Giáo trình đo lường và điều khiển từ xa phần 2

GIỚI THIỆU MỘT Sở HỆ THỐNG ĐO LUỜNG VÀ ĐIỂU KHIỂN TỪ XA 6.1 Hệ thống tác động tiếp Định nghĩa: Hệ thống nối tiếp hệ thống với đổi nối phân kênh theo thời gian, hệ thống mà tín hiệu đưa vào kênh liên lạc S đồ cấu trúc hệ thống Hình 6-1 Hệ thống tác động nối tiếp Hệ thống thường sù dụng xí nghiệp vừa nhỏ; ừong chế tạo máy; hóa chất luyện kim Tín hiệu đo từ đối tượng cơng nghiệp qua sensor đưa tói CĐCH; tín hiệu chuẩn hóa đưa đến đồi nối Mux để vào hệ thống dạng nối tiếp; tín hiệu chiếm khoảng thịi gian Tc hình 6-1 Trường hợp sensor loại, có khoảng đo kênh cần CĐCH cho cà hệ thống đặt sau MUX Qua đồi nối tín hiệu đưa vào biến đổi thơng tin, sau đến thể thơng tin máy tính Tất điều khiển bời điều khiển Lệnh điều khiển từ người hay tự động Bộ thể thông tin bao gồm biến đổi A/D chi thị số; ghi tín hiệu analog qua đụng cụ tự ghi hay máy in Trường hợp giới hạn đo đại lượng đo khác biến đổi phần đo lường hiệu chỉnh cho giá trị số độ nhạy chúng 83 Ví dụ tín hiệu CĐCH -ỉ- u m mà tín hiệu riêng rẽ là: Ỷ xlm; 4- x2m ; + xnm; Già sử Xira > x2m>•••> Xran ta phải có điều kiện là: ^ llTI = *lm = — ^ nm = const *2m *nm Trong đó: Uim; Ư2m; chuẩn hoá Unm giá trị cực đại tín hiệu sau chuyển đổi Để cho hệ thống xác ta phái tính tốn tối ưu cho hệ thống, tức tính chọn khoảng thời gian lấy mẫu tín hiệu cho đàm bảo tối ưu Ta lấy ví dụ hệ thống cụ thể: hệ thống DACG - hãng Takeda Riken Nhật Bản Đây hệ thống dùng sàn xuất nghiên cứu khoa học Sơ đồ khối sau: Hình 6-2 Hệ thống DACG -2 Tín hiệu sau sensor qua CĐCH đưa đến Mux qua biến đồi A/D đưa đến interface để printer, đĩa ghi từ, display Mặt khác tín hiệu đến so sánh so sánh với mẫu ghi ROM điều khiển bời nP, tín hiệu báo hiệu, ngồi cịn có thiết bị chi thị số, thiết bị ghi số vào đĩa từ, đồng hồ Đặc tính hệ thống: - Độ nhạy nV - Có thể đo đại lượng khác như: + Điện áp chiều: 0,1 84 1000 V + Điện trờ: 10 Q -ỉ- 10 MQ + Có thể đo tần số: 10 Hz + 2,2 MHz + Kết so sánh với mẫu để báo hiệu, thời gian so sánh 500 (J.S + Số kênh tối đa 400 kênh - |iP làm nhiệm vụ sau: + Chọn xung bát đầu cho phép đo + Chọn giới hạn đo thời gian đo + Điều khiển phận khác + Đưa giá trị mẫu - Đồng hồ ghi lại thời gian đo 6.2 Hệ thống tác động song song Nguyên lý hệ thống kênh làm việc song song với nhau, tín hiệu đo không phụ thuộc vào Hệ thống thường sử dụng nhà máy số lượng dây lớn Ta xét hệ thống cụ thể: V í d ụ 6-1 Hệ thống FLS - 410 Nhà máy Ximăng Hoàng Thạch (dây chuyền 1) (FLS : Measurement Handling System), hệ thống tiêu chuẩn để thu thập, tạo tín hiệu gia cơng phân phối tín hiệu đo lường tồn nhà máy Đây hệ thống song song gồm 330 điểm đo bao gồm trinh đo lường, kiểm tra tự động tất đại lượng điện không điện Sơ đồ khối sau: 85 Từ sensor tín hiệu đưa vào CĐCH nhàm mục đích khuếch đại sơ chuẩn hố tín hiệu Ở tín hiệu phần lớn tạo theo sơ đồ hai dây, dịng điện chuẩn hố -ỉ- 20 mA, mA để cung cấp cho thiết bị điện tử qua ổn áp -í- 16 mA tín hiệu thay đổi tuỳ thuộc vào thay đồi đại lượng đo Sau qua CĐCH, tín hiệu tập trung vào hộp nối (TBAS : Texminal Box Analog Signal), tín hiệu dẫn bàng cáp sau dẫn đến xử lý tín hiệu trung tâm (SHS : Signal Handling section) Ở tín hiệu khuếch đại, biến đồi thành điện ápO-r 10 V qua biến đổi A/D đề chi thị số đưa vào máy tính Đầu cùa xử lý tín hiệu đưa đến máy tính, thiết bị đo số tự ghi, báo hiệu bàng đèn còi, đưa thiết bị điều khiển đối tượng - ưu điếm: Đây hệ thống tập trung, chuẩn hoá, độ tin cậy cao, tín hiệu song song khơng phụ thuộc vào - Nhược điểm: Hệ thống phức tạp, số lượng dây lcm, hệ thống chi tiện lợi phạm vi nhà máy (khoàng cách < km), số lượng thiết bị đo nhiều nên phức tạp gây khó khăn cho người vận hành 6.3 Hệ thống song song nối tiếp © —I © — ^ K| TR, © -T © " “I © — k2 tr Kn ADC © -T b ộ đ ổ i nố i CPU T R S ; B n p h im © — ^ỊkÌtĨỊ-* © J TRm Hình 6-4 Hệ thống song song nối tiếp Trong hệ thơng này, kênh đo lường chia thành nhóm; nhóm chứa nhiều kênh, sơ kênh nhóm tính tốn cho tối ưu (sai số nhỏ nhất) 86 Từ đối tượng công nghiệp, qua sensor, tín hiệu đưa vàc Mux sơ cấp (thường Mux khí: Ki, K ỉ—, Km), sau đến chuyển đổi chuẩn hóa: TRi, TR2, TRm Tiếp theo đến đổi nối nhóm K n Tín hiệu đưa tới ADC đưa vào máy tính Tín hiệu máy tính qua cồng thơng tin (RS485; RS232) đưa tới điều khiển đối tượng truyền xa Ví dụ hệ thống nhiều kênh tác động nhanh Liên Xô (cũ) hệ thống có cẩu trúc song song nối tiếp nhằm mục đích tự động nghiên cứu khoa học để kiểm tra ứng lực, ứng suất, biến dạng nhiệt độ đối tượng Hệ thống làm việc với sensor lực căng nhiệt điện trờ, từ sensor đến đổi nối riêng rẽ sau đến cầu số làm thành modul đo lường, số lượng modul lên tới 30 Độ tác động nhanh cùa modul đạt tới 100 lần/giây 6.4 Tổ hợp đo lường tính tốn CAMAC Hình 6-5 Sơ đồ khối CAMAC Tồ hợp đo lường tính tốn CAMAC (computer application for measurement and control) Mỹ chế tạo Tổ hợp hãng HP (Mỹ) chế tạo năm 1976 công nhận hệ thống tiêu chuẩn hoá quốc tế Tổ hợp CAMAC có sơ đồ khối hình 6-5 Trong đó, thơng tin từ đối tượng tập trung máy tính mini 87 PDP-11 qua modul vào, sensor Máy tính xử lý thơng tin để đưa hình hiển thị, đưa tới máy in, máy ghi từ Các đặc điểm hệ thống: - Có tầng, tầng có 24 modul chức năng, làm việc với có khối điều khiển Việc thực ghép nối máy tính thơng qua khối điều khiển - Có khả ghép nối tầng với máy tính thơng qua khối chức - Việc trao đổi thông tin khối chức khối điều khiển thực theo 86 song song - Kênh liệu đàm bảo truyền thông tin 24 bit, chu kỳ truyền tin 10"6 s - Modul tầng nối với thiết bị ngoại vi Các modul chức chia làm năm nhóm chính: - Nhóm 1: Modul vào, bao gồm ADC, DAC, thiết bị thu nhận liệu (dưới dạng số tương tự), đếm, đồng - Nhóm 2: Các thiết bị ngoại vi, thị số, chi thị tương tự, máy in, hình - Nhóm 3: Các modul ghép nối, nhớ từ máy điện báo - Nhóm 4: Cáz MUX; DMUX, khuếch đại, hạn chế - Nhóm 5: Các biến đồi mã từ mã nhị phân thành mã BCD, nhân chia phép tính số học Nguồn cung cấp cho tầng là: ± 24 V + V 6.5 Hệ thống đo lường truyền liệu cho lò cao số 3, Công ty Gang thép Thái Nguyên 6.5.1 Giới thiệu công nghệ luyện gang Công nghệ luyện gang lị cao cơng nghệ truyền thống nói chung tồn giới, q trinh cơng nghệ tổng hợp phức tạp Để có sản phẩm gang trước hết ta phải kể đến nguyên liệu đóng vai trị số quặng sắt Quặng săt có hai loại chủ yêu manhêtit limơnit, loại quặng nàv địi hỏi có hàm lượng sắt cao "trên 50%" Quặng sát ta khai thác chù yếu Trại Cau, Tuyên Quang Cao Bằng Các quặng sau khai thác tuyển rửa đạt tiêu chuân kỹ thuật vận chuyển nhà máy luyện gang Ngày người ta dùng quặng thiêu kết để làm nguyên liệu cho lò cao Quặng thiêu kết quặng tồng 88 hợp nghiền nhó, nung chày, khử bớt số tạp chất không cần thiết làm tăng hàm lượng sắt quặng Thành phần nguyên liệu thứ hai quan trọng than cốc Than cốc nấu luyện từ than mỡ nhà máy cốc hoá chuyển tới nhà máy luyện gang nhờ hệ thống băng tải Ngồi ta cịn nhập thêm than cốc từ Trung Quốc THÁP LỘC BỤI TỈNH ĐIÊN Hình 6-6 Mơ hình cơng nghệ lị cao B2: bơm cấp ơxy cho lị gió nóng; QG1: quạt gió cấp khí lạnh cho lị cao Ngồi hai ngun liệu chủ yếu than cốc vả quặng sắt bao gồm quặng sống quặng thiêu kết, ta phải đưa thêm số nguyên liệu phụ gia khác đá vôi măng gan, lưu huỳnh