pocket guide on industrial automation (chapter 1 3 ) (“hướng dẫn về tự động hóa công nghiệp” )

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN  ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN :   POCKET GUIDE ON INDUSTRIAL AUTOMATION! (CHAPTER & )   (“HƯỚNG DẪN VỀ TỰ ĐỘNG HĨA CƠNG NGHIỆP” ) GVHD : SVTH LÊ THIỆN THANH : LỚP HP : THÁNG 9/2013 NHÓM 01 CĐĐI11ALT DANH SÁCH NHÓM STT Tên MSSV Võ Trung Hoàng 12101341 Nguyễn Quốc Bảo 12067891 Võ Văn May 12060801 Nguyễn Duy Nguyên 12072341 Trần Văn Luật 12082471 Ghi NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN MỤC LỤC Chương Chương 1 Giới Giới Thiệu Thiệu Chương Chương 3 Điều Điều Khiển Khiển Quá Quá Trình Trình 3.1 3.1 Các Các khái khái niệm niệm cơ bản kiểm kiểm soát soát    3.2 3.2 Nguyên Nguyên tắc tắc của hệ hệ thống thống điều điều khiển khiển    3.3 3.3 Chế Chế độ độ điều điều khiển khiển trong điều điều khiển khiển vòng vòng kín kín    3.4 3.4 Điều Điều chỉnh chỉnh của Closed Closed Loop Loop kiểm kiểm soát soát    3.5 3.5 Thác Thác kiểm kiểm soát soát    3.6 3.6 Khởi Khởi tạo tạo của một hệ hệ thống thống thác thác    3.7 3.7 Nuôi Nuôi mong mong Kiểm Kiểm soát soát    3.8 3.8 Điều Điều khiển khiển feedforward feedforward dẫn dẫn    3.9 3.9 Điều Điều khiển khiển feedforward feedforward tự tự động động    3.10 3.10 Thời Thời gian gian phù phù hợp hợp như điều điều khiển khiển feedforward feedforward 3.11 3.11 Vượt Vượt qua qua thời thời gian gian chết chết quá trình trình 3.12 3.12 Lời Lời giải giải thích thích đầu tiên hạn hạn (miễn (miễn phí phí xáo xáo trộn trộn PV) PV) 3.13 3.13 Giải Giải thích thích thứ thứ hai hai hạn hạn (dự (dự đoán đoán PV) PV) CHƯƠNG CHƯƠNG 1 :: GIỚI GIỚI THIỆU THIỆU LỜI LỜI NÓI NÓI ĐẦU ĐẦU Xã Xã hội hội trong nỗ nỗ lực lực hàng hàng của nó đã trở trở nên nên quá phụ phụ thuộc thuộc vào vào tự tự động động hóa hóa mà mà nó là khó khó có thể tưởng tưởng tượng tượng cuộc sống sống không khơng có có kỹ kỹ thuật thuật tự tự động động hóa hóa Ngồi Ngồi các sản sản xuất xuất cơng cơng nghiệp nghiệp mà mà nó là phổ phổ biến biến liên liên quan, quan, nó bao bao gồm gồm số của khu khu vực vực bất bất ngờ ngờ CHƯƠNG CHƯƠNG 1 :: GIỚI GIỚI THIỆU THIỆU Thương Thương mại, mại, kỹ kỹ thuật thuật bảo bảo vệ vệ môi môi trường, trường, giao giao thông thông kỹ kỹ thuật, thuật, nông nông nghiệp, nghiệp, xây xây dựng dựng kỹ kỹ thuật thuật và kỹ kỹ thuật thuật yy tế tế được nhưng số khu khu vực vực tự tự động động hóa hóa đang đóng đóng một vai vai trò trò nổi bật bật tự tự động động hóa hóa kỹ kỹ thuật thuật là một môn môn học học cắt cắt ngang ngang đòi đòi hỏi hỏi kiến kiến thức thức tỷ tỷ lệ lệ thuận thuận trong phần phần cứng cứng và phát phát triển triển phần phần mềm mềm và các ứng ứng dụng dụng của họ họ CHƯƠNG CHƯƠNG 1 :: GIỚI GIỚI THIỆU THIỆU Trong Trong quá khứ, khứ, tự tự động động hóa hóa kỹ kỹ thuật thuật chủ chủ yếu yếu được hiểu hiểu