2
Chương 1 : Mở đầu
Câu 1.1 : Giải thích khái ni mệ điều khiển quá trình và nêu các lƿnh vựcứng dụ ủng c a
điều khiển quá trình. Phân bi u khiệt điề ển quá trình v u khiới các lƿnh vực điề ển khác.
−Ěiều khiển quá trình là ứng dụ ỹng k thuật điề ựu khiển t động trong điều khiển, vận
hành và giám sát các quá trình công ngh , nh m nâng cao hi u quệ ằ ệ ả sản xu m b oất và đả ả
các yêu c u vầ ề bảo vệ con người, máy móc và môi trường.
−Các lƿnh vựcứng dụ ếng: Công nghiệp ch bi ng.ến, khai thác và nĕng lượ
−Phân bi tệ điều khiển quá trình v u khiới các lƿnh vực điề ển khác:
Ěiều khiển quá trình hầu như hạn chế ở ở bài toán điều chỉnh cho các quá trình công
nghệ, không đề cập t u khiới điề ển bằng tay và các chức nĕng khác.
Như vậ ệm điề ển quá trình đượy, khái ni u khi c phân biệt vớicác bài toán điều khiển có
những đặ ực thù khác hẳn trong t động hoá xí nghi u khiệp như điề ển các quá trình gia công, lắp
ráp, điề ển động và điề ển công lưu. Các nhà máy thuộc lƿnh vựu khiển chuy u khi c công nghiệp
khai thác, chếbiến và nĕng lượng đều có quy mô s n xu n và thả ất lớ ị trường sản phẩm rất rộng,
chất lượ ảng sản phẩm và hiệu qu sản xu t phấ ụ thuộc r t nhi u vào mấ ề ực độ tự động hoá, chính
vì v u khi t quan tr ng.ậy điề ển quá trình đóng vai trò rấ ọ
Câu 1.2 : Nêu các đặ ủa lƿnh vực điềc thù c u khiển quá trình.
−Qui mô s n xu ng v a và l n.ả ất thông thườ ừ ớ
−Yêu c u r t cao vầ ấ ề độ tin c y và tính s n sàng.ậ ẵ
−Các quá trình liên quan t i bi ng và v t chớ ến đổi nĕng lượ ậ ất:
Bài toán điều chỉnh là tiêu biểu.
Các đại lượ ần điề ển: lưu lượ ệt độ ồng động c u khi ng, áp suất, nhi , n , thành phần,...
Di m.ễn bi i chến tương đố ậ
Mô hình khó xác định.
Khả nĕng điều khiển hạn chế.
Khó thay đổ ếi thiết k công ngh .ệ
19:59 20/4/25
giải bài tập môn điều khiển quá trình
about:blank
1/77
3
Câu 1.5 : Nêu rõ các m u khi n vàục đích điề ể phân tích trên ví dụcụth :ể
−Ěả ệm bảo h thống v n hànhậ ổn định, trơn tru: đả ảo các điềm b u kiện vận hành
bình thườ ọng, kéo dài tuổi th máy móc, v n hành thu n ti nậ ậ ệ
−Ěảm b t và ch ng sảo nĕng suấ ất lượ ản ph i tẩm: thay đổ ốc độ sản xu t theo ýấ
muốn, giữcác thông sốch nhất lượ ến độ ạn qui địng sản phẩm bi ng trong giới h
−Ěả ệm bảo vận hành an toàn: nhằm m o vục đích bả con ngườ ịi, máy móc, thiết b
và môi trường
Câu 1.4 :Phân bi u chệt bài toán bám và bài toán điề ỉnh:
Bài toán điề ặc duy trì đầ ịu chỉnh: thiết lập ho u ra tại một giá tr đặt ch c trong khi có táco trướ
độ ửng của nhiễu. S dụng cho các điề ỉnh như ệt độ, lưu lượu ch : nhi ng, áp suất,…
Bài toán điề ủu khiểm bám: bám sát theo một tín hiệu ch đạo thay đổ ết trưới liên tục( bi c hoặc
chưa biết trướ ửc). S dụng cho các bài toán thay đổi trang thái c a hủ ệ thống, thay đổ ếi ch độ
ho ng.ạt độ
Câu 1.3 : Phân bi t các lo i bi n quá trình.ệ ạ ế
a.
