Chương 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ
1.7. Cơ sở thiết kế hệ thống tự động hóa – QTCN
Tuỳ thuộc công nghệ yêu cầu, ứng với mỗi quá trình công nghệ người ta xây dựng hệ điều khiển tương ứng. Việc xây dựng tuỳ thuộc vào chỉ tiêu chất lượng đạt ra. Tuy nhiên có thể nói rằng tất cả các hệ đều phải dựa trên cơ sở:
- Có con người phục vụ, thao tác, điều phối giám sát
- Đảm bảo được thông tin, tổ chức, kỹ thuật, chương trình toán học
Trong quá trình hoạt động của hệ, các khâu có quan hệ mật thiết với nhau.
Con người cùng với thiết bị tính làm nhiệm vụ đảm bảo cho hệ thống làm việc theo yêu cầu công nghệ đặt ra. Đảm bảo toán học, chương trình sẽ xác định đúng các luật điều khiển, chiến lược điển khiển cho hệ thống, thông qua các thiết bị kỹ thuật để thực hiện, đảm bảo hệ thống làm việc theo yêu cầu công nghệ mong muốn.
1.7.1. Các nguyên tắc cơ bản để phân loại hệ TĐH - QTCN
Các nguyên tắc phân loại hệ thống TĐH - QTCN rất khác nhau, ví dụ như theo mức độ tự động hoá đối với thiết bị được điều khiển, mức độ sử dụng thiết bị…không có ranh giới rõ ràng cho việc phân loại này, tuy nhiên một sự phân loại tổng quát hiện nay trên cơ sở các tính chất của hệ thống:
- Theo mức độ của hệ thống điều khiển
- Theo đặc tính của quá trình công nghệ, quá trình sản xuất - Theo mức độ thông tin trong hệ thống
- Theo chức năng của hệ thống điều khiển Theo mức độ của hệ thống điều khiển ta có:
- Tự động hóa quá trình công nghệ - Tự động hoá quá trình sản xuất - Tự động hoá nhà máy
Theo đặc tính điều khiển của quá trình công nghệ ta có:
- Hệ liên tục - Hệ số
- Hệ số - liên tục hỗn hợp
Tổ chức hóa Vận hành điều phối
Thông tin vào Sơ khảo , xử lý thông tin
Thông tin ra
Đảm bảo kỷ ra thuật (máy tính)
Đảm bảo chương trình toán học
Theo mức độ thông tin trong hệ thống: Mức độ thông tin trong hệ thống tức là tổng các thông số cần đo lường, kiểm tra, ghi nhận của quá trình. Theo tổng số thông số của QTCN có thể chia hệ thống tự động hoá:
- Nhỏ: 0 – 40
- Hệ còn nhỏ: 41 – 160 - Hệ trung bình: 161 – 650 - Hệ khá lớn: 651 – 2500 - Hệ lớn: từ 2500 trở lên
Theo chức năng hệ thống TĐH - QTCN sử dụng giải quyết các nhiệm vụ cơ bản: điều khiển, kiểm tra, trao đổi, thông tin và hỗ trợ.
1.7.2. Nguyên tắc thiết kế hệ thống TĐH QTCN
Trong các hệ thống điều khiển các quá trình phức tạp việc thiết kế phải dựa trên một số nguyên tắc sau:
- Nguyên tắc của bài toán mới: Luật điều khiển phải đạt được việc nâng cao tính hiệu quả kinh tế của quá trình công nghệ. Mỗi bài toán (nhiệm vụ) đặt ra phải trên quan điểm nâng cao hiệu quả kinh tế, sự chính xác của mô hình toán học, định hình được tiêu chuẩn tối ưu cho quá trình, nâng cao cả về số lượng và chất lượng sản xuất.
- Nguyên tắc hợp tác giữa con người và máy trong hệ thống: Hệ thống TĐH - QTCN phải như là hệ thống hoạt động kiểu người - máy, trong đó con người điều khiển các vấn đề mà con người đặt ra, những nhiệm vụ khó khăn trong quá trình đã được quyết định.
