TRƯỜNG ĐẠI HỌC KTCN BỘ MƠN TỰĐỘNG HỐ GIÁO TRÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HỐ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT
Bài giảng cho lớp kỹ sư ngành Tự động hố ˆ
Trang 2MỞ ĐẦU
Nửa cuối của thế kỷ 20 nhân loại chứng kiến sự + phat triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật
Thừa hưởng những thành tựu to lớn của -cơng nghệ điện tử, cơng nghệ máy tính và cơng nghệ thơng tin, cơng nghệ tự động hố đã cĩ bước phát triển nhảy vọt Nếu như trước kia người ta chỉ thực hiện được tự động hố từng máy riêng rẽ thì ngày nay người ta thực hiện tự động hĩa cả quá trình cơng nghệ và cao hơn nữa tự động hố cá quá trình sản xuất đồng
thời trình độ tự động hố đã cĩ sự thay đổi về chất Trong hệ thống điều khiển tự động hố quá trình cơng nghệ (ĐK TĐH QTCN) con người 'là một khâu quan trọng của hệ thống,
giữa người và quá trình cơng nghệ luơn luơn cĩ sự trao đổi thơng tin với nhau Hệ thống ĐK TĐH QTCN đã đem lại hiệu quả to lớn : nâng cao chất lượng sản phẩm, năng suất lao động và hạ giá thành sản phẩm Vì vậy ngày nay hệ thống ĐK TĐH QTICN ngày càng
| được ứng dụng rộng rãi
Trong hệ thống sản xuất, ngồi quá trình cơng nghệ cịn cĩ các quá trình điều hành sản
¬ xuất khác như : thiết kế sản phẩm, lập kế hoạch sản xuất, kế hoạch vật tư, lao động, kế tốn
tài chính, kinh doanh tiếp thị v.v Ngày nay nhờ ứng dụng máy tính mà hệ thống điều hành sản - a8 được tự động hố ở mức độ cao Những hệ thống như vậy được gọi là hệ thống tự + động hố điều hành sản xuất (TĐH ĐHSX) Một cách đơn giản người ta cĩ thể coi hệ thống điều khiển tự động hĩa qua trình sản xuất là hệ thống điều khiến tự động hố quá trình cong nghệ cộng với hệ thống tự động hố điều hành sản xuất Như vậy cĩ thể viết Hệ TĐH QT SX = Hệ TDH QTCN + Hệ TĐH DHSX Tr ong thực tế ranh BIỚI giữa hai
hệ trên khơng hồn tồn tách biệt mà cĩ sự kết hợp hữu cơ với nhau thành một thể thống ; nhất a
Trong gido trình này, ba chương đầu được dành để trình bay về hệ thống TĐH QTCN Các
vẫn đề cơ bản của hệ TPH OTCN như cầu trúc của hệ, các hệ đảm bảo, vai trị của con
người và máy tính tr ong hệ v.v được trình bày chỉ tiết Trên cơ sở đĩ, chương thứ tư trình
bày về hệ TĐH QTSX như là một bước phát triển cao của hệ thơng sản xuất hiện đại CHUONG I
CÁU TRÚC CHUNG CỦA HỆ THỐNG 1 DIEU KHIỂN TỰ ĐỘNG HỐ QUÁ
Trang 3
1.1 Nhu cầu và hiệu quả của việc áp dụng hệ th Ống điều khiển tự động hố quá trìn
ơng nghệ (ĐK TDH QTCN)
Xu thé phát triển của khoa học kỹ thuật ngày nay là ứng dụng kỹ thuật điện tử, kỹ thuật ti
‘hoc, co khí chính xác để thực hiện tự động hố Tự động hố được : áp dụng cho từng máy - tổ hợp máy đến cả dây chuyền cơng nghệ, cả nha may va tién tới tự động hố cả một ngàn
_ sẵn xuất - | | 7 ~ =>
1rong qua trinh phát triển của tự động hố(TĐH), lượng thơng tin trao đơi, giữa người vĩ _ máy, giữa máy với máy khơng ngừng tăng lên Ngày nay để sản xuất một sản phẩm cĩ chã lượng tốt người ta phải khống chế điều chỉnh hàng chục hàng trăm thơng § sé, chi tiêu kinl - tế kỹ thuật khác nhau Để điều khiển một phân xưởng một xí nghiệp hoạt động nhịp nhàng người điều khiển quản lý hàng ngày hàng giờ phải thu thập và xử lý một lượng thơng tir rất lớn về kỹ thuật, kinh tế, nhu cầu thị trường, v.v Để điều khiển một ngành sản xuất, để ra được các quyết định chính xác kịp thời thơng thường người ita phai x xử lý qua nhiều cấp rất nhiều thơng tin khác nhau Nếu việc xử lý các thơng tin đĩ khong chinh xác khơng kịp thời sẽ dẫn đến quyết định sai lầm gây tốn hại lớn cho sản xuất
Để thu thập, gia cơng, xử lý, truyền tải và tàng trữ thơng tin thơng thường chúng ta phải sử dụng một bộ máy rất đơng người để phi chép, thơng kê, báo cáo rất phúc tạp nặng né va
cham chap | |
- “Từ khi máy tính ra đời; tình hình nĩi trên đã tHay đổi ¿ cơ bản Máy tính được dùng như một thiết bị điều khiển vạn năng được đặt trực tiếp trong dây chuyền cơng nghệ để điều khiển các thơng số kỹ thuật Hơn thế nữa máy tính cịn được dùng trong hệ thống điều khiến, quản lý quá trình cơng nghệ, quá trình sản xuất để thu thập xử lý một khối lượng lớn các - thơng tin kinh tế-kỹ thuật nhằm trợ giúp con người điều khiển tối ưu quá trinh sản xuất
- Như vậy nhờ cĩ máy tính người ta đã xây dựng các hệ thống điều khiển n (quản lý) tự động
quá trình cơng nghệ (sản xuất) c |
_ Nếu như cơ khí hố giảm nhẹ sức lao động chân tay cửa con người thì tự động hố khơng những giảm nhẹ sức lao động chân lay mà cả lao động trí ĩc của con người Điều này làm cho tự động hố trở thành đặc trưng của nền n cơng nghiệp hiện đại
Các hệ thống ĐK TĐH QICN đã đưa lại hiệu quả kinh tế xã hội TỐ IỆt: _nâng cao chất
_ lượng sản phẩm, tăng năng suất lao động, hạ giá thành sản phẩm, Sử dụng hợp lý nguyên
Trang 4
Do tính hiệu quả của nĩ nên ngày nay hệ thống ĐK TĐH QTCN đã được ứng dụng vào hầu hết các lĩnh vực kinh tế quốc dân Nhờ thừa hưởng được các tiến bộ kỹ thuật về điện
tử, tin học, tự động, máy tính.v.v các hệ thống ĐK TĐH QTCN ngày càng đảm nhiệm
được nhiều chức năng nhưng kích thước ngày càng gọn nhẹ và vận hành thuận tiện
1.2 Định nghĩa
Các hệ thống điều khiển cĩ thể được cấu trúc theo tháp hình nĩn và phân ra làm 4 cấp như
Hình 1-1: Câu trủc như vậy được gọi là cầu trúc phân cấp |
Quá trình cơng nghệ (QTCN- Process) là đối tượng điều khiển, cĩ thể la mot may
san xuất hay một tập hợp máy sản xuất nhằm hồn thành một nhiệm vụ sản xuất định trước
Supervisory control MRP Il, ERP
management system + - Computer network Cap 3 S upervision He DK TDH QTSX _ DCS, SCADA, HMI
Process control ˆ | Cấn 2 Computers
Hệ ĐK TDH QTCN VaR 4 Terminals
Controllers
_ Local control Be PID
HepDKTD = / Capt PLC _
Individual control / - Sensors measurement Diéu khién rieng „ actuators, motors,
oof - Cấp 0 : _relay, valves
~ QTCN- PROCESS
Hình 1.1 Cấu trúc phân cấp của hệ điêu khiển
CCấp )3mawiiual Control) la cấp tiếp xúc giữa hệ điều khiển và QTCN Ỏ đây cĩ các cảm biến, các thiết bị đo: dùng dé thu nhận các tin tức từ QTCN Ở cấp này cịn cĩ các _eơ cấu chấp hành, rơ le, động co, van, „ kích .v.V dùng để nhận thơng tin điều khiển và chấp
hành các lệnh điều khiển
từng, may, từng bd ộ phận c của 3'QTCN: Các Hệ thống điều khiển tự động OK 1) i nhan n thơng tin của OTCN ở.cấp 0 và.thưc hiên các thao tac (operation, monitoring) tu động theo _
Trang 5
chương trình của con người đã cài đặt sẵn Một số thơng tin về QTCN và kết qủa của việ
. điều khiển sẽ được chuyển lên cấp 2 Ớ cấp này thường đặt các bộ điều khiển PID, cá » «controllers, hién nay phé bién dùng các bộ điều khiển lập trình duoc PLC (Pr ogramabl
_ Logic Controller) PLC được xây dựng trên cơ sở thiết bị vi xử: lý (microprocessor) cĩ ca céng I/O analog va digital nén rat thuận tiện trong việc trao đổi thơng tin giữa QTCN Vv máy tính Nhờ cĩ khả nang lap trinh ma PLC cé tinh mém déo, cĩ thể dùng Vào các cơng
nghệ khác nhau do đĩ cĩ thể coi PLC là thiết bị điều khiển van nang -
7 Cap) la cấp điều khiển tự động hố quá trình cơng nghệ - - PK TPH OTCN (Proces SỐ Control) Ở cấp 2 cĩ các máy tính (MT) hoặc mạng máy tính MT thu nhận các thơng tin vi | QICN (tir cấp Ị đưa lên) xử lý các thơng tin đĩ và trao đổi thơng tin với người điều khiếr (NDK) Thơng qua MT, NDK cĩ thể can thiệp vào QTCN, như vậy hệ điều khiển ở đây thuộc hệ người - máy Ở cấp này thường cĩ các Hệ điều khiển phân tán (Distribufea Control System - DCS), Hé kiém tra và thu thdép dit liéu (Supervisory Control and Data
Acquisition - SCADA) " -
¬ Cap°3 Ja cắp điều khiển tự dộng hố quá trình: sản xuất- DK TDH QTSX (Supervisory Control, Management system) Ở cấp 3 cĩ các trung tâm máy tính (TTMT) Ở đây khơng
những xử lý các thơng tin về quá trình sản xuất như tình hình cung ứng vật tư, nguyên liệu, tai chinh, luc lượng lao động, tình hình cung cầu trên thị trường v.v Trung tâm máy tính xử lý một khối lượng thơng tin lớn và đưa ra những giải pháp tối ưu để người điều khiển lựa.chọn Người điều khiển cĩ thể ra các lệnh để can thiệp sâu vào quá trình sản xuất thậm chí thay déi mục tiêu của sản xuất Cũng như hệ ĐK TĐH QTCN (ở cấp 2) hệ thống ĐK TDH QTSX 1a một hệ người -máy nhưng ở cấp cao hơn, phạm vi điều khiển rộng hơn Ở
cấp này thường cài đặt các phần mềm điều khiển tồn nhà máy như Hoạch định nguồn lực
sản xuất (Manufacturing Resource Planning =MRP I]) hoặc Hoạch định nguồn lực doanh nghiép(Enterprise Resource Planning — ERP) |