−Biến vào là m ngột đại lượ hoặc m u ki n ph ng bên ngoài cột điề ệ ản ánh tác độ ủa quá
trình
−Biến ra là m nột đại lượ ột điềng hoặc m u kiệthểhiện tác động của quá trình ra bên
ngoài
−Biến quá trình mang thông tin vềmột tr ng thái vàạbiểu di n cễ ủa một quá trình.
b.
−Biến c u khi n là mần điề ể ột bi n ra ho c mế ặ ột bi n tr ng tháiế ạ được điều chỉnh sao cho
gần với một giá trịmong mu n hay giá trố ị đặt (setpoint)
−Biến điề ểu khiển là một biến có th can thi p tệ ừ bên ngoài qua đó tác động biến ra theo ý
mu nố
−Nhiễu là những bi n vào không can thi c, Nhi ng tế ệp đượ ễu tác độ ới quá tình một cách ko
mong mu n, c n lo i bố ầ ạ ỏ hoặc gi m thi ng này.ả ểu tác độ
19:59 20/4/25
giải bài tập môn điều khiển quá trình
about:blank
2/77
4
− Bảo v ng: Gi m n i trong khí th i, ệ môi trườ ả ồng độ các chất độc hạ ải, nước thả
giảm b i, gi m s d ng nguyên li u và nhiên li u ụ ả ử ụ ệ ệ
− Nâng cao hi u qu kinh t i nhu n: gi m chi phí nhân công, nguyên li u ệ ả ế, tĕng lợ ậ ả ệ
và nhiên li u, thích ng nhanh v i yêu c i c a th ng ệ ứ ớ ầu thay đổ ủ ị trườ
Ví d : ụ
Phân tích:
Ổn định hệ thống:
− Các đạ ổn địi lượng cần nh trong ví dụ:
Mức trong bình trộn.
Nồng độ của A trong sản phẩm.
− Các yêu c u v nh liên quan t i: ầ ề ổn đị ớ
Nguyên lý cân bằng v t ch t (trong ví d ). ậ ấ ụ
Nguyên lý cân bằng nĕng lượng.
Nguyên lý cân bằng pha.
Nguyên lý cân bằng ph n ng hóa h c. ả ứ ọ
Các nguyên lý động lực học của hệ thống ở trạng thái xác lập.
Chất lượng sản phẩm:
− Nồng độ ổn định nhưng của A trong sản phẩm ko chỉ cần giữ mà phải gần với chất
lượng yêu cầu.
19:59 20/4/25
giải bài tập môn điều khiển quá trình
about:blank
3/77
5
−Ěảm bảo ch ng sất lượ ản phẩm:
Ěáp ứng v i giá trới thay đổ ị đặt (đáp ứng quá độ).
Ěáp ứng v ng cới tác độ ủa nhiễu (đáp ứng loạ ễi nhi u).
An toàn hệth ng:ố
−C yần đặ ốc, quá dòng động cơ khuất cảm biến (logic) báo tràn hoặc cạn bình, quá t =>
điề ờu khiển r i r .ạc động cơ và các van an toàn
−Khóa liên động nhằm:
Tránh x y ra các tình hu ng nguy hi m (ví dả ố ể ụ động cơ chỉ được kh ng khi mởi độ ức
trong bình đạ ịt một giá tr nào đó)
Giảm thi u tác h i khi sể ạ ự cốxảy ra (b ng các bi n pháp ng t t ng ph n ho c d ngằ ệ ắ ừ ầ ặ ừ
kh p).ẩn cấ
Bảo vệ môi trường:
−Các dây chuy n công nghề ệ ngày nay đượ ếc thiết k với nhi u yêu c u gi m ô nhi m môiề ầ ả ễ
trường:
Gi .ảm nhiên li u tiêu thệ ụ
Gi mảsửd ch.ụng nước sạ
−Các thi t kế ế "recycling" t o tính phi tuy n trong hạ ến cao và tương tác lớ ệ th ng.ố
−Yêu c n qu c gia và qu c tầu cao hơn trong các tiêu chuẩ ố ố ế vềxử lý nước thải và khí thải.
