Mục tiêu của môn học: - Điều khiển đợc các hệ thống tự động hóa trong sản xuất công nghiệp bằng các máy; Máy điều chỉnh tỷ lệ P, Máy điều chỉnh tích phân I, Máy điều chỉnh vi tích phân P
Trang 1chơng trình môN Học THiết bị đo và điều khiển tự động
Mã số của môn học: MH 21
Thời gian của môn học: 75h; (Lý thuyết: 35h; Thực hành, Bài tập: 40h)
I Vị trí, tính chất của môn học:
- Vị trí: Môn học đợc bố trí sau khi sinh viên đã học xong các môn học chung,
Vẽ kỹ thuật điện, Cơ sở kỹ thuật điện, Cơ ứng dụng, thực hành điện cơ bản, Vật liệu điện, Khí cụ điện, Máy điện, cùng các môn học/môđun chuyên môn nghề
- Tính chất của môn học: Môn học chuyên môn nghề bắt buộc
II Mục tiêu của môn học:
- Điều khiển đợc các hệ thống tự động hóa trong sản xuất công nghiệp bằng các máy; Máy điều chỉnh tỷ lệ P, Máy điều chỉnh tích phân I, Máy điều chỉnh vi tích phân PD, Máy điều chỉnh PI , Máy điều chỉnh PID
+ Mô tả các đối tợng công nghiệp
+ Mô phỏng, khảo sát chất lợng hệ thống bằng ngôn ngữ mô phỏng TUTSIM + Sai số của phép đo phải nhỏ hơn hoặc bằng giá trị cho phép
- Sử dụng, điều chỉnh thành thạo các khâu điều khiển; tỷ lệ -P- Proportimal, tích phân I Integral, tỷ lệ tích phân PI Proportimal Integral, tỷ lệ vitích phân -PID- Proportimal Integral Darivave thiết bị/ hệ thống điều khiển
- Trình bày đợc cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các loại khâu điều khiển
- Lựa chọn và lắp đặt các loại máy đo/thiết bị đo, các khâu điều khiển thích hợp cho từng trờng hợp đo cụ thể
- Phân tích chính xác các khâu trong hệ thống điều khiển
- Phân tích chính xác các khâu điều khiển tự động trong điều khiển các đối t-ợng công nghiệp phức tạp
III Nội dung môn học:
1 Nội dung và phân phối thời gian:
Số
Thời gian Tổng
số thuyết Lý hành, Thực
Bài tập
Kiểm tra *
(LT hoặc TH)
1.1 Quy luật tỷ lệ -P- Proportimal 02 02 00
1.2 Quy luật tích phân -I- Integral 02 02 00
1.3 Quy luật tỷ lệ tích phân -PI-
1.4 Quy luật điều chỉnh tỷ lệ vi-tích
phân -PID- Proportimal Integral
Darivave
2 Cấu trúc của máy điều chỉnh
tuyến tính
Trang 22.1 Máy điều chỉnh tỉ lệ 03 01 02
2.2 Cấu trúc máy điều chỉnh tỉ lệ PI 05 02 03
2.3 Cấu trúc máy điều chỉnh tỷ lệ-vi
tích phân -PID
2.4 Khảo sát chất lợng hệ thống bằng
2.5 Hệ thống có phần tử phi tuyến 03 01 02
3 Điều khiển tự động - truyền động
điện
3.2 Nguyên tắc điều khiển theo thời
3.3 Điều khiển theo nguyên tắc tốc độ 04 01 03
3.4 Nguyên tắc điều khiển theo dòng
II Tự động hóa các quá trình công
nghiệp
4.1 Các hệ thống tự động hóa phục
4.2 Các kí hiệu, quy ớc của hệ thống
điều khiển tự động hóa trên bản vẽ 01 01 00
4.3 Sơ lợc yêu cầu nguồn năng lợng 01 01 00
5.1 Giới thiệu các phơng pháp mô
hình hóa để nhận dạng đối tợng
đo
5.2 Cách mô tả đối tợng trong các mô
5.3 Mô tả đối tợng thờng dùng điều
khiển tự động của tự động hóa 03 01 02
6 Điều khiển các đối tợng công
nghiệp phức tạp
6.2 Cấu trúc hệ điều khiển đối tợng 01 01 00
6.3 Một số ví dụ phân tích hệ điều
khiển
6.4 Phơng pháp bù trễ của đối tợng -
6.5 Tự động hóa các nồi hơi công
Trang 3* Ghi chú: Thời gian kiểm tra lý thuyết đợc tính vào giờ lý thuyết, kiểm tra thực hành đợc tính vào giờ thực hành.