Những định nghĩa sau đây giúp chúng ta phân biệt giữa các hệ ĐKTĐ và các hệ ĐK TĐH
cĩ (QTCN hoặc QTSX) KH
X Hệ DKT: D (A utomatic Control System) la hé thực hiện các thao tác một cách tự động theo 7 logic chương trình định trước (do con người đặt trước) Hệ làm việc khơng cĩ sự can thiệp của con người Con người chỉ đĩng vai trị khởi động hệ Trong thực tế đĩ là các bộ điều
- chinh, cac-controllers PID, PLC, cac mach ro le- congtacto lam viéc 6 gấp điều khiển 1
_ trong, sơ cầu trú tic phân cấp của hệ điều khiển trên Hinh 1.1 Con người chỉ cĩ thể thay đổi
Trang 6
hành vi của hệ ĐKTĐ bằng cách cắt nĩ ra khỏi QTCN để thay đổi cấu trúc hoặc nạp lại
chương trình | —
Hé PK TPH (Process control system) la mot hé ty dong hoa qua trinh xử lý thơng tin trong
quá trình cơng nghệ hoặc quá trình sản xuất Trong hệ này con người là một khâu quan
trọng của hệ Thường Xuyên cĩ sự trao đổi thơng tin giữa người và máy tính vì vậy hệ ĐK
TH thuộc hệ người - máy Con người làm việc ở những nơi quan trọng như hoạch định
mục tiêu hoạt động của hệ và ra các quyết định quan trọng đảm bảo hệ đi đúng mục tiêu đã định Trong thực tế đĩ là các hệ ĐK TĐH QTCN và ĐK TDH OTSY làm việc ở cấp điều khiển 2 va 3 trong so đồ cầu trúc phân cấp của hệ diéu khién trén Hinh 1-1 |
Thực chất của vẫn đề điều khiển là quá trình thu thập, lựa chọn, xử lý, lưu trữ và truyền đạt thơng tin điều khiển.Trước đây việc xử lý thơng tin nêu trên (ứng với cấp 2, cấp 3 ở Hình 1-1) do con người đảm nhiệm, xem Hình ï-2 Ngày nay các hệ ĐK TĐH QTCN (QTSX)
đảm nhiệm việc tự động hố quá trình xử lý thơng tin nĩi trên, xem Hình 7-3 Trong các hệ
này con người đĩng vai trị quan trọng ở những khâu then chốt của hệ Máy tính đảm nhiệm việc xử lý các thơng tin của quá trình cơng.nghệ sau đĩ trao đổi thơng tin đã xử lý với con người Con người sau khi xử lý thơng tin sẽ đưa ra các quyết định, các thơng tin
điều khiển cĩ tính chiến lược Máy tính trực tiếp đưa ra các thơng tin cĩ tính chiến thuật để
điều khiển QT 7 Thơng
Thơ Hơng tin SC tin đã
đầu điểu khiển |
_ | MAY Điều khiển
QTSX ` ơng Did} lến lược
fh
OTSX
Hình 1 Quá trình xử lý
"Hình I2 Quá trình xử lý thơng tin điều TT TỐ a théng tin diéu hanh xdn xudt
hành xản xuất theo kiểu cđ
1.3 Phân loại hệ thống ĐK TĐH QTCN
Theo phạm vi điều khiển các hệ ĐK TĐH‹ cĩ thể được phân r ra: co
Hệ thống ĐK TĐH QTCN (Process Control)- (cấp 2 trong Hi nh 1-1)
Hệ thống này được dùng để tự động hố việc điều khiển một quá trình cơng nghệ nhất định |
nhằm điều khiển tối ưu các thơng số kỹ thuật để cĩ được sản phẩm chất long cao Tin tức được xử lý trong hệ ĐK TĐH QTCN chủ yếu liên quan đến các thơng số kỹ thuật
Trang 7
- đường sắt, ngành luyén-kim,ché tao may v.vi 7 -
Hệ thống ĐK TĐH QTSX (Supervisory control, Management System)
Các hệ thống này được dùng để tự động hĩa việc điều khiển quá trình sản xuất Hệ thối
khơng những cĩ khả năng giải các bài tốn VỀ cơng nghệ như hệ ĐK TĐH QTCN mà c¿ giải các bài tốn về kế hoạch sản xuất, tải chính, cung ứng vật tư, lao động, phân phối s¿
phẩm.v.v chân | et
_ Các hệ ĐK TĐH QTSX ứng với cắp 3 trong sơ đồ hình 1-1 ˆ
- Hệ thống DK TDHnganh ”- vets ges oe
Các hệ thống này được dùng để tư đơng hố việc điều khiển một ngành kinh 18, phi ho
với việc lập kế hoạch sản xuất, điều khiến việc tỗ chức các bộ phận của ngành Vi du hi
ĐK TĐH ngành như: hệ điều khiển hệ thống điện; giao thơng đường thuỷ, đường khơng
2
Theo nhiém vu va déi-tuong diéu khiển các hệ ĐK TĐH cỏ thể được phân ra thành các hệ
1A
dùng trong cơng nghiệp, giao thơng, y tế, tài chính, quân su, xã hội v.v
_ Cấu trúc của hệ ĐK TĐH 0TCN
1.4.1 Cầu trúc hỆ con
thành các hệ con và tổ chức theo kiểu phân cấp (hierarchy) Các thơng tin trước tiên được
xử lý ở cấp đưới sau đĩ được truyễn về Các cấp cao hơn Ở cập trên, người điều khiển nhận
Trang 8
12
Khác với các hệ con chức năng phụ thuộc vào QTCN cụ thể, các hệ con đảm bảo là các hệ con cơ bản mà bất cứ hệ ĐK TĐH QTCN nào cũng phải cĩ để đảm bảo cho hệ hoạt động
binhthuéng |
Cĩ ba hé con dam bao là : Đảm bảo thơng tin, Đảm bảo tốt học và Đảm bảo kỹ thuật Cĩ
thê coi đảm bảo thơng tin và tốn học là phân mêm của hệ
và đảm bảo kỹ thuật của phần cứng của hệ Các hệ con dảm bảo này sẽ được trình bày kỹở các phần sau
ỶỲ
Kế hoạch sản xuất `
V Lao dong tién luong
y Vật tư thiết bị ' Các hệ con chức năng » ¥ Kế hoạch tài vụ > Hành chính
Đảm bio | Dam bao Dam bao théng tin tốn học kỹ thuật
So bene soe l ° ` _
Cac hé con dam bao
Hình 1-4: Cấu trúc hệ con của hệ ĐK TĐH QTCN
1 4 2 Cấu trúc phân cấp
Hệ ĐK TĐH QTCN được tổ chức theo kiểu phân cấp như trình bày trên Hi nh 1-5, đây là sơ đồ cấu trúc song song
Trang 9av st x2 Qua Aa 4 / „ = ` dt be "` dof We? coe : pase ha a Tế Qe? Rae TT Ds
Trung tâm |g Trung tâm ˆ dị Re hà
điền khiển tính tốn j-
Terminal 7 Tram : trung gian
Hinh 1.5: Cấu trúc phân cấp của hệ ĐK TĐH QTCN
Cấp thấp nhất của hệ điều thống là các Thiét bi ddu cuối T- Terminal |
Terminal là nơi tiếp xúc giữa hé diéu khién voi QTCN Terminal thu nhận các thơng tin từ các sensor, các thiết bị đo lường, lưu trữ và sơ bộ xử lý các thơng tin đĩ rồi truyền lên các
trạm trung gian 7G |
Trạm trung gian cĩ các máy tính hoặc máy mạng máy tính Ở trạm trung gian thơng tin được xử lý tiếp để đưa ra các quyết định điều khiển để truyền xuống 7erminal rồi tác động
đến QTCN | | |
Thơng tin đã được xử lý ở trạm trung gian, được truyền lên trung tâm điều khiển Nhờ cĩ trung tâm tính tốn mà trung tâm điều khiển cĩ thể xử lý được khối lượng thơng tin lớn,
giải các bài tốn phức tạp của quá trình điều khiển
Lấy ví dụ về hệ ĐK TĐH QTCN của một nhà máy thì các Terminal là các tủ điều khiển đặt tại các cơng đoạn sản xuất, các ‘Terminal cũng cĩ thể đặt tại các phịng ban để trực tiếp
| théng tin cho ban giám đốc -
- Các trạm trung gian là các trạm điều khiển được đặt tại các phân xưởng lớn để nhận thơng tin từ các Terminal chuyển tới Trung tâm điều khiển được đặt tại nơi làm việc của bạn giám đốc để điều khiển tồn bộ nhà máy |
-_ Ngày nay nhờ kỹ thuật máy tính phát triển vi vậy ngay cả các 1erminal, người ta cũng cĩ
~ thé đặt các máy vi tính cĩ dung lượng lớn, tốc độ nhanh cĩ khả năng xử lý nhiều thơng tin `
Trang 10
thiết nữa, các Terminal trực tiếp nơi với trung tam diéu khién, xem Hinh 7-ĩ Chúng ta cĩ sơ đồ câu trúc hinh tia So voi so d6 cau tric song song (Hinh /-5) thì sơ đỗ câu trúc hình
tia cĩ ưu điểm là đơn giản và giảm được các đường dây liên lạc giữa các bộ phận của hệ Tuy vậy cấu trúc hình tia cịn.cĩ nhược điểm là các Terminal khơng thể trực tiếp trao đổi
các thơng tin voi nhau I ` Ằ N + Vv (7
Hinh 1-6: So dé cdu tric hinh tia
Kỹ thuật truyền tin giữa các máy tính bằng các #zs cho phép chúng †a xây dựng được sơ dé điều khiển kiểu bus (truyén | tin hai chiéu) như trên Hinh I-7 Trong so đồ này các bộ phận trong hệ thống như Terminal(T) va trung tam diéu khién (TTĐK) cĩ thể trực tiếp trao đổi thơng tin với nhau, do vậy tính linh hoạt cao, đưa lại hiệu quả lớn Tuy tình hình cụ thể của QTCN mà người ta chọn sơ dé cấu trúc thích hợp, tuy nhiên do nhiều ưu điểm nên sơ
đơ câu trúc kiêu ðzs được dùng rộng rãi nht
[Ff
rT
Hình 1 7 So d6 mang kiéu BUS:
Trang 11CHUONG 2
CÁC HỆ DAM BAO CUA HE DIEU KHIEN TU DON GHOA QUA TRINH CONG NGHỆ
2d, Dam bảo thơng tỉn
.1.1 Sơ đồ cẩu trúc quả trình xử lÿ thơng tín trong hệ ĐK T DH OTCN-
Như trên đã nĩi về thực chất hệ ĐK TĐH QTCN là hệ tự động hố quá trình xử lý tin trong
hệ điều khiển Quá trình xử lý tin được trình bày trên n fii nh 2- Ẫ
(6 mig t/ boc ka, *
bik cae polite we Ca fan od So ef Nhiều 23 kê: cđa ) Hiệu lực pháp lý của 2/a tia
các dữ liệu ban đầu Dư kiến về kế
.— —————* hoạch sản xuất ” | Quá trình sản xuất (X2 te
A : ; bee „ OTT TAD Wye) Ác,
| "
Hiệu lực pháp lý —
| của quá trình Trạng thái sản xuất tính tốn Ỉ — 7 : in CỐ Ƒ ca s ` Kết quả mm Xử lý dữ liệu bằng - „ sánh ⁄ tính tốn s máy tính “9 Ẳ
` Tính tốn lại với dữ liệu mới
Hình 2-I: Quá trình xử lý tin trong hệ ĐK TĐH QTCN
Các dữ liệu về trạng thái sản xuất được máy tính xử lý và đưa ra các kết quả tính,
tốn dưới dạng lời giải của các bài tốn điều khiển Các kết quả này so sánh với các yếu tố
