Microsoft PowerPoint C5 Interlocking and Sequencing ppt © 20 04 , H O À N G M IN H S Ơ N Ch ươ ng 1 Ch ươ ng 2 Chương 5 Điều khiển rời rạc và ₫iều khiển trình tự Điều khiển quá trình 2 © 20 04 , H O À.
© 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương Điều khiển trình Chương 5: Điều khiển rời rạc ₫iều khiển trình tự Nội dung chương 5.1 © 2004, HOÀNG MINH SƠN 5.2 Điều khiển rời rạc - Điều khiển thiết bị - Khóa liên động - Ngơn ngữ mơ tả lập trình Điều khiển trình tự - Bài tốn điều khiển trình tự - Ngơn ngữ mơ tả lập trình Chương 5: Điều khiển rời rạc điều khiển trình tự © 2005 - HMS Nhắc lại chức ₫iều khiển sở (ANSI/ISA 88.01-1995) Điều chỉnh (regulatory control): Duy trì biến đầu trình giá trị đặt tương ứng điều kiện có tác động nhiễu giá trị đặt thay đổi — Ví dụ điều chỉnh nhiệt độ, mức, lưu lượng, áp suất, nồng độ Điều khiển rời rạc (discrete control): Duy trì trạng thái thiết bị trình giá trị chọn từ tập trạng thái ổn định biết trước — Ví dụ điều khiển đóng/mở máy bơm, quạt gió, máy khuấy © 2004, HỒNG MINH SƠN Điều khiển trình tự (sequential control) : lớp chức điều khiển q trình cơng nghiệp với mục đích đưa trình qua trình tự trạng thái riêng biệt (đóng/mở, khởi động/dừng) — Ví dụ: Điều khiển q trình khởi động/dừng nhóm thiết bị q trình, điều khiển mẻ pha chế hỗn hợp Chương 5: Điều khiển rời rạc điều khiển trình tự © 2005 - HMS 5.1 Điều khiển rời rạc © 2004, HOÀNG MINH SƠN Điều khiển thiết bị: điều khiển giám sát việc khởi động, dừng chuyển chế độ cho thiết bị q trình đơn lẻ, ví dụ van on/off, băng tải, động cơ, máy bơm, v.v Trạng thái ổn định DO1 DI1-1 ON ON OFF OFF Ví dụ trạng thái lỗi ON OFF OFF Trạng thái ổn định Start Stop ON OFF OFF OFF OFF ON OFF OFF Motor Running Running Stopped Stopped Chương 5: Điều khiển rời rạc điều khiển trình tự DI1-2 OFF ON © 2005 - HMS Khóa liên ₫ộng © 2004, HỒNG MINH SƠN Khóa liên động: Đảm bảo chức bảo vệ, an toàn cho hệ thống máy móc thiết bị cho người cách ngăn chặn tình dẫn đến trạng thái lỗi giảm thiểu tác hại trường hợp xảy cố: Khóa liên động q trình (process interlocks): Đảm bảo logic vận hành bình thường, tránh gây lỗi cố cho thiết bị q trình Khóa liên động an tồn (safety interlocks): Kích hoạt thao tác can thiệp mạnh (tách, cách ly dừng khẩn cấp để giảm thiểu hậu cố tới máy móc, người mơi trường Chương 5: Điều khiển rời rạc điều khiển trình tự Trạng thái ổn định V1 V2 Đóng Đóng Mở Mở Mở Đóng Ví dụ trạng thái lỗi Mở Đóng Mở Mở V3 Đóng Đóng Mở Đóng Mở © 2005 - HMS Các vấn ₫ề cần quan tâm Phương pháp mô tả yêu cầu, chức điều khiển rời rạc, đặc biệt khóa liên động — Cần đơn giản, dễ hiểu, dễ vẽ dễ thực thi sau => "Binary Logic Diagram for Process Operations" theo chuẩn ANSI/ISA S5.2 Giải pháp hệ thống — Tích hợp hệ thống điều khiển trình — Sử dụng hệ riêng (PLC mạch cứng) © 