khác ở cách gá tiếp điểm. Thay vì tiếp điểm quét trên trống thì ở đây người ta bố trí các cam. Khi các cam quay sẽ thay đổi trạng thái tiếp điểm tỳ lên nó. Việc bố trí các cam cũng tuỳ thuộc vào chương trình mà hệ thống đòi hỏi.
Ưu điểm của hai dạng công tắc này là độ miễn nhiễu, công suất tiếp điểm, khả năng chịu quá tải và tuổi thọ cao. Do đó khi thiết kế các thiết bị có yêu cầu cao về độ tin cậy và độ bền mà chương trình điều khiển không quá phức tạp thì hai dạng công tắc này có thể được lựa chọn. Tuy nhiên với các chương trình phức tạp thì đôi lúc bất khả thi và cấu tạo của chúng cũng phức tạp không kém dẫn đến chi phí cho việc chế tạo, bảo dưỡng sửa chữa sẽ lớn, không kinh tế.
Nguyên lý làm việc của bộ công tắc hình cam trên hình 3.8 như sau. Đây là bộ công tắc hình cam mang tên 1C. Bộ công tắc này giữ nhiệm vụ khởi động một lò hơi cho một máy tắm hơi (steam bath). Khi vừa có điện động cơ truyền động trong cam 1C quay cam đến vị trí a đóng điện cho máy bơm nước cấp nước cho nồi hơi (K1). Sau một khoảng thời gian định trước theo vị trí tương đối giữa các cam trên công tắc hình cam, công tắc quay đến vị trí b: cắt điện máy bơm nước và đóng điện cho động cơ bơm dầu (K2) … quá trình cứ diễn ra tuần tự như vậy cho đến khi động cơ truyền động cam quay hết một vòng thì dừng lại lúc này hệ thống hoàn thành
chu kỳ khởi động cho nồi hơi. Hiện nay ở nước ta vẫn còn một số lò hơi sử dụng bộ điều khiển này.
Mở van hơi Đánh lửa Máy bơm dầu Máy bơm nước
Hình 3.8: Hệ thống điều khiển dùng rơ-le và thiết bị cơ khí có khả năng lập trình. 3.1.2.2Hệ thống điều khiển dùng mạch điện tử
Hình 3.9: Hệ thống điều khiển dùng mạch điện tử
Thay thế cho các tiếp điểm rơ-le bằng các transistor hoạt động ở chế độ ngắt dẫn, mạch điện tử có thể điều khiển hệ thống với độ nhạy cao hơn, tốc độ chuyển mạch lớn, làm việc được trong các môi trường làm việc khắc nghiệt và đặc biệt khi ứng dụng các vi mạch tích hợp thì kích thước các bộ điều khiển rất gọn giúp cho việc lắp đặt, bảo dưỡng sửa chữa được dễ dàng và người thiết kế có thể chỉ cần thiết kế trên các khối chức năng mà quan tâm đến từng chi tiết bên trong mạch. Hình 3.9 cho thấy: transistor trong hình a có sơ đồ thay thế tương đương với một rơ- le dòng điện như ở hình b. Qua đó ta nhận thấy hoàn toàn có thể thay thế các sơ đồ điều khiển bằng các công tắc, thiết bị cơ khí bằng các công tắc không tiếp điểm. 3.1.2.3 Hệ thống điều khiển dùng kỹ thuật vi xử lý/vi điều khiển
Trang 53
Vi xử lý ra đời đánh dấu một bước ngoặt lớn trong kỹ thuật điều khiển. Trước kia hệ thống vẫn có thể điều khiển theo chương trình nhưng đó là một chương trình cứng ngắt, khó thay đổi một cách uyển chuyển (flexible) theo môi trường mà đối tượng điều khiển hoạt động. Với vi xử lý/vi điều khiển, kết cấu phần cứng sẽ đơn giản hơn mặc dù khả năng ứng dụng rộng hơn các hệ thống trên vì chương trình phần mềm có thể thay đổi dễ dàng theo yêu cầu mà mạch điều khiển đòi hỏi. Hệ thống này sẽ được trình bày chi tiết hơn ở chương 4.
3.1.2.4 Hệ thống điều khiển dùng máy tính
Ưu điểm cơ bản của hệ thống điều khiển này chính là lượng thông tin lưu trữ lớn. Nó được ứng dụng trong quá trình điều khiển từ giữa thập niên 1959. Tuy nhiên hiệu quả của việc ứng dụng này vẫn chưa cao do phần cứng còn rất đắt tiền, cấu trúc phức tạp, cồng kềnh và tốc độ xử lý còn rất chậm. Phải đến cuối những năm của thập niên 1970, theo sự phát triển của công nghệ chế tạo linh kiện vi mạch tích hợp cùng với các ngôn ngữ lập trình, máy tính mới thật sự tham gia rộng rãi vào các hệ thống điều khiển trong công nghiệp.