- Nguyên tắc trình tự một cách hệ thống: Đảm bảo khi tiếp cận hệ thống phải đảm bảo trình tự theo các luật điều khiển quá trình
- Nguyên tắc nâng cấp không ngừng: Phải luôn làm cho hệ thống có tính chất có thể nâng cấp được, có thể tiếp tục nâng cao chất lượng của điều khiển quá trình.
- Nguyên tắc không phụ thuộc vào thiết bị kỹ thuật, tức là đảm bảo thông tin về toán học cho hệ thống khi thay đổi các thiết bị kỹ thuật.
- Nguyên tắc mô đun hoá: Nhằm đảm bảo cho hệ thống có thể phát triển, mở rộng và thuận lợi cho sửa chữa.
Hệ thống TĐH – QTCN là hệ thống tích hợp và có yêu cầu cao về chất lượng sản phẩm đầu ra vìthế khi thiết kế hệ TĐH QTCN cần phải dựa vào các cơ sở khoa học, nguyên tắc cơ bản gắn liền với các điều kiện thực tế để thực thi một cách có hiệu quả nhất.
Kết luận chương.
Hệ thống TĐH - QTCN là hệ thống tích hợp và hoàn thiện nhờ có nó mà hệ thống sản xuất mới có thể hoạt động nhịp nhàng với các chỉ tiêu điều khiển tối ưu nhất nhằm mang lại hiệu quả kinh tế to lớn. Từ việc nghiên cứu vai trò chức năng của hệ TĐH QTCN đến xem xét cấu trúc của hệ một cách bài bản giúp cho các em sinh viên thấy rõ được bản chất của hệ từ đó có được các phương án điều khiển, điều hành hệ thống một cách hợp lý. Việc chỉ rõ hay phân tích được các hệ con đảm bảo trong hệ thống TĐH là việc làm bắt buộc đối với sinh viên chuyên ngành điện, điều khiển tự động hóa. Việc làm này giúp cho các em hoạch định được toàn bộ quá trình công nghệ hay định được cách thức để giải bài toán điều khiển một cách phù hợp nhất. Các thiết bị TĐH với các ký hiệu đầy đủ và chi tiết đảm bảo các tiêu chuẩn quốc tế như OCT - 36 - 27 – 77 của Nga, tiêu chuẩn ANSI/ISA S5.1 của Mỹ sẽ giúp cho sinh viên dễ dàng tiếp cận một cách bài bản có hiệu quả các quá trình công nghệ đang tồn tại và phát triển tại Việt Nam. Trên cơ sở nội dung của chương 1 sinh viên dễ dàng nghiên cứu phân tích được các sơ đồ quá trình công nghệ ở chương kế tiếp cũng như các sơ đồ công nghệ trong thực tế sản xuất.
Câu hỏi chương 1.
1- Phân biệt các khái niệm điều khiển tự động và tự động hóa và khái niệm TĐH QTCN và TĐH QTSX.
2. Vẽ phân tích mô hình phân cấp điều khiển hình tháp.
3. Vẽ phân tích mô hình cấu trúc phân cấp điều khiển kiểu song song.
4. Vẽ phân tích mô hình cấu trúc phân cấp điều khiển kiểu bus.
5. Vẽ phân tích cấu trúc hệ lớn – hệ con .
6. Trình bày nội dung đảm bảo toán học trong TĐH QTCN.
7. Trình bày nội dung đảm bảo kỹ thuật trong TĐH QTCN.
8. Trình bày nội dung đảm bảo thông tin trong TĐH QTCN.
9. Vẽ phân tích mô hình máy tính làm việc như đơn vị điều khiển trung tâm, chế độ điều khiển trực tiếp, chế độ cố vấn.
10. Nêu các yêu cầu cơ bản khi thiết kế hệ thống tự động hóa.
11. Đọc các phân tích các ký hiệu trên bản vẽ quá trình công nghệ.