như là kỹ kỹ thuật thuật điều điều khiển khiển đối đối phó phó với với số của các thành thành phần phần điện điện và điện điện tử tử Hình Hình ảnh ảnh này đã thay thay đổi đổi kể kể từ từ khi máy máy tính tính và phần phần mềm mềm đã thực thực hiện theo theo cách cách của họ họ vào vào mọi thành thành phần phần và yếu yếu tố tố thông thông tin tin liên liên lạc lạc và tự tự động động hóa hóa Kỹ Kỹ sư sư tự tự động động hóa hóa cơng cơng nghiệp nghiệp thực thực hiện rất nhiều nhiều trách trách nhiệm nhiệm trong nghề nghề nghiệp nghiệp của họ họ Khơng Khơng đòi đòi hỏi hỏi miền miền khác khác rất nhiều nhiều chất chất lượng lượng từ từ rất nhiều nhiều quan quan điểm điểm của các chức chức năng, năng, nhưng với với những hạn hạn chế chế đáng đáng kể kể vào vào ngân ngân sách sách CHƯƠNG : GIỚI THIỆU Giám Giám đốc đốc dự dự án án công công nghiệp nghiệp dự dự án án tự tự động động hóa hóa có có hạn hạn chế chế nguồn nguồn tài tài nguyên nguyên quan quan trọng, trọng, xem xem xét xét từng thay thay đổi đổi yêu yêu cầu cầu của quản quản lý lý của mình, mình, cố cố gắng gắng để để chấp chấp nhận nhận sự tăng tăng tốc tốc nhanh nhanh chóng chóng của sự thay thay đổi đổi công công nghệ, nghệ, đồng đồng thời thời cố cố gắng gắng để để duy trì trì độ độ tin tin cậy cậy và an an ninh ninh không thể phá phá vỡ vỡ của các nhà nhà máy máy và các công công cụ cụ của nó Cuốn Cuốn sách sách này được xây xây dựng dựng để để hướng hướng dẫn dẫn bạn bạn qua qua một vòng vòng đời đời precised precised của khác khác nhau hoạt hoạt động động tự tự động động hóa hóa của thực thực vật vật Có Có số lượng lượng sách sách mà mà bao bao gồm gồm khác khác nhau các khía khía cạnh cạnh của tự tự động động hóa hóa nhưng đây là tất bao bao gồm gồm Hình Hình 3.9 3.9 3.5.1 3.5.1 Các Các khái khái niệm niệm về quá trình trình diễn diễn biến biến hoặc PV PV theo theo dõi dõi PV-Theo PV-Theo dõi dõi hoạt hoạt động động nếu (FC) (FC) điều điều khiển khiển phụ phụ ở chế chế độ độ thủ thủ công cơng Bộ Bộ điều điều khiển khiển có thể được thiết thiết lập lập để để sử sử dụng dụng PV-Theo PV-Theo dõi dõi hay hay không không Khái Khái niệm niệm này là một nhà nhà điều điều hành hành đặt đặt giá giá trị trị OP OP của bộ điều điều khiển khiển nhiên nhiên liệu liệu bằng tay tay họ họ tìm tìm thấy thấy một giá giá trị trị thích thích hợp hợp cho cho q q trình trình này 3.6 3.6 Khởi Khởi tạo tạo của một hệ hệ thống thống thác thác Khởi Khởi thực thực sự là một loại loại chế chế độ độ hướng hướng dẫn dẫn mà mà các nhà nhà điều điều hành hành không không lái lái xe xe giá giá trị trị OP OP của bộ điều điều khiển khiển chính (bộ (bộ điều điều khiển khiển nhiệt nhiệt độ, độ, TC, TC, trong trường trường hợp hợp này.) này.) Thay Thay vào vào đó, đó, nhiên nhiên liệu liệu điều điều khiển khiển FC FC cung cung cấp cấp điểm điểm thiết thiết lập lập của nó (SP) (SP) giá giá trị, trị, sao