Giáo Trình Điều Khiển Quá Trình Nâng Cao Nghề Sửa Chữa Thiết Bị Tự Động Hóa Trường Cao Đẳng Dầu Khí

• Tác giả: ThS. Nguyễn Xuân Thịnh
• Trường học: Trường Cao Đẳng Dầu Khí
• Chuyên ngành: Sửa Chữa Thiết Bị Tự Động Hóa
• Đề tài: Giáo Trình Điều Khiển Quá Trình Nâng Cao Nghề Sửa Chữa Thiết Bị Tự Động Hóa
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Bà Rịa - Vũng Tàu

Mục lục chi tiết

• 1.1. Mục đích hiệu chuẩn vòng điều khiển
• 1.2. Lý do phải hiệu chuẩn vòng điều khiển (The Reasons for Loop Tuning)
• 1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định của vòng điều khiển
• 1.4. Các thuật ngữ và định nghĩa chuyên ngành
• 1.4.1. Chế độ tỉ lệ (Proportional control mode – P mode)
• 1.4.2. Chế độ điều khiển tỉ lệ - tích phân (PI mode)
• 1.4.3. Chế độ điều khiển PID
• 1.4.4. Các thuật ngữ và định nghĩa liên quan đến hiệu chuẩn vòng điều khiển (Terms and Definitions Associated with Loop Tuning)
• 1.4.5. Xác định loại quá trình (Process Type Identification)
• 2. BÀI 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP HIỆU CHUẨN
• 2.1. Các phương trình cơ bản
• 2.1.1. Phương trình cân bằng năng lượng (Energy Balance)
• 2.1.2. Hằng số thời gian (Time Constant)
• 2.1.3. Phương trình đáp ứng hoàn chỉnh (Complete Response Equation)
• 2.1.4. Hệ số khuếch đại quá trình (Process Gain)
• 2.1.5. Dải tỉ lệ (Proportional Band)
• 2.1.6. Thời gian tích phân (Integral Time)
• 2.1.7. Thời gian vi phân/đạo hàm (Derivative Time)
• 2.1.8. Biểu thức vòng điều khiển PID (PID Control)
• 2.2. Hiệu chuẩn vòng điều khiển hở
• 2.2.1. Tổng quan về qui trình thực hiện (Procesure Overview)
• 2.2.2. Phương pháp hằng số thời gian (Time Constant Method)
• 2.2.3. Phương pháp xác định tốc độ đáp ứng (Reaction Rate Method)
• 2.3. Hiệu chuẩn vòng điều khiển kín (Closed Loop Tuning)
• 2.3.1. Phương pháp chu kì tới hạn (Ultimate Period Method)
• 2.3.2. Phương pháp dao động tắt dần (Dampened Oscillation Method)
• 2.4. Hiệu chuẩn vòng điều khiển trực quan
• 2.5. Sự mất ổn định rõ ràng (Apparent Instability)
• 3. BÀI 3: CÁC SÁCH LƯỢC ĐIỀU KHIỂN NÂNG CAO
• 3.1. Điều khiển truyền thẳng (Feedforward control)
• 3.1.1. Ví dụ điều khiển thiết bị gia nhiệt
• 3.1.2. Cấu trúc cơ bản và bộ điều khiển lý tưởng
• 3.2. Điều tỉ lệ (Ratio control)
• 3.2.1. Ví dụ điều khiển thiết bị khuấy trộn liên tục
• 3.2.2. Ví dụ điều khiển thiết bị gia nhiệt hơi nước
• 3.2.3. Hai cấu hình điều khiển tỉ lệ
• 3.2.4. Bản chất và ý nghĩa của điều khiển tỉ lệ
• 3.3. Điều khiển tầng (Cascade control)
• 3.3.1. Ví dụ điều khiển thiết bị gia nhiệt hơi nước
• 3.3.2. Ứng dụng của điều khiển tầng
• 3.4. Điều khiển phản hồi kết hợp điều khiển truyền thẳng
• 3.5. Điều khiển phản hồi kết hợp điều khiển tỉ lệ
• 3.6. Điều khiển tầng kết hợp điều khiển truyền thẳng
• 4. BÀI 4: HIỆU CHUẨN VÒNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN DCS CENTUM VP
• 4.1. Hiệu chỉnh vòng điều khiển theo định luật Ziegler & Nichols áp dụng cho vòng điều khiển hở (LAB 1)
• 4.1.1. Xác định các thông số: hệ số khuếch đại (KP), thời gian chết (LP), hằng số thời gian (τP)
• 4.1.2. Xác định P, I và D theo định luật Ziegler & Nichols hiệu chuẩn vòng điều khiển hở
• 4.1.3. Điều khiển hệ thống điều khiển lưu lượng với các thông số P, I, D tìm được ở phần 4
• 4.1.4. Hiệu chuẩn các thông số của bộ điều khiển để đáp ứng ngõ ra tối ưu nhất
• 4.2. Hiệu chuẩn vòng điều khiển theo định luật Ziegler & Nichols áp dụng cho vòng điều khiển kín (LAB 2)
• 4.2.1. Xác định chu kỳ tới hạn (TU) và dải tỉ lệ tới hạn (PBU)
• 4.2.2. Xác định P, I và D theo định luật Ziegler & Nichols hiệu chuẩn vòng điều khiển kín
• 4.2.3. Điều khiển hệ thống điều khiển lưu lượng với các thông số P, I, D tìm được ở phần 4
• 4.2.4. Hiệu chuẩn các thông số của bộ điều khiển để đáp ứng ngõ ra tối ưu nhất
• 4.3. Điều khiển tỉ lệ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Điều Khiển Quá Trình Nâng Cao 2020

Giáo trình Điều khiển quá trình nâng cao nghề sửa chữa thiết bị tự động hóa 2020 được biên soạn nhằm cung cấp kiến thức chuyên sâu cho sinh viên. Nội dung giáo trình bao gồm các khái niệm cơ bản và các phương pháp hiệu chuẩn vòng điều khiển. Đây là tài liệu quan trọng cho sinh viên ngành tự động hóa, giúp họ nắm vững các kỹ thuật điều khiển hiện đại.