Tất nguyên liệu với tỷ lệ định chuyển tới đỉnh lòbằng xe cóc, hệ thống tời nạp liệu đổ vào lò cao.Quặng rải thành lớp qua hệ thống chuông nhỏ chuông lớn Như dòng 89 liệu từ xuống, chúng sấy khơ, nung nóng dân nóng chày Gió nóng đưa từ lị gió nóng sang ngược từ lên làm cháy than cốc Nhiệt than cốc sinh làm nóng chảy quặng phụ gia đê tạo nước gang nước xi Nước gang nặng bên dưới, nước xỉ nhẹ Như vậy, người ta dễ dàng tách xi để lấy gang lỏng, đồng thời với q trinh nóng chày phàn ứng ơxy hố khử xảy lị Mơ hình cơng nghệ lị cao hình 6-6 Hỗn họp nguyên nhiên liệu sau cấp vào lò cao sinh phàn úmg cháy ôxy hố khử Khói lị cao ngồi đưa vào buồng lọc bụi thô lọc bụi tĩnh điện Do thành phần khói cịn chứa khí c o (hay thường gọi khí than) nên sau khòi buồng lọc bụi tĩnh điện thành phần khí than đưa trờ lại lị gió nóng, kết hợp với khí ơxy đốt nóng khơng khí trước đưa vào lị cao Do tận dụng lại phần lượng đồng thời giảm bớt việc thài khí độc ngồi môi trường 6.5.2 Giới thiệu hệ thống đo lường lị cao Việc điều chỉnh q trinh nóng chày phàn ứng ơxy hố khử xảy lị cao để đạt sản phẩm gang theo yêu cầu kỹ thuật đề người cơng nhân vận hành phài dựa vào thiết bị đolường lắp đặt cơng đoạn Chính vậy, hệ thống đo lường tự động hố trongq trinh luyện gang nói riêngvà sản xuất nói chung quan trọng, đóng góp phần khơng nhỏ q trinh sàn xuất, nâng cao suất lao động tạo sản phẩm đạt yêu cầu mong muốn Hệ thống đo lường lị cao phân làm bốn thơng số sau: - Các thơng số nhiệt độ - Các thông số áp lực - Các thông số lưu lượng - Các thông số trọng lượng Các thông số nhiệt độ Các thơng số nhiệt độ lị cao bao gồm: Trên đỉnh lị có hai điểm đo nhiệt độ: + Đinh lò trái: Ký hiệu TE-101 đưa phòng trực ban ký hiệu TR-101 + Đỉnh lò phải: Ký hiệu TE - 102 đưa phòng trực đầu vào modul ký hiệu TR-102 Giới hạn đo nhiệt độ cặp nhiệt hai điểm đinh lò can loại B có giới hạn đo 4- 1600°c lị ta có bơn điêm đo bố trí đối diện xung quanh lị theo thứ tự đơng - nam - tây - bắc vị trí cặp nhiệt ký hiệu theo thứ tự TE-103, TE-04, TE-105, 90 TE-106, tương tự đưa đầu modul có ký hiệu là: TR-103, TR-104, TR-105, TR-106 Ờ khu vực ta dùng cặp nhiệt điện loại B có giới hạn đo -ỉ- 1600°c Ở tầng Irên bố trí bốn điểm xung quanh lị cổ lị, tương tự vị trí có ký hiệu là: TE-107, TE-108, TE-109, TE-110 đưa đầu modul mở rộng có ký hiệu là: TR-107, TR-108, TR-109, TR-110 Ở khu vực ta dùng cặp nhiệt điện loại B có giới hạn đo -ỉ- 1600°c Tương tự cổ lò tầng trên, tầng bố trí bốn điểm xung quanh lị, có ký hiệu là: TE-111, TE-112, TE-113, TE-114 tương tự đưa đầu module ký hiệu là: TR-111, TR-112, TR-113, TR-114 Ớ khu vực ta dùng cặp nhiệt điện loại B có giới hạn đo -ỉ- 1600°c Ở đáy lò ta đo điểm TE-115 đưa đầu vào là: TR-115 Ở khu vực ta dùng can nhiệt điện loại E có giới hạn đo -ỉ- 600°c Ở lị ta đo điềm có ký hiệu là: TE-116 đưa đầu vào có ký hiệu là: TR-116 Ở khu vực ta dùng can nhiệt điện loại E có giới hạn đo + 600°c Ở hệ thống làm mát ta đo ba vị trí, hai vị tri hai đường ống nước vào làm mát TE-117 TE-119, đưa đầu vào là: TR-117 TR-119 Ở đường ống nước làm mát ta đo điểm TE-118 đưa đầu vào TR-118 Ớ ba vị trí ta dùng cặp nhiệt kế điện trở có giới hạn đo -ỉ- 250°c Trên đường ống gió nóng đưa vào lị ta đo song song hai diểm nhiệt độ TE-208a TE-208b Ờ hai vị trí ta dùng cặp nhiệt loại B có giới hạn đo -ỉ- 1600°c Trên đường ống nước ta đo diểm nhiệt độ hoi nước TE-121,và đưa đầu vào TR-121 Ờ điểm đo ta dùng cặp nhiệt loại E có giới hạn đo -ỉ- 600°c Ở ba lị gió nóng ta có tổng số sáu điểm đo nhiệt độ gần ba điểm ba đinh lò gió nóng ba điểm đáy lị gió nóng (cịn gọi nhiệt độ đường khói) Ba