AFM020P Thiết bị đào tạo và giảng dạy về điều khiển quá trình: Mô hình thực hành điều chỉnh đa biến dạng băng ghế1 Tổng quan về sản phẩm
1.1 Tổng quan chung
Điều khiển quá trình (Process control) là tên viết tắt của việc điều khiển tự động các quy trình sản xuất, và là một bộ phận quan trọng trong công nghệ tự động hóa. Thuật ngữ này thường đề cập đến các quy trình sản xuất trong các ngành dầu khí, hóa chất, điện lực, luyện kim, công nghiệp nhẹ, vật liệu xây dựng, năng lượng hạt nhân, v.v. Trong các quy trình sản xuất công nghiệp hiện đại, công nghệ điều khiển quá trình đóng vai trò ngày càng quan trọng trong việc đạt được các chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế tối ưu, nâng cao hiệu quả kinh tế và năng suất lao động, cải thiện điều kiện làm việc cũng như bảo vệ môi trường sinh thái.
Trong bối cảnh tự động hóa và hệ thống thông tin ngành công nghiệp chế biến được coi là trục xương sống, chúng tôi đã thiết kế và chế tạo hệ thống thiết bị thực hành giảng dạy toàn diện cho các phòng thí nghiệm chuyên ngành điều khiển quá trình sản xuất—với trọng tâm là các công nghệ và thiết bị chủ chốt—nhằm xây dựng một nền tảng thực hành kỹ thuật chuyên sâu cho các chuyên ngành đào tạo.
Thiết bị đào tạo này được thiết kế với cấu trúc hợp lý và tính đa năng cao; nó không chỉ đáp ứng được các yêu cầu giảng dạy thực hành cho các môn chuyên ngành như Tự động hóa công nghiệp, Điều khiển tự động, v.v., mà còn rất phù hợp cho các nghiên cứu sinh sử dụng trong các đề tài nghiên cứu và phát triển (R&D).
1.2 Các tính năng nổi bật
1. Sử dụng khung sườn bằng nhôm định hình công nghiệp, thiết kế cấu trúc trong suốt và giao diện mở. Hệ thống này được thiết kế theo kiểu lắp đặt để bàn (desktop), có thể bố trí linh hoạt, đồng thời tích hợp sẵn vị trí đặt máy tính ngay trên bàn vận hành.
2. Sản phẩm sử dụng cấu trúc dạng bàn với khung hợp kim nhôm; các khối thiết bị điều khiển và đối tượng điều khiển được thiết kế theo dạng module tách rời. Các khối này có thể được lắp ghép để sử dụng chung trên cùng một bàn làm việc, hoặc tách riêng để sử dụng độc lập tùy theo nhu cầu—ví dụ: khi kết hợp hệ thống điều khiển với các khối tải mô phỏng khác nhau, thiết bị có thể chuyển đổi thành bộ thiết bị đào tạo PLC chuyên dụng, giúp gia tăng đáng kể tính linh hoạt trong việc sử dụng thiết bị.
3. Giao diện đầu vào/đầu ra của thiết bị có tính tương thích cao. Các khối điều khiển (như bộ điều khiển PLC) và khối chấp hành (như bộ truyền động) được thiết kế dưới dạng các module treo tường (hanging box), cho phép thay thế dễ dàng. Các khối này có thể đóng vai trò là tải điện tử cho các mạch điện tử, hoặc đóng vai trò là đối tượng điều khiển cho hệ thống PLC, đồng thời cho phép mở rộng và nâng cấp hệ thống khi cần thiết.
4. Thiết bị tích hợp rộng rãi các thành phần công nghiệp thực tế như cảm biến đo nhiệt độ, lưu lượng, mức chất lỏng, áp suất, v.v., cho phép người dùng thực hành và kiểm nghiệm hoạt động của các loại cảm biến này.
5. Áp dụng nguyên lý điều khiển chia sẻ thời gian (time-sharing control), cho phép thu thập dữ liệu của hai hoặc ba thông số cùng một lúc. Ví dụ: thực hiện đồng thời việc đo lường lưu lượng và đo lường nhiệt độ. Hệ thống thiết bị được chế tạo hoàn toàn bằng hợp kim nhôm, kết hợp hài hòa giữa các nguyên lý kỹ thuật và yếu tố thẩm mỹ. Được thiết kế dựa trên quy trình và trang thiết bị chuyên dụng của các phòng thí nghiệm thực nghiệm chuyên nghiệp, hệ thống này tạo nên một mô hình phòng thí nghiệm trình diễn hiện đại.