1.1. Mục tiêu của giáo trình

Giáo trình nhằm trang bị cho sinh viên kiến thức về hiệu chuẩn vòng điều khiển và các phương pháp điều khiển nâng cao. Sinh viên sẽ hiểu rõ tầm quan trọng của việc hiệu chỉnh trong các hệ thống tự động hóa.

1.2. Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình này được thiết kế cho sinh viên cao đẳng nghề sửa chữa thiết bị tự động hóa, những người cần nắm vững kiến thức về điều khiển quá trình trong công nghiệp.

II. Thách thức trong việc hiệu chuẩn vòng điều khiển

Việc hiệu chuẩn vòng điều khiển trong các hệ thống tự động hóa gặp nhiều thách thức. Các yếu tố như nhiễu, độ trễ và sự không ổn định của hệ thống có thể ảnh hưởng đến hiệu quả điều khiển. Để đạt được kết quả tốt nhất, cần có các phương pháp hiệu chuẩn chính xác.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu chuẩn

Các yếu tố như độ trễ của hệ thống, nhiễu và sự thay đổi của biến quá trình có thể làm giảm hiệu quả của vòng điều khiển. Việc nhận diện và điều chỉnh các yếu tố này là rất quan trọng.

2.2. Tầm quan trọng của việc hiệu chuẩn chính xác

Hiệu chuẩn chính xác giúp đảm bảo rằng hệ thống điều khiển hoạt động ổn định và hiệu quả. Điều này không chỉ cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn giảm thiểu rủi ro trong quá trình sản xuất.

III. Phương pháp hiệu chuẩn vòng điều khiển hở

Phương pháp hiệu chuẩn vòng điều khiển hở là một trong những kỹ thuật quan trọng trong giáo trình. Phương pháp này giúp xác định các thông số cần thiết để tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống điều khiển.

3.1. Tổng quan về phương pháp hiệu chuẩn hở

Phương pháp hiệu chuẩn hở bao gồm việc điều chỉnh các thông số như hệ số khuếch đại và thời gian chết để đạt được đáp ứng mong muốn. Đây là bước đầu tiên trong quá trình hiệu chuẩn.

3.2. Các bước thực hiện hiệu chuẩn hở

Quá trình hiệu chuẩn hở bao gồm việc xác định các thông số cơ bản, thực hiện các phép đo và điều chỉnh các thông số để đạt được hiệu suất tối ưu.

IV. Các sách lược điều khiển nâng cao trong giáo trình

Giáo trình cũng đề cập đến các sách lược điều khiển nâng cao như điều khiển truyền thẳng và điều khiển tầng. Những sách lược này giúp cải thiện hiệu suất của hệ thống điều khiển trong các ứng dụng thực tế.

4.1. Điều khiển truyền thẳng

Điều khiển truyền thẳng là một phương pháp hiệu quả trong việc điều chỉnh các biến quá trình. Phương pháp này giúp giảm thiểu độ trễ và cải thiện độ ổn định của hệ thống.

4.2. Điều khiển tầng

Điều khiển tầng cho phép điều chỉnh nhiều biến quá trình đồng thời, giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống điều khiển trong các ứng dụng phức tạp.

V. Ứng dụng thực tiễn của giáo trình trong ngành tự động hóa

Giáo trình Điều khiển quá trình nâng cao không chỉ cung cấp lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong ngành tự động hóa. Các sinh viên có thể áp dụng kiến thức đã học vào thực tế tại các nhà máy công nghiệp.

5.1. Ứng dụng trong công nghiệp hóa chất

Trong ngành công nghiệp hóa chất, việc hiệu chuẩn vòng điều khiển là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm và an toàn trong quá trình sản xuất.

5.2. Ứng dụng trong ngành thực phẩm

Trong ngành thực phẩm, các hệ thống điều khiển tự động hóa giúp kiểm soát chất lượng và an toàn thực phẩm, từ đó nâng cao uy tín của thương hiệu.

VI. Kết luận và tương lai của giáo trình điều khiển quá trình

Giáo trình Điều khiển quá trình nâng cao là tài liệu quan trọng cho sinh viên ngành tự động hóa. Tương lai của giáo trình sẽ tiếp tục được cập nhật để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành công nghiệp.

6.1. Định hướng phát triển giáo trình

Giáo trình sẽ được cập nhật thường xuyên để phản ánh các công nghệ mới và xu hướng trong ngành tự động hóa, đảm bảo sinh viên luôn được trang bị kiến thức hiện đại.

6.2. Tầm quan trọng của việc đào tạo liên tục

Đào tạo liên tục là cần thiết để các kỹ sư tự động hóa có thể nắm bắt và áp dụng các công nghệ mới, từ đó nâng cao hiệu quả công việc và chất lượng sản phẩm.