điểm đỉnh tương đưcmg lò số 4, lò số lò số điểm đo TE-201, TE-203 TE-205, đưa đầu vào TR-201, TR-203 TR-205 Cả ba vị trí đỉnh lị ta dùng cặp nhiệt loại B có giới hạn đo -ỉ- 1600°c Ba điểm đường khói theo thứ tự tương ứng điểm đo TE-202, TE-204 TE-206, đưa đầu vào TR-202, TR-204 TR206 Ở vị tri rìày ta sừ dụng can nhiệt loại E có giới hạn đo -ỉ- 600°c Ở đường ống gió lạnh ta đo điềm nhiệt độ gió lạnh TE-207 đưa đầu vào TR-207 91 Lưu ỷ: Do đặc thù cùa phép đo nhiệt độ dùng cặp nhiệt điện nên tất dây tín hiệu kéo từ cặp nhiệt điện tủ phải dùng loại dây đặc chùng riêng đế đàm bào phép đo xác Các thơng số áp lực lò cao Ở đỉnh lò cao tn có hai điểm đo áp lực đinh lị, phía đơng vị trí PE-101 đưa đầu vào PR-101, ỡ phía tây vị trí PE-102 đưa đầu vào PR-102 Ờ hai vị tri ta dùng cảm biến áp lực có giới hạn đo từ -ỉ- 50 kPa đâu tương ứng í- 20 mA Ờ đầu vào thùng lọc bụi khơ ta đo điểm áp lực khí thải PE-103 đưa đầu vào PR-103, cảm biến vị tri dùng loại có giới hạn -ỉ- 25 kPa Ờ đường gió nóng vào lị ta đo điểm áp lực gió nóng PE-204 đưa đầu vào PR-204, cảm biến vị trí dùng loại có giới hạn -ỉ- 150 kPa Ờ hệ thống nước làm mát ta đo hai điểm áp lực nước làm mát ký hiệu PE104 PE-105, tương tự đưa đầu vào PR-104 PR-105, cảm biến vị trí dùng loại có giứi hạn -ỉ- 1,2 kPa Trên đường ống nước có điểm đo áp lực nước PE-206 đưa đầu PR-206 Ở vị trí ta dùng cảm biến áp lực có giới hạn -ỉ- kPa Trên đường khí than có điểm đo áp lực khí than PE-203 đưa đầu PR-203 Ờ vị tri ta dùng cảm biến áp lực có giới hạn -ỉ- 150 kPa Tại khu điều tiết ơxy giàu đưa vào lị gió nóng đưa vào đường ống gió lạnh ta đặt ba điểm đo áp lực có ký hiệu PE-201a; PE-201b; PE-20ỈC, tương tự đưa đầu vào PR-201a; PR-201b; PR-201C, khu vực ta dùng hai cảm biến áp lực có giới hạn đo + 2,5 MPa Khác với phần đo nhiệt độ, tất hệ thống đo áp lực túi hiệu đầu -ỉ- 20 mA Các thông số lưu lượng lò cao Ờ đường ống nước ta đặt điểm đo lượng nước ký hiệu FE-101 đưa đâu vào modul mờ rộng FY-101 Tại vị trí ta dùng cảm biến lưu lượng có giới hạn đo -ỉ- T/h hệ thơng nước làm mát cho lị cao ta đặt hai hệ thống đo lưu lượng nước làm mát 2, có ký hiệu FE-102 FE-103, đưa đầu vào modul FY-102, FY-103, vị trí ta dùng hai cảm biến lưu lượng có giới hạn đo + 3200 T/h hệ thông ôxy giàu đưa vào lò cao ta đặt điểm đo lưu lượng ôxy FE-204 đưa đầu vào FY-204 Ờ vị tri biến dẫn lưu lượng có giới hạn đo -ỉ- 1500 nvVphút 92 Chương o MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAŨ Độ CHÍNH XÁC TRUYỀN TIN 8.1 Khái niệm chung Các phương pháp nâng cao độ xác truyền tin có hai hướng Hướng thứ nhất: Đưa phần dư vào mã (dùng mã chống nhiễu) loại mã truyền kênh chiều, có nghĩa khơng có kênh ngược Cách có nhược điềm muốn tăng khà phát sừa sai cùa mã phải tăng phần dư chiều dài mã, cấu tạo mã phức tạp thiết bị mã hóa, dịch mã phức tạp Hướng thứ hai: Dùng mã tương đối đơn giàn kết hợp với hệthống cókênh ngược, nhờ hệ thống kênh ngược nên thực nhiều thuật tốntruyền tin nhàm nâng cao độ xác Các hệ thống có kênh ngược chia làm ba loại chính: + Hệ thống có kênh ngược định + Hệ thống có kênh ngược tin tức + Hệ thống có kênh ngược hỗn hợp - Trong hệ thống có kênh ngược định: thường dùng loại mã phát sai hay loại mã sửa sai nhung bậc khơng cao Ở phía thu tiến hành kiểm tra sai từ mã Nếu khơng có sai, thu truyền theo kênh ngược phát, tín hiệu định “đúng” Nhận tín hiệu đúng, phát truyền từ mã Nếu có sai thu xóa từ mã nhận (có sai) truyền phát tín hiệu "nhắc lại" Nhận tín hiệu "nhắc lại" phát lặp lại từ mã vừa 131 truyền Quá trinh lập lại phát nhận tín hiệu "đúng" thơi, sau phát chuyển sang truyền từ mã - Trong