2 Nội dung chi tiết:
I Phần 1: Thiết bị đo và điều khiển
Chơng 1: Các quy luật điều chỉnh lí tởng
Mục tiêu:
Trình bày đợc các quy luật điều chỉnh P, I, PI, PID
Nội dung: Thời gian thực hiện: 08h (LT: 08h; TH, BT: 0h)
1.1 Quy luật tỷ lệ- P- Proportimal Thời gian: 02h
1.2 Quy luật tích phân- I- Integral Thời gian: 02h
1.3 Quy luật tỷ lệ tích phân -PI- Proportimal Integral Thời gian: 02h
1.4 Quy luật điều chỉnh tỷ lệ vi-tích phân- PID- Proportimal
Chơng 2: Cấu trúc của máy điều chỉnh tuyến tính
Mục tiêu:
- Trình bày đợc cấu trúc của các máy điều chỉnh tỉ lệ
- Khảo sất chất lợng hệ thống bằng ngôn ngữ mô phỏng TUTSIM
Nội dung: Thời gian thực hiện: 27h (LT: 10h; TH, BT: 17h)
2.2 Cấu trúc máy điều chỉnh tỉ lệ PI
2.2.1 Cấu trúc không có phản hồi vị trí
2.2.2 Cấu trúc có phản hồi vị trí
2.2.3 Cấu trúc nối tiếp PI-P
Thời gian: 05h
2.3 Cấu trúc máy điều chỉnh tỷ lệ-vi tích phân -PID
2.3.1 Cấu trúc không có phản hồi vị trí
2.3.2 Cấu trúc có phản hồi vị trí
2.3.3 Cấu trúc nối tiếp PD-PI
Thời gian: 05h
2.4 Khảo sát chất lợng hệ thống bằng ngôn ngữ mô phỏng
TUTSIM
2.4.1 Các khối mô phỏng
2.4.2 Chạy chơng trình mô phỏng
Thời gian: 06h
2.5 Hệ thống có phần tử phi tuyến
2.5.1 Khái niệm
2.5.2 Một số khâu phi tuyến điển hình trong công nghiệp
2.5.3 Rút gọn các khâu phi tuyến
Thời gian: 03h
2.6 Các máy điều chỉnh điện
2.6.1 Máy điều chỉnh tỷ lệ P
2.6.2 Máy điều chỉnh tích phân I
2.6.3 Máy điều chỉnh vi tích phân PD
2.6.4 Máy điều chỉnh PI
Thời gian: 05h
Trang 42.6.5 Máy điều chỉnh PID
Chơng 3: Điều khiển tự động - truyền động điện
Mục tiêu:
- Trình bày đợc khái niệm chung về điều khiển tự động - truyền động đ iện
- Trình bày đợc các nguyên tắc điều khiển theo thời gian, tốc độ, dòng điện
Nội dung: Thời gian thực hiện: 12h (LT: 04h; TH, BT: 08h)
3.1 Khái niệm chung
3.1.1 Các yêu cầu đối với hệ thống
3.1.2 Sơ đồ điện
Thời gian: 01h
3.2 Nguyên tắc điều khiển theo thời gian
3.2.1 Nội dung nguyên tắc
3.2.2 Các khâu điển hình điều khiển theo nguyên tắc thời
gian
3.2.3 Nhận xét về quá trình điều khiển theo nguyên tắc
thời gian
Thời gian: 03h
3.3 Điều khiển theo nguyên tắc tốc độ
3.3.1 Nội dung nguyên tắc
3.3.2 Các khâu điển hình điều khiển động cơ theo nguyên
tắc tốc độ
Thời gian: 04h
3.4 Nguyên tắc điều khiển theo dòng điện
3.4.1 Nội dung nguyên tắc
3.4.2 Các khâu điển hình điều khiển động cơ theo nguyên
tắc dòng điện
Thời gian: 04h
II Phần II : Tự động hóa các quá trình công nghiệp
Chơng 4: Các khái niệm và định nghĩa tự động hóa các quá trình công nghiệp
Mục tiêu:
- Trình bày đợc một số hệ thống tự động hóa phục vụ sản xuất công nghiệp
- Trình bày đợc các kí hiệu, quy ớc của hệ thống điều khiển tự động hóa trên bản vẽ
- Trình bày đợc các yêu cầu nguồn năng lợng trong hệ thống tự động hóa
Nội dung: Thời gian thực hiện: 05h (LT: 05h; TH, BT: 0h)