so sánh thường là các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật Nếu khơng đạt sẽ tiến hành thu thập thơng tin và tính tốn lại Khi các tính tốn đạt yêu cầu đề ra và được con người chấp nhận, các kết quả tính tốn đĩ sẽ được gán hiệu lực pháp lý Kết quả tính tốn này cùng với dữ liệu ban đầu (đã được con người đưa vào - cĩ hiệu lực pháp lý) để lập ra kế hoạch sản xuất - Quyết định điều khiển sẽ tác động vào quá trình sản xuất
Nhin trén Hinh 2-1 chúng ta thấy trong hệ ĐK TĐH QTCN thơng tin (dưới dạng dữ liệu)
Trang 12
_ ngược lại Vì vậy hệ con đảm bảo thơng tin phải đảm bảo cho quá trình trao đổi thơng tin đĩ được nhất quán và thuận tiện
2.1.2 Cấu tạo của dam bao théng tin
Trong hệ ĐK TDH QTCN con người căn cứ vào thơng tin thu nhận được (đã qua máy xử
lý) để quyết định các giải pháp điều khiển Như vậy độ chính xác của các quyết định phần lớn phụ thuộc vào độ chính xác của thơng tin Cĩ nghĩa là các thơng tin cĩ sĩ phản ánh đúng các thơng số trạng thái của các đối tượng bị điều khiển hay khơng
Hiểu theo nghĩa rộng đảm bảo thơng tin là hệ thống phản ánh quá trình sản xuất, là hệ
thống các mơ hình thơng tin dùng để mơ tả một cách hình thức quá trình sản xuất nĩi trên
Hiểu theo nghĩa hẹp đảm bảo thơng tin bao gồm Các phan sau day:
e Hé théng phân loại, đánh dấu, đặt tên các phần tử, các đối tượng bị điều khiển
e_ Hệ thống các định mức, các chỉ tiêu kinh kế kỹ thuật |
e T6 chirc luu gift, gia céng, xix ly, hiéu chỉnh thơng tin
Nhu vậy đảm bảo thơng tin là bước đầu tiên của quá trình xử lý thơng tin trong hệ ĐK
_ TĐHQTCN
2.13 Mơ hình thơng tin
Mơ hình thơng tin là sự mơ tả hình thức quá trình tổ chức và xử lý thơn gftin
Ở mức độ đơn giản mơ hình thơng tin là các bảng thống kê, các ghi chép về các chỉ tiêu
kinh tế - kỹ thuật, các định mức vật tư, lao động vv |
Mơ hình thơng tin dạng ma trận là một ma trận phản ánh các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và " quan hệ giữa chúng Mơ hình loại này rất thuận tiện cho người sử dụng nên được dùng
_ rộng rãi | |
Yêu câu đối với mơ hình thơng tin là phải rõ ràng, thuận tiện cho sử dụng, cĩ tính thống | nhat va tiéu chuẩn hố để cĩ thể dùng cho các phương tiện tính tốn khác nhau cĩ
- Đánh dấu, phân loại, đặt tên các đối tượng được điều khiển
Một trong những: nhiệm vụ quan trọng cửa đảm bảo thơng tin là xây dựng, một hệ thống c các _ cách đánh dấu, phân loại, đặt tên các phần tử, thiết bị máy mĩc, các sản phẩm cùng các quan hệ giữa chúng Hệ thống đánh dấu phân loại này phải thuận tiện cho việc dùng may tính để xử lý thơng tin - tức các thơng tin phải được mã hố
Trang 13
Việc đánh cấu, phân loại, đặt tên phải phù hợp với tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế nh
_ Tiêu chuẩn Viét nam, IEC, ISO 9000
- Hệ thống định mức- các chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật
_ Sản xuất bất kỳ sản phẩm nào cũng phải qua nhiệu nguyên cơng, nhiều cơng đoạn Ứng vị mỗi nguyên cơng cần tiêu phí một lượng nguyên ‘lieu, nhiên liệu, nhân cơng nhất định \ | “vay, những định mức › kinh, tế- kỹ thuật phải được xây dựng đầy đủ chỉ tiết cho từng b
` phận, từng máy đến cả dây chuyền cơng nghệ
- Xâu dimg notin 7 hens dt eu :
- Ngan hang dit liệu của hệ ĐK TĐH QTCN là nơi tập trung (trong may tinh) tồn bộ dữ liệt “ding trong hé Vi vay can phải tổ chức sao cho lưu trữ, sử dụng và cập nhật thơng tin được thuận tién, khoahoc
-_ | : |
|
cm Về lưu trữ dữ liệu cần Biải quyết các van dé sau day: ° Tập trung hố các dữ liệu:
« Tối thiểu hố độ dư của dữ liệu ˆ
»- Mơ tả dữ liệu bằng ngơn ngữ chung khơng phụ thuộc vào ngơn ngữ lập trinh
s
® Sửdụng các mơ tả dữ liệu cĩ cầu trúc
- Về sử dụng dữ liệu cần giải quyết các vấn đề sau day:
® Cĩ khả năng lấy ra bat kỳ một nhĩm dữ liệu nảo khơng phụ thuộc vào nơi
| ghi các dữ liệu đĩ |
e_ Cĩ khả năng đổi mới, cập nhật các dữ liệu
» Sử dụng các phương pháp tìm kiếm dữ liệu tối ưu
© Cĩ khả năng bảo Vệ tính chính xác, nguyên vẹn, bí mật của dữ liệu - Chú ý rằng “gã liệu ” ở đây hiểu theo nghĩa rộng, nĩ cĩ thể là các số liệu nhưng cũng cĩ
thể là các chương trình tính tốn, bản thiết kế hoặc quy trình cơng nghệ v.v
Một trong những van dé quan trong cla viéc xây dung ngân hàng dữ liệu là tổ chức vào ra thơng tin Hiện nay phương pháp đưa thơng tin vào cịn khá chậm so với tốc độ xử lý của máy tính và chưa thuận tiện cho việc trao đổi trực tiếp giữa người với máy Việc đưa thơng - - tỉnr ra (màn hình, may i in, „ đĩ ĩa mềm, =) co nhiéu tiến bộ nên việc lay thơng tin ra ngày cảng
` dễ dàng hơn
ys 2 ˆ Đảm bao t tốn ge =
221 Cầu trúc của đảm bảo tốn học
Trang 14
- “Các mơ hình tốn (cịn g gol ilà đảm ‘bdo mơ hình) ding dé mơ hình các đối tượng
được điều khiến, các quá trình cơng nghệ để giải các bài tốn điều khiển,
- Cac thuat toan (con gọi là dam bdo thudt tốn) là các phương pháp giải các bài Tốn | | diéu khiển Các thuật tốn thường phụ thuộc vào mơ hình tốn đã chọn Chọn thuật tốn
đúng sẽ ảnh hưởng tới tốc độ tính tốn và độ chính xác của lời giải |
- Các chương trình (cịn gọi là đảm bảo chương rrình) ding dé xt ly, tinh tốn cdc dit
liệu ứng Với mơ hình và thuật tốn đã chọn Như vậy mơ hình tốn học và thuật tốn dùng dé xây dựng hệ thống, cịn chương trình tính tốn án dùng đề - dé van van hanh hé ệ thống
Ngày nay cĩ nhiều ngơn ngữ dùng để lập trình .Việc chọn ngơn ngữ nào và kỹ thuật lập
trình ra sao ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ tính và kết quả tính
222 Mơ hình tốn học
Xây dựng mơ hình tốn học là một trong những giai đi đoạn quan trong nhat Của việc Xây,
| dựng hệ thống điều khiển Thơng thường cơng việc này phải do các chuyên gia am hiểu về
quá trình cơng nghệ và nắm vững về tốn học đảm nhiệm Đối với các kỹ sư cơng nghệ,
| thường khơng đủ khả năng tự mình xây dựng mơ hình tốn học, nhiệm vụ chính là lựa chọn các mơ hình tốn học sẵn cĩ sao cho phù hợp với quá trình cơng nghệ mà mình đang
quan tâm nghiên cứu |
Hiện nay người ta thường dùng các loại mơ hình tốn học sau đây: © Mơ hình bài tốn tối ưu hố
s Mơ hình bài tốn quy hoạch tuyến tính
© Mơ hình bài tốn vận tải ® Mơ hình trị chơi
e Mơ hình sơ đồ mạng lưới (PERT)
® Mơ hình độ tin cậy | ® Mơ hình quản lý dự trữ
® Mơ hình hàng đợi (phục vụ đám đơng) v.v
“Trong thực tế cĩ nhiều loại mơ hình tốn học: được: ứng dụng vào các lĩnh vực cụ thể khác -
nhau Sau đây chỉ trình bày tĩm tắt một Số mơ hình nĩi trên Chủ yếu là trình bày phương
: pháp luận và các ứng dụng của nĩ để bạn đọc cĩ định hướng trong việc lựa chọn mơ hình
nguyên lý Bạn đọc cĩ thể tìm thấy Các mơ hình tốn học được trình bày chỉ tiết trong các _ mm" liệu tham khảo như [ 6, 8,9, 10 ]
Trang 15
Đảm bảo tốn học bao gồm những than phan sau:
Các mơ hình tốn (cịn gọi là đảm bảo mơ inh) ding dé mơ bị nh các đối tượn
được điều khiển, các quá trình cơng nghệ để giải các bài tốn điều L khiển
mo Các thuật tốn (cịn gol là đảm bảo thuật ton) là 'ốc phương pháp ‘giai các bài tối điều khiển: Các thuật tốn thường phụ thuộc + vào mơ' ơ hình tốn đã chọn Chọn thuật tối
đúng sẽ ảnh hưởng tới tốc độ tính tốn và độ chính xác của lời giải
.Ắ Các chương trình (cịn gọi là đảm bảo chương trình) dùng để xử Wet tinh toan cac di liệu ứng với mơ hình và thuât tốn đã chọn Như vậy mà hình tốn học và thuật tốn dịng để xây dựng hệ thống, cịn chương trình tính tốn dùng để vận hành hệ thống
- Ngày nay cĩ nhiều ngơn ngữ dùng dé lập trình Việc chọn ngơn ngữ 1 nao va kỹ thuật lập
trình ra sao ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ tính và kết quả tinh hà |
| 2.2.2 Mơ hình tốn học
Xây dựng mơ “hình tốn "học là một trong những: Biai đoạn ‹ quan “trọng: nhất của L.việc xây - - dựng Ì hệ -thống đi điều khiển: Thơng thường cơng việc này phải dư các “chuyên gia a am hiểu về quá trình cơng nghệ và nắm vững về tốn học đảm nhiệm Đối voi cac kỹ sư cơng nghệ, _ thường khơng đủ khả năng tự mình xây dựng mơ hình tốn học, nhiệm vụ chính là lua
chọn các mơ hình tốn học sẵn cĩ sao cho phù hợp với quá trình cơng nghệ mà mình đang
quan tâm nghiên cứu : — S ¬
Hiện nay người ta thường dùng các loại mơ hình tốn học s sau õy: ơ |
đ Mơ hình bài tốn tối ưu hố cĩ
® Mơ hình bài tốn quy hoạch tuyến tính
® Mơ hình bài tốn vận tải ® Mơ hình trị chơi
¢ M6 hinh so dé mang luéi (PERT)
® Mơ hình độ tin cậy ¢ Mơ hình quản lý dự trữ
e Mơ hình hàng đợi (phục vụ đám đơng) V.V.,