lưu lưu thác thác chuỗi chuỗi để để các OP OP của bộ điều điều khiển khiển sẽ được lái lái xe xe nó (của (của FC FC SP) SP) khi hệ hệ thống thống đang ở chế chế độ độ tự tự động động Nếu Nếu được lựa lựa chọn, chọn, PV-Theo PV-Theo dõi dõi có thể xảy xảy ra trong bộ điều điều khiển khiển chính vì nó sẽ xảy xảy ra trong chế chế độ độ bằng tay tay bình bình thường thường 3.7 3.7 Ni Ni mong mong Kiểm Kiểm soát soát Nếu Nếu trong hệ hệ thống thống phản phản ứng ứng một điều điều khiển khiển quá trình trình kết, kết, thay thay đổi đổi lớn lớn và ngẫu ngẫu nhiên nhiên PV PV hoặc Lag Lag thời thời gian gian của quá trình trình này xảy xảy ra, ra, các hành hành động động phản phản hồi hồi trở trở nên nên rất không không hiệu hiệu quả trong việc việc cố cố gắng gắng để để sửa sửa chữa chữa những chênh chênh lệch lệch quá nhiều nhiều Những Những chênh chênh lệch lệch thường thường lái lái xe xe quá trình trình tốt tốt bên bên ngoài khu khu vực vực hoạt hoạt động, động, và bộ điều điều khiển khiển phản phản hồi hồi có có ít cơ hội hội thực thực hiện một điều điều chỉnh chỉnh chính xác xác và nhanh nhanh chóng chóng sao cho cho hạn hạn SP SP Kết Kết quả của việc việc này là chính xác xác và tiêu tiêu chuẩn chuẩn của quá trình trình này trở trở nên nên không thể chấp chấp nhận nhận Điều Điều khiển khiển feedforward feedforward được sử sử dụng dụng để để phát phát hiện và sửa sửa chữa chữa những rối rối loạn loạn trước trước khi chúng chúng có có cơ hội hội xâm xâm nhập nhập và phá phá vỡ vỡ vòng vòng khép khép kín kín hoặc thơngtin thơngtin p p hản hản hồi hồi đặc đặc Điều Điều khiển khiển feedforward feedforward có có •• Điều Điều khiển khiển feedforward feedforward tay tay •• Tự Tự động động điều điều khiển khiển feedforward feedforward 3.8 3.8 Điều Điều khiển khiển feedforward feedforward dẫn dẫn Ở Ở đây, đây, như một sự xáo xáo trộn trộn vào vào quá trình trình này, này, nó được phát phát hiện và đo đo lường lường bằng quá trình trình điều điều hành hành Dựa Dựa trên kiến kiến thức thức về quá trình trình này, này, các nhà nhà điều điều hành hành sau thay thay đổi đổi biến biến điều điều khiển khiển bởi số tiền tiền đó sẽ giảm giảm thiểu thiểu tác tác động động của đo đo xáo xáo trộn trộn trên hệ hệ thống thống Hình Hình thức thức kiểm kiểm sốt sốt feedforward feedforward dựa dựa chủ chủ yếu yếu vào vào các nhà nhà điều điều hành hành và kiến kiến thức thức của mình hoạt hoạt động động của quá trình trình này Tuy Tuy nhiên, nhiên, nếu các nhà nhà điều điều hành hành làm làm cho cho một sai sai lầm lầm không thể dự dự đoán đoán một sự xáo xáo trộn, trộn, sau biến biến điều điều khiển khiển sẽ đi chệch chệch khỏi khỏi nó mong mong muốn muốn giá giá trị, trị, và nếu feedforward feedforward là kiểm kiểm soát soát chỉ, chỉ, một lỗi lỗi chưa chưa được sửa sửa chữa chữa sẽ tồn tồn tại 3.9 3.9 Điều Điều khiển khiển feedforward feedforward tự tự