đảm bảo điều kiện theo yêu cầu chế độ vận hành, kéo dài tuổi thọ máy móc, vận động thuận tiện => Nhằm mục đích: Đảm bảo vận hành hệ thống ổn định, trơn tru - Đảm bảo lưu lượng sản phẩm theo kế hoạch sản xuất trì thơng số liên quan đến chất lượng sản phẩm phạm vi yêu cầu => Nhằm mục đích: Đảm bảo suất chất lượng sản phẩm - Giảm thiểu nguy xảy cố bảo vệ cho người, máy móc, thiết bị môi trường trường hợp xảy cố => Nhằm mục đích: Đảm bảo vận hành hệ thống an tồn - Giảm nhiễm mơi trường thơng qua giảm nồng độ khí thải độc hại, giảm lườn nước sử dụng nước thải, hạn chế bụi giảm khói, giảm tiêu thụ nhiên liệu nguyên liệu => Nhằm mục đích: Bảo vê mơi trường - Đảm bảo suất chất lượng theo yêu cầu giảm chi phí nhân cơng, ngun liệu nhiên liệu, thích ứng nhanh với yêu cầu thay đổi thị trường => Nhằm mục đích: Nâng cao hiệu kinh tế Câu 1.7: Các thành phần hệ thống điều khiển trình : Thiết bị đo, thiết bị chấp hành điều khiển Chức thành phần hệ thống quan hệ chúng thể cách trực quan với sơ đồ khối đây: download by : skknchat@gmail.com - Thiết bị đo: Chức thiết bị đo cung cấp tín hiệu tỷ lệ theo nghĩa theo đại lượng đo Một thiết bị đo gồm thành phần cảm biến chuyển đổi đo Một cảm biến thực chức tự động cảm nhận đại lượng quan tâm trình kỹ thuật biến đổi thành tín hiệu Bộ chuyển đổi đo có chức khuếch đại, điều hịa chuyển đổi tín hiệu đo sang dạng thích hợp ( vd: 1-10V, 0-20mA, ) để tín hiệu chuyền xa sử dụng thiết bị điều khiển - Bộ điều khiển: Trên sở nhận tín hiệu đo từ thiết bị đo sách lược điều khiển lựa chọn, điều khiển thực thuật toán điều khiển đưa tín hiệu điều khiển để can thiệp lại q trình kỹ thuật thơng qua thiết bị chấp hành Tùy theo dạng tính hiệu vào phương pháp thể luật điều khiển, thiết bị điều khiển xếp loại thiết bị điều khiển tương tự, thiết bị điều khiển logic, thiết bị điều khiển số - Thiết bị chấp hành: Nhận tín hiệu từ điều khiển thực tác động can thiệp tới biến điều khiển Các thiết bị chấp hành tiêu biểu công nghiệp van điều khiển, động cơ, máy bơm quạt gió Một thiết bị chấp hành cơng nghiệp bao gồm thành phần cấu chấp hành ( cấu dẫn động ) phần tử điều khiển Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ chuyển tín hiệu điều khiển thành lượng ( nhiệt ), phần tử tác động can thiệp trực tiếp vào biến điều khiển download by : skknchat@gmail.com Câu 1.8: Biểu tượng Ý nghĩa Đo truyền mức, thiết bị phần cứng đơn lẻ cấp trường Đo truyền lưu lượng, thiết bị phần cứng đơn lẻ cấp trường Đo truyền áp suất, thiết bị phần cứng đơn lẻ cấp trường Đo truyền nồng độ, thiết bị phần cứng đơn lẻ cấp trường Đo truyền nhiệt độ, thiết bị phần cứng đơn lẻ cấp trường Bộ biến đổi lưu lượng Bộ chuyển vị trí trục Z Bộ chuyển mạch tay Bộ điều khiển hiển thị mức Điều khiển lưu lại lưu lượng cấp trường, mạch vòng 102, thiết bị phần cứng đơn lẻ Bộ điều chỉnh tỷ lệ lưu lượng mạch vòng 102, thiết bị phần cứng đơn lẻ, phòng điều khiển trung tâm Bộ điều chỉnh áp suất, mạch vòng 102, thiết bị phần cứng đơn lẻ, phòng điều khiển trung tâm Bộ điều chỉnh nhiệt độ, mạch vòng 102, thiết bị phần cứng chia sẻ, vị trí mở rộng Bộ điều chỉnh nồng độ, mạch vịng 102, thiết bị phần cứng chia sẻ, phòng điều khiển trung tâm Bộ điều khiển tỷ lệ, mạch vòng 102, phòng điều khiển trung tâm download by : skknchat@gmail.com Bộ điều chỉnh số lượng, mạch vòng 102, thiết bị phần cứng đơn lẻ, phòng điều khiển trung tâm Logic khả trình Điều khiển logic khả trình mạch vịng 102 Ghi chép giá trị lưu lượng áp suất thiết bị đầu vào Cảnh báo vượt ngưỡng ngưỡng nhiệt độ Điều khiển giá trị nồng độ mạch vịng 102 (thơng qua phần mềm máy tính) với giá trị lấy từ máy tính Câu 1.9: • Điều khiển mức sử dụng tín hiệu vào/ra 4-20mA, điều khiển DCS với giá trị đặt truyền từ máy tính vận hành • Điều khiển hiển thị chênh áp với tín hiệu vào/ra khí nén với thiết bị đơn lẻ chuyên dụng, ghi chép giá trị áp suất thiết bị riêng download by : skknchat@gmail.com • Điều khiển hiển thị nhiệt độ với đầu vào RTD (mV), đầu 4-20mA đưa tới van khí nén qua chuyển đổ I/P • Cảnh giới nhiệt với cảm biến chuyển mạch , tín hiệu logic đưa tới thiết bị báo động download by : skknchat@gmail.com ... thu? ?t thơng qua thi? ?t bị ch? ?p hành T? ?y theo dạng t? ?nh hiệu vào phương ph? ?p thể lu? ?t điều khiển, thi? ?t bị điều khiển x? ?p loại thi? ?t bị điều khiển t? ?ơng t? ??, thi? ?t bị điều khiển logic, thi? ?t bị điều. .. bị điều khiển - Bộ điều khiển: Trên sở nhận t? ?n hiệu đo t? ?? thi? ?t bị đo sách lược điều khiển l? ?a chọn, điều khiển thực thu? ?t toán điều khiển đ? ?a t? ?n hiệu điều khiển để can thi? ?p lại q trình k? ?? thu? ?t. .. phương ph? ?p * Mơ hình h? ?a phương ph? ?p lý thuy? ?t: download by : skknchat@gmail.com Mơ hình h? ?a lý thuy? ?t hay cịn gọi mơ hình h? ?a v? ?t lý t? ?? định lu? ?t v? ?t lý h? ?a học k? ? ?t h? ?p với thơng số k? ?? thuật