Bài giảng Hệ thống PLC và DCS - Chương 7: Qui trình tích hợp hệ thống trình bày các bước phát triển hệ thống, mục đích điều khiển, mô tả các chức năng điều khiển, đánh giá và lựa chọn giải pháp hệ thống.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Hệ thống PLC và DCS - Chương 7: Qui trình tích hợp hệ thống (ĐHBKHN)
- Chương 7:
Qui trình tích hợp
Chương 7
hệ thống
2004, HOÀNG MINH SƠN
12/06/2015
- Nội dung
7.1 Các bước phát triển hệ thống
7.2 Mục đích điều khiển
7.3 Mô tả các chức năng điều khiển
Chương 7
7.4 Đánh giá và lựa chọn giải pháp hệ thống
HMS
12/06/2015
2
- 7.1 Các bước phát triển hệ thống
Các mục đích điều Đặc tả chức năng Yêu cầu và mô tả
khiển cơ bản hệ thống công nghệ
Các định luật vật lý
và hóa học
Xây dựng & khảo sát Dữ liệu vận hành
Phân tích & nhận mô hình quá trình thực tế
dạng quá trình
Thiết kế sách lược
Chương 7
điều khiển
Lý thuyết điều
khiển tự động
Thiết kế thuật toán Kinh nghiệm từ các
điều khiển dự án khác
Công nghệ hệ thống Lựa chọn giải pháp
điều khiển hệ thống
Công nghệ phần Phát triển phần mềm Thông tin, hỗ trợ từ
mềm công nghiệp ứng dụng nhà cung cấp
Chỉnh định & đưa
HMS vào vận hành
12/06/2015
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
3
- 7.2 Mục đích điều khiển
1. Đảm bảo vận hành ổn định, trơn tru: đảm bảo
năng suất (tốc độ sản xuất), kéo dài tuổi thọ máy
móc, vận hành thuận tiện
2. Đảm bảo chất lượng sản phẩm: giữ các thông số
Chương 7
chất lượng sản phẩm biến động trong một khoảng
nhỏ
3. Đảm bảo vận hành an toàn: cho con người, máy
móc, thiết bị và môi trường
4. Nâng cao hiệu quả kinh tế, tăng lợi nhuận: giảm
chi phí nhân công, nguyên liệu và nhiên liệu, thích
ứng nhanh với yêu cầu thay đổi của thị trường
5. Giảm ô nhiễm môi trường: Giảm nồng độ các chất
độc hại trong khí thải, nước thải, giảm bụi, giảm sử
HMS dụng nguyên liệu và nhiên liệu
12/06/2015
4
- 7.3 Đặc tả chức năng
Các chức năng điều khiển quá trình: Lưu đồ P&ID
(Pipe and Instrumentation Diagram)
Chi tiết chức năng điều khiển rời rạc: Biểu đồ logic
(Binary Logic Diagram)
Chương 7
Chi tiết chức năng điều khiển trình tự: Biểu đồ trình
tự (Sequential Function Charts)
HMS
12/06/2015
5
- Nhắc lại các chức năng điều khiển cơ sở
(Theo ANSI/ISA 88.01-1995)
Điều chỉnh (regulatory control): Duy trì các biến đầu ra của
một quá trình tại các giá trị đặt tương ứng trong điều kiện
có tác động nhiễu và giá trị đặt thay đổi
– Ví dụ điều chỉnh nhiệt độ, mức, lưu lượng, áp suất, nồng độ
Chương 7
Điều khiển rời rạc (discrete control): Duy trì các trạng thái
của thiết bị quá trình tại một giá trị chọn từ tập các trạng
thái ổn định biết trước.
– Ví dụ điều khiển đóng/mở máy bơm, quạt gió, máy khuấy
Điều khiển trình tự (sequential control) : một lớp chức năng
điều khiển quá trình công nghiệp với mục đích đưa quá
trình qua một trình tự các trạng thái riêng biệt (đóng/mở,
khởi động/dừng)
– Ví dụ: Điều khiển quá trình khởi động/dừng một nhóm thiết bị
HMS quá trình, điều khiển một mẻ pha chế hỗn hợp
12/06/2015
6
- Ví dụ chức năng điều chỉnh
Chương 7
HMS
12/06/2015
7
- Ví dụ điều khiển rời rạc
Điều khiển thiết bị: điều khiển và giám sát việc khởi động, dừng
hoặc chuyển chế độ cho các thiết bị quá trình đơn lẻ, ví dụ van
on/off, băng tải, động cơ, máy bơm, v.v...
