Bài giảng: Kỹ thuật đo lường và tự động hóa

Bài giảng: Kỹ thuật đo lường và tự động hóa có nội dung gồm 4 chương giới thiệu về khái niệm điều khiển tự động, các nguyên tắc điều khiển tự động, điều khiển các quá trình hóa học, cấu trúc cơ bản của bộ điều khiển tự động. Tham khảo bài giảng để nắm bắt nội dung cụ thể.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng: Kỹ thuật đo lường và tự động hóaKỹ thuật đo lường và tự động hóa6/25/2011BÀI GIẢNGKỸ THUẬT ĐO LƯỜNG & TỰ ĐỘNG HÓAKhái quát về điều khiển tự động34Khái niệm về điều khiển tự động Thí dụ: o Lái xe, mục tiêu giữ tốc độ xe ổn định v=40km/h  Mắt quan sát đồng hồ đo tốc độ • Thu thập thông tin.  Bộ não điều khiển tăng tốc nếu v40km/h • Xử lý thông tin  Tay giảm ga hoặc tăng ga • Tác động lên hệ thống.  Kết quả của quá trình điều khiển là xe chạy với tốc độ “gần” bằng với 40km/h.Khái niệm về điều khiển tự động Điều khiển là quá trình thu thập thông tin, xử lý thông tin và tác động lên hệ thống để đáp ứng của hệ thống “gần” với mục đích định trước.  Điều khiển tự động là quá trình điều khiển không có sự tác động của con người.561Kỹ thuật đo lường và tự động hóa6/25/2011Ứng dụng điều khiển tự động Hiện nay, điều khiển và điều khiển tự động được ứng dụng trong hầu hết các ngành kỹ thuật, trong nghiên cứu khoa học, cũng như trong đời sống: o Hệ thống sản xuất: nhà máy xi măng, nhà máy đường, nhà máy giấy, nhà máy chế biến thực phẩm, nước giải khát…. o Quá trình công nghiệp: nhiệt độ, lưu lượng, áp suất, tốc độ,… o Hệ cơ điện tử: robot di động, cánh tay máy, máy công cụ,… o Hệ thống thông tin: hệ thống phát thanh, truyền hình, tổng đài điện thoại o Hệ thống sản xuất và truyền tải năng lượng: nhà máy điện,… o Phương tiện giao thông: xe hơi, tàu hỏa, máy bay, tàu vũ trụ,… o Thiết bị quân sự: điều khiển rada, tên lửa, pháo,… o Thiết bị điện tử dân dụng: máy điều hòa, ti vi, tủ lạnh, máy giặt, máy ảnh, nồi cơm điện,… o Thiết bị y tế,…Các nguyên tắc chủ yếu khi tiến hành điều khiển tự động78Các nguyên tắc trong điều khiển tự động Khi tiến hành điều khiển tự động, chúng ta thường hướng sự điều khiển theo một trong 2 nguyên tắc sau: o Nguyên tắc giữ ổn định, có nghĩa là giữ cho tín hiệu ra luôn là một hằng số o Nguyên tắc điều khiển theo chương trình, có nghĩa là giữ tín hiệu ra y=y(t) theo một chương trình đã được định sẵn.Các nguyên tắc trong điều khiển tự động Nguyên tắc giữ ổn định o Theo nguyên tắc này, chúng ta có 3 phương pháp để thực hiện o Phương pháp điều khiển theo sai lệch (Feedback Control) hoặc phản hồi  Các tính năng chính của tất cả các vòng điều khiển phản hồi là giá trị đo được của biến kiểm soát được so sánh với điểm đặt và sự khác biệt này được sử dụng để xác định hành động điều khiển thực hiện.9102Kỹ thuật đo lường và tự động hóa6/25/2011Các nguyên tắc trong điều khiển tự động Nguyên tắc giữ ổn định o Phương pháp điều khiển theo sai lệch (Feedback Control) hoặc phản hồiNhiệt độ mong muốn = ToCác nguyên tắc trong điều khiển tự động Nguyên tắc giữ ổn định o Phương pháp bù tác động bên ngoài (Feedforward Control)  Theo phương pháp này, bộ phận đo lường sẽ đo các tín hiệu nhiễu tác động vào quá trình và so sánh với giá trị đặt, sự sai lệch sẽ tạo ra tín hiệu tác động điều khiểnBộ hiển thị nhiệt độ Dung dịch ra Hơi nước bão hòa Dung dịch vàoVanThiết bị gia nhiệtDung dịch raHơi nước bão hòa Dung dịch vàoVanThiết bị gia nhiệtBộ hiển thị nhiệt độ1112Các nguyên tắc trong điều khiển tự động Nguyên tắc giữ ổn định o Phương pháp hỗn hợpCác nguyên tắc trong điều khiển tự động Nguyên tắc điều khiển theo chương trình o Để một tín hiệu ra nào đó thực hiện theo chương trình, cần phải sử dụng máy tính hay các thiết bị có lưu trữ chương trình. Hai thiết bị thông dụng chứa chương trình điều khiển là:  PLC (Programmable Logic Controller)  CNC (Computerized Numerical Control)13143Kỹ thuật đo lường và tự động hóa6/25/2011Sự cần thiết của việc ứng dụng điều khiển tự động trong công nghệ hóa Một nhà máy hóa bao gồm rất nhiều máy và thiết bị hoạt động: các thiết bị phản ứng, các thiết bị trao đổi nhiệt, bơm, các thiết bị chưng cất, hấp thu, cô đặc, các thùng chứa,… được tích hợp với nhau một cách có hệ thống và hợp lý.  Nhiệm vụ chính của các nhà máy là chuyển hóa các nguyên liệu ban đầu thành các sản phẩm mong muốn sử dụng các nguồn năng lượng khác nhau theo cách ít tốn chi phí nhất.  Trong suốt quá trình hoạt động, các nhà máy hóa phải đáp ứng một số yêu cầu được áp đặt bởi những nhà thiết kế và yêu cầu kỹ thuật chung, các điều kiện về kinh tế và xã hội mà luôn chịu ảnh hưởng của những biến động từ bên ngoài (nhiễu).Đặc điểm của nó và các vấn đề liên quan1615Sự cần thiết của việc ứng dụng điều khiển tự động trong công nghệ hóa Cụ thể là các yêu cầu sau: o An toàn:  Sự hoạt động an toàn của các quá trình hóa học chính là yêu cầu chính yếu cho mọi người trong nhà máy và tiếp tục đóng góp vào sự phát triển kinh tế.  Chính vì vậy, áp suất, nhiệt độ, nồng độ….các chất đang hoạt động phải luôn không được vượt quá giới hạn cho phép.  Chẳng hạn như, nếu một thiết bị phản ứng được thiết kế để làm việc ở áp suất tối đa 100psig (7at), chúng ta sẽ có một hệ thống ...