Chương 4 các hệ thống điều khiển

Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.1 Công nghiệp xử lý, chế biến gia công, chế tạo Công nghiệp xử lý, chế biến  Nguyên vật liệu: khí; lỏng; bột… Công nghiệp gia công, chế tạo  Nguyên vật liệu: riêng lẻ; độc lập;… Các hoạt động điển hình sản xuất công nghiệp LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.1 Công nghiệp xử lý, chế biến gia công, chế tạo Một số công việc theo cấp độ tự động hóa sản xuất LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.1 Công nghiệp xử lý, chế biến gia công, chế tạo Thông số đầu vào & biến đầu LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.1 Công nghiệp xử lý, chế biến gia công, chế tạo Xác định thông số đầu vào & biến đầu cụm chức LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.1 Công nghiệp xử lý, chế biến gia công, chế tạo Thông số đầu vào & biến đầu Tín hiệu liên lục:  Không ngắt quãng trình xử lý  Thường tín hiệu tương tự (analog) nằm khoảng xác định  Là biến đầu tín hiệu liên tục trình sản xuất công nghiệp xử lý công nghiệp chế tạo  Ví dụ biến đầu ra: lực; nhiệt độ; lưu lượng; áp suất; vận tốc… Tín hiệu rời rạc:  Thường dạng nhị phận (binary) (ON OFF)  Ví dụ: công tắc hành trình; on/off động cơ; có hay chi tiết gia công; chuỗi on/off = pulse LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.2 Điều khiển rời rạc, liên tục So sánh phương pháp điều khiển liên tục điều khiển rời rạc LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.2 Điều khiển rời rạc, liên tục 4.2.1 Các hệ thống điều khiển liên tục Trong hệ thống điều khiển liên tục, giá trị biến đầu (output)được trì giá trị mong muốn cách sử dụng phương pháp điều khiển vòng lặp (feedback) Một số ví dụ: Điều khiển biến đầu quy trình phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất lưu lượng chất phản ứng Điều khiển vị trí chi tiết gia công nguyên công phay bề mặt (vị trí thay đổi theo thời gian) LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.2 Điều khiển rời rạc, liên tục 4.2.1 Các hệ thống điều khiển liên tục Kỹ thuật điều khiển điều chỉnh (Regulatory control) LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.2 Điều khiển rời rạc, liên tục 4.2.1 Các hệ thống điều khiển liên tục Kỹ thuật điều khiển sớm (Feedforward control) LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.2 Điều khiển rời rạc, liên tục 4.2.1 Các hệ thống điều khiển liên tục Kỹ thuật điều khiển tối ưu (Steady-State Optimization) LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 10 Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.2 Điều khiển rời rạc, liên tục 4.2.2 Các hệ thống điều khiển rời rạc Hệ thống điều khiển lưu trình theo kiện Sự kiện: xuất phôi bàn gá LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 13 Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.2 Điều khiển rời rạc, liên tục 4.2.2 Các hệ thống điều khiển rời rạc Hệ thống điều khiển lưu trình theo kiện Sự kiện: thay đổi mức hạt nhựa phễu Sự kiện: xuất sản phẩm LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 14 Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.2 Điều khiển rời rạc, liên tục 4.2.2 Các hệ thống điều khiển rời rạc Hệ thống điều khiển lưu trình theo thời gian Thời gian: Quy trình nhiệt luyện có thay đổi nhiệt độ theo thời gian LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 15 Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.3 Điều khiển trình sản xuất máy tính 4.3.1 Các yêu cầu điều khiển Điều khiển máy tính nhằm giao tiếp & tương tác với trình dựa thời gian thực việc điều khiển theo thời gian thực phải đáp ứng trình thời gian ngắn để việc thực trình không bị suy biến Các yếu tố ảnh hưởng đến việc điều khiển trình sản xuất máy tính theo thời gian thực:  Tốc độ CPU tính tương thích hệ thống điều khiển  Khả hệ thống điều khiển  Phần mềm  Số lượng biến input/output LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 16 Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.3 Điều khiển trình sản xuất máy tính 4.3.1 Các yêu cầu điều khiển Ngắt trình: hệ thống điều khiển ngắt (tạm ngừng) việc thực thi trình để thực trình có tính ưu tiên cao Thực tác động theo thời gian: hệ thống điều khiển thực tác động thời điểm xác định Ví dụ: - Quét giá trị cảm biến khoảng thời gian lấy mẫu - ON/OFF động thời điểm xác định chu kỳ gia công - Hiển thị dự liệu lên bảng điều khiển thời điểm xác định - Tính toán tối ưu hóa thông số trình thời điểm xác định LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 17 Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.3 