hệ thống có kênh ngược tin tức: Bộ thu sau nhận từ mã truyền đên từ kênh thuân ghi lại từ mã đó, đồng thời truyền từ mã nhận trờ phát theo kênh ngược Nhận từ mã vừa truyền về, phát co sánh với từ mã truyền đi, hai từ mã trùng khơng có sai phát truyền tin hiệu "đúng" sau truyền tiếp từ mã khác Nếu từ mã nhận không trùng với từ mã phát phát truyền tín hiệu xóa nhác lại từ mã vừa truyền Bộ thu xóa từ mã ghi nhận từ mã Quá trình kiềm tra lặp lại Như khác với hệ thống có kênh ngược định, hệ thống có kênh ngược tin tức khơng cần dùng mã chống nhiễu, phía thu khơng phải thực động tác phát sai, việc phát sai thực phía phát, bàng cách so sánh từ mã phát theo kênh thuận với từ mã nhận từ kênh ngược Nhược điểm phương pháp tốc độ truyền tin chậm kênh ngược phải chịu tải lớn - Hệ thống có kênh ngược hỗn hợp: phối hợp hai hệ thống Loại có ưu điểm có tính chống nhiễu cao Các biện pháp nâng cao độ xác truyền tin thực thiết bị đặc biệt hay chương trình cùa máy tính Biện pháp thú hai biện pháp có nhiều triển vọng nghiên cứu phát triển Đối với hệ thống truyền tin chì có kênh thuận, thuật toán truyền tin lặp lại nhiều lần nhận tin theo đa số có khả nâng cao độ xác 8.2 Nguồn sai • mơ hình nguồn sa! Do nhiễu xuất ngẫu nhiên nên sai từ mã mang tính chất ngẫu nhiên Một nhiễu xung làm sai phần tử cùa từ mã, hay làm sai nhóm phần từ cùa tù mã Theo quan sát, nhiễu thường xuất khoảng thời gian ngắn tập trung Vì sai có xu hướng lập thành nhóm nhỏ khoảng hai hay ba phần từ tứ nhóm nhỏ tập hợp thành nhóm lớn gọi cụm sai Sai có cấu trúc phức tạp có tính ngẫu nhiên Việc mô tả nguồn sai phức tạp Ờ ta chi xét trường hợp đơn giản sai xảy độc lập với (không tương quan) Chúng ta chấp nhận giả thiết sau: - Dịng sai dừng theo thời gian: có nghĩa khà xảy quãng thời gian 132 - Dịng sai khơng hậu quả: nghĩa sai xuất không kéo theo sai khác - Dịng sai có tính tọa độ: nghĩa dịng sai mà thời điểm chi có khả xảy sai mà thơi Dịng sai có ba tính chất gọi dịng sai tối giản Một nguồn sai đirợc đặc trưng xác suất sai phần từ ci'a mã p Như truyền tín hiệu "1", với xác suất p bị nhiễu làm sai thành tín hiệu "0" với xác suất (1-P) phần tín hiệu nhận "1 Đối với tín hiệu truyền "0" xảy hai khả tương tự Quá trinh truyền tin kênh liên lạc mô tả sau: (1-P) (1-P) Hình 8-1 Xác định sai số truyền tin Kênh liên lạc mà: p (0 -> l) = P(l -> 0) = p gọi kênh nhị phân đối xứng Khi truyền thơng báo (từ mã) có ba khả xảy (trên kênh nhị phân đối xứng): - Thông báo nhận với xác suất pđ - Phát có sai thơng báo với xác suất ps - Trong thơng báo có sai không phát nên nhận lầm với xác suất P n (nhầm) Ba kiện hợp thành tập đù kiện, ln có đẳng thức: Pd +Ps + PN = l (8-1) Trong truyền tin điều khiển xa, tin tức điều khiển bị sai nhận nhầm nguy hiểm Vì người ta lấy xác suất Pn để đánh giá tính xác cùa hệ truyền tin 133 Xác suất nhầm cho phép hệ điều khiển xa 10-6 T- 10‘3 tùy theo hệ điều khiển khác (có nghĩa phải truyền 1.000 đến triệu thông báo cho phép nhầm lần) Ở hệ thống truyền liệu hệ thống điều khiển tự động hóa xác suất nhầm cho phép ÌO'12* 10'2 Các hệ u cầu cao độ xác tin tức điều khiển có độ dư nhỏ (đàm bảo tốc độ truyền cao), nên không đảm bào tính xác thi xảy nhẩm lẫn lệnh, dễ xảy cố nghiêm trọng Tính xác suất công thức (8-1) Giả sừ từ mã truyền có độ dài n Vậy muốn nhận từ mã tất n phần tử khơng sai Xác suất kiện là: ( 8- ) (8-3) Xác suất để phần tử bị sai, (n - 1) phần tử là: p ( l - p ) n“' Vì từ mã có n phần từ sai nằm phần tử từ mã, nên xác suất để từ mã có sai là: Vậy xác suất để từ mã có i = -ỉ- n chỗ sai là: n Ps+PN = Ẻ C ‘ Pi ( l - P ) n- i (8-4) Để tính P n cần biết