Trong thực tế cĩ nhiều loại mơ hình tốn học được ứng dụng \ vào các c lĩnh \ vực cụ thể khác nhau Sau đây chỉ trình bày tĩm tắt một số mơ hình nĩi trên Chủ yếu là trình bày phương › pháp luận và các ứng đụng : của nĩ để bạn đọc cĩ định hướng trong việc Tựa chọn mơ hình _ Hguyên lý Bạn đọc cĩ thể tìm thấy các mơ › hình te tốn học được trình bày chỉ tiết trong các
Trang 16a) Mơ hình bài tốn tối ưu hố[ 8 9]
Bài tốn tối ưu hố chiếm một vị trí quan trọng trong việc giải bài tốn điều khiển Mục đích của tối ưu hố là nhằm chọn phương án điều khiển thoả mãn một /iêu chuẩn nào đĩ Việc lựa chọn tiêu chuẩn phụ thuộc vào mục tiêu chung được đặt ra đối với vấn đề điều
khiển Ví dụ, mục tiêu là sản lượng nhiều nhất, lợi nhuận cao nhất, giá thành sản phẩm thấp nhất v.v Irong thực tế, khi giải bài tốn điều khiển thường xuất hiện nhiều tiêu chuẩn,
nhiều khi các tiêu chuẩn đĩ lại mâu thuẫn nhau Ví dụ, khi tăng sản lượng cĩ thể làm giảm chất lượng hoặc khi đạt được thời gian sản xuất ngắn thì chỉ phí sản xuất lại tăng lên
Để giải bài tốn tối ưu hố thơng thờng cĩ 3 cách sau :
- Cách thứ nhát là chọn một tiêu chuẩn để tối ưu hố, cịn các tiêu chuẩn khác thì đặt ở một
ngưỡng nào đĩ Ví dụ cĩ ø tiêu chuẩn A1, A2, Án, đầu tiên ta tiến hành tối ưu hố theo
tiêu chuẩn AI và cho trị số ngưỡng đối với các tiêu chuẩn khác, sau đĩ tối ưu hố đối với
A2, A3 v | |
- Cách thứ hai là xây dựng một tiêu chuẩn hỗn hợp là một hàm đối với các tiêu chuẩn ban đầu, trong thực tế thường là một hàm tuyến tính
(A1, A2, A3, An) = œ,Al+œA2+ø;A3+ +ơ,An
Các hệ số trọng lượng a, a, ., a, (chúng cĩ thể là dương hay âm) được chọn tùy theo
quan niệm của người đặt bài tốn về tầm quan trọng của các tiêu chuẩn Theo cách này ng-
ười ta phải giải nhiều bài tốn tối ưu hơá ứng với cách chọn các hệ số trọng lượng khác nhau
- Cách thứ ba là biến đổi quy mơ bài tốn Khi xét bài tốn ở quy mơ nhỏ cĩ thể tính đến
nhiêu tiêu chuẩn cụ thể, nhưng khi xét ở quy mơ lớn hơn ngời ta chỉ chọn một số tiêu chuẩn chung nhất để cho bài tốn trở nên đơn giản hơn |
” Giải bài tốn tối ưu hố tức là giải bài tốn tìm cực trị của một hàm ƒ (x,, Xạy , Xn) nào đĩ
trong miền S xác định của các tham số x;, x¿, , x„ Để tìm cực trị ta phải tìm các điểm mà ở
đĩ đạo hàm riêng triệt-tiêu' | |
` =0,(i=1,2, n)
Ox, :
Điều kiện đạo hàm riêng triệt tiêu là điều kiện cân nhưng chưa đủ của điểm cực trị vì cĩ thể
chỉ là điểm cực trị cục bộ Cân phải kiểm tra để tìm điểm lớn nhất hoặc nhỏ nhất đĩ là điểm
Trang 17
Trong nhiều trường hợp điểm cực trị đạt được ngay trên biên giới của miền Š$, lúc nay ta cc
_ bai tốn cực trị cĩ điều kiện : tim điểm cực trị của hàm ƒ với điều kiện thoả mãn hệ phương
——— tình giới hạn sau -
: | a T 8Ø, Ä2z.- Xạ) =Ú, , 8„(Xụ, Xạ, , Xp) =
‘Che bước giải bài tốn như sau : thay hàm ƒ bằng ham F = =ƒ + A jg) +A 8) tet AB trong dé Aj, Az, , A, là các hệ số Lagrăng tạm thời chưa biết Tiếp đến giải hệ phương
OF Lan aT om
Ox,
- cùng với hệ phương trình giới hạn để tìm các nghiệm x và 4, sau đĩ tính giá trị của hàm ƒ nộ - đại tất cả các điểm x = (x,, x¿, x,) để tìm cực trị Phương pháp này địi hỏi phải giải nhiều
hệ phương trình khá phức tạp "
Trong thực tế phổ biến nhất là dùng phương pháp gradien Thủ tục tìm cực trị như sau : đầu
tiên chọn một điểm 4; bất kỳ trong miền Š, sau đĩ tính gradien tai diém A, z= [2% 2.2),
Ox, Ox, Ox,
Tiếp đĩ thực hiện một bước di chuyển bằng vectơ Z¿g, từ điểm 4; đến điểm A,, trong đĩ
hang s6 c, > 0 nếu muốn di chuyển đến điểm cực đại và c„ < 0 nếu muốn di chuyển đến"
- diém cực tiểu.- Tại- A ; lặp lại thủ tục trên cho đến khi tìm được điểm cực trị PHương pháp | gradien chi cho phép tìm được điểm cực trị cục bộ, sau đĩ phải tiến hành so sánh để tìm
điểm cực trị tuyệt đối
b) Mơ hình bài tốn quy hoạch tuyến tính [ 8, 10]
: Trong thực tế thờng gặp các trường hợp riêng của bài tốn tối ưu hố khi cần tìm Cực trị cửa ` bài tốn với hàm mục tiêu ƒ và phương trình giới hạn của miền Š là g đều là những hàm ;
tuyén tinh Trong trường hợp này bài tốn cĩ tên là bài tốn quy hoạch tuyến tính
Ví dụ bài tốn duoc dat ra là tìm kế hoạch x, để sản xuất sản phẩm thứ 7 sao cho đạt được lợi nhuận tối đa với ¡ điều kiện là tổng số các sản phẩm ‹ của từng loại khơng ít hơn n mot gid tri
â cho trước
-ác©): Mơ hình bài tốn vận tải
ˆ Mơ hình bài tốn vận tải là trường hợp riêng của bài tốn quy hoạch tuyến tính Quan trọng
Trang 18
cĩ m địa điểm gửi hàng đi, trong đĩ tương ứng cé a), a), , a, đơn vị hàng hố và n địa điểm nhận hàng cĩ nhu cầu tương ứng là b„, b;, , b„ đơn vị hàng hố Ngồi ra cịn biết giá
thành c „ của việc chuyên chở một đơn vị hàng từ mỗi địa điểm gửi hàng đến mỗi địa điểm nhận hàng Yêu cầu xác định số lượng các đơn vị hàng hố x„ cần phải chuyên chở từ điểm gửi hàng thứ ¿ đến điểm nhận hàng thứ j (¡ = 1, 2, .m; j = ï, 2, .n) sao cho tổng giá thành
in
chuyén cho f= d 29 ,x, là cực tiểu và nhu cầu của tất cả các điểm nhận hàng đều đợc
thoả mãn Thơng thường giả thiết rằng tổng số lượng hàng hố cĩ trong các địa điểm gửi
hàng bằng tổng số nhu cầu của các điểm nhận hàng Để giải bài tốn, người ta xây dựng
ma trận các giá thành chuyên chở
= |c,,| , trong dé mot phần tt c;; cla ma tran nay goi là được chọn nếu ta xác định được
một kế hoạch chuyên chờ x„, từ điểm gửi hàng, thứ ¡ đến điểm nhận hàng thứ/ Ma trận kế
hoạch X= [:, | chứa các phương án chuyên chở x¡ >0 Mục tiêu u giải bài tốn là tìm ma
trận X sao cho hàm mục tiêu ƒ đạt cực tiểu
d) Mơ hình trị chơi [ 8, 9]
Trong thực tế chúng ta thường phải lựa chọn các quyết định trong điều kiện thiếu thơng tin
hoặc trong tình thế những người tham gia lựa chọn quyết định cĩ quyền lợi mâu thuẫn
nhau Ví dụ như giải bài tốn giữa đầu tư và lợi nhuận, chọn phương án bố trí lực lượng
phịng thủ v.v Äơ hình trị chơi là cơng cụ hữu hiệu để giải các bài tốn nêu trên trong
những rình thế xung khắc và các bên tham gia theo đuổi những mục đích đối lập
_ Kết cục của trị chơi được đánh giá định lượng, ví dụ đợc là +1, thua là -1 và hồ là 0 Trị
chơi cĩ thể theo cặp hay theo nhĩm (nhiều bên tham gia), những ngời tham gia trị chơi được gọi là đấu th Được nghiên cứu đầy đủ nhất là trị chơi theo cặp cĩ tổng số bằng
“khơng, tức bên này được bao nhiêu thì bên kia thua bấy nhiêu Trị chơi được phát triển do”
thực hiện liên tiếp các THƯỚC di nao do Nước đi cá nhân la nước đi do đấu thủ phân tích tình - thế mà đa Ta Nước đi ngẫu nhiên là nước di phụ thuộc vào yếu tố ngẫu nhiên nào đĩ Chiến
_ lược của đấu thủ là tập hợp các quy tắc dùng để phân tích tình thế và chọn các nước đi Xét trị chơi theo Cặp, nếu biết cặp chiến lược (A, B) (của mình và của đối phương) th hồn
Tồn ; xác định được kết cục của trị chơi tức là xác định được phẩn được của bên này và
7 phần thua của bên kia Trị chơi duoc gọi là hữu hạn nếu mỗi đấu thủ chỉ cĩ một số hữu hạn chiến Tược Kết quả của trị chơi theo cặp cĩ tổng số bằng khơng cĩ thể đưa vào một ma
trận mà các dịng và các cột tương ứng với các chiến lược khác nhau, ‹ cịn các phần tử của
Trang 19
ma trận là phần được của một đấu thủ (tức phần thua của bên kia) Ma trận nay được gol li ma trận trả tiền hay là ma trận tro choi Xét trị chơi / x n với ma trận sau đây :
|B, B; B, Ai |0ii Ong Gịy
we oe ee we we
Nếu đấu thủ thứ nhất á áp dụng chiến lợc A , thi đấu thủ thứ hai sẽ cố gắng c chọn một chiến |- _ ưỢc tương ứng sao cho phần được của đấu thủ thứ nhất là cực tiểu OO
oe Tris số cực tiểu này bằng mina, ;» ching ta ky hiệu nĩ là a, Theo Po quan điểm của đấu thủ
thứ nhất (khi đối phương, cĩ bất kỳ đấp ứng nào) thì: nên cố gắng tìm được chiến lược sao
cho a; c6 gid tri cuc đại Giá trị cực đại này được gọi là giá trị thấp nhất của trị chơi và
chúng ta ký hiệu là œ Vì giá trị œ được tính theo cơng thức sau: ˆ
Œ= maxmin đ,, iG
nên nĩ được gọi là giá trị maximin, và chiến lược tương ứng với nĩ là chiến lược maximin
Nếu đấu thủ thứ nhất duy trì chiến lược này khi đối phương áp dụng bất kỳ chiến lược nào
thì phần được của dấu thủ thứ nhất được đảm bảo khơng nhỏ hơn ơ (tuỳ theo dấu cia a,
đây cĩ thể là phần thua và trong trường hợp này là phần thua nhỏ nhất) Chiến lược -
_ maximm cĩ thể hiểu là chiến lược-đảm bảo lợi nhuận tối: đa:
Tương tự như vậy cĩ thể xác định phần thua cực tiểu (trong thực tế cĩ thể là phần được) của đấu thủ thứ hai :
p= min max Of;
