ĐIỀU KHIỂN THỜI GIAN THỰC VÀ GIÁM SÁTSoan theo bài giảng Technique de Supervision của Eric Zamai

ĐIỀU KHIỂN THỜI GIAN THỰC
VÀ GIÁM SÁT
1

Soan theo bài giảng Technique de Supervision
của Eric Zamai


NỘI DUNG


Định nghĩa cơ bản



Theo dõi và giám sát (Surveillance et
supervision)



Cấu trúc điều khiển (structure de pilotage)



Tổng quan về mạng SCADA (Le SCADA en
général)



Giám sát hệ thống mạng điện



Giới thiệu giao diện người – máy (HMI)
2


CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN


Hệ thống / Quá trình / Cơ cấu điều khiển



Khả năng quan sát / Khả năng điều khiển /
Khả năng vận hành / Tính thực thi

3


CÁC KHÁI NIÊM CƠ BẢN


Hệ thống (Système)
 Hệ

điều hành
 Hệ thống thông tin
 Hệ thống chính trị
...


Hệ thống được điều khiển
 Tập hợp các yếu tố phần cứng mà ta muốn chuyển
tiếp một hoạt động cụ thể, có thể dự đoán được, để
hoàn thành một công việc cụ thể.

 Hệ

thống điều khiển

 Tập hợp các yếu tố phần cứng và phần mềm cho
phép chuyển tiếp đến hệ thống được điều khiển các
luật hoạt động đã được định nghĩa
4


CÁC KHÁI NIÊM CƠ BẢN


Vai trò của hệ thống điều khiển (système de
commande)
 Áp

đặt vào hệ thống được điều khiển một hành động
cụ thể để đạt được kết quả theo nhu cầu người sử
dụng
 Đưa tiến trình đạt đến một trạng thái ổn định đặc biệt,
mà tuân thủ một số ràng buộc vật lý, như khả năng
của thiết bị, công suất nguồn

5


CÁC KHÁI NIÊM CƠ BẢN


Quy tắc điều khiển tiến trình
 Hệ

thống điều khiển được thiết kế về phần cứng và
phần mềm để hệ thống được điều khiển tiến triển phù
hợp với các tiêu chuẩn và yêu cầu của người điều
hành.



Quá trình (processus)
 Chuỗi

các công việc hoặc hoạt động được ràng buộc
bởi dữ liệu đầu vào và tạo ra tín hiệu ở đầu ra.

6


CÁC KHÁI NIÊM CƠ BẢN


Dữ liệu đầu vào
 Nhiễu:

xuất hiện trong quá trình, không biết trước
 Đại lượng điều khiển: tín hiệu xác định được và đưa
vào quá trình


Dữ liệu đầu ra
 Tín

hiệu: thể hiện hoạt động của quá trình. Đó là
những điểm duy nhất có thể quan sát được, cho phép
xác định trạng thái của quá trình

 Tín

hiệu  cảm biến (thông tin về trạng thái của tiến
trình)
 cơ cấu chấp hành (hành động của tiến trình)

7


CÁC KHÁI NIÊM CƠ BẢN


Điều khiển một tiến trình = f(tính chất của tiến
trình)

Hệ thống liên tục
 Hệ thống không liên tục (rời rạc, các sự kiện rời

rạc)
 Hệ lai


8


CÁC KHÁI NIÊM CƠ BẢN


Hệ thống liên tục (Système continuous)
 Thông

qua các thông số, xác định được mọi trạng thái
của hệ thống.
 Thông số: biến trạng thái
 Quy luật hoạt động: phương trình đại số / vi phân, hàm
truyền
đạt


Hệ thống không liên tục
 Biết

được một phần các trạng thái của hệ thống.

Không thể biết tất cả do thiếu cảm biến
 Biết các trạng thái không thường trực để điều khiển


 Hệ

thống rời rạc

 Hệ

thống các sự kiện rời rạc
9


CÁC KHÁI NIÊM CƠ BẢN


Hệ thống rời rạc
 Đặc

trưng bởi các điểm quan sát theo chu kỳ nhất

định
 Xuất phát từ hệ liên tục, dựa vào các phương trình


Hệ thống các sự kiện rời rạc
 Đặc

trưng bởi các sự kiện quan trọng không có tính
chu kì (đạt ngưỡng hay không)
 Mô tả sự thay đổi trạng thái bằng các sự kiện
 Khái niệm: hoạt động / sự kiện

10


CÁC KHÁI NIÊM CƠ BẢN


Sự kiện (Evénement)
 Minh

chứng cho sự thay đổi trạng thái quan trọng của tiến

trình
 Quan trọng cho điều khiển, để cập nhật mô hình của tiến trình
 Đặc trưng bởi các giá trị và thời điểm sử dụng chúng.


