Nhập môn tự động hóa

Giới thiệu
Giảng viên: TS. Nguyễn Đức Trung
Bộ môn: QTTB CNSH - CNTP
Văn phòng: 210 – C4
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội


Nhập mơn

Tự động hóa là gì ?

• Cỏ trong vườn cũng có thể tự cung cấp độ ẩm,
hệ thống điện tự ngắt, thang máy tự lên xuống,
cửa tự động mở... Tự động hóa là 1 trong 5 lĩnh
vực nghề “hot” nhất, có nhu cầu tuyển dụng
lớn nhất hiện tại và tương lai gần.
( />7/)

• Dùng máy móc thiết bị khí cụ … để thực hiện tự
động các chuyển động và thao tác theo yêu cầu.
• Trong xã hội hiện đại, trong sản xuất đời sống,
học tập và các hoạt động khác quan hệ của con
người với tự động hoá càng ngày càng mật thiết.


Nhập mơn
Phân loại tự động hóa:
2.Tự đơng hố q trình sản
xuất: Trong sản xuất các
ngành Gang, Thép, dầu mỏ,
hoá chất,… thường dùng các

đồng hồ tự động hoá và các
thiết bị tự động hố để điều
khiển các thơng số sản xuất,
thực hiện việc tự động hố
q trình sản xuất và thiết
bị sản xuất.
Hai hạng mục trên thuộc về
tự động hoá nhà máy !


Nhập mơn về tự động hóa
Nhiệm vụ
Một số khái niệm cơ bản
Quan hệ giữa yêu cầu công nghệ và tự động

hóa


Nhiệm vụ của tự động hóa ?
•An tồn cho
con người và
thiết bị trong
hoạt động sản
xuất
•Vận hành tin
cậy, kinh tế
•Nâng cao chất
lượng, năng

Nhim v ca t ng húa ?
ãTự động hoá các QTCN là yếu tố quan trọng
trong s nghiệp công nghiệp hoá và hiện đại hoá
của Nớc ta
ãTrên thế giới, kỹ thuật tự động đà phát triển
rất mạnh mẽ trong tất cả các ngành CN
ã Tự động hoá đà cho phép làm ra sản phẩm có
chất lợng cao, ổn định với giá thành hạ


Giới thiệu về hệ thống tự động hóa
5. Cấp
quản lý
cơng ty

Workstation,
PC, Servers

4. Cấp quản lý
nhà máy

Workstation,
PC, Servers

3. Cấp giám sát - chỉ huy

Workstation,
PC

2. Cấp điều khiển

Controllers,
PLC,
CNC, PC

1. Cấp trường (cảm biến - chấp hành)

Controllers,
sensors,
actuators


Phân cấp:

Cấp thứ nhất: là

5. Cấp
quản lý
công ty

Workstation,
PC, Servers

4. Cấp quản lý
nhà máy

Workstation,
PC, Servers

3. Cấp giám sát - chỉ huy

Workstation,
PC

2. Cấp điều khiển

Controllers,
PLC,
CNC, PC

1. Cấp trường (cảm biến - chấp hành)

Controllers,
sensors,
actuators

cấp cảm biến –
chấp hành hay cấp
trường. Nó thực
hiện kết nối các bộ
điều khiển, cảm
biến và các cơ cấu
chấp hành


Phân cấp:

Cấp thứ hai: là cấp

5. Cấp

quản lý
công ty

Workstation,
PC, Servers

4. Cấp quản lý
nhà máy

Workstation,
PC, Servers

3. Cấp giám sát - chỉ huy

Workstation,
PC

2. Cấp điều khiển

Controllers,
PLC,
CNC, PC

1. Cấp trường (cảm biến - chấp hành)

Controllers,
sensors,
actuators

điều

khiển
(phân
xưởng) thực hiện việc
điều khiển các q
trình cơng nghệ và
thực hiện việc kết nối
các bộ điều khiển,
thiết bị điều khiển
logic khả trình PLC,
thiết bị điều khiển q
trình cơng nghệ trong
máy điều khiển số
CNC hoặc các máy
tính PC cơng nghiệp.


Phân cấp:

Cấp thứ ba: là cấp

5. Cấp
quản lý
công ty

Workstation,
PC, Servers

4. Cấp quản lý
nhà máy

Workstation,
PC, Servers

3. Cấp giám sát - chỉ huy

Workstation,
PC

2. Cấp điều khiển

Controllers,
PLC,
CNC, PC

1. Cấp trường (cảm biến - chấp hành)

Controllers,
sensors,
actuators

vận hành, giám sát chỉ
huy, thực hiện chức
năng vận hành giám
sát và điều khiển chi
huy cho q trình cơng
nghệ. Cấp này thực
hiện các chức năng
giao diện người – máy,
lưu trữ các số liệu liên
quan tới sản xuất, ra

các lệnh, thiết lập cấu
hình cũng như thay đổi
chế độ làm việc cho
q trình cơng nghệ,
máy sản xuất,...