cấu tạo mã Trong trường hợp chung tính gàn sau: Nếu mã có m phần từ mang tin có 2m từ mã dùng 134 Khoảng cách mã nhỏ từ mã là: dmin - s + r + Vậy để từ mã lẫn sang từ mã khác số sai từ mã phải hay lớn khoảng cách dmj„ Xác suất để ừong từ mã có sai > dmin là: P ( i > d min) = X c ị 1Pi ( l - P ) n- i i=l Nhưng tất từ mã có sai > dmin bị nhận lầm (một số chúng phát sai) Xác suất nhận nhầm phải tỷ lệ với tỷ số 2m / 2" 2m : số từ mã dùng 2": số từ mã mã đầy chiều dài từ mã n Ta xét cho trường hợp giói hạn tất từ mã có sai số > dmin biến thành từ mã dùng bị nhận nhầm, xác suất nhầm tính gần bàng biểu thức sau: ọĩĩl PN « ^ P ( i > d min) PN =^rsr-p(i - dmin) PN = ^ P ( i > d min) Hay viết: PN - i - Ề C ' P ' O - P p ‘“drain (8-5) Biểu thức (8-5) đánh giá cận trên, Pn tính thỏa mãn điều kiện: Pn < [Pn] ([P n]: xác suất nhầm cho phép) hệ thống thịa m ãn u cầu độ xác 8.3 Truyền tin có lặp lại kênh chiều Đây phương pháp đơn giản nhàm nâng cao độ xác Một thơng báo truyền a lần (với a số chọn trước) Trị số a phụ thuộc vào nhiều yếu tố, để đom giản chọn a hàng số Thuật toán truyền tin có ưu điểm đơn giàn, dễ thực hiện, chi cầnthực kênh thuận, khơng có kênh ngược 135 Nhược điểm: khơng có nhiễu hay cường độ nhiễu thấp tốc độ truyền tin chậm khơng cần thiết Thuật tốn truyền tin có lặp lại gồm hai cách: - Khơng tích lũy - Có tích lũy 8.3.1 Truyền tin lặp lại khơng tích lũy Truyền tin lặp lại khơng tích lũy sau lần nhận tin, phía thu tiến hành kiểm tra tin hay sai (có thể dịng mã phát sai, hay mã phát sai sửa sai) Neu phát sai tin xóa phía thu chờ tiếp nhận tin lặp lại Nếu tin nhận thi truyền đến cho người dùng tin lần lặp lại tin dư 8.3.2 Truyền tin lặp lại có tích lũy Ta thấy sai thường xảy số phần từ từ mã, phần tử lại Đe tận dụng phần tin phần tử từ mã, người ta dùng thuật toán lặp lại có tích lũy Khi số lần lặp lại a thường chọn số lẻ Các tin bị sai khơng bị xóa mà ghi lại Sau nhận tin lần lặp lại cuối cùng, phía thu tiến hành nhận từ mã theo tùng phần tử theo nguyên tắc đa sổ Ví dụ 8-1 Ba lần lặp lại, phía thu nhận ba từ mã: 1000100 + 1111101 1010001 1010101 Theo nguyên tắc đa số: ta tìm tù mã truyền 1010101 Thuật tốn lặp lại có tích lũy tận dung phần từ khơng bị sai nâng cao độ xác so với thuật tốn lặp lại khơng tích lũy Nhưng thiết bị loại lại phức tạp Đánh giá khả chống nhiễu tóc độ truyền tin thuật toán truyền tin lặp lại Gọi Pđ xác suất nhận đúng; ps xác suất nhận sai; PN xác suất nhận nhầm truyền tin lần 136 Hãy xác định pda, psa, PNa dùng thuật tốn lặp lại a lần? Từ mã nhận với trường hợp sau: - Ngay lần truyền thứ với xác suất Pđ- Lân Ihứ phát sai lần thứ hai nhận Xác suất cùa kiện pspđ - Lân thứ hai sai, lần thứ ba nhận đúng, xác suất kiện Ps2Pd- Vậy xác suất pđa tồng xác suất pđa = pd + pspd + Ps2Pd + + psa-'p d = p (l + ps + + P“- ‘) Phần dấu ngoặc cấp số nhân với công bội ps < Do viết: (8-6) Bằng cách lý luận tưcmg tự ta có: (8-7) ( 8- 8) Và ta có: P(Ja ^sa ^Na Pdacàng lớn Pdvà hiệu q thuật tốn lặp Pđacó thể tăng a hay giảm ps Ta thấy rằng: a tăng lại Để tăng Để giảm ps cần địng mã phát sai sửa sai thay cho mã phát sai v ề lý thuyết a tăng đến vô cùng, a lớn mà then gian truyền có hạn nên a phái chọn hữu hạn Trong trường hợp tin, sau truyền lặD lại đến a lần mà nhận sai phát sai, tin bị xóa truyền tiếp tin sau 137 Từ (8-6), (8-7), ta thấy ràng a tăng, Pđatăng PNa tăng theo Vì PNa vượt trị số cho phép Do cần phải giảm Pn phương pháp tích lũy Số lần lặp a tính theo biểu thức: p 1—p a a = £ d a = i_ JjL (8 -9 ) Khi a lớn: a = —!