C S IU KHIN QU TRèNH (Process Control Fundamentals) ThS.Bùi Tuấn Anh Bộ môn Tự động hoá- Khoa Điện Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên 2 Sách tham khảo [1]. Giáo trình Cơ sở hệ thống điều khiển quá trình do bộ môn Tự động hoá XNCN - Khoa Điện. [2]. Hoàng Minh Sơn; Cơ sở hệ thống điều khiển quá trình; NXB Bách khoa Hà Nội, 2006 [3] Principles and Practice of Automatic Process Control -Smith, C. A. (1997). (2nd ed.) [4]Process Control Fundamentals-PAcontrol.com 3 Chƣơng 1. MỞ ĐẦU 1.1.GII THIU CHUNG 1.1.1. Khái niệm về quá trình và điều khiển quá trình Điu khin qu trnh Quá trình Biến điều khiển Nhiễu Biến vào Biến trạng thái Biến ra Biến không cần điều khiển Biến cần điều khiển Biến không cần điều khiển Vật chất Năng lượng Thông tin Vật chất Năng lượng Thông tin Quá trình Quá trình và phân loại biến quá trình Biến cần điu khin (controller variable, CV) Biến điu khin (manipulated variable, MV) 4 5 1.1.2. Phân loại quá trình 1.1.3. Mục đích và yêu cầu của điều khiển quá trình 1.2. CÁC THNH PHẦN CƠ BN CA H THNG ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH. 1.2.1.Cấu trúc cơ bản của một HT ĐKQT 6 7 1.2.2. Thiết bị đo: 8 1.2.3. Thiết bị điều khiển 9 1.2.4. Thiết bị chấp hành 10 1.3. MÔ T CHC NĂNG, LƢU Đ P&ID 1.3.1.Mô tả bằng đồ họa [...]... luật - Mô hình máy tính: chƣơng trình phần mềm 18  Mô hình toán học giúp các kỹ sư công nghệ cũng như kỹ sư điều khiển cho các mục đích sau đây: - Hiểu rõ hơn về quá trình sẽ cần phải điều khiển và vận hành - Tối ưu hoá thiết kế công nghệ và điều kiện vận hành hệ thống - Thiết kế sách lực và cấu trúc điều khiển - Lựa chọn bộ điều khiển và xác định các tham số cho bộ điều khiển - Phân tích và kiểm chứng... vi phân thích hợp => mô phỏng các hệ tuyến tính và phi tuyến 31 Tài liệu tham khảo  Hoàng Minh Sơn; Cơ sở hệ thống điều khiển quá trình; NXB Bách khoa Hà Nội, 2006  B.G.Liptak (chủ biên); Process Control 3rd Edition; Chilton Book Co, 1996  Hoàng Minh Sơn; Bài giảng Cơ sở hệ thống điều khiển quá trình  Principles and Practice of Automatic Process Control -Smith, C A (1997) (2nd ed.)  Process Control... thông số công nghệ đã được đặc tả 25 2.3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC BẰNG LÝ THUYẾT Ví dụ bình chứa chất lỏng :      Chất lỏng có thể tích V và khối lượng riêng  Dòng vào và dòng ra có lưu lượng: F0 và F ( giả thiết 0= ) Dựa vào quan hệ nhân quả: V là biến ra, F0 và F là các biến vào Phấn tích quá trình điều khiển: V là biến cần điều khiển F là biến điều khiển thì F0 phụ thuộc vào quá trình đứng... các chữ cái (tiếp) 15 Ví dụ: Bộ điều khiển trao đổi nhiệt 16 17 SIMATIC PCS 7 process control system- Siemens CHƢƠNG II: MÔ HÌNH QUÁ TRÌNH  2.1 GIỚI THIỆU CHUNG  2.1.1 Mục đích của mô hình hóa quá trình - Mô hình là một hình thức mô tả khoa học và cô đọng các khía cạnh thiết yếu của một hệ thống thực, có thể có sẵn hoặc cần phải xây dựng - Một mô hình phản ánh hệ thống thực từ một góc nhìn nào đó... làm việc?      