_Trị số Ø đợc gọi là giá trị cao của 1 tré chơi hay giá trị! minimax Tương ứng với nĩ là chiến lược minimax của đấu thủ thứ hai Đ guoi ta chứng mình được rằng đối với trị chơi theo cặp cĩ tổng số bằng khơng luơn tổn tại một Cặp chiến lược rối tru Khi á áp dụng chiến lược tỐI - ưu, phần được: (cĩ thể là am) của đấu thủ thứ nhất được gọi là giá trị của trị chơi và được — ký hiệu là Ty Giá trị của trị chơi nằm giữa giá trị thấp v và giá tr cao của 1 tr choi asys
8 Các chiến lược được á áp dụng hỗn hợp để cĩ chiến lược tối ưu ụ được gọi là chiến lược hữu
Trang 20
phỏng mơ hình trị chơi sẽ cho phép chúng ta tìm đợc chiến lược tối ưu trong s sản xuất, kinh doanh hoặc nghiên cứu khoa học cơng nghệ -
e) Mơ hình sơ đồ mạng lưới (PERT) [ 8, 9, 10]
Mơ hình sợ đồ mạng lưới (PERT - Pi '0gram Evaluation Review Technics) là một cơng cu tốn học dùng để biểu diễn, nghiên cứu và điều khiển các tổ hợp phức tạp của những cong
việc cĩ liên quan tương hỗ với nhau Một trong những mục tiêu chủ \ yếu của việc điều khiển và quản lý hệ thống là trong những điều kiện ràng buộc nhất định phải hồn thành những khối lượng cơng việc cho trước với khoảng thời gian ngắn nhất Trong các lĩnh vực kinh tế,
_ cơng nghệ, thiết kế, nghiên cứu khoa học v.v người ta thường phải lập kế hoạch thực hiện
dự án từ khi xây dựng mục tiêu, thực hiện các giai đoạn trung gian cho đến khi kết thúc dự án Bài tốn quy hoạch và tối ưu hố thời hạn thực hiện một dự án cĩ thể được giải bằng phương pháp sơ đồ mạng lưới
Sơ đồ mạng lưới thực chất là một graph cĩ hướng gồm cĩ một ứáp đỉnh (nú¿)
X= Xj, Xz X%, Va mot tap cạnh cĩ hướng (cung) A= a,, a, a,, Dinh tuong ứng với các sự kiện và cạnh tương ứng với các cơng việc Sự kiện là kết quả thực hiện một số cơng việc Sự
kiện chỉ xẩy ra khi tất cả các cơng việc liên quan đến sự kiện đĩ được hồn thành Cơng
việc ở đây được hiểu theo nghĩa rộng : cĩ thể lä một nhiệm vụ cụ thể nào đĩ, đồi hỏi chỉ phí -
thực sự về thời gian và nguồn lực vật chất; cũng cĩ thể khơng phải là nhiệm vụ cụ thể mà chỉ là mối liên hệ logic giữa các sự kiện, nĩ chỉ rõ khả năng bắt đầu một cơng việc nào đĩ
chỉ cĩ thể thực hiện được sau khi một số cơng việc khác đã được hồn thành, trong tường hợp này người ta gọi là cơng việc biểu kiến và được biểu điễn bằng cạnh nét đứt trên sơ đồ mạng lưới; đĩ cũng cĩ thể là thời gian chờ đợi do quy trình cơng nghệ yêu cầu u nhưng
khơng doi hỏi tiêu phí nguồn luc vat chat
_Một đặc trưng quan trọng của sơ đồ mạng lưới là cho phép ta xác định đường găng Trong SƠ đồ mạng lưới, xét quá trình bắt đầu từ sự kiện ¡ VÀ kết thúc ở sự kiện 7, thời hạn sớm _ nhất để cĩ thể bất đầu sự kiện 7 được gọi là /hời gian găng Đường nối các sự kiện tương ứng với thời gian găng được gọi là đường găng, trên sơ đồ mạng lới đường găng được biểu diễn bằng mũi tên kép Các sự kiện trên đường găng phải được hồn thành đúng thời hạn đã định để đảm bảo dự án được thực hiện đúng hạn Đường găng chỉ cho ta thấy cần phải tap trung nỗ lực thực hiện những cơng việc nào để hồn thành dự á an đúng tiến độ -
Khi phân tích sơ đồ mạng lưới theo chỉ tiêu thời gian ta thay rang muốn giảm thời gian | hoan thành dự: án thì phải rút ngắn thời gian thực hiện các cơng việc trên đường găng | Những cơng VIỆC khác khơng găng cho phép cĩ thời gian dự trữ trong một giới hạn | nào đĩ
Trang 21
Đối voi một dự án, rõ ràng tồn tại các sơ đồ mạng lưới cĩ mức chỉ phí khác nhau Bài tố:
tối ưu hố rút ngắn đường gang nham dat duoc một trong hai mục đích sau đây : đảm ba
hồn thành dự án khơng quá một thời hạn cho phép hoặc: đảm bảo: Hồn” thành: dự: án v6 | thoi han tối ưu trên cơ sở một chi phí quy dẫn nào đĩ của dự á án N gười ta thực hiện nhiềt
biện pháp để rút ngắn đường gang như : phân bổ lại lực lượng thí cơng và nguồn lực va
/ - chất cho hợp lý, ưu tiên cho các cơng việc trên đường găng, ứng dung các cơng nghệ tiến
-— đểBVAo ¬—-
| | ~d); Mơ hình độ tin cậy L8, 9: "1 :
- Độ tin cậy là một đặc trưng quan trong của hệ thống kỹ thuật Vi vay người ta thường dùng
| phuong pháp mơ hình hố để nghiên cứu các biện pháp đảm bảo và nâng cao độ tin cay cua
hệ thống kỹ thuật ¬ ty : 1
Độ tin cậy của hệ thống kỹ thuật là khả năng của hệ thống| đảm bảo|các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật trong điều kiện làm việc cho trước và thời gian vận hành|cho trước Hong hĩc là tình trạng hệ thống khơng cịn làm việc tin cậy được nữa, như vậy hồng hĩc đối lập với độ tin
cay, — | cài cĩ
Các đặc trưng cơ bản của độ tịn cậy là :
“ao Xác suất làm việc tin cậy P(t) hay thường được gọi là độ tin cậy Xác suất lầm việc tin
cậy được tính nh sau :
| PŒ)=PŒ>U),
: trong đĩ : / - thời gian xác định độ tin cậy của hệ thống, 7 - thời gian làm VIỆC của hệ
thống kể từ lúc bắt đầu làm việc đến thời điểm xẩy ra hỏng hĩc đầu tiên "
- Cường độ hỏng hĩc 4(/) là số lần xây ra hỏng hĩc trên một đơn vị thời gian Thong
thường người ta xét hệ thống " làm việc ở giai đoạn ổn định, lúc này cĩ thể c coi Cường
_ độ hơng hĩc là hằng số 4= con CC So LG -
pom Thời gian làm việc tin cậy Tạ, là thời gian trung bình của hệ thống làm y việc c tin cậy
_ cho đến khi xẩy ra hỏng hĩc đầu tiên TC oe
Khi  = const ta cĩ các quan hệ sau:
- P= ew ì Ty= ¬-
| Các hệ ¢ thống kỹ thuật được chia ra hệ thống cĩ phục hồi và hệ thống khơng phục hồi
„Hệ thống cĩ phục hồi là hệ thống khi xẩy ra hỏng hĩc sẽ đợc sửa chữa, phục hồi lại chức
Trang 22
s
Hệ thống khơng phục hồi là hệ thống chỉ làm việc từ khi bắt đầu cho đến khi xẩy ra hỏng
hĩc
Dự phịng là biện pháp qưan trọng để nâng cao độ tin cậy của hệ thống kỹ thuật Cĩ hai ph-
ơng pháp dự phịng là dự phịng nơng và đ¿ phịng nguội Người ta dùng pương pháp mơ hình hố để đánh giá độ tin cậy của hệ thống kỹ thuật, tìm các biện pháp nâng cao độ tin
cậy, xác định sơ đồ đấu dây của hệ thống cũng như các biện pháp dự phịng trong hệ thống
e) Mơ hình quản lý dự trữ[8,10]_ ˆ "
Chính sách quản lý dự trữ nguyên liệu, nhiên liệu, vật tư kỹ thuật, phụ tùng thay thế
cĩ ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả của các hệ thống sản xuất
Người sản xuất mong muốn cĩ dự trữ lớn để đễ đàng trong điều hành sản xuất N gược lại,
người quản lý tài chính và kinh doanh lại mong muốn cĩ dự trữ thấp để giảm giá thành, giảm chi phí bảo quản sản phẩm và tăng vốn lưu động Mơ hình quản lý dự trữ sẽ gitip chúng ta thoả mãn các yêu cầu trái ngược nêu trên và đề ra chính sách dự trữ tối ưu Chính sách quản lý dự trữ phải trả lời 2 câu hỏi cơ bản sau đây để đảm bảo sản xuất liên tục và sử dụng đồng vốn tối ưu:
+ Khi nào phải đặt hàng ? + Lượng đặt hàng bao nhiêu }
Cĩ hai hệ thống dự trữ với chu kỳ đặt hàng và lượng đi đặt hàng khác nhau
Hệ thống thứ nhất là hệ thống cĩ số lượng đặt hàng cố định và chu kỳ đặt hàng thay đổi Trong hệ thống này người ta sé dat hang khi lượng dự trữ giảm xuống đến mức báo động
hay cịn gọi là điểm dat hang cịn lượng đặt hàng là một lượng cố định nào đĩ Điểm đặt
hàng thay đổi tuỳ theo mức tiêu thụ dự trữ
Hệ thống thứ hai là hệ thống cĩ chu kỳ đặt hàng cố định và số lượng đặt hàng thay đối Trong hệ thống này, cứ sau một chu kỳ cố định, hàng tháng hàng quý chẳng hạn, người ta đặt một lượng hàng sao cho lượng dự trữ đạt được mức cố định nào đĩ được BỌI là mức tái tạo dự trữ Như vậy lượng đặt hàng thay đổi tuỳ theo mức tiêu: thụ dự tIỮ :
Người ta dùng phương pháp mơ hình hố để mơ phỏng quá trình sản xuất, xác định mức tiêu thụ dự trữ và điểm đặt hàng cũng như số lượng đặt hàng tdi uu
g) Mơ hình hàng doi (Queueing System) |
Như ta đã biết, hệ ĐK TĐH QTCN cĩ các terminal các trung tâm tính tốn, các thiết bị này được coi là điểm phục vụ (servers) Các thơng tin đi vào hệ: từ đồng, hồ đo, sensor, hoặc là từ các terminals lên trung tâm tính tốn được gọi là khách hàng (customer) hoặc là
Trang 23hậu quả và đơn trị thì nĩ là một dịng tối giản Trong trường hợp này khoảng cách giữa cá
sự kiện(khách hàng) sẽ tuân theo luật phân phối mũ
- Do các khách hàng (thơng tin) Trang, tính r ngẫu nhiên n nên thời gian phục vụ khách hàng (thoi gian xử lý thơng tin): cũng mang ti tinh ngẫu nhiên Nếu dong khách hàng, la tối giản th
II: phục vụ cũng là tối giản _ |
Théng thường cường độ dịng khách hàng lớn hơn khả ¡ năng phục vụ nên khách hàng phải
sắp hàng (gzeue) Tuỳ thuộc yêu cầu cơng nghệ mà cĩ các luật sắp hàng và phục vụ khác _ nhau như:
e Đến trước phục vụ truéc(FIFO- First In First Out) _® Đến sau phục vụ trước (LIFO- Last In First Out)
_ Người ta dùng phương pháp mơ hình hố dé cac dinh cau trac cua hé, số điểm phục vụ,