— l- p , (8-10) Để đánh giá hiệu thuật toán truyền tin ta dùng khái niệm tốc độ truyền tin tương đối R: số phần tó mang tin số phần từ phải truyền Già sử mã có độ dài n, có m phần tử mang tin Vậy đề truyền lượng tin tức chứa m phần từ ta phải truyền (n.a) phần từ Do đó: R = m = m l Z^ na n - P a Khi a lớn: R = — (1 -P S) (8 n ) (8-12) Từ ta thấy để tăng tốc độ truyền tin R phải tìm cách giảm chiều dài tò mã n, giảm xác suất phát sai ps 8.4 Thuật toán truyền tin lặp lại dùng hệ thống có kênh ngưcyc định Ngày hệ thổng truyền tin có kênh ngược dùng rộng rãi Nhờ có kênh ngược mà phía thu báo cho bên phát biết trước tình trạng tin nhận Hệ thống truyền tin có kênh ngược chia làm hai loại Loại 1: Hệ thống truyền tin có kênh ngược tin tức Trong hệ thống sau nhận tin, phía thu truyền tin theo kênh ngược cho phía phát Bên phát đối chiếu tin phát tin nhận trờ theo kênh ngược Nếu hai tin trùng thi phía phát 138 gửi tín hiệu “đúng” phía thu truyền tin sang phận dùng tin Trong trường hợp ngược lại, phía phát gửi tín hiệu "sai" để phía thu xóa tin vừa nhận chờ nhận tin nhắc lại phía phát Vì tin nhận được truyền theo kênh ngược phía phát, nên hệ thống có tên hệ thống kênh ngược tin tức Loại 2: Hệ thống truyền tin có kênh ngược định Trong hệ thống việc xử lý tin tức tiến hành phía thu kênh ngược chi truyền định việc xừ lý hay sai Vì hệ Ihống có tên hệ thống có kênh ngược định Neu nhận định "đúng" phía phát truyền tin Nếu nhận định "sai", nhắc lại tin vừa phát Trong đo lường điều khiển xa thường dùng hệ thống có kênh ngược định đom giản tốc độ truyền tin cao Kênh Hình 8-2 Cấu trúc hệ thống truyền tin có kênh ngược Sơ đồ cấu tạo hệ thống thơng tin có kênh ngược định: Nhờ có kênh ngược mà phía thu báo cho phía phát biết tin nhận hay sai Trong thực tế, kênh ngược cần truyền hai tín hiệu biểu hay sai, cần truyền tín hiệu "đúng", cịn khơng nhận tín hiệu có nghĩa tín hiệu nhận sai cần lặp lại Để đơn giàn cho thiết bị dịch mã, người ta thường dùng mã phát sai Cũng giống thuật toán truyền tin có lặp lại, ta có biểu thức: Psa=P“ Khác với thuật toán truyền tin lặp lại hệ thống chi có kênh thuận trinh bày trên, hệ thống có kênh ngược số lần lặp lại a thay đồi theo cường độ nhiễu Khi 139 nhiễu, chi truyền lần nhận từ mã, nhà có kênh ngược phía thu kịp thời thơng báo kiện này, nên phía phát khơng phài lặp lại tin truyền nữa, trường hợp a = Khi cường độ nhiễu lớn, số lần lặp lại a phải tăng lên Ta biết ràng phần lớn thời gian làm việc cùa hệ truyền tin khơng có nhiễu cường độ nhiễu thấp, khoảng thời gian số lần lặp lại a nhỏ Do tốc độ truyền tin trung binh tăng lên Đó ưu điểm cùa hệ thống có kênh ngược a-1 a Hình -3 1: trạng thái phát sai; II: trạng thái nhận tin; a: số lần lặp lại Các thuật toán truyền tin tự thích nghi nhờ có kênh ngược mà phía phát nhận tinh trạng nhận tin, kịp thời thay đồi cách truyền tin cho phù hợp Đó thuật tốn tự thích nghi Sau trình bày tu tưởng cùa thuật tốn tự thích nghi: Truyền tin có lặp lại, có tích lũy: Thơng thường dùng mã phát sai có độ dư bé Khi kênh khơng có nhiễu, tin cần phát lần, nâng cao tốc độ truyền tin Khi cường độ nhiễu kênh tăng lên, tin có sai tiến hành lặp lại tích lũy số lần lặp lại nhiều hay phụ thuộc vào cường độ nhiễu Như trinh truyền tin thích nghi với cường độ nhiễu: Cường độ nhiễu thấp, số lần lặp lại tốc độ truyền tin cao; cường độ nhiễu cao, số lần lặp lại tích lũy tăng lên, tốc độ truyền tin chậm lại nâng cao độ xác Truyền tin phần dư mã thay đổi theo cường độ nhiễu: Ban đầu dùng mã có phần dư bé (mã phát sai) Nếu phát sai, phía thu thơng báo cho phía phát, phía phát nhắc lại tin cũ có độ dư lớn (khả phát sửa sai cao hơn) Neu sai phát không sửa thi từ mã phải tăng phần