Hoạt động (Activité)
 Tập

hợp các hành động của tiến trình, không dưới 2 sự kiện
 Không kể đến các hành động được cho là không có ý nghĩa
 Mất thông tin trên tiến trình thực tế


Ví dụ : thang máy
 Đường

đi được biết đến theo từng điểm
 Hành động chuyển tầng là quan trọng cho việc điều khiển
 Hoạt động có thể được mô tả như sự dịch chuyển giữa 2 giá trị

ngưỡng (tầng xuất phát và tầng đến).
11


CÁC KHÁI NIÊM CƠ BẢN


Sự hình thành lệnh bởi hệ thống điều khiển đến
hệ thống được điều khiển
3

mô hình cơ bản xuất phát từ sự tương tác của hệ
thống điều khiển và được điều khiển
Điều khiển (commande)
 Điều chỉnh (Regulation)
 Điều khiển tự động (Commande d’automatisme)


12


CÁC KHÁI NIÊM CƠ BẢN


Điều khiển (Commande)
 Các

giá trị chính xác được gán cho tín hiệu đầu vào (Hệ hở)
 Kết quả: nếu nhiễu không điều khiển được, giải pháp điều khiển
sẽ làm sai lệch trạng thái của tiến trình. Điều khiển có thể

không đáp ứng được trạng thái hiện tại của tiến trình

13


CÁC KHÁI NIÊM CƠ BẢN


Điều chỉnh (Regulation)
 Cải

thiện độ chính xác của quá trình điều khiển hệ
thống bằng cách giảm ảnh hưởng của nhiễu (Hệ kín)
 Bộ điều khiển được xây dựng theo hàm của tín hiệu
vào và trạng thái của tiến trình (đối tượng)
 Bộ so sánh: tính sai lệch 2 tín hiệu
 Bộ chỉnh sửa: sử dụng sai lệch để xây dựng bộ điều
khiển

14


CÁC KHÁI NIÊM CƠ BẢN


Điều khiển tự động (Commande d’Automatisme)
 Đối

tượng được điều khiển theo vòng kín và điều khiển
tín hiệu vào bởi hệ thống điều khiển thông qua trạng

thái của đối tượng

15


CÁC KHÁI NIÊM CƠ BẢN


Điều khiển tự động (Commande d’Automatisme)

16


CÁC KHÁI NIÊM CƠ BẢN


Đối với hệ thống số:
 Tín

hiệu ra của tiến trình chỉ được đọc bởi hệ thống
điều khiển tại những thời điểm nhất định
 Tín hiệu điều khiển chỉ được cung cấp vào từng thời
điểm nhất định
 Quan tâm: Mẫu giá trị và thời điểm lấy mẫu  Ts

17


CÁC KHÁI NIÊM CƠ BẢN


Bộ tính toán chuyên biệt rất nhanh (automate, PC
Temps Réel)  điều khiển số - tương tự đa vòng

18


CÁC KHÁI NIÊM CƠ BẢN


Điều khiển các hệ thống phức tạp

19


CÁC KHÁI NIÊM CƠ BẢN


Lý thuyết về điều khiển
 Điều

khiển quá trình sản xuất liên quan đến cảm biến /
cơ cấu chấp hành (truyền động) vào tiến trình
 Một số ràng buộc cần tuân thủ
Khả năng quan sát được (Observabilité)
 Điều khiển được (Commandabilité)
 Khả năng vận hành (Fiabilité)
 Khả năng thực thi (Réalisme)


20


CÁC KHÁI NIÊM CƠ BẢN


Observabilité
 Trạng

thái cấm: trạng thái mà một vài chức năng của các
thành phần trong hệ thống bị nguy hiểm (điện trở vật
liệu, giới hạn về khả năng của thiết bị ...)
 Trạng thái sử dụng được: các chức năng hoạt động bình
thường của hệ thống
Trạng thái không sử dụng được

Trạng thái sử dụng được

21


CÁC KHÁI NIÊM CƠ BẢN


Ví dụ: Máy gia công cơ khí

 Tình

huống : đối tượng tốt, nhưng trạng thái bề mặt
thiết bị không tốt

 Cảm biến

22


CÁC KHÁI NIÊM CƠ BẢN


Commandabilité
 Khả

năng đưa ra được các lệnh điều khiển đến đối tượng
 Một số vùng quan sát được nhưng không điều khiển trực
tiếp được

23


CÁC KHÁI NIÊM CƠ BẢN


Fiabilité
 Khả

năng thực hiện công việc trong điều kiện và thời
gian xác định
Công cụ gãy, mòn

Cảm
biến

hỏng

 Hệ

thống điều khiển là vận hành tốt khi có tích hợp
các phương tiện dò lỗi của đối tượng và giải pháp
khắc phục kèm theo.
24


CÁC KHÁI NIÊM CƠ BẢN


Réalisme
 Tất

cả các hệ thống đk thực hiện được khi nó bao trùm
các tình huống thực tế mà nó chắc chắn.
 Đối tượng được mô tả bằng các hoạt động (trên cơ cấu
chấp hành), tín hiệu ra được thể hiện thông qua các
cảm biến
 Bài toán: số cơ cấu chấp hành và cảm biến không
tương quan
 Giải pháp:
1 cảm biến cho nhiều cơ cấu chấp hành (hệ thống khó điều
khiển)
 Nhiều cảm biến đo 1 hoạt động (điều khiển + giám sát)


25