Thiết bị trong cấp

Phân cấp:
5. Cấp
quản lý
công ty

Workstation,
PC, Servers

4. Cấp quản lý
nhà máy

Workstation,
PC, Servers

3. Cấp giám sát - chỉ huy

Workstation,
PC

2. Cấp điều khiển

Controllers,
PLC,
CNC, PC

1. Cấp trường (cảm biến - chấp hành)

Controllers,
sensors,
actuators

thứ ba này là các
máy trạm làm việc,
các máy tính PC.
Các cấp 1, 2 và 3
là các cấp trực tiếp
thực hiện q trình
Cấp
cơng thứ
nghệ.
tư: là cấp
quản lý nhà máy và
thực hiện phối hợp
nhiều nhiệm vụ quản
lý khác nhau như
quản lý kỹ thuật,
quản lý sản xuất,
quản lý nguồn lực,...


Phân cấp:

Cấp

5. Cấp
quản lý
công ty

Workstation,
PC, Servers

4. Cấp quản lý
nhà máy

Workstation,
PC, Servers

3. Cấp giám sát - chỉ huy

Workstation,
PC

2. Cấp điều khiển

Controllers,
PLC,
CNC, PC

1. Cấp trường (cảm biến - chấp hành)

Controllers,

sensors,
actuators

thứ
năm:
quản lý công ty,
thực hiện kết nối và
phối hợp các hoạt
động quản lý khác
nhau trên mọi nhà
máy, chi nhánh, văn
phịng cơng ty tại
nhiều thành phố
cũng như quốc gia
khác nhau.


Q trình cơng nghệ
Ví dụ: thanh trùng  q trình ổn nhiệt
Là sự biến đổi trạng thái liên tục:
các dòng năng lượng
các dịng vật chất

Nhằm mục đích: tạo ra sản phẩm hoặc bán

thành phẩm từ nguyên liệu
Sản phẩm hoặc bán thành phẩm của QTCN
đó là nguyên liệu cho QTCN kế tiếp
QTCN luôn được mô tả dưới dạng vào/ra

Q trình cơng nghệ
Năng lượng
(Điện, than, nhiên liệu …)

Sản phẩm/Bán
thành phẩm

Nguyên liệu
Phụ liệu, phụ gia, xúc tác

QTCN
Phế phẩm

Phế thải …


Q trình cơng nghệ

• Q trình cơng nghệ là tổ hợp (liên
hoàn: nối tiếp hoặc đồng bộ: song
song ) của nhiều q trình cơ bản 
tính phức tạp rất cao
trình cơ bản: gia cơng thủy - cơ học, nhiệt, bay hơi …
ến đổi dạng vật chất trên cơ sở năng lượng được cấp


Q trình cơng nghệ

• Quy trình CN: thể hiện tính

tuần tự trong Q trình CN,
đặc trưng bở các tham số
cơng nghệ: nhiệt độ, lưu
lượng, pH …
Chế độ CN: tổ hợp các tham số CN  thường biến đổi mạ
• Chế độ CN chuẩn là CĐCN tối ưu (tốt nhất được
chọn)  đáp ứng một hoặc nhiều tiêu chí của nhà
sản suất (chất lượng, năng lượng, giá thành )


Vận hành q trình cơng nghệ
Mơ hình hóa: tín hiệu vào/ra
Z: Nhiễu công nghệ: các đại lượng không điều
chỉnh được như nguyên liệu đầu vào, nhiệt độ độ
ẩm môi
Y: Đáp
ứngtrường
QTCN…

X: Thao tác vận
hành
X

z

QTCN
X: Độ mở van,
đóng/cắt

Y

Y: T, P, F, pH
…


Vận hành q trình cơng nghệ
Đại lượng
Vượt ngưỡng
Giới hạn trên
Điểm đặt (chế độ chuẩn CN)
Biến quá trình
(đáp ứng quá trình công nghệ)

Giới hạn dưới
Thời gian

Giây/phút/giờ/ngày/tháng/nắmMã của sản phẩm lỗi ???


Vận hành q trình cơng nghệ
Z
nghệ
trình
X

Z: Nhiễu cơng
Y: Biến q

X: Tác động điều
chỉnh
Y

QTCN
Thao
tác
Phân
tích Cảm
nhận


Tự động hóa q trình
cơng
nghệ
z
X

QTCN
Cơ cấu
chấp
hành

Thao tác
Cảm nhận

Bộ điều
khiển

Phân tích

Y

Thiết bị
đo
lường