năng lực phục vụ, _chiều dai hàng đợi, khả năng mat khách hàng khi năng lực phục vụ _ khơng dáp ứng yêu cầu v.v
2.2.3 — Thuật tốn (Algorithm, thuật giải
Mơ hình tốn học tuy rất quan trọng nhưng chỉ mới là cau tric hình thức của việc xử lý thơng tin chứ chưa phải là quá trình xử lý theo khơng gian và thời gian Giải quyết vấn đề này là nhiệm vụ của đảm bảo thuật tốn, cĩ nghĩa là trên cơ sở mơ hình tốn học đã chọn” _ phải xây dựng các thủ tục, các phương: pháp giải để cho kết quả chính xác thời gian tính
tốn ngắn, ít tốn "bộ nhớ v.v Thuật tốn tần một ngành chuyên sâu và cĩ tác dụng rất lớn trong việc giải các bài tốn điều khiển
2.2.4 Chương trình tính toản
Chương trình tính tốn là một tập c chương, trình dùng để tính trên máy tính Chương trình |
nay thé hiện mơ mơ hình tốn học và thuật tốn đã chọn Chương trình tính tốn phụ thuộc vào
ngơn n ngữ lập trì trình và loại máy tính Thơng thường cần cĩ các cán bộ chuyên sâu về lập -
trình đảm nhiệm việc này
Các ngơn ngữ lập trình hiện nay thường gap la PASCAL, C++, Visual Basic v.v Dé giam
nhẹ việc lập trình ngày nay người ta xây dựng các loại ngơn ngữ chuyên dụng Ví dụ như :
mơ phỏng cé GPSS (The General Purpose Simulation System), SIMSCRIPT, SIM++,
| Matlab — ‘Simulink, v.v Về thực chất các ngơn ngữ loại nay là tập hợp của nhiều chương trình ‹ con dưới dạng các lệnh, người sử- dụng chỉ cần khai báo-những-thơng SỐ cần thiết và
lập trình trên tập lệnh đã cĩ Tuỳ thuộc đặc điểm cơng nghệ và yêu cầu của bải tốn đặt ra
Trang 24
Đảm bảo thơng tin và đảm bảo tốn học được coi là phần mêm của hệ ĐK TĐH OTCN +2.3 Dam bảo iy thudt:
2.3.1 Cầu trúc của dam bao ky thuat | a
Đảm bảo kỹ thuật là tồn bộ thiết bị kỹ thuật ‹ của hệ ĐK TĐH QTCN, hay cịn gọi là phân cứng của hệ Như vậy đảm bảo kỹ thuật chiếm vốn đầu tư và cong s suc rất lớn trong viéc
'xây dựng và vận hành hệ
Đảm bảo kỹ thuật bao gồm các thiết bị kỹ thuật dùng để chọn lọc, truyền dat, xu ly, cất giữ
và phản ánh thơng tin trong hệ điều khiển |
Như ở Hình 1-5 đã chỉ rõ, đảm bảo kỹ thuật bao gồm:
e Cac terminal
e Cac hệ thơng truyền tin (dữ liệu)
e Các trung tâm tính tốn
2.3.2 Terminal
Terminal là thiết bị đầu cuối của hệ ĐK TĐH QTCN, là nơi tiếp xúc giữa hệ điều khiển và
QTCN, Terminal làm nhiệm vụ thu nhận các thơng tin về QTCN, sơ bộ xử lý chúng và
truyền lên cấp trên, đồng thời nĩ cũng thu nhận các thơng tin điều khiển đã được xử lý ở cấp trên để truyền đến các đối tượng được điều khiển Con người cĩ thể trao đơi thơng tin
với Terminal qua các thiết bị vào ra
Ngày nay nhờ kỹ thuật vi tính phát triển, người ta cĩ thể đặt tại Terminal các máy vi tính
tốc độ xử lý nhanh, dung lượng bộ nhớ lớn, do đĩ ngay tại terminal cũng cĩ thể giải được
nhiều bài tốn điều khiến, vì vậy cĩ thể giảm bớt lượng thơng tin phải truyền về trung tâm
và cĩ thé thực hiện được nguyên tắc điều khiển phân tán -
Tuy theo cơng dụng mà Terminal được chế tạo thành nhiều loại khác nhau, ví dụ: -
e Terminal để thu thập các thơng tin về QTCN, thiết bị chính của loại terminal này là
các bộ ghi số liệu
_® Terminal in, thực chất là một máy telex
.® Terminal cĩ màn hình, ‘ding để đưa thơng tin ra trên màn hình để người van hanh :
quan sat
e Terminal xir ly thơng tin từ xa
Ngày nay do kỹ thuật vi điện tử, vi xử lý phát triển, các thiết bị tính tốn và xử ly tin được | chê tạo gọn nhẹ, do đĩ người ta cĩ xu hướng chế tạo các terminal vạn năng
Trang 25
- 'lrong tương lai, khi mạng máy tính phát triển (LAN, INTERNET, ) người ta cĩ thể th ur
hiện các “văn phịng kiêu mới”, lúc đĩ các nhân viên của các cơ quan, nhà máy sẽ được
mướn _ tang BỊ các terminal và cĩ thể làm việc ngay tại nhà minh, điều đĩ sẽ giải toả sức ép ví giao thơng đơ thị và khơng cần thiết phải xây dung, những chỗ làm ' việc c tập trung đồ sộ nữa 2 3 3 Hé thống truyền div liệu
| “Nhu cầu truyền dữ liệu trong hệ ĐK TBH QTCN : rat t lớn, thường xuyên phải truyền các a thơng tin từ dưới lên trung tâm để xử lý, và truyền -các thơng tin đã xử lý (các mệnh lệnh
` &
a w\ try € , + „*® al 4Ã + AR ONT nw ˆ `
điệu khiển } từ trên xuơng các tOrimimai GỀ tác động vào QTCN, : Một hệ truyền dữ liệu eé cau tric nhu Hi nh 2-2
CS, MA | > ĐC Lạ? C “GD > DM PL CH Nhiéu
Hinh 2.2 Hé thong truyền dữ liệu
NI -nguơn tin; MH - Thiết bi ma hoa; VU - thiét bị điều chế; KLL - Kênh liên lạc
GĐC - thiết bị giải điều chế; DM - thiết bị dịch mã; CH - Cơ cấu chấp hành;
ĐT - Đối tượng bï điều khiển; Nhiễu - nhiễu tác động vào kênh liên lạc (a4 40x 959 ghuà4 cu"
Ạ s x , * Lá
2 aA a ` 2 ` A ` A a
Nguơn tin (NT) bao gồm các tin tức như mệnh lệnh, trạng thái thiệt bị (làm việc, nghỉ, sự
cố) thơng số kỹ thuật (nhiệt độ, áp suất, tốc độ v v.) Dé truyền tin di xa, cac tin tức này TT phải được mã hố (MF) sau đĩ điều chế (ĐC) thành các tín hiệu (TH) cé tham số (biên độ, _ tần số, pha) thích hợp với truyền tin đi xa: Mã hố 1a quá trình biến đổi một- một giữa tin `
tức và tín hiệu Trong từ mã ngồi nhĩm tín hiệu mang tin cịn cĩ các tín hiệu tự dùng để | chống nhiễu Tín hiệu ra khỏi thiết bị điều chế được đưa vào kênh liên lạc (dây dẫn, cáp, radio) Thơng thường trong k ênh liên lạc cĩ các loại nhiễu (dưới dạng xung điện) Nhiễu _ làm cho nhĩm tín hiệu (từ mã) được truyền đi bị sai lệch, tín hiệu 1> 0 và ngược lại tín - _› hiệu 01 Ở cuối đường : dây liên lạc ta thu được tín hiệu trong đĩ cĩ cả nhiễu Thiết bị
giải điều chế ngược (GDC) dung để phục hồi lại tín hiệu đã bị suy giảm trong quá trình truyền qua kênh liên lạc Thiết bị dịch mã (DM) kiém tra phát hiện và sửa: sai trong từ mã _
.› nhận được, sau đĩ dịch ra tin tức ban đầu (77) đã được truyền Tin tức được đưa: Vào CƠ những hệ điều khiến trực tuyến (oriine) thì việc truyền tin, xử lý tin phải được thực hiện
| cầu chấp hành (CH) dé tac động lên đối tuong (PT)
Vấn dé quan-trọng.của-hệ truyền tin là đảm: bảo độ chính xác và tốc độ tr uyên tin Doi voi
Trang 26
trong thời gian thực Ngày nay người ta thường dùng tốc độ truyền tin từ 4800 bit/s trở lên Truyền tin như vậy là rất nhanh, do đĩ vấn đề chống nhiễu, nâng c cao độ chính xác c truyền tin là một trong những vấn đề quan trọng nhất của hệ truyền tin £ ———
2 3 4 Hệ thống thiét bi tinh tốn
Hệ thống thiết bị tính t tốn bao gồm các bộ phận sau đây: | ®e Bộ xử lý trung tâm
9 Thiết bị nhớ trong, nhớ ngồi °, Thiết bị vào ra
e_ Đường truyền dữ liệu
Thiết bị tính tốn là một trong những thiết bị quan trọng nhất của hệ ĐK TĐH QTCN
Ngày nay đã xuất hiện máy tính thế hệ thứ tư, các máy vi tính gọn nhẹ, tốc độ xử lý tin cao, bộ nhớ lớn, giao tiép vao ra thuận tién Tat ca những điều đĩ đã làm thay đổi một cách co ban bộ mặt của hệ ĐK TĐH QTCN, tạo nên khả năng ứng dụng rộng rãi các hệ ĐK
| TDH QTCN vào nhiều lĩnh vực kinh tế- xã hội khác nhau
2.4 Các hệ con chức năng
Nhu 6 Hink J-4 đã chỉ rõ hệ ĐK TĐH QTCN bao gồm các hệ con đảm bảo và hệ con chức
nặng ˆ |
_ Chức nang ở đây hiểu theo nghĩa rộng là một hình thái thái hoạt động của hệ, là tậ tập hợp các _ giải pháp điều khiển của một phân tử hoặc một mặt hoạt động của hệ Như vậy việc phân | dinh chức năng của hệ chỉ là tương đối và phụ thuộc vào mục đích điều khiến và xử lý tin
trong hệ đồng thời ; gắn chặt với QTCN cụ thể
Mỗi một hệ con đều cĩ thiết bị kỹ thuật- phần cứng của hệ- là các máy tính, các thiết bị truyền tin, phép nổi, thiết bị vao Ta, đồng thời cĩ phân mềm tương ứng- đảm bảo thơng tin Và đảm bảo tốn học phù hợp: với đặc điểm ( của từng hệ con
25 Vai nét vé xu hướng phát triển của TRH QTCN ở nước ta trong giai đoạn sắp
đi ˆ |
25.1 Xu hưởng phát triển tự động hố Ở nước ta
Đặc điểm của nên kinh tê nước ta hiện nay là đi lên từ mức thấp thơ ' sơ đơn; giản nhưng đồng thời cũng tiếp thu ngay các cơng nghệ tiên tiến của thé gidi
| Vi vay bén canh những xí nghiệp nhỏ chỉ mới cơ khí hố từng bộ phận chúng ta đã cĩ những nhà máy lớn cĩ trình độ cơ khí hố, tự động hố ở mức cao như nhà máy xi măng
Trang 27
Hồng Thạch, Hà Tiên, nhà máy giấy Bai Bang, Tan Mai, nha máy nhiệt điện Phả Lại, Phú
Mỹ, hệ thống điện Bắc Nam, hệ thong khai thac dau khí, các nhà máy SỢI, đệt, bia, nước
| ngọt, hàng khơng, hàng hải vv _ ¬ Tà Suy
Nước ta đã đề ra chiến lược cơng nghiệp hố và hiện đại hố nước “nha, chủ trương trong một thời gian tương đối ngăn đưa nước ta trở thành một nước cơng nghiệp Trong bối cảnh đĩ việc phát triển tự động hố ở nước ta là một nhu cầu cấp bách, vì trong hồn cảnh hiện | nay tự động hố là chìa khố dé cac doanh nghiệp tạo ra được những sản phẩm cĩ chất