6. Bộ điều khiển cơ bản có khả năng thực hiện trọn vẹn các chương trình đào tạo về điều khiển quá trình; cho phép điều khiển 5 loại tham số bao gồm lưu lượng, nhiệt độ, áp suất, mức chất lỏng và thành phần; đồng thời tích hợp chức năng điều chỉnh PID, đáp ứng đa dạng các mục tiêu trong công tác thực hành giảng dạy.
7. Hệ thống sử dụng bơm nước áp suất thấp; tại đầu ra của bơm được bố trí cả mạch vòng điều chỉnh và mạch vòng trực tiếp, cho phép người dùng lựa chọn phương án sử dụng phù hợp tùy theo yêu cầu cụ thể của từng bài thực nghiệm.
8. Toàn bộ dây dẫn kết nối từ các cảm biến và thiết bị đo đều được tập trung về các khối đấu nối (terminal); mạch điện của cảm biến có thể được lựa chọn tùy theo dữ liệu cần thu thập, cho phép phối ghép linh hoạt giữa các cảm biến và thiết bị đo sao cho phù hợp với nội dung của bài thực nghiệm.
9. Giao diện đầu vào/đầu ra của thiết bị có tính tương thích cao; các khối điều khiển chấp hành và khối điều khiển chính đều được thiết kế dưới dạng hộp treo, cho phép tháo lắp và thay thế dễ dàng. Các khối này có thể được sử dụng như tải trọng cho các mạch điện tử, hoặc đóng vai trò là đối tượng điều khiển thực thi cho hệ thống PLC, đồng thời cho phép mở rộng và nâng cấp hệ thống khi cần thiết.
10. Hệ thống điều khiển điện sử dụng bộ điều khiển PLC AB 2080-LC50, được trang bị đầy đủ các mô-đun mở rộng tín hiệu tương tự (analog) cùng các thiết bị phụ trợ liên quan; đây là cấu hình điều khiển phổ biến và tiêu chuẩn dành cho các hệ thống thiết bị xử lý trong công nghiệp quy mô nhỏ.
5 Các thí nghiệm hoàn chỉnh
(1) Thí nghiệm đo mức chất lỏng
(2) Thí nghiệm điều khiển áp suất
(3) Thí nghiệm điều khiển nhiệt độ
(4) Thí nghiệm điều khiển lưu lượng
(5) Thí nghiệm điều khiển PID cho các tham số lưu lượng
(6) Thí nghiệm điều khiển PID cho các tham số nhiệt độ
(7) Thí nghiệm điều khiển PID cho các tham số chất lượng nước
(8) Thí nghiệm điều khiển PID cho các tham số áp suất
(9) Thí nghiệm điều khiển PID cho các tham số mức chất lỏng
(10) Thí nghiệm thu thập tín hiệu nhiệt độ và vòng so sánh
(11) Thí nghiệm vòng so sánh trong thu thập tín hiệu lưu lượng
(12) Thí nghiệm vòng so sánh trong thu thập tín hiệu áp suất
(13) Thí nghiệm vòng so sánh trong thu thập tín hiệu mức chất lỏng
(14) Thực hành hệ thống điều khiển vòng đơn
(15) Thí nghiệm điều khiển mức chất lỏng trong bồn chứa
(16) Thí nghiệm xác định đặc tính điều khiển nhiệt độ nước tĩnh
(17) Thí nghiệm xác định đặc tính điều khiển nhiệt độ nước động
(18) Thí nghiệm xác định lưu lượng qua van điện
(19) Thí nghiệm điều khiển lưu lượng xả của bơm điều tốc
(20) Thí nghiệm xác định đặc tính điều khiển áp suất bồn chứa
(21) Thí nghiệm bảo vệ chống rò rỉ áp suất của bồn nước
(22) Thí nghiệm tìm hiểu, thiết lập sơ đồ điều khiển và kết nối cấu trúc phần cứng của thiết bị điều khiển và giám sát quá trình
(23) Thí nghiệm vận hành, cài đặt tham số thiết bị đo và thay thế thiết bị
(24) Hiệu chuẩn cảm biến (dịch chuyển điểm 0 và điều chỉnh dải đo)