Trạng thái ổn định
Chương 7
DO1 DI1-1 DI1-2
ON ON OFF
OFF OFF ON
Ví dụ trạng thái lỗi
ON OFF OFF
Trạng thái ổn định
Start Stop Motor
ON OFF Running
OFF OFF Running
OFF ON Stopped
OFF OFF Stopped
HMS
12/06/2015
8
- Ví dụ điều khiển rời rạc (tiếp)
Khóa liên động: Đảm bảo chức năng bảo vệ, an toàn cho hệ
thống máy móc thiết bị và cho con người bằng cách ngăn chặn
tình huống dẫn đến trạng thái lỗi cũng như giảm thiểu tác hại của
trường hợp xảy ra sự cố:
Khóa liên động quá trình (process interlocks): Đảm bảo logic vận
Chương 7
hành bình thường, tránh gây lỗi và sự cố cho thiết bị quá trình
Khóa liên động an toàn (safety interlocks): Kích hoạt các thao tác
can thiệp mạnh (tách, cách ly hoặc dừng khẩn cấp để giảm thiểu
hậu quả của sự cố tới máy móc, con người và môi trường
Trạng thái ổn định
V1 V2 V3
Đóng Đóng Đóng
Mở Mở Đóng
Mở Đóng Mở
Ví dụ trạng thái lỗi
Mở Đóng Đóng
HMS Mở Mở Mở
12/06/2015
9
- Ví dụ điều khiển trình tự
Chương 7
Ví dụ các bước điều khiển bình trộn theo mẻ
– Kiểm tra van xả đã đóng chưa, nếu chưa thì đóng lại và mở các
van cấp vào ở chế độ làm việc (ví dụ 50%)
– Khởi động các máy bơm cấp, khởi động các vòng điều khiển mức
và lưu lượng để điều khiển các van cấp
– Khi mức dung dịch đạt được một giá trị nào đó, khởi động động cơ
quay trộn
– Chờ một thời gian và dừng động cơ quay trộn
HMS – Dừng theo thứ tự các máy bơm, vòng điều khiển lưu lượng, mức,
Mở van xả và bơm hút sản phẩm
12/06/2015
10
- 7.3.1 Lưu đồ P&ID
Lưu đồ P&ID: Pipe and Instrumentation Diagram
– Lưu đồ công nghệ + các biểu tượng thiết bị và chức năng tự
động hóa
– Một trong các tài liệu thiết kế quan trọng nhất về hệ thống
đo lường, điều khiển và giám sát
Chương 7
– Cơ sở cho lựa chọn và lắp đặt thiết bị, phát triển phần mềm
điều khiển và giám sát quá trình (bài toán điều khiển quá
trình)
Các biểu tượng lưu đồ được ISA (Instrumentation
Society of America) chuẩn hóa:
– ISA S5.1: Instrumentation Symbols and Identification
– ISA S5.3: Graphic Symbols for Distributed Control/Shared
Display Instrumentation, Logic and Computer Systems
Các biểu tượng lưu đồ bao gồm:
– Các biểu tượng thiết bị
HMS – Các biểu tượng tín hiệu và đường nối
12/06/2015 – Ký hiệu nhãn thiết bị và các biểu tượng chức năng
11
- Lưu đồ điều khiển quá trình trao đổi nhiệt
Chương 7
HMS
12/06/2015
12
- Biểu tượng thiết bị
Phòng điều khiển trung Vị trí mở rộng Hiện
tâm (Auxilary Location) trường
(Remote) (Local)
Phần cứng
Thiết bị đơn lẻ
Chương 7
Phần cứng chia sẻ
- Hiển thị chia sẻ
- Điều khiển chia sẻ
Phần mềm
Chức năng máy tính
Logic chia sẻ
Điều khiển logic khả
trình
Thiết bị cho hai biến hoặc
HMS một biến với hai hoặc nhiều chức năng
12/06/2015
13
- Biểu tượng tín hiệu và đường nối
Tín hiệu không định nghĩa
Đường nối tới quá trình kỹ thuật hoặc cấp năng lượng
Tín hiệu khí nén
Chương 7
Tín hiệu điện
Tín hiệu thủy lực
Tín hiệu điện từ hoặc âm thanh (có dẫn định) *
Tín hiệu điện từ hoặc âm thanh (không dẫn định)*
Đường nối nội bộ hệ thống (liên kết phần mềm hoặc dữ liệu)
Đường nối cơ học
Ống mao dẫn x x x
HMS
* Các hiện tượng điện từ gồm cả nhiệt, sóng vô tuyến, phóng xạ nguyên tử và ánh sáng.