lượng cao, gia thanh hạ cĩ sức cạnh tranh, đáp ứng được thị trường trong Và ngồi nước
2.5.2 Từ điều khiển quá trình cơng nghệ dén điều khiển quá trình sản xuất
.- Ranh giới giữa QTCN và QTSX khơng thật r6 5 rang Hiểu theo nghĩa r rộng thì QICN cũng chính là QTSX, cơng nghệ ở đây cĩ nghĩa là một nhiệm vụ 1 kinh tế xã bội nào đĩ Hiệu theo nghĩa hẹp QTCN là một quá trình kỹ thuật gắn liền với máy mĩc và sản phẩm, cịn Q15X là bao gồm QTCN: -cộng- thêm vào các yếu tỔ \ về tài chính, thị trường quản lý v.v Như vậy QTCN khơng tách rời QTSX Vì thế cho nên ngày nay cĩ xu hướng ứng dụng các hệ DK 1ĐH QTSX trong đĩ khơng những giải quyết các bài tốn về tai chính, thị trường - tiếp thị và quản lý điều hành mà cịn giải các bài tốn về kỹ thuật cơng nghệ nữa
Các hệ ĐK TDH khong những áp dụng được trong lĩnh vực cong, nghiệp mà cịn được ứng _ dụng vào nhiều lĩnh vực xã hội khác nhau như quản lý hành chính, trợ giup qua trinh ra
quyết định, dạy học, nghiên cứu khoa hoe v.v Thực chất đĩ là tự động hố quá trình xử lý |
_ thơngtin, giúp cho con người phát triển và nâng cao năng suất lao động trí Ĩc |
CHUON G3 \
THIET BI KY THUAT CỦA HỆ THĨN G DIEU KHIỂN TỰ ĐỘNG HỐ QUÁ TRÌNH CƠNG NGHỆ
3 Cấu trúc chung của ' thiết bị kỹ thuật trong hệ thong điều khiển tự động hố qua trinh cơng nghệ
a Thiết bị kỹ thuật của hệ thống ĐK TĐ QTCN: nhằm đảm bao ° van để kỹ thuật cho hệ, ở
xđây được xem là phần cứng của hệ Các thiết bị nay về tổng quát cĩ thể chia thành các
“nhĩm cơ bản: “sau ¢ “Thiết bị thư nhận thơng tin, thiết bị ữ tuyền tin tr uyén dữ liệu, thiết bị xử
dy tin, thiết bị thể hiện thơng tin |
Trang 283.1.1.Nh6m thiết bị thụ nhận và đưa thơng tin vào I.I- Thiết bị thu nhận thơng tin
1Â4£ Thiết bị thu nhận thơng tin tự động về quá trình -
e_ Các bộ biến đổi đo các đại lượng vật lý (cảm biến ) =>
e_ Các bộ biến đổi đo cá thơng số hoạt động của các máy -›
e_ Các biến đổi đo các thơng số của sản phẩm sản xuất _
1.1.2 -Thiết bị thu nhận thơng tin bằng tay yễ q trình
Ay
© Cac thiét bị bán tự động (cảm biến đo chuyên dùng J
° Cac thiét bj bang tay (Nut An, ban phi
1.2 -Thiết bị đưa thơng tin vào
1.2.1- Thiết bị xử lý các tín hiệu và thơng tin e Khuyéch dai tin hiéu
° ° Bién déi dang nang lượng của tín hiệu
e Cac bé loc tin hiéu
¢ Bién déi cdc tin hiéu (tuong ty, SỐ )
e©_ Các tín hiệu nhận tin từ bộ nhớ
se _ Các thiết bị cho tốn tử
1.2.2.-Thiết bị nhận thơng tin đã mã hố
e- Cảm biến thẻ đục lỗ
© Cam bién bang đục lỗ
s_ Cảm biến các băng từ, đĩa từ
1.2.3 - Thiết bị cĩ cảm biến nhận từ thơng tin đồ thị -—_ *_ Thiết bị cảm nhận bằng mã chữ, ký hiệu
| ° Thiết bị cảm nhận dé thị, thơng báo
s _ Thiết bị cảm nhận từ phim (microfim)
1.2.4 - Thiét bj tiếp xúc trực tiếp với người điều hành, e Các dạng bản phím, bàn điểu khiển ˆ
`® Bút vẽ điện, anh sáng |
i s_ Thiết bị thu nhận thơng tin từ lời nĩi
1.2.5 - Thiết bị chuẩn bị bằng tay thơng tin
— _ - ® Thiết bị chuẩn bị bằng tay thơng tin cho thẻ đục lỗ, băng đục 16
¬ | e Thiét bi chudn bi bang tay thơng tin cho băng từ, thẻ từ, đĩa ia từ
Trang 29
e Thiết bị chuẩn bị bằng tay cho phim.’
3.1.2 Ti hiét bi truyén tin, La Hyer dit liệu |
2 1 Cac thong báo -
_® Các bảng thơng báo ` cố định Tnhh cớ
© Các bảng thơng báo di động”
_-2.2 Thiết bịtruyểntin -—2 2
e_ Các DỘ Diên doi, thiết bị mã hố; dịch mã, chuyên mạch ghép nỗi øe Các thiệt bị chơng nhiêu - -
e© Kênh liên lạc truyền tin
3.1.3 Nhĩm thiết bị xử lý thơng tin
© Cácthiếtbjkiểumáytínhsố
e Máy tính vạn năng
e_ Máy tính điều khiến
e Vị xử ly và máy tính PC
e Các máy tính chuyên dụng
3.1.4.Nhĩm thiết bị đầu ra và sử dụng thơng tin
4.1 Các thiết bị cho thơng.tin dau ra |
4.1.1 Thiết bị cho quan hệ trực tiếp \ với người điều hành - © Chi thi sé, bang chữ cái "
e Các thiết bị chỉ báo tương tự tự -
e Thiét bi cĩ hình ảnh, lời nĩi :
° Thiết bị Kiểm tra và tín hiệu hố _ 4 1.2 Các thiết bi thơng tin dạng đồ thí _ "
@ May chữ, các máy In _
_e© Các thiết bị ghi đồ thị thơng số của q trình, hệ thống
e© Các thiết bị vẽ theo toạ độ
Trang 30
© Thẻ đục lỗ, băng đục lỗ
ø Đĩa tù, băng từ
4.1.4.Các thiết bị xử lý thơng tin vả tín hiệu ra e Các thiết bị cho cơng chúng -
e Các thiết bị lưu trữ tin
e_ Các bộ biến đổi A/D, D/A_ |
e_ Các bộ biến đổi năng lượng điện- cơ, điện- thuỷ lực, điện- Khí nén e© Các bộ khuyếch đại tín hiệu
4.2 Các thiết bị sử dụng thơng tin để tác động lên qúa trình
4.2.1 Thiết bị sử dụng thơng tin tự động
e_ Thiết bị điều khiển các aptomat
e Thiết bị điều khiển cơng suất Sc
e_ Các phần tử chấp hành được điều khiển trực tiếp
„ 4.2.2 Thiết bị tín hiệu hố giao tiếp với người vận hành
| _e Các thiế bị tạo tín hiệu quang học -
e_ Các thiết bị tạo tín hiệu thơng tin bằng lời nĩi, âm thanh
3.1.5 Thiết bị đâm bảo năng lượng cho hệ thơng c, 1 Các thiết bị cung cấp năng lượng Sa
e Thiét bj ghép nối với năng lượng chung
e Thiết bị nguồn dự phịng |
5.2.Các thiết bị kiểm tra, sửa chữa
Trang 31
by’ băn la tâếy ah 4
Người vận hành cấp cao 1.2.5 oe : a | : ˆZ 1.2.4- xã
hick Int chase
cas {ok 4 dultbognr oe
1.2.3 Ap AL 1.227 4 ——(3}——> Thiết bị xử lý thơng tín _ Shaw TTA Bo # TT % t G ae ` Á, TM Ay , tdong 4œ» +02 khu, coe THe XỊT 12.1 —— (22) +T—— cat th
Toi then mony, À ỶỲ
lary thin —?P 1.1 vi + %|w»rTT by dovy
- Liên kết sự cố _ - tiểm —‡ 1.1.1 |1.12 b —— —————— a T btn fey Boa 4A ale E pers Me Ay H) 1, y —b < wn PP OGY Ao balls ` " ed AO ÀNIL c were NT Tee ms, a “ ae NI vơ Pd “ Ss N : , ra ` ` , + ` ` i ” ` N , , N ` \ / Người vận hành \ ` cấp cơ sở 4.2 ỶỲ
QUÁ TRÌNH ĐƯỢC ĐIỀU KHIỂN
Cứ: Eth: Abt oveing & G bodice oy 1
5.1
5.2 1 _ ° : ~
1>/b bYC vada Talbsy 4 viec ca
Ä "
olf tia) 3 Ua Crewe,
C l 5.3 ps
Trang 32
be
3.2 các kiểu ghép má tính với quá trình cơng nghệ Các mạch vịng cơ bản của hệ điểu
khién |
Máy tính cĩ vai trị quan trọng đặc biệt trong hệ ĐK TĐH QTCN Tuỳ mức độ máy tinh tham gia vào-quá trình: điêu khiên mà người ta cĩ thể phân ra nhiều kiểu sơ đề ghép nỗi
máy tính khác nhau ”
3.2.1 Máy tính ở chế độ cỗ vấn cho quá trình điều khiển: : | Hình 3-2 trình bày sơ đồ cẫu trúc của hệ ĐK TĐH QTCN trong đĩ máy tính làm việc ở chế
độ cơ vân Máy tính thu nhận thơng tin từ QTCN, giải các bài tốn để cĩ vẫn cho người vận hành Như vậy máy tính làm việc ở chế độ ngoại tuy én (off-line) | 5.2.2 May tinh điêu khiên như một đơn vị điều khiển trung tâm (diéu khién theo
chuong trinh kiém tra)
Hé théng loai nay duoc trinh baynhu Hinh 3-3 May tinh nam trong mạch vịng kín của
hệ thơng điêu khiên Trong chế độ này thơng thường nhiệm vụ diều khiển đã được chương
trình hố, điểm làm việc của quá trình cơng nghệ sẽ được điều khiển về điểm gân với chế
độ tối ưu của quá trình 7
- Các đại Các đại “| Hệ được >
lượng vào =—— > điều khiến > lượng ra
Các cơ cấu Thuthập
điều chỉnh nguồn thơng tin
“ăn
"| Diéu khién | | Hệ thống lờic 7 điều khiến |
° tự động
a 4 A 4 :
bị VỊ xử Máy
7 ` 2 z £— , :
Ban diéu khién ly tinh
⁄ >> A i f 7
Người vận | | Đưa tới HT-ĐK
hành QTCN cấp cao hơn
Điều khiển trực tiếp -
Hình 3-2: Sơ đồ cấu trúc máy tính ở chế độ cố vấn
Trang 33Các đại lượng ra Hệ được điều khiển Th -dp
Các cơ cấu Thu thập
Các đại — A lượng vào -2 _YYY ` VV
TH chỉnh _ | |nguồn thong tin}
oir F Hạ thống
ope a dgic khiển "điều khiến |
| || tự động | ' a 4 - 4 k Tần điêu khiển | lý tính x " Al
Người vận: \- : Dua t6i HT-DK
_hanh -_ QTCN cấp cao hơn |
_ Điều khiển trực tiếp
Hình 3-3: Sơ đồ máy tính điêu khiển như một đơn vị điều khiển trung tâm
Con người chỉ cần thiết trong một số trường hợp ngoại lệ (ví dụ : nhiều sự cố ) Ưu điểm của hệ thống loại này là chất lượng của sản 1 phẩm † Tất it phu tk thuộc vào người vận
hành Hệ thống cĩ thể tác động nhanh ens Ot gs |
3.2.3 Máy tính thực hiện chức năng điều khiển trực tiếp
Hệ thống này cĩ dạng như Hinh 3-4
Trang 34
Các đại ~z—>*_ Hệ được | > Các đại
lượng vào -_——†—>| điều khiển " -> lượng ra
Các cơcấu - Thuthập |
digit chính nguồn thơng tin
| Điều khiển Hệ thống
ị logic diéu khién
(| Mele || tựđộng
: 4 A ˆ A
7 Vixu | | Máy
Ban diéu khién ly _ tinh
Ậ
Người vận Đưa tới HT-ĐK
hành QTCN cấp cao hơn
Điều khiển trực tiếp
Hình 3-4: Sơ đơ máy tính thực hiện điều khiển trực tiếp