Về cơ bản cấu trúc máy tính giống như các hệ vi xử lý nhưng mức độ phức tạp cao hơn, ví dụ vi xử lý thông dụng trong điều khiển chủ yếu là loại 8 hay 16 bit dữ liệu thì máy tính có số bit đường dữ liệu cao hơn nhiều … Tuỳ vào các thiết bị ngoại vi lắp thêm vào mà máy tính thực hiện các tính năng điều khiển tương thích. Khả năng này với máy tính là rất lớn khi so với các hệ thống khác, đặc biệt điều khiển theo phương thức trí tuệ nhân tạo và hệ chuyên gia (Artificial Intelligence and Expert system). Về bản chất, hệ chuyên gia (chuyên gia máy) là một chương trình máy tính được thường xuyên cập nhật các kiến thức và suy luận như các “chuyên gia người (human expert)” giúp các hệ chuyên gia có thể hỗ trợ việc giám sát và điều khiển hệ thống từ đó có thể giảm thiểu các sai sót do những người vận hành gây ra. Kết quả thu gặt được tương tự như khi thực hiện các buổi hội chẩn giữa các chuyên gia đầu ngành mà ngành Y thường thực hiện khi gặp các ca bệnh lạ hoặc khó.
Do bản chất như trên, hệ chuyên gia mang đến một số thuận lợi như sau: (a) Sự trợ giúp của các chuyên gia người
Hệ chuyên gia có thể thực hiện việc bổ sung mức độ thể hiện bởi các chuyên gia người trong lĩnh vực đang giải quyết. Vì vậy, nó có thể giảm sự nhạt nhẽo và các nhiệm vụ thủ công thừa thãi từ đó hỗ trợ chuyên gia người với môi trường mở rộng các hoạt động sản xuất, vì thế luôn mang lại hiệu quả cao.
Trang 54
Mỗi quy luật sản xuất trình bày một phần của tri thức có liên quan đến nhiệm vụ. Từ đó rất thích hợp để thêm, bớt và hiệu chỉnh quy luật trong tri thức nền khi đạt đến độ kinh nghiệm cần thiết.
(c) Trí tuệ
Các quy luật sản xuất gần gũi với ngôn ngữ tự nhiên, vì vậy dễ hiểu. Hệ chuyên gia có thể cho các bước dẫn đến kết luận và có giải thích quá trình suy lý. Người sử dụng có thể thừa nhận hay hiệu chỉnh kết luận thông qua việc kiểm tra các giải thích đã cho trong bộ máy suy diễn của hệ chuyên gia. Đặc biệt thích hợp cho các bài toán phi giải thuật.
(d) Tính phổ biến
Tri thức nền thì phụ thuộc vào lĩnh vực mà bài toán cần giải quyết, nhưng máy suy diễn không lệ thuộc vào lĩnh vực mà bài bài toán này. Vì thế có thể nhiều hệ chuyên gia được phát triển trên cùng một vỏ (shell) bằng cách thay đổi tri thức nền trong nó.
(e) Tốc độ cao
Hệ chuyên gia có thể cung cấp các ý kiến của chuyên gia vào bất kỳ lúc nào khi cần. Hệ chuyên gia có thể cung cấp các phản ứng trước tình huống khẩn cấp nhanh và đôi lúc chuẩn xác hơn hành động của con người (do người có thể bị lúng túng khi xử lý sự cố quan trọng). Điều này rất hữu ích khi vận hành hệ thống điều khiển phức tạp, rộng lớn ví dụ như hệ thống cung cấp điện.
3.1.3 Giới thiệu thiết bị điều khiển theo chương trình - PLC
Để tăng tính cạnh tranh của hàng hoá do mình sản xuất, nhà sản xuất luôn tìm mọi cách cải tiến công nghệ trong khả năng cho phép. Do vậy nhu cầu về một bộ điều khiển linh hoạt và có giá thành thấp đã thúc đẩy sự phát triển những hệ thống điều khiển lập trình (PLC) sử dụng các CPU chuyên dụng cùng bộ nhớ để điều khiển máy móc hay quá trình hoạt động. Nếu như trước kia muốn thay đổi chương trình hoạt động của một thiết bị, máy móc nào đó được điều khiển bằng rơ-le và các thiết bị rời cồng kềnh thì phải tốn rất nhiều công sức, thời gian và tiền của, thì nay khi sử dụng PLC ta chỉ việc thay đổi chương trình trong bộ nhớ là đủ. Ngoài ra PLC còn có khả năng điều khiển được những hoạt động phức tạp mà phương pháp điều khiển truyền thống khó lòng đáp ứng được.
Phần cứng của PLC tương tự như phần cứng của máy tính « truyền thống » và chúng có đầy đủ các đặc điểm thích hợp cho mục đích điều khiển trong công nghiệp như :
Trang 55