12/06/2015
14
- Ký hiệu các đường cấp năng lượng
AS (Air supply): cấp không khí
AS
ES (Electric supply): cấp điện
ES
GS (Gas supply): cấp gas
GS
HS (Hydraulic supply): cấp thủy lực
HS
Chương 7
NS (Nitrogen supply): cấp nitơ NS
SS (Steam supply): cấp hơi nước SS
WS (Water supply): cấp nước WS
HMS
12/06/2015
15
- Nhãn thiết bị và ký hiệu chức năng
Chỉ thị (Indication) và điều khiển (Control) chênh áp
(Differential Pressure), vòng loop 103.
Báo động (Alarm) vượt ngưỡng trên (High) nhiệt độ
(Temperature), cảnh giới quá nhiệt vòng loop 104.
Chương 7
Mã số vòng loop, điểm đo
P D I C-103
Chữ cái đầu: Biến đo hoặc khởi tạo
Chữ cái phụ: Bổ sung cho chữ đầu
Các chữ cái sau: Các chức năng
chỉ thị, bị động hoặc đầu ra
Chữ cái phụ sau: Bổ sung ý nghĩa
chức năng cho chữ cái đứng trước nó
T A H-104
HMS
12/06/2015
16
- Ý nghĩa các chữ cái
Chữ cái đầu Các chữ cái đứng sau
Biến đo hoặc Bố sung, thay Chức năng chỉ Chức năng đầu Bổ sung, thay
khởi tạo đổi thị hoặc bị động ra đổi
A Analysis Alarm
B Burner, Tự chọn Tự chọn Tự chọn
Combustion
C Tự chọn Control
Chương 7
D Tự chọn Differential
E Voltage Sensor
F Flow Rate Ratio (Fraction)
G Tự chọn Glass, Viewing
Device
H Hand High
I Current Indicate
J Power Scan
K Time, Time Time Rate of Control Station
Schedule Change
L Level Light Low
HMS M Tự chọn Momentary Middle
N Tự chọn Tự chọn Tự chọn Tự chọn
12/06/2015
17
- Ý nghĩa các chữ cái (tiếp)
Chữ cái đầu Các chữ cái đứng sau
Biến đo hoặc Bố sung, thay Chức năng chỉ Chức năng đầu Bổ sung, thay
khởi tạo đổi thị hoặc bị động ra đổi
O Tự chọn Orifice,
Restriction
P Pressure, Point (Test
Vacuum Connection)
Chương 7
Q Quantity Integrate, Total
R Radiation Record
S Speed, Safety Switch
Frequency
T Temperature Transmit
U Đa biến Đa chức năng Đa chức năng Đa chức năng
(Universal)
V Vibration, Mech. Valve, Damper,
Analysis Louver
W Weight, Force Well
X Không xếp loại Trục X Không xếp loại Không xếp loại Không xếp loại
Y Event, State, Trục Y Relay, Compute,
Presence Convert
HMS
Z Position, Trục Z Driver, Actuator,
12/06/2015 Dimension Phần tử ĐK
18
- Các ký hiệu chức năng tính toán
Ký hiệu Chức năng
1-0 hoặc ON/OFF Điều khiển ON/OFF hoặc chuyển mạch (Switch)
hoặc ADD Cộng hoặc tổng (cộng và trừ), với 2 hoặc nhiều đầu vào
hoặc SUB Hiệu (với hai hoặc nhiều đầu vào)
, +, - Độ dịch (1 đầu vào)
AVG. Trung bình
Chương 7
%, 1:3 hoặc 2:1 Khuếch đại (đầu vào : đầu ra)
x , Nhân, chia (2 hoặc nhiều đầu vào)
hoặc SQ. RT. Căn bậc hai
xn hoặc x1/n Lũy thừa
f(x) Hàm
1:1 Tăng cường
> hoặc HIGHEST Chọn giá trị lớn nhất
> hoặc LOWEST Chọn giá trị nhỏ nhất
REV. Đảo ngược
E/P, P/I, A/D, D/A Biến đổi (E, H, I, O, P, R)
Tích phân (theo thời gian)
HMS D hoặc d/dt Đạo hàm hoặc tốc độ
12/06/2015 I/D Nghịch đảo đạo hàm
19
- Ví dụ điều khiển vòng kín
Chương 7
HMS
12/06/2015
20
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
