Bài giảng môn Cơ sở điều khiển quá trình - Bùi Ngọc Pha

 Điều chỉnh là duy trì đại lượng đầu ra của đối tượng gần với giá trị chủ đạo mong muốn (có thể cố định hoặc biến đổi) bằng cách đưa vào đối tượng các tác động điều khiển. Giá trị chủ đ[r]

MSMH: CH3031

GV: Bùi Ngọc Pha

CƠ SỞ

CƠ SỞ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH

Thời lượng: 30 tiết lý thuyết

Giáo trình – tài liệu tham khảo:

[1] D.E Seborg, T.F Edgar, D.A Mellichamp,

Process Dynamics and Control, 2 nd Ed., John

Wiley, 2004

[2] Hoàng Minh Sơn, Cơ sở hệ thống điều

khiển quá trình, NXB Bách Khoa, Hà Nội, 2006

Phần mềm:

[Đánh giá môn học]

Bài tập 20%

Bài tập lớn

20%

Thi tự luận

60%

Cảm ơn sự hợp tác của lớp học

[Mục tiêu môn học]

Mô tả và giải thích được các thành phần của một hệ thống điều khiển tự động

Sử dụng Matlab & Simulink để tính toán, phân tích một số quá trình đơn giản

Áp dụng kiến thức về lưu đồ P&ID

để biểu diễn sơ đồ kết nối của quá trình công nghiệp có điều khiển

Phân loại và lựa chọn cấu trúc điều khiển và chiến thuật điều khiển

[Vị trí môn học]

Điều khiển – Tự động hóa

Điều khiển học (Cybernetics)

① Điều

khiển quá

trình

② Điều khiển máy (chuyển động, Robot)

Tự động

hóa

Đo mức

Bộ ĐK

Ví dụ bình chứa chất lỏng

Yêu cầu điều chỉnh mức nước h=H 0

Ví dụ bình chứa chất lỏng

 Cần hiểu biết về:

- Mục đích điều khiển

- Các cách điều khiển

- Bản chất quá trình

- Tác động điều khiển

- Công cụ mô phỏng Matlab&Simulink

PROCESS

PROCESS CONTROLLER

h

h Fi

Fi

Nội dung môn học

Chương 1

• Tổng quan về điều khiển quá trình

Chương 2

• Mô tả hệ thống điều khiển quá trình

Chương 4

• Điều khiển một số quá trình cơ bản Chương 3

• Lý thuyết hệ thống điều khiển quá trình

Chương 1:

Tổng quan về điều khiển quá trình

1.1 Điều khiển quá trình và Mục đích

1.2 Khái niệm và định nghĩa

W1

1.3 Quá trình và các biến quá trình

W2 W3

1.4 Cấu trúc cơ bản của hệ thống

1.5 Lưu đồ P&ID

1.2 Các khái niệm và định nghĩa

Điều khiển: điều khiển tự động, điều khiển thủ công

Hệ thống điều khiển tự động

Điều chỉnh tự động

Vòng điều khiển: vòng kín vòng hở

Giá trị cài đặt

Sai lệch điều khiển

Quy luật điều khiển

1.1 Điều khiển quá trình và Mục đích điều khiển

Mục đích của điều khiển quá trình

• Nội dung bài hôm nay

W1

Điều khiển qúa trình là ứng dụng kỹ thuật điều khiển

tự động để điều chỉnh, vận hành và giám sát các quá

trình công nghệ hoạt động theo yêu cầu mong muốn.

Sơ đồ công nghệ nhà máy sản xuất, chế biến

Yêu cầu của các quá trình chế biến là:

• Con người, môi trường, thiết bị

• Ổn định (Stability): giảm sự biến

động

• Đáp ứng năng suất và chất lượng

• Giảm thiểu chất thải

• Giảm thiểu tác động môi trường

Nhiệm vụ của ĐKQT là đảm bảo đáp ứng các yêu cầu

mong muốn đối với các quá trình chế biến

MỤC ĐÍCH ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH

 Điều khiển để đảm bảo an toàn

Các lớp bảo vệ an toàn: bắt đầu với việc kiểm soát quy

trình an toàn thiết kế, mở rộng tới các lớp phòng ngừa bằng tay và tự động, và tiếp tục với các lớp để giảm nhẹ

hậu quả nếu sự kiện xảy ra.

 Điều khiển để tăng lợi nhuận

Hiệu quả kinh tế phụ thuộc vào: điểm cài đặt và chất

lượng điều khiển:

• Xu hướng phải điều khiển quá trình gần với các mức giới hạn trên hoặc dưới, trong vùng làm việc kinh tế.

• Khi quá trình được kiểm soát tốt, có thể thiết lập giá trị cài đặt trong vùng có lợi nhuận cao hơn

Thời gian

CL

USL CL

Trước điều khiển Sau điều khiển

LSL

Điểm cài đặt mới

 Điều khiển là tác động có định hướng lên đối tượng điều khiển nhằm đảm bảo cho nó hoạt động theo yêu

cầu mong muốn.

 Điều khiển bằng tay  Điều khiển tự động

Người điều

phối Đối tượng ĐK

y

z

điều khiển Đối tượng ĐK

y

z x

u

Quá trình điều khiển không cần sự tham gia trực tiếp của con người

Con người thực hiện tác

động lên đối tượng điều khiển

[CÁC KHÁI NIỆM & ĐỊNH NGHĨA]

Điều khiển bằng tay

Mục đích điều khiển: Ổn định mức chất lỏng, khi có nhiễu tải LV

1) Đo: mắt thu thập thông tin

2) So sánh: não xử lý thông tin

Điều chỉnh: tay chỉnh van vào

VÍ DỤ VỀ ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY VÀ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Bộ điều khiển trực tiếp

1) Phao = cảm biến mức 2) Vị trí phao

3) Cánh tay đòn điều chỉnh van

Điều khiển bằng tay

Mục đích điều khiển:

1) Đo:

2) So sánh:

3) Điều chỉnh:

Điều khiển tự động

1) TT 2) TC 3) Adjust Valve

VÍ DỤ VỀ ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY VÀ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

 Các chức năng hệ thống điều khiển tự động :

Khởi động, điều chỉnh, dừng, bảo vệ, giám sát…

 Điều chỉnh là duy trì đại lượng đầu ra của đối tượng gần với giá trị chủ đạo mong muốn (có thể cố định hoặc biến đổi) bằng cách đưa vào đối tượng các tác động điều khiển.

SP PV

SP PV

Ví dụ: Điều khiển - Điều chỉnh:

LC

LSHH

LAH LIT

Các chức năng của ĐIỀU KHIỂN bình chứa:

- Điều chỉnh mức chất lỏng LC

- Đo và hiển thị mức LIT

- Cảnh báo mức cao LAH

- Bảo vệ: chuyển sang chế độ dừng nhập liệu khi mức

vượt quá mức quá cao (mức an toàn) /Hi-Hi Level Switch

SP