động động Rối Rối loạn loạn mà mà đang bước bước vào vào một quá trình trình phát phát hiện và đo đo lường lường Bộ Bộ điều điều khiển khiển feedforward feedforward sau thay thay đổi đổi giá giá trị trị của biến biến thao thao tác tác của họ họ (kết (kết quả) quả) dựa dựa vào vào các số số đo đo so so với với cá cá nhân nhân thiết thiết lập lập quan quan điểm điểm của họ họ giá giá trị trị Bộ Bộ điều điều khiển khiển feedforward feedforward phải phải có có khả khả năng thực thực hiện một loạt loạt các tính tính tốn, tốn, từ từ simpe simpe hành hành động động on-off on-off để để phương phương trình trình rất phức phức tạp tạp Những Những tính tính tốn tốn này có có để để đưa đưa vào vào tài tài khoản khoản của tất các hiệu hiệu ứng ứng chính xác xác mà mà các rối rối loạn loạn sẽ có có trên biến biến kiểm kiểm sốt soát Điều Điều khiển khiển feedforward feedforward tinh tinh khiết khiết hiếm khi gặp gặp phải, phải, đó là phổ phổ biến biến hơn để để tìm tìm thấy thấy nó nhúng nhúng vào vào trong một vòng vòng lặp lặp thơng thơng tin tin phản phản hồi hồi mà mà nó hỗ hỗ trợ trợ các chức chức năng điều điều khiển khiển thông thông tin tin phản phản hồi hồi bằng cách cách giảm giảm thiểu thiểu các tác tác động động của quá trình trình rối rối loạn loạn quá mức mức 3.10 3.10 Thời Thời gian gian phù phù hợp hợp như điều điều khiển khiển feedforward feedforward Thời Thời gian gian thực thực hiện cho cho một quá trình trình phản phản ứng ứng theo theo một hướng hướng (sưởi (sưởi ấm) ấm) khác khác với với thời thời gian gian thực thực hiện cho cho quá trình trình để để trở trở về trạng trạng thái thái ban ban đầu đầu của nó (làm (làm mát) mát) Nếu Nếu đường đường cong cong phản phản ứng ứng (hành (hành vi vi động động của phản phản ứng) ứng) của sự xáo xáo trộn trộn q q trình trình là khơng khơng bằng kiểm kiểm sốt sốt hành hành động, động, nó phải phải được làm làm bằng Thường Thường dẫn dẫn // lag lag bù bù như các công công cụ cụ được sử sử dụng dụng để để có có được bằng năng động động hành hành vi vi Họ Họ bồi bồi thường thường cho cho các tốc tốc độ độ khác khác nhau của phản phản ứng ứng Một Một vấn vấn đề đề của đặc đặc biệt biệt quan quan trọng trọng là sự trôi trôi đi của PV PV Người Người ta ta có thể được như cẩn cẩn thận thận như một muốn muốn với với đánh đánh giá giá về những rối rối loạn, loạn, nhưng không không bao đạt đạt tình tình trạng trạng tuyệt tuyệt đối đối bồi bồi thường thường hoàn hoàn hảo hảo Ln Ln có có những yếu yếu tố tố không không chiếm chiếm Điều Điều này gây gây ra trơi trơi của PV PV đó đã được sửa sửa chữa chữa bằng tay tay theo theo thời thời gian, gian, hoặc một thêm thêm điều điều khiển khiển phản phản hồi hồi đã được thêm thêm vào vào 3.10.1 3.10.1 Xử Xử lý lý thời thời gian gian chết chết Vượt Vượt qua qua thời thời gian gian đã chết chết trong một vòng vòng điều điều khiển khiển phản phản hồi hồi