Tự Động Hóa Các Công Trình Cấp và Thoát Nước - Phạm Thị Giới Phần 1

Tác giả : Nguyễn Minh | 25 - 06 - 2025 | 8:16 PM | 24 Lượt xem

Phần 1: Tổng quan và các khái niệm nền tảng về Tự động hóa

Phần này xây dựng nền tảng kiến thức, giải thích lý do tại sao tự động hóa (TĐH) lại quan trọng và định nghĩa các khái niệm, nguyên tắc cốt lõi của lĩnh vực này.

1.1. Tầm quan trọng và lợi ích của Tự động hóa

Tài liệu mở đầu bằng việc khẳng định vai trò của TĐH như một ngành khoa học công nghệ mũi nhọn, là con đường tất yếu để đẩy nhanh tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập kinh tế. Việc áp dụng thành tựu TĐH mang lại những lợi ích to lớn và toàn diện, đã được chứng minh qua nhiều năm:

Về kinh tế - Kỹ thuật: Giúp đạt năng suất lao động cao, giảm chi phí nguyên vật liệu và các dạng năng lượng tiêu thụ, đồng thời nâng cao chất lượng và hạ giá thành sản phẩm, từ đó tạo khả năng cạnh tranh cao hơn trên thị trường quốc tế.

Về xã hội và con người: TĐH giúp xã hội văn minh hơn bằng cách nâng cao dân trí trên diện rộng trong tổ chức sản xuất. Quan trọng hơn, nó giải phóng con người khỏi lao động chân tay, các công việc nhàm chán và độc hại.

Về môi trường: TĐH còn có vai trò bảo vệ môi trường sinh thái mà con người đang sinh sống. Để thực hiện thành công mục tiêu "đi tắt, đón đầu" các công nghệ cao, yếu tố con người có đủ năng lực là điều kiện tiên quyết, đòi hỏi công tác đào tạo phải được chú trọng.

1.2. Các mức độ và chức năng của TĐH

TĐH trong các quá trình sản xuất được phân chia thành ba mức độ phát triển, từ đơn giản đến phức tạp:

TĐH từng phần: Chỉ một hay vài khâu chính của dây chuyền công nghệ được TĐH một cách cục bộ. Mức độ này cũng đã góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế-kỹ thuật và độ tin cậy.

TĐH liên hợp: Tất cả các khâu chính và phụ của quá trình sản xuất đều được TĐH và được điều khiển tập trung từ một Trạm Điều Độ Trung Tâm. Tại đây, người công nhân phải thực hiện các nhiệm vụ: theo dõi các thông số chất lượng và số lượng của quá trình công nghệ; theo dõi các tín hiệu về trạng thái, chế độ làm việc và các sự cố; và dựa vào đó để lựa chọn chế độ làm việc tối ưu (chế độ tiêu tốn ít nguyên vật liệu và năng lượng nhất trên một đơn vị sản phẩm).

TĐH hoàn toàn: Là mức độ cao nhất, trong đó máy tính công nghiệp không chỉ điều khiển mà còn tự động thực hiện việc lựa chọn chế độ làm việc tối ưu, giải phóng hoàn toàn con người khỏi mọi công việc điều khiển quá trình sản xuất.

Các chức năng chính mà hệ thống TĐH đảm nhiệm trong một nhà máy bao gồm:

Điều khiển có khoảng cách và Điều khiển từ xa: Cho phép vận hành thiết bị từ một vị trí thuận lợi, an toàn, tránh môi trường độc hại.

Bảo vệ tự động: Các thiết bị chuyên dụng tự động ngắt các bộ phận bị sự cố, và thực hiện chức năng "liên động" để tránh các thao tác sai của người vận hành. Liên động được chia làm hai dạng: liên động sự cố (tự động tắt lần lượt các máy móc bị ảnh hưởng khi có sự cố) và liên động cấm chỉ (loại trừ khả năng đóng/ngắt sai tuần tự mà quy trình công nghệ yêu cầu).

Điều chỉnh tự động: Sử dụng các bộ điều chỉnh để duy trì một hoặc một vài đại lượng của quá trình công nghệ theo một chế độ đã định sẵn.

1.3. Các nguyên tắc điều khiển tự động cơ bản

Nguyên tắc điều khiển cho biết cách thức một hệ thống tạo ra tác động điều khiển. Có 5 nguyên tắc chính:

Nguyên tắc điều khiển theo độ lệch (Nguyên tắc liên hệ ngược): Dựa trên sơ đồ vòng kín, tác động điều khiển được hình thành dựa trên tín hiệu sai lệch, là kết quả so sánh giữa giá trị yêu cầu và giá trị thực tế đo được. Đây là nguyên tắc cơ bản nhất, có khả năng giảm ảnh hưởng của nhiễu và điều khiển được cả những đối tượng không ổn định.

Nguyên tắc điều khiển theo nhiễu (Bù nhiễu): Dựa trên sơ đồ mạch hở, hệ thống đo lường nhiễu từ bên ngoài, sau đó một bộ bù nhiễu sẽ tạo ra một tác động ngược dấu để triệt tiêu ảnh hưởng của nhiễu đó. Vì không đo lường tín hiệu đầu ra nên nguyên tắc này kém chính xác.

Nguyên tắc điều khiển phối hợp: Là sự kết hợp của hai nguyên tắc trên. Tại bộ so sánh có cả tín hiệu sai lệch (từ liên hệ ngược) và tín hiệu bù nhiễu, giúp nâng cao độ chính xác của việc điều khiển.

Nguyên tắc điều khiển theo chương trình: Tác động điều khiển được thành lập theo một hàm số đã được định sẵn của tác động chủ đạo. Đây cũng là một hệ mạch hở.

Nguyên tắc điều khiển thích nghi: Là một hệ thống tiên tiến nhất, trong đó có sử dụng các thiết bị phụ (gọi chung là thiết bị tự chỉnh) để tự động thay đổi cấu trúc hoặc thông số của thiết bị điều khiển. Việc này giúp hệ thống thích ứng với những biến động của môi trường và của chính đối tượng, nhằm đạt tới chỉ tiêu điều khiển tối ưu.

Mục lục :

Phần 1: Tổng quan và các khái niệm nền tảng về Tự động hóa

Phần 2: Các thành phần cơ bản trong hệ thống điều khiển tự động

Phần 3: Cơ sở lý thuyết điều chỉnh và phân tích hệ thống

Phần 4: Ngôn ngữ thiết kế và ứng dụng thực tiễn trong ngành Cấp thoát nước

Tải tài liệu đầy đủ TẠI ĐÂY