4.1 Các hệ thống tự động hóa phục vụ sản xuất công nghiệp
4.1.1 Hệ thống sản xuất công nghiệp và tự động hóa
4.1.2 Quan hệ qua lại giữa hệ thống sản xuất và hệ thống
tự động hóa
Thời gian: 03h
4.2 Các kí hiệu, quy ớc của hệ thống điều khiển tự động hóa
4.3 Sơ lợc yêu cầu nguồn năng lợng
4.3.1 Tiêu chuẩn nguồn điện
4.3.2 Tiêu chuẩn khí nén
Thời gian: 01h
Chơng 5: Mô tả đối tợng công nghiệp
Trang 5Mục tiêu:
- Trình bày đợc các phơng pháp mô hình hóa để nhận dạng đối tợng đo
- Trình bày đợc cách mô tả đối tợng trong các mô hình
Nội dung: Thời gian thực hiện: 09h (LT: 03h; TH, BT: 06h)
5.1 Giới thiệu các phơng pháp mô hình hóa để nhận dạng đối
tợng đo
5.1.1 Mô hình lý thuyết
5.1.2 Mô hình thực nghiệm
Thời gian: 01h
5.2 Cách mô tả đối tợng trong các mô hình
5.2.1: Mô hình vật lý
5.2.2 Mô hình lý thuyết
5.2.3 Mô hình thống kê
Thời gian: 05h
5.3 Mô tả đối tợng thờng dùng điều khiển tự động của tự
động hóa
5.3.1 Khái quát các trạng thái hệ
5.3.2 Phơng trình trạng thái mô tả hệ
Thời gian: 03h
Chơng 6: Điều khiển các đối tợng công nghiệp phức tạp
Mục tiêu:
- Trình bày đợc đặc điểm, cấu trúc điều khiển các đối tợng công nghiệp phức tạp
- Trình bày đợc phơng pháp bù trễ của đối tợng - lợng ra
- Trình bày đợc quy trình tự động hóa các nồi hơi công nghiệp
Nội dung: Thời gian thực hiện: 14h (LT: 05h; TH, BT: 09h)
6.2 Cấu trúc hệ điều khiển đối tợng Thời gian: 01h
6.3 Một số ví dụ phân tích hệ điều khiển Thời gian: 03h
6.4 Phơng pháp bù trễ của đối tợng - lợng ra Thời gian: 04h
6.5 Tự động hóa các nồi hơi công nghiệp
6.5.1 Đặc điểm công nghệ và thiết bị
6.5.2 Nồi hơi - đối tợng điều khiển
6.5.3 Sơ đồ thu thập thông tin và điều khiển tự động
Thời gian: 05h
IV Điều kiện thực hiện chơng trình:
- Máy móc, dụng cụ và trang thiết bị:
+ Nguồn điện AC 1 pha, 3 pha điều chỉnh đợc
+ Nguồn điện DC điều chỉnh đợc
+ Bộ thí nghiệm về mạch điện DC
+ Bộ thí nghiệm về mạch điện AC 1pha, 3 pha
+ Project Board
+ Máy điều chỉnh tỉ lệ các loại
+ Cấu trúc điều chỉnh lí tởng các loại
Trang 6+ Mô hình nồi hơi tự động điều khiển
+ Ampemét các loại
+ Vôn mét các loại
+ Đồng hồ vạn năng các loại
+ Máy biến dòng điện các loại
+ Máy biến điện áp các loại
+ Mêgômmét các loại
+ Terômét các loại
+ Ampe kìm các loại
+ Mỏ hàn xung công xuất nhỏ
+ Kìm điện các loại (Kìm răng, kìm nhọn, kìm cắt, kìm tuốt dây, kìm ép đầu cốt) + Tuốc-nơ-vít đa năng
+ Máy điều chỉnh các loại P, I, PI, PD, PID
+ Mô hình điều khiển tự động nồi hơi
- Nguyên vật liệu:
+ Dây dẫn điện các loại
+ Dây buộc/rút bằng nhựa các loại
+ Đầu cốt các cỡ
+ giẻ lau bằng vải trắng
V Phuơng pháp và nội dung đánh giá:
- Về kiến thức:
Trong môn học sau mỗi chơng sẽ có một bài kiểm tra viết, trắc nghiệm nhằm đánh giá:
