Chương 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ
1.4. Các kiểu ghép máy tính với quá trình công nghệ
Máy tính có vai trò quan trọng đặc biệt trong hệ ĐK TĐH QTCN. Tuỳ mức độ máy tính tham gia vào quá trình điều khiển mà người ta có thể phân ra nhiều kiểu sơ đồ ghép nối máy tính khác nhau.
1.4.1. Máy tính ở chế độ cố vấn cho quá trình điều khiển.
Hình 1.9 trình bày sơ đồ cấu trúc của hệ ĐK TĐH QTCN trong đó máy tính làm việc ở chế độ cố vấn. Máy tính thu nhận thông tin từ QTCN, giải các bài toán để cố vấn cho người vận hành. Như vậy máy tính làm việc ở chế độ ngoại tuyến (off - line)
Hệ được điều khiển được xem như quá trình công nghệ. Các đại lượng vào của quá trình này là các tín hiệu điều khiển, tín hiệu với các giá trị đặt ban đầu và nó bao gồm cả các nguyên vật liệu đầu vào của QTCN. Các đại lượng ra có thể xem như là kết quả của QTCN bao gồm các đại lượng kỹ thuật đầu ra hay các dòng sản phẩm đầu ra của QTCN.Hệ thống thu thập thông tin xem như các bộ cảm biến và các bộ chuyển đổi chuẩn hóa kèm theo. Hệ thu thập thông tin này thu thập các thông tin của quá trình công nghệ xem như các thông số kỹ thuật và thu thập các thông tin của dòng sản phẩm đầu ra. Các thông tin từ đây được xử lý phù hợp đảm bảo tin cậy chính xác và tính thời gian thực đưa tới các quá trình tiếp theo trong hệ thống. Thông tin có thể tham gia vào quá trình
T TTĐK T
T T T
Hình 1.8: Sơ đồ cấu trúc kiểu bus
các thông tin này được xử lý để đưa tới quá trình công nghệ cấp cao hơn và đưa tới tác động tới vi xử lý. Vi xử lý đưa ra thông tin tư vấn cần thiết cho ngưới vận hành tham chiếu để tác động vào bàn điều khiển để điều khiển lên cơ cấu chấp hành từ đó điều chỉnh các tham số tác động đến quá trình được điều khiển. Trong hệ máy tính chỉ có chức năng cố vấn chứ không trực tiếp điều khiển, còn người điều khiển phải tự ra quyết định điều khiển.
1.4.2. Máy tính điều khiển như một đơn vị điều khiển trung tâm (điều khiển theo chương trình kiểm tra)
Hệ thống loại này đựơc trình bày như hình 1.10. Máy tính nằm trong mạch vòng kín của hệ thống điều khiển. Trong chế độ này thông thường nhiệm vụ điều khiển đã được chương trình hoá, điểm làm việc của quá trình công nghệ sẽ được điều khiển về điểm gần với chế độ tối ưu của quá trình.
Hệ được điều khiển
Các cơ cấu điều
chỉnh Thu thập thông tin
Điều khiển logic
Điều khiển tự động
Bàn điều khiển Vi xử
lý
Máy tính
Đưa tới HT-ĐK QTCN cao hơn
Các đại lượng vào
Các đại lượng ra
Người vận hành
Hình 1.9. Sơ đồ cấu trúc máy tính ở chế độ cố vấn
Trong sơ đồ này thông tin từ máy tính còn tác động trực tiếp đến hệ điều khiển tự động và gây ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình điều khiển tự động.
Quá trình điều khiển tự động cùng với hệ điều khiển logic sẽ tác động lên cơ cấu điều chỉnh. Con người chỉ cần thiết trong một số trường hợp ngoại lệ (ví dụ: sự cố.. ) Ưu điểm của hệ thống loại này là chất lượng của sản phẩm rất ít phụ thuộc vào người vận hành. Hệ thống có thể tác động nhanh do không phải qua bàn điều khiển cũng như xem xét và đưa ra quyết định điều khiển của người điều khiển.