Quá trình thường được vận hành trong một phạm vi Xung quanh điểm làm việc (bài toán điều chỉnh!) Tuyến tính hóa trong một phạm vi nhỏgiúp giảm sai lệch mô hình Cho phép sửdụng biến chênh lệch, đảm bảo điều kiện Áp dụng phép biến đổi Laplace (sơ kiện bằng 0) 28 2.3.3 Mô phỏng quá trình  Mô phỏng là phương pháp tái tạo các hành vi của một hệ thống thực trên cơ sở mô hình nhằm tìm... cần xây dựng Phân chia thành các quá trình con Nhận biết và đặt tên các biến quá trình và các tham số quá trình Liệt kê các giả thiết liên quan tới xây dựng mô hình nhằm đơn giản hoá mô hình  2 Xây dựng các mô hình  Nhận biết các phần tử cơ bản trong hệ thống  Viết các phương trình cân bằng  Đơn giản hoá mô hình bằng cách thay thế, rút gọn và đưa về dạng phương trình vi phân  Tính toán các tham... Computing - MathWorks  Giải các hệphương trình vi phân thường (ODE: ode23, ode45, ) và hệphương trình vi phân đạo hàm riêng (PDE) => mô phỏng hệ phi tuyến  Sử dụng Control Toolbox => mô phỏng hệ tuyến tính  ƒ phỏng trực quan trên cơ sở sơ đồkhối với Mô Simulink, cho phép ghép nối nhiều mô hình thành phần và lựa chọn phương pháp giải phương trình vi phân thích hợp => mô phỏng các hệ tuyến tính và phi tuyến... liên tục mô tả quan hệ giữa các biến quá trình liên tục theo thời gian Nói một cách khác, các tín hiệu sử dụng trong mô hình là các hàm liên tục theo thời gian  Mô hình gián đoạn chỉ phản ánh đặc tính quá trình tại những thời điểm nhất định 24 2.3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC BẰNG LÝ THUYẾT 2.3.1 Các bƣớc tiến hành  1 Phân tích bài toán mô hình hoá:      Tìm hiểu lưu đồ công nghệ, nêu rõ mục đích... lý)  Đi từ các định luật cơ bản của vật lý và hoá học kết hợp với các thông số kỹ thuật của thiết bị công nghệ,  Kết quả nhận được là các phương trình vi phân và phương trình đại số  Mô hình hoá bằng thực nghiệm (phương pháp hộp đen hay nhận dạng quá trình)  Dựa trên thông tin ban đầu về quá trình, quan sát tín hiệu vào ra thực nghiệm  Phân tích các số liệu thu được để xác định cấu trúc và các tham... nên coi là nhiễu 26 2.3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC BẰNG LÝ THUYẾT Ví dụ điều khiển thiết bị gia nhiệt 27 2.3.2 Tuyến tính hóa và mô hình hàm truyền đạt  Tại sao cần tuyến tính hóa?  Tất cả quá trình thực tế đều phi tuyến(ít hay nhiều)  Các mô hình tuyến tính dễ sử dụng( thỏa mãn nguyên lý xếp chồng)  Phần lớn lý thuyết điều khiển tự động sử dụng mô hình tuyến tính( ví dụ hàm truyền đạt)  Biến chênh . Sách tham khảo [1]. Giáo trình Cơ sở hệ thống điều khiển quá trình do bộ môn Tự động hoá XNCN - Khoa Điện. [2]. Hoàng Minh Sơn; Cơ sở hệ thống điều khiển quá trình; NXB Bách khoa Hà Nội,. Khái niệm về quá trình và điều khiển quá trình Điu khin qu trnh Quá trình Biến điều khiển Nhiễu Biến vào Biến trạng thái Biến ra Biến không cần điều khiển Biến cần điều khiển Biến. variable, MV) 4 5 1.1.2. Phân loại quá trình 1.1.3. Mục đích và yêu cầu của điều khiển quá trình 1.2. CÁC THNH PHẦN CƠ BN CA H THNG ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH. 1.2.1.Cấu trúc cơ bản của một