có thể trình trình bày bày một trong những vấn vấn đề đề khó khó khăn khăn cho cho các nhà nhà thiết thiết kế kế của hệ hệ thống thống điều điều khiển khiển Điều Điều này đặc đặc biệt biệt đúng nếu thời thời gian gian chết chết lớn lớn hơn 20% 20% tổng tổng thời thời gian gian thực thực hiện cho cho PV PV để để giải giải quyết đến đến mới giá giá trị trị sau sau khi một sự thay thay đổi đổi giá giá trị trị SP SP của một hệ hệ thống thống Nếu Nếu thời thời gian gian từ từ một sự thay thay đổi đổi trong biến biến chế chế tác tác (đầu (đầu ra bộ điều điều khiển) khiển) và một phát phát hiện sự thay thay đổi đổi trong các PV PV xảy xảy ra, ra, bất kỳ nỗ nỗ lực lực để để thao thao tác tác các biến biến quá trình trình trước trước thời thời điểm điểm chết chết đã trôi trôi qua qua chắc chắn chắn sẽ gây gây ra hoạt hoạt động động không không ổn ổn định định của vòng vòng điều điều khiển khiển Hình Hình 3 10 10 minh minh họa họa lần lần chết chết khác khác nhau và mối mối quan quan hệ hệ của họ họ để để thời thời gian gian phản phản ứng ứng PV PV Hình Hình 3.10 3.10 3.11 3.11 Vượt Vượt qua qua thời thời gian gian chết chết quá trình trình Giải Giải quyết những vấn vấn đề đề này phụ phụ thuộc thuộc rất lớn lớn vào vào yêu yêu cầu cầu điều điều hành hành (s) (s) của quá trình trình Các Các giải giải pháp pháp đơn đơn giản giản nhất là "de-giai "de-giai điệu" điệu" bộ điều điều khiển khiển để để một chậm chậm hơn tỷ tỷ lệ lệ đáp đáp ứng ứng Sau Sau đó bộ điều điều khiển khiển sẽ không không overcompensate overcompensate trừ trừ thời thời gian gian chết chết là q dài dài Tích Tích hợp hợp (tơi (tơi chế chế độ) độ) của bộ điều điều khiển khiển là rất nhạy nhạy cảm cảm với với "thời "thời gian gian chết" chết" như trong thời thời gian gian này không không hoạt hoạt động động của PV PV (một (một thuật thuật ngữ ngữ ERR ERR là hiện tại) tại) tích tích hợp hợp là bận bận rộn rộn "Cả "Cả đều nằm nằm trong" trong" giá giá trị trị sản sản lượng lượng Ziegler Ziegler và Nichols Nichols xác xác định định cách cách tốt tốt nhất để để "de-giai "de-giai điệu" điệu" một bộ điều điều khiển, khiển, để để xử xử lý lý một thời thời gian gian chết chết của D D phút, phút, là giảm giảm thời thời gian gian tích tích TINT TINT đổi đổi theo theo hệ hệ số số D2 D2 và hằng số số tỉ tỉ lệ lệ bởi một nhân nhân tố tố của D D Thời Thời gian gian phát phát sinh sinh TDER TDER liên liên tục tục không không bị bị ảnh ảnh hưởng hưởng bởi thời thời gian gian chết chết như nó chỉ xảy xảy ra sau sau khi PV PV bắt bắt đầu đầu di di chuyển chuyển Tuy Tuy nhiên, nhiên, nếu chúng ta có thể thơng thông báo báo cho cho người người điều điều khiển khiển phương phương khoảng khoảng thời thời gian gian chết, chết, và cho cho nó kiên kiên nhẫn nhẫn để để chờ chờ đợi đợi và có có nội nội dung dung cho đến thời thời điểm điểm chết chết đã được thông thơng qua, qua, sau detuning detuning