Hệ được điều khiển
Các cơ cấu điều
chỉnh Thu thập thông tin
Điều khiển logic
Điều khiển tự động
Bàn điều khiển Vi xử lý Máy
tính
Đưa tới HT-ĐK QTCN cao hơn
Các đại lượng vào
Các đại lượng ra
Người vận hành
Hình 1.10. Sơ đồ máy tính điều khiển như một đơn vị điều khiển trung tâm
1.4.3. Máy tính thực hiện chức năng điều khiển trực tiếp
Nếu như ở hình 1.9 và hình 1.10. Máy tính làm việc ở chế độ “gián tiếp” máy tính tính toán các chế độ làm việc còn người vận hành trực tiếp điều khiển đối tượng thì ở sơ đồ Hình 1.11 máy tính làm việc ở chế độ “ trực tiếp”. Các kết quả tính toán của máy tính được đưa đến trực tiếp điều khiển các cơ cấu điều chỉnh.
Việc sử dụng máy tính điều khiển trực tiếp liên quan đến vấn đề xây dựng các bộ điều chỉnh tương ứng. Cũng như máy tính điều khiển theo chương trình kiểm tra, ở đây máy tính cũng giải bài toán tối ưu trong điều khiển. Máy tính điều khiển trực tiếp thực hiện theo các mạch vòng cơ bản sau:
a) Mạch vòng điều khiển cơ bản:
Hình 1.12 trình bày các mạch vòng điều khiển cơ bản của hệ dùng máy tính điều khiển trực tiếp.
Hệ được điều khiển
Các cơ cấu điều
chỉnh Thu thập thông tin
Điều khiển logic
Điều khiển tự động
Bàn điều khiển Vi xử
lý
Máy tính
Đưa tới HT-ĐK QTCN cao hơn Các đại
lượng vào
Các đại lượng ra
Người vận hành
Hình 1.11.Sơ đồ cấu trúc máy tính ở chế độ điều khiển trực tiếp
Có hai mạch vòng chính: Mạch vòng điều khiển cấp cao và mạch vòng điều khiển cấp địa phương. Giữa các mạch vòng điều khiển và người vận hành luôn luôn trao đổi thông tin qua lại với nhau.
Máy tính trung t©m
Thiết bị ghép nối với quá trình
Ra Vào
Các bộ biến đổi
Máy tính, PLC ở mức thấp
Các phần tử
®o lêng
Các phần tử chấp hành
quá trình công nghệ Các bộ
biến đổi
Máy tính cấp cao hơn
Liên kết
§iÒu khiÓn cÊp cao
§iÒu khiÓn cÊp
địa phơng
Thiết bị tiÕp cËn víi
quá trình công nghệ
Hình1.12. Các mạch vòng điều khiển cơ bản
b) Hệ điều khiển TĐH sản xuất.
Vào: Nguyên vật liệu Ra: Các sản phẩm Hãng
Các số liệu từ phòng thí nghiệm,kế hoạchvà tiêu thụ Nhà máy
Các thông số về chất lợng và ĐK tối u quá trình Phân xởng SX
Các thông số cộng nghệ của thiết bị, máy Thiết bị
Thông số điều khiển. Công nghệ trạng thái của thiết bị Thiết bị cơ sở
Hệ thống hoá
và xử lý trớc các số liệu
Mô hình SX HT-T§H
QTSXH
Trung t©m
điều hành hệ thèng
Hệ thống hoá điều khiển vận hành HT
T§H-QTSX
Trung t©m
điều hành
HT-T§H-QTCN Hệ thống điều
khiÓn chÝnh
Hệ thống bảo vệ sự cố
Nơi điều hành của ngời ĐK
quá trình
Bàn điều khiển cấp địa phơng
(§KT§)
Các thiết bị chỉ thị Hệ điều
khiÓn Atômát
Hệ thống bảo vệ sự
cè
§iÒu khiÓn côc bé
Chỉ thị ra và ghi nhËn
Chỉ thị ra và ghi nhËn
Chỉ thị ra và ghi nhËn Vào các đại lợng yêu cầu
Chỉ thị và ghi nhËn Vào các đại lợng yêu cầu
Chỉ thị
Vào các đại lợng yêu cầu 1
3 4
2 5
T§H-QTCN
T§H-QTSX
HT-T§H-QTSX
Hình 1.13. Quan hệ giữa các hệ ĐK TĐH QTSX và ĐK TĐH QTCN