_ Nếu như ở sơ đồ 3-2, 3-3 Máy tính làm việc ở chế độ “gián tiếp” máy tính tính tốn các chế độ làm việc cịn người vận hành trực tiếp điều khiển đối tượng thì ở sơ đồ Hình 3-4,
máy tính làm việc ở chế độ “ trực tiếp” Các kết quả tính tốn của máy tính được đưa đến trực tiếp điều khiển các cơ cầu điều chỉnh
Việc sir dụng: máy tính diều khiển trực tiếp liên quan đến v vấn để xây dựng ci các bd ) điều chỉnh tương ứng Cũng như máy tính điều khiển theo chương trình kiểm tra, ở đây máy
tính cũng giải bài tốn tối ưu trong điều khiển
2.3.4 Các mach vong cơ bản của hệ dùng máy tính điều khiển trực tiếp | |
Hình 3-5 trình bày các mạch vịng điều khiển cơ bản của hệ dùng máy tính điều khiển trực
tiếp | :
Cĩ hai mạch vịng chính: Mạch vịng điều khiến cấp cao và mạch vịng điều khiển cấp địa phương Giữa các mạch vịng điều khiển và người vận hành luơn luơn trao đổi thơng tin
- qua lại với nhau:
Trang 35
_ Vậy các cơng ty trên thể giới đêu ứng dụng hệ thống ‡ ĐK 1H Q!1 ‘SX trong đĩ cĩ các phân
_ mềm tích hợp
Hiện nay trên thế giới cĩ nhiều phần mềm chuyên dụng dịng d cho hệ DK TĐH QTSX- phổ
biến nhất là hai loại phần mềm sau: |
+ Phan mềm MRPII (Mỹ) - Manufacturi ing Resources Planning 1 H- Phan mém hoach định nguồn lực sản xuất, phiên bản 2 Phần mềm này thường dùng cho các cơng ty, doanh
nghiệp
+ Phần mềm ERP (Mỹ) - Emterprise Resources Planning - Phân mêm hoạch - định kế hoạch sản xuất và tài nguyên doanh nghiệp Phần mềm này dùng để hoạch định kế
hoạch sản xuất và tài nguyên của tồn doanh nghiệp
Sau đây giới thiệu về hai phần mềm nĩi trên 4.2.2 Phần mêm MRPI ERP”
Phần mềm MRP đã c cĩ ý lịch s SỬ phat triển lâu dài Từ những, năm 60 của thế ký 20 ở Mỹ đã '
xuất hiện khái niệm Hoạch định nhu cầu vật liệu — MRP (Material Requirement Planning)
Sau đĩ vào những năm 80, do nhu câu phát triển của sản xuất người ta đã xây dựng phần
mềm Hoạch định nguồn lực sẩh xuất — MRP (Manufacturi ing Resource Planning), vé sau-
| được: chuẩn hố với phiên bản 2 nên cĩ tên là MRP II Phần mềm này cĩ l6 khối chức năng bao quát cả quá trình sản xuất, một số khối như :
Hoạch định sản xuất và bán hàng (Sales and Opera ation n Planning) _dDiéu độ sản xuất chủ (Master Pr oduction Scheduling)
Hoạch định nhu cau vat liéu (Material Requirement Planning)
Điều khiển sản xuất cấp phân xưởng (Shop Flow Control) — ‘Hoach dinh tai chinh (Financial Planning), v.v
Vao những năm 90, người ta thêm một số chức năng vào MRP H để cho hồn thiện hơn, từ - 46 cĩ 2 phần mềm Hoạch định nguồn lực doanh nghiệp ERP —-
(Enter prise Resource Planning) Vào năm 2001 xuất hiện phiên bản 2 hồn thiện hơn cĩ
- tên là ERP I] Cac phan mém MRP / ERP da đưa lại hiệu quả to lớn cho các doanh nghiệp
Trang 37
| CHUONG 4
_ HỆ” THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HỐ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT
4.1 Từ tự động hố quá tink ‘cong nghệ đến tự động hố quá trình sản xuất
Ngày nay khái niệm tự động hố khơng cịn bĩ hẹp trong việc điều khiển tự động cá:
may moc riêng rế mà mở rong Ta tu dong hod quá trình cơng nghệ và ở mức cao hơn |:
tự động hố quá trình sản xuất HừnJ» 4-1 dưới đây trình bày tháp điều khiển với cát mức điêu khiển từ thấp đến cao và quan hệ giữa các mức đĩ
Hệ eee DK TDH Mạng máy tính -QTSX - Máy tính trung tâm MRPH : DCS, SCADA oi ĐK TĐH Máy tính -_ „ị_QTCN Terminals Controller _— khiển PID, PLC
lên phiếu - \ Cám biến, cơ cấu chấp
en f 0 \ hành, động cơ, van, rơle
QUA TRÌNH CƠNG NGHỆ
_ Hình4-1: Tháp điều khiển
Nhờ cĩ máy tính mà việc trao đổi thơng tin giữa người và máy trở nên thuận tiện, trên ) _ cơ sở đĩ các hệ điều khiển tự động hố quá trình cơng nghệ ra đời Nếu như các hệ
: diéu khién tự động trước đây làm việc hồn tồn tự động khơng cĩ sự can thiệp của
con người (con người chỉ đĩng vai-trị khởi động máy mà thơi) thì các hệ điêu khiển tự động hố quá trình cơng nghệ thuộc hệ người - - máy, trong đĩ luơn cĩ sự trao đổi
thơng tin giữa máy với máy và người với may Con người là một khâu của hệ thống, | làm việc ở những khâu quan trọng như lập kế hoạch, ra quyết định v.v Ngày nay hệ điều khiển tự động hố quá trình cơng nghệ rất phát triển ngày càng được hồn thiện
và được dùng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất Các nhà máy mới như Nhiệt điện
_Phả Lại 2, cụm Nhiệt điện chạy khí Phú Mỹ, các nhà máy XI măng Bút Sơn, Nghi Sơn, - Hồng Mai, nhà máy giấy Bãi Bằng, Tân Mai v.v đều dùng các hệ điều khiển tự động
Trang 38hố quá trình cơng nghệ như đã trình bày ớ trên Các hệ thống này thường cĩ tên là hệ
DCS - Distributed Control System Trở lại tháp điều khiến ở Hình 4-1, ta thấy ở cấp _
'điều khiển cao nhất là hệ điều khiển tự động hố quá trình sản xuất: ‘Day là: hệ thống os _diéu khiển tự động hố bao gồm cả quá trình cơng nghệ và quá trình quản lý điều
hành sản xuất Trước đây điều hành sản xuất đều do con người đảm nhiệm, con người thu thập thơng tin đầu vào của quá trình cơng nghệ, xử lý nĩ rồi ra lệnh điều khiển tới quá trình cơng nghệ Hình 4-2 Ngày nay do tính phức tạp của quá trình cơng nghệ, do lượng thơng tin về sản xuất, kinh doanh và thị trường tăng lên rất lớn khiến cho con người khĩ cĩ thể xử lý kịp thời được Do đĩ người ta đã ứng dụng máy tính và cơng nghệ thơng tin để tự động hố quá trình quản lý điều hành sản
xuất Như vậy trong hệ thống điều hành sản xuất, máy tính đĩng vai trị của thiết bị
thu thập, xử lý thơng tin, trao đổi thơng tin quan trọng với con người và nhận các
thơng tin điều khiển của con người để tác động vào quá trình sản xuất Hình 4-3
oo — a iy Ầy MÁY TÍNH Q15X F—* | — > QTSX
mt vi : Hệ ue ant sẵn xuất Hình 4-3: Hệ điêu hành sản xuất theo ki€u cu theo kléu cu duoc tu động hố `
_ Nhìn chung, hệ thống điều khiển tự động hố quá trình sản xuất cĩ cấu trúc cơ bản | '
như ở Hình 4-4 Phần ở giữa là quá trình cơng nghệ, đầu vào là nguyên liệu, nhiên liệu và lao động đầu ra là sản phẩm Phần bao quanh là quá trình xử lý thơng tin điều hành sản xuất, hay cịn gọi là hệ điều khiển tự động hố điều hành sản xuất (DK TDH
QTSX) Hệ ĐK TĐH QTSX bao gồm 4 phần chính : lập kế hoạch sản xuất, thiết kế
sản phẩm, điêu khiển sản xuất và kinh doanh Hệ điều hành sản xuất, tương ứng với `
các hệ con chức năng trên Hình 1-4, do con người đảm nhiệm Ngày nay người ta ứng |
dụng máy tính để tự động hố quá trình xử lý thơng tin quản lý và điều hành sản xuất
37
Trang 39BQI tắt là Hệ ĐK PDH Q1SX Như vậy tồn bộ quả trình sản xuât déu được tự đội
hố
Một cách ngắn gọn cĩ thể định nghĩa hệ thống tử động hố quá trình sản xuất như sal
He DK TDH QTSX = Hé DK TDH QTCN + Hé DK TDH DHSX
ˆ Gitta hai he TDH QTCN va TDH QTSX cĩ quan hệ mật thiết và tác động qua lại v‹
nhau,
QUÁ TRÌN XỬ
mm LY THONG TIN
Thiét ké oe DIEU HANH SAN
¬ ne Kế hoạch Kinhdoanh 7- | vị sản xuất ¬ ` ~ Nguyên liệu tà TRÌNH \ | Nhién liệu Ả- i] ^ | | : jf ~ “Lao d6ng ˆ ¬ CONG | i Sản phẩm NGHẸ | i ị | Hi - Điều khiển y sản xuất ve wee ee
Hinh 4-5 trinh bày các chức năng cơ bản của các bộ phận điều hành sản xuất, quan hệ giữa các bộ phận đĩ với nhau và với quá trình cong nghệ Thơng qua mạng máy tinh” thống nhất và phần mềm chuyên dụng hệ TĐH ĐHSX đảm bảo VIỆC Xử lý các thơng
tin về điều hành sản xuất như lập kế hoạch sản xuất, Thiết kế sản phẩm, cung cấp vat.” tư, tài chính kế tốn, nhân lực và kinh doanh tiếp thị V.V
Trang 40
CAD Mơ phỏng Phân tích Đánh giá thiết kế Bản vẽ thiết kể kỹ thuật ` Thiết kế sản phẩm
BO PHAN KINH DOANH CAM
Don dat hang ~ Đánh giá giá thành
Kế tốn ee hone Hoạch định cơng nghệ
Thanh tốn : Lap trinh may NC
Hod don Lập kế hoạch sản xuất
Điều khiển
sản xuất
CAM Điều khiển quá trình
a Giám sắt quá trình
Điều khiển các máy
Kiểm tra-bảo dưỡng
Hình 4-5: Hệ thống ĐK TĐH QTSX
4.2 Các phần mêm ứng dụng trong hệ ĐK TĐH QTSX
4.2.1 Giới thiệu các phần mêm điêu khiển quá trình sẵn xuất
Ngày nay cĩ nhiều loại phần mềm được ứng dụng trong hệ ĐK TĐH QTSX + Phần mềm thực hiện một nhiệmvụ riêng ré như : | - Phần mềm quản lý nhân sự
- Phần mềm kế tốn - tài chính
- Phần mềm quản lý vậy tư - kho V.V |
+ Phần mêm tích hợp quản lý tồn bộ quá trình sản xuất t từ lập kế hoạch sản xuất, điều
khiển sản xuất đến kinh doanh phân phối sản phẩm Để ứng dụng loại phân mềm này | doanh nghiệp phải được tổ chức lại thành các hệ con hợp lý, quản lý chất lượng theo ISO ni 9000 V.V _Loại phần mềm này thường rất đắt, nhưng cũng đưa lại hiệu ‹ quả kinh tế to lớn Vì _
39
AZ