và làm làm cho cho toàn toàn bộ quá trình trình rất chậm chậm chạp chạp sẽ không không được yêu yêu cầu cầu Đây Đây là những gì Smith Smith dự dự báo báo cố cố gắng gắng thực thực hiện 3.12 3.12 Giải Giải thích thích đầu tiên hạn hạn (rối (rối loạn loạn miễn miễn phí phí PV) PV) Nhiệm Nhiệm kỳ kỳ đầu tiên là ước ước tính tính của những gì PV PV sẽ như trong trường trường hợp hợp không khơng có có bất kỳ q q trình trình rối rối loạn loạn Nó Nó được sản sản xuất xuất bằng cách cách chạy chạy ra bộ điều điều khiển khiển thông thông qua qua một mơ mơ hình hình được thiết thiết kế kế để để đại đại diện diện cho cho chính xác xác hành hành vi vi của q q trình trình mà mà khơng khơng dùng dùng bất nhiễu nhiễu phụ phụ tải tải vào vào tài tài khoản khoản Mơ Mơ hình hình này bao bao gồm gồm hai hai yếu yếu tố tố nối nối tiếp tiếp •• Đầu Đầu tiên tiên đại đại diện diện cho cho tất các hành hành vi vi quá trình trình khơng khơng do thời thời gian gian chết chết Này Này thường thường được tính tính như là một khác khác biệt biệt thơng thơng thường thường hoặc phương phương trình trình khác khác nhau bao bao gồm gồm ước ước tính tính của tất các quá trình trình tăng tăng và hằng số số thời thời gian gian •• Thứ Thứ hai hai đại đại diện diện khơng khơng có có gì nhưng thời thời gian gian chết chết và bao bao gồm gồm đơn đơn giản giản của một sự chậm chậm trễ trễ thời thời gian, gian, những gì đi vào, vào, đi ra sau, sau, không không thay thay đổi đổi 3.13 3.13 Giải Giải thích thích thứ thứ hai hai hạn hạn (dự (dự đoán đoán PV) PV) Nhiệm Nhiệm kỳ kỳ thứ thứ hai hai giới giới thiệu thiệu vào vào con đường đường phản phản hồi hồi là một ước ước tính tính của những gì PV PV sẽ như trong trường trường hợp hợp khơng khơng có có cả hai hai rối rối loạn loạn và thời thời gian gian chết chết Nó Nó được tạo tạo ra bằng cách cách chạy chạy ra bộ điều điều khiển khiển thông thông qua qua các yếu yếu tố tố đầu tiên của mơ mơ hình hình (lợi (lợi ích ích và Nhưng Nhưng không không thông thông qua qua TC) TC) các yếu yếu tố tố thời thời gian gian chậm chậm trễ trễ Do Do đó dự dự đốn đốn những gì PV PV rối rối loạn loạn miễn miễn phí phí sẽ như một khi thời thời gian gian chết chết có có trơi trơi qua qua    THE END ... Võ Trung Hồng 12 1 0 13 41 Nguyễn Quốc Bảo 12 0678 91 Võ Văn May 12 0608 01 Nguyễn Duy Nguyên 12 07 23 41 Trần Văn Luật 12 0824 71 Ghi NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN MỤC LỤC Chương Chương 1 Giới Giới Thiệu... feedforward tự tự động động    3 .10 3 .10 Thời Thời gian gian phù phù hợp hợp như điều điều khiển khiển feedforward feedforward 3 .11 3 .11 Vượt Vượt qua qua thời thời gian gian chết chết quá trình trình 3 .12 ... trình 3 .12 3 .12 Lời Lời giải giải thích thích đầu tiên hạn hạn (miễn (miễn phí phí xáo xáo trộn trộn PV) PV) 3 . 13 3 . 13 Giải Giải thích thích thứ thứ hai hai hạn hạn (dự (dự đoán đoán PV) PV) CHƯƠNG