dư thêm Cũng phát khơng cần phát lại tồn từ 140 mã mà chi truyền tiếp phần dư tăng thêm Phần dư tăng thêm với từ mã ghi nhớ phần thu lập thành từ mã có khả chống nhiễu cao Như cường độ nhiễu thấp, dùng từ mã ngắn để nâng cao tốc độ truyền tin Khi cường độ nhiễu cao dùng từ mã dài có độ dư lớn, khả chống nhiễu cao đê nâng cao độ xác Thuật tốn có ưu điểm độ dải từ mã thích nghi với cường độ nhiễu kênh, tốc độ truyền tin trung bình nâng cao Khó khăn thực thuật tốn phải có loại mã có đặc tính sai Mỗi lần tăng thêm phần dư từ mã có khà chống nhiễu cao trước phải biểu thị tin tức cũ Đồng thời thiết bị mã hóa dịch mã cho từ mã có phẩn dư khác khơng phải thay đồi thay đổi cấu trúc Bởi mã sửa sai cùa thiết bị phức tạp, tăng bậc sừa sai lên độ phức tạp cùa chúng tăng lên nhanh đến mức khơng có khả thực thực tế 141 TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Thượng Hàn (chủ biên), Hệ thống thông tin công nghiệp, Nhà xuất bàn Giáo dục, 2008 Đặng Văn Chuyết (chủ biên), Lý thuyết thông tin, Nhà xuất Bách khoa, Hà Nội, 2011 Hồng Minh Scm, Mạng truyền thơng cơng nghiệp, Nhà xuất bàn Khoa học Kỹ thuật, 2009 Nguyễn Hữu Công (chủ biên), Kỹ thuật đo đếm điện năng, Nhà xuất Đại học Thái Nguyên, 2013 Bùi Quốc Khánh (chủ biên); DCS hệ thống sản xuất điện năng, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2006 Hoàng Thị Chiến (chủ nhiệm Đề tài), Cài tiến hệ thống xử lý truyền liệu cho lị cao Nhà máy Luyện gang, Cơng ty Gang thép Thái Nguyên, Đe tài cấp Bộ B2004-01-44 Mott MacDonald Appraisal o f Costs & Benefits o f Smart Meter Roll Out Options, Final report BERR, London, 2007 (Available on the website: http://www.berr.gov.uk/files/file45997.pdf) Ontario Energy Board, Smart Meter Implementation Plan, 2004 (Available on the website: http://www.oeb.gov.on.ca/documents/sm_appendices_091104.pdf) Schenk A, Requirements fo r Automatic Metering and Information System 18th International conference on electricity distribution Va Tech Sat, Austria, 2005 10.Smith Bellerby Limited, Smart Metering, 2007, The article is available on the website: http://www.smithbellerby.co.uk/newsarticle/smart- metering/769.html) 142 GIÁO TRÌNH ĐO LUÔNG VÀ ĐIỂU KHIỂN TỪ XA Chịu trách nhiệm xuất bán: GIÁM ĐÓC - TỔNG BIÊN TẬP PH Ạ M N G Ọ C K H Ô I Biên tập: NGUYỄN QUỲNH ANH Sửa in NGUYÊN MINH CHAU Họa sỹ bìa: ĐẶNG NGUYÊN v ũ NH À X U Ấ T BẢN K H O A H Ọ C VÀ K Ỹ T H U Ậ T Số 70 phố Trần Hưng Đạo - Phường Trần Hưng Đạo - Quận Hoàn Kiếm - Hà Nội ĐT: 04 3942 2443 Fax: 04 3822 0658 Website: http://www.nxbkhkt.com.vn Email: nxbkhkt@hn.vnn.vn C H I NH Á N H NH À XU Á T BẢN K H O A H Ọ C VÀ KỸ T H U Ậ T Số 28 đường Đồng Khởi - Phường Bến Nghé - Quận - TP Hồ Chí Minh ĐT: 08 3822 5062 In 300 bản, khổ 19 X 26.5 cm, Công ty TNHH In Thanh Bình Địa chỉ: số 432 đường K2, Phường cầu Diễn, Quận Nam Từ Liêm, Hà Nội Số ĐKXB: 1367-2016/CXBIPH/2-53/KHKT Quyết định XB số: 40/QĐ-NXBKHKT, ngày 10/5/2016 In xong nộp lưu chiểu Quý II năm 2016 Mã ISBN: 978-604-67-0727-1 143 ... THU THẬP TỪ XA 7.1 Các khái niệm hệ thống đo lường điều khiển từ xa Hệ thống đo lường điều khiển xa hệ thống đo truyền số liệu khoảng cách xa bao gồm trình đo, kiểm tra điều khiển từ xa, ta gọi... 7.3 Lựa chọn tối ưu chu kỳ rời rạc hoá hệ thống đo lường điều khiển từ xa Trong hệ thống đo lường điều khiển từ xa độ tác động nhanh phụ thuộc yếu vào thông số cùa kênh liên lạc Giải tần cùa kênh... điểm đo TE -20 1, TE -20 3 TE -20 5, đưa đầu vào TR -20 1, TR -20 3 TR -20 5 Cả ba vị trí đỉnh lị ta dùng cặp nhiệt loại B có giới hạn đo -ỉ- 1600°c Ba điểm đường khói theo thứ tự tương ứng điểm đo TE -20 2,