Hiệu quảkinh t :ế
−Các yêu c u cầ ụ th :ể
Ch ngất lượ ổn định (nồng độ A trong s n phả ẩm).
Nĕng suất thích ứng với yêu cầu thị trường (liên quan t ng sới lưu lượ ản phẩm ra).
Tiêu hao nĕng lượ ấp (cho động cơ khuấy và cho các van điềng th u khiển)
Tác động điều khiển êm ả, trơn tru.
−Các yêu c u cầ ụ thểcó thểmâu thu nẫnên ta có 2 phương án giải quyết:
Sửdụng các tiêu chu u khi n t .ẩn hòa đồng => điề ể ối ưu
Ěáp ứng vừa đủ các yêu c u thi t y p trung vào các yêu c u còn l i: víầ ế ếu, sau đó tậ ầ ạ
dụcho phép ch ng trong m t ph m vi ch p nhất lượng dao độ ộ ạ ấ ận được để tránh thay
đổi liên t u khiục tác động điề ển.
19:59 20/4/25
giải bài tập môn điều khiển quá trình
about:blank
4/77
6
Câu 1.7 n c a m t h u khi n quá trình và m i liên h : Nêu rõ các thành phần cơ bả ủ ộ ệ điề ể ố ệ
giữa các thành phần v i nhau: ớ
Sơ đồ:
Câu 1.6 : Phân tích và làm rõ các ch u khi n quá trình:ức nĕng điề ể
Toàn bộcác ch a m t hức nĕng củ ộ ệ thống điề ểu khiển quá trình có th phân lo i và s pạ ắ
xếp nh m phằ ục vụ nĕm mục đích cơ bản sau đây:
-Ěả ệm bảo vận hành h th ngố ổnđịnh, trơn tru: Giữ cho hệthống ho ngạt độ ổn
đị ếnh t m làm vi n chại điể ệc cǜng như chuyể độ một cách trơn tru, đảm bảo các
điề ủ ếu kiện theo yêu cầu c a ch độ vận hành, kéo dài tu i thổ ọmáy móc, v n hànhậ
thuận ti n.ệ
-Ěảm b t và ch ng sảo nĕng suấ ất lượ ản phẩm: Ěảm b ng sảo lưu lượ ản phẩm theo
kếhoạch s n xu t và duy trì các thông sả ấ ố liên quan ch ng s n ph m trongất lượ ả ẩ
phạm vi yêu c u.ầ
-Ěả ệm bảo vận hành h thống an toàn: Giảm thi y ra sểu các nguy cơ xả ự cố cǜng
như bả ệo v cho con ngườ ịi, máy móc, thiết b và môi tr ng h p cóường trong trườ ợ
sựcốxảy ra.
-Bảo vệ môi trườ ễm môi trườ ồng động: Giảm ô nhi ng thông qua giảm n khí th iả
độ ửc hại, gi c sảm lượng nướ dụng và nướ ếc thải, hạn ch lượ ụng b i và khói, giảm
tiêu thụnhiên li u và nguyên li u.ệ ệ
-Nâng cao hi u quệ ả kinh t :ế Ěảm b t và ch ng theo yêu cảo nĕng suấ ất lượ ầu trong
khi gi m chi phí nhân công, nguyên li u và nhiên li u, thíchả ệ ệ ứng nhanh với yêu
cầu thay đổ ịi của th trường.
19:59 20/4/25
giải bài tập môn điều khiển quá trình
about:blank
5/77