Điều khiển trình sản xuất máy tính 4.3.1 Các yêu cầu điều khiển Máy tính truyền tín hiệu điều khiển tới trình Trạng thái kích hoạt hệ thống chương trình Trạng thái kích hoạt hệ thống: truyền thông máy tính thiết bị ngoại vi; tín hiệu feedback; lệnh điều khiển… Trạng thái kích hoạt chương trình: thực tác động không liên quan đến trình in, hiển thị… Lưu ý: kiện kích hoạt hệ thống chương trình có mức độ ưu tiên thấp kiện ngắt; lệnh tới trình; kiện kích hoạt theo thời gian LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 18 Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.3 Điều khiển trình sản xuất máy tính 4.3.1 Các yêu cầu điều khiển Tác động nhân viên vận hành gồm: (1) nạp chương trình mới; (2) hiệu chỉnh chương trình; (3) nhập liệu khách hàng, số dơn đặt hàng, khởi tạo dòng lệnh cho việc thực sản xuất; (4) yêu cầu liệu trình; (5) dừng khẩn cấp LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 19 Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.3 Điều khiển trình sản xuất máy tính 4.3.2 Khả hệ thống điều khiển máy tính a Lấy mẫu: xác định trạng thái trình thời điểm thông qua việc lấy mẫu thông số trình  Tần số: thể thời gian 02 lần lấy mẫu  Trình tự: thứ tự thông số lấy trình  Phương thức: - thu thập liệu từ tất cảm biến chu kỳ lấy mẫu - cập nhật vào hệ thống liệu có thay đổi lấy mẫu - thực việc lấy mẫu có ưu tiên (high-level; low-level) có điều kiện LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 20 Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.3 Điều khiển trình sản xuất máy tính 4.3.2 Khả hệ thống điều khiển máy tính b Khóa lẫn: kỹ thuật bảo vệ an toàn cho hệ thống thực công đoạn Nó đảm bảo chắn công đoạn hoàn thành trước thực công đoạn Có 02 loại khóa lẫn: khóa lẫn đầu vào & khóa lẫn đầu Khóa lẫn đầu vào thực tín hiệu nhận từ thiết bị ngoại vi (cảm biến, công tắc hành trình….) gửi tới điều khiển thực trường hợp sau: - Tiếp tục thực chu kỳ làm việc - Ngắt việc thực chu kỳ làm việc LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 21 Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.3 Điều khiển trình sản xuất máy tính 4.3.2 Khả hệ thống điều khiển máy tính b Khóa lẫn Khóa lẫn đầu tín hiệu gửi từ điều khiển tới thiết bị ngoại vi để điều khiển hoạt động thiết bị Ví dụ, điều khiển gửi tín hiệu đến thiết bị sản xuất để bắt đầu chu kỳ gia công sau chi tiết gá lắp LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 22 Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.3 Điều khiển trình sản xuất máy tính 4.3.2 Khả hệ thống điều khiển máy tính c Ngắt Cho phép tạm dừng chu kỳ để thực công đoạn có mức ưu tiên cao LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 23 Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.3 Điều khiển trình sản xuất máy tính 4.3.2 Khả hệ thống điều khiển máy tính c Ngắt Ngắt đơn cấp (single-level interrupt system) LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 24 Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.3 Điều khiển trình sản xuất máy tính 4.3.2 Khả hệ thống điều khiển máy tính c Ngắt Ngắt đa cấp (multilevel interrupt system) LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 25 Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.3 Điều khiển trình sản xuất máy tính 4.3.2 Khả hệ thống điều khiển máy tính d Tác động ngoại vi Tác động ngoại vi thực thông qua việc lấy mẫu thông số trình dựa vào tín hiệu ngắt Thường thực trường hợp sau: - Chất lượng sản phẩm - Biến đầu trình có khác thường - Nguyên liệu đầu vào hết - Các trường hợp gây nguy hiểm - Bộ điều khiển vận hành sai LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 26 Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4.3 Điều khiển trình sản xuất máy tính 4.3.2 Khả hệ thống điều khiển máy tính Sơ đồ cấp độ điều khiển trình theo cấp độ tự động hóa nhà máy LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 27 ... (2155 147 ) 11 Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4. 2 Điều khiển rời rạc, liên tục 4. 2.2 Hệ thống điều khiển rời rạc Trong hệ thống điều khiển rời rạc, thông số đầu vào biến đầu hệ thống. .. lường & tự động hóa (2155 147 ) 14 Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4. 2 Điều khiển rời rạc, liên tục 4. 2.2 Các hệ thống điều khiển rời rạc Hệ thống điều khiển lưu trình theo thời gian... lường & tự động hóa (2155 147 ) 13 Chương 4: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 4. 2 Điều khiển rời rạc, liên tục 4. 2.2 Các hệ thống điều khiển rời rạc Hệ thống điều khiển lưu trình theo kiện Sự