2004, HỒNG MINH SƠN Phương pháp thiết kế lập trình — Thiết kế điều khiển logic tổ hợp (binary logic) với phương pháp kinh điển — Các ngôn ngữ thông dụng LD (Ladder Diagram) FBD (Function Block Diagram) Chương 5: Điều khiển rời rạc điều khiển trình tự © 2005 - HMS ANSI/ISA S5.2: Binary Logic Diagram for Process Operations BIỂU TƯỢNG Đầu TagID © 2004, HOÀNG MINH SƠN A AND Valve B Closed Valve C Closed A Valve A Open C HV Valve A Open C B Tank A Level High Open Valve Đầu A B LSH Đầu vào Đầu vào TagID VÍ DỤ Ý NGHĨA OR OR Valve B Open A OR Start Filling Operate Pump Valve C Open Chương 5: Điều khiển rời rạc điều khiển trình tự © 2005 - HMS BIỂU TƯỢNG VÍ DỤ Ý NGHĨA Valve A Open A B OR có điều kiện: (>, 1 Operate Pump Valve C Open NOT A S C Start S Start Motor Stop R Stop Motor © 2004, HOÀNG MINH SƠN Flip-Flop B R D A X * D Time Delay X: DI (Delay Initiatation of Output) DT(Delay Termination of Output) PO (Pulse Output) *: s, m, h Chương 5: Điều khiển rời rạc điều khiển trình tự © 2005 - HMS © 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 5: Điều khiển rời rạc điều khiển trình tự Vận hành bơm cấp bình chứa © 2005 - HMS © 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 5: Điều khiển rời rạc điều khiển trình tự Khóa liên động vận hành bơm cấp bình chứa © 2005 - HMS 10 Ladder Diagram I1 I2 O1 Tiếp điểm thường mở (NO) I3 Tiếp điểm thường đóng (NC) P Tiếp điểm nhận biết sườn xung lên N Tiếp điểm nhận biết sườn xung xuống C1 I1 CTU 50 CU Q PV CV Cuộn dây (đầu ra) © 2004, HỒNG MINH SƠN Cuộn dây âm (đầu nghịch đảo) S Cuộn dây đặt R Cuộn dây xoá P Cuộn dây cảm nhận sườn xung lên N Cuộn dây cảm nhận sườn xung xuống Chương 5: Điều khiển rời rạc điều khiển trình tự © 2005 - HMS 11 Function Block Diagram C1 & I1 CTU I2 50 I3 CU Q PV CV LED >> Safety R TC001 PID © 2004, HOÀNG MINH SƠN TT001 AI SP001 SP PV OUT M001 TY001 AO CV IN MAN Chương 5: Điều khiển rời rạc điều khiển trình tự © 2005 - HMS 12 5.2 Điều khiển trình tự © 2004, HỒNG MINH SƠN Ví dụ bước điều khiển bình trộn theo mẻ — Kiểm tra van xả đóng chưa, chưa đóng lại mở van cấp vào chế độ làm việc (ví dụ 50%) — Khởi động máy bơm cấp, khởi động vòng điều khiển mức lưu lượng để điều khiển van cấp — Khi mức dung dịch đạt giá trị đó, khởi động động quay trộn — Chờ thời gian dừng động quay trộn — Dừng theo thứ tự máy bơm, vòng điều khiển lưu lượng, mức, Mở van xả bơm hút sản phẩm Chương 5: Điều khiển rời rạc điều khiển trình tự © 2005 - HMS 13 Ví dụ bình trộn Start T1 = V1 AND V2 AND NOT V3 Charging T2 = Level High Mixing T3 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Discharging T4 = Level Low Điều khiển trình tự coi hình thức mở rộng điều khiển logic với yếu tố thời gian, hành động, tính chất song song phân tán Wait T5 = Restart Activated Chương 5: Điều khiển rời rạc điều khiển trình