+ Khả năng nắm bắt, tiếp thu của học sinh về các cấu trúc, quy luật điều chỉnh; tỷ lệ -P- Proportimal, tích phân -I- Integral, tỷ lệ tích phân -PI- Proportimal Integral, tỷ lệ vi-tích phân -PID- Proportimal Integral Darivave
+ Đánh giá mức độ tiếp thu của học sinh về cấu tạo, nguyên tắc điều chỉnh của các máy điều chỉnh; Máy điều chỉnh tỷ lệ P, Máy điều chỉnh tích phân I, Máy
điều chỉnh vi tích phân PD, Máy điều chỉnh PI , Máy điều chỉnh PID
+ Trình bày bắt đợc các nguyên tác điều khiển - truyền động điện
+ Khả năng mô phỏng các đối tơng công nghiệp
+ Khả năng tính toán, thiết kế các mạch điện tử cơ bản
- Về kỹ năng:
+ Kỹ năng lắp ráp các mạch theo yêu cầu thiết kế, tính toán
+ Phân tích sự cố h hỏng, xử lý thay thế các linh kiện mới hoặc linh kiện
tơng đơng
+ Điều chỉnh thành thạo các máy điều chỉnh; Máy điều chỉnh tỷ lệ P, Máy
điều chỉnh tích phân I, Máy điều chỉnh vi tích phân PD, Máy điều chỉnh PI, Máy
điều chỉnh PID
+ Lập trình đợc các ngôn ngữ mô phỏng TUTSIM để khảo sát chất lợng hệ thống điều khiển
Trang 7- Về thái độ:
+ Cẩn thận
+ Tỉ mỷ, chính xác
+ Tự giác
VI Hớng dẫn chơng trình :
1 Phạm vi áp dụng chơng trình :
Chơng trình môn học đợc sử dụng để giảng dạy cho trình độ Cao đẳng nghề Đo lờng điện, làm tài liệu tham khảo cho các cấp trình độ và các ngành nghề liên quan
2 Hớng dẫn một số điểm chính về phơng pháp giảng dạy môn học :
Giáo viên trớc khi giảng dạy cần phải căn cứ vào nội dung của từng bài học, chuẩn bị đầy đủ các điều kiện thực hiện bài học để đảm bảo chất lợng giảng dạy
3 Những trọng tâm chơng trình cần chú ý :
- Các quy luật điều chỉnh P, I, PI, PID
- Cấu trúc của các máy điều chỉnh tỉ lệ
- Khảo sất chất lợng hệ thống bằng ngôn ngữ mô phỏng TUTSIM
- Khái niệm chung về điều khiển tự động - truyền động đ iện
- Các nguyên tắc điều khiển theo thời gian, tốc độ, dòng điện
- Một số hệ thống tự động hóa phục vụ sản xuất công nghiệp
- Các kí hiệu, quy ớc của hệ thống điều khiển tự động hóa trên bản vẽ
- Các yêu cầu nguồn năng lợng trong hệ thống tự động hóa
- Các phơng pháp mô hình hóa để nhận dạng đối tợng đo
- NCách mô tả đối tợng trong các mô hình
- Đặc điểm, cấu trúc điều khiển các đối tợng công nghiệp phức tạp
- Phơng pháp bù trễ của đối tợng - lợng ra
- Quy trình tự động hóa các nồi hơi công nghiệp
6.4 Tài liệu cần tham khảo:
- Hớng dẫn môn học Thiết bị đo và điều khiển tự động
- Giáo trình lý thuyết
- Phiếu thực hành
- Bộ ngân hàng câu hỏi thi, kiểm tra
- Giáo trình Trang bị điện - điện tử cho máy công nghiệp dùng chung - Vũ Quang Hồi - NXB GD
- Vi điện tử số - Nguyễn Quang Trung - NXB GD
- Tự chon 10.000 mạch điện tử - Nguyễn Khuyến - NXB KHKT
- Đo lờng và điều khiển bằng máy tính - Ngô Diên Tập - NXB KHKT
- Điều khiển tự động truyền động điện - Trịnh Đình Đề - NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp
- Tự động điều khiển các quá trình công nghiệp - Trần Doãn Tiến - NXB GD