tự © 2005 - HMS 14 Bài tốn ₫iều khiển trình tự Điều khiển trình tự có vai trị trong: — Khởi động dừng (từng phần) hệ thống — Điều khiển q trình mẻ: Ví dụ điều khiển máy giặt, ví dụ trình pha chế hỗn hợp, chế biến dược phẩm, Một trình tự điều khiển bao gồm: — Các bước (Step) kèm theo hành động (Action) — Các chuyển tiếp (Transition), gắn với điều kiện chuyển tiếp © 2004, HỒNG MINH SƠN Điều khiển trình tự liên quan với điều khiển rời rạc tốn điều chỉnh? — Điều khiển trình tự kích hoạt hành động điều khiển rời rạc vòng điều chỉnh — Điều chỉnh điều khiển rời rạc tạo điều kiện chuyển tiếp cho bước trình tự — ĐK rời rạc gắn với thiết bị, ĐC gắn với vòng điều chỉnh, ĐK trình tự gắn với nhóm thiết bị Chương 5: Điều khiển rời rạc điều khiển trình tự © 2005 - HMS 15 Biểu ₫ồ trình tự (SFC, Sequential Function Charts) © 2004, HỒNG MINH SƠN Ngơn ngữ đồ họa theo chuẩn quốc tế IEC 611313, hỗ trợ hầu hết hệ thống điều khiển trình Xuất phát từ Grafcet (phát triển Pháp) dạng đặc biệt mạng Petri Phù hợp cho mơ tả tốn, lập trình giám sát điều khiển trình tự (rất khó sử dụng biểu đồ logic) Có thể xây dựng với cấu trúc phân cấp => khả mô tả nhiều mức sơ lược hoặ chi tiết khác Rất gần gũi với kỹ sư công nghệ Chương 5: Điều khiển rời rạc điều khiển trình tự © 2005 - HMS 16 Các phần tử SFC Step: Một bước thực điều khiển trình tự – Có thể bao gồm nhiều hành động kèm – Có bước tích cực – Trạng thái hệ thống xác định qua bước tích cực © 2004, HỒNG MINH SƠN Initial T1 Active Transition: Chuyển tiếp, thực điều kiện chuyển tiếp thỏa mãn Action: Hành động với bước T2 Final T3 – Nằm "Action Block" – Được kiểm soát thực thi qua "Qualifier" Chương 5: Điều khiển rời rạc điều khiển trình tự © 2005 - HMS 17 Các loại chuyển tiếp SFC S1 S1 S2 S2 a) Đơn giản S1 S3 b) Phân nhánh cạnh tranh (phân nhánh OR) © 2004, HOÀNG MINH SƠN S2 S3 S4 d) Chuyển tiếp lựa chọn Kết hợp kiểu OR Chương 5: Điều khiển rời rạc điều khiển trình tự S3 S2 c) Phân nhánh song song (phân nhánh AND) S3 S2 S4 e) Chuyển tiếp đồng (Kết hợp kiểu AND) © 2005 - HMS 18 Ví dụ phân nhánh SFC © 2004, HỒNG MINH SƠN Phân nhánh cạnh tranh Phân nhánh song song Chương 5: Điều khiển rời rạc điều khiển trình tự © 2005 - HMS 19 ... Chương 5: Điều khiển rời rạc điều khiển trình tự © 2005 - HMS 13 Ví dụ bình trộn Start T1 = V1 AND V2 AND NOT V3 Charging T2 = Level High Mixing T3 © 2004, HỒNG MINH SƠN Discharging T4 = Level Low... khiển rời rạc điều khiển trình tự S3 S2 c) Phân nhánh song song (phân nhánh AND) S3 S2 S4 e) Chuyển tiếp đồng (Kết hợp kiểu AND) © 2005 - HMS 18 Ví dụ phân nhánh SFC © 2004, HOÀNG MINH SƠN Phân nhánh... S5.2: Binary Logic Diagram for Process Operations BIỂU TƯỢNG Đầu TagID © 2004, HỒNG MINH SƠN A AND Valve B Closed Valve C Closed A Valve A Open C HV Valve A Open C B Tank A Level High Open Valve