Chuyển đến nội dung chính

Lịch sử đo lường tự động hoá (P2)



Những năm cuối của thế kỷ 19, các đầu đo nhiệt (thermometer) hay còn gọi là nhiệt kế được thiết kế với khung bằng kim loại hay bằng gỗ được phổ biến trong thương mại. Ngày nay các loại nhiệt kế này được rao bán hàng trăm đô la trên ebay vì tính thẩm mỹ cao của nó. Vào thời này, thiết bị đo áp suất khí quyển bằng thủy ngân (barometer) cũng dần được đưa vào sử dụng rộng rãi. Bằng cách đo chiều cao cột chất lỏng  thủy ngân trong áp kế, người ta có thể suy ra áp suất khí quyển. Đầu thế kỷ 20, các bộ ghi bằng chì, các bộ điều khiển khí nén (pneumatic controller) và các bộ điều khiển nhiệt độ được sản xuất đại trà.


Wood case thermometer

 Mercury barometer

Trong suốt thế chiến thứ I (world war I), nhu cầu về đo lường và điều khiển tăng cao đã tạo đà cho sự phát triển vượt bậc của ngành công nghiệp tự động hóa và đo lường. Các phòng điều khiển trung tâm ra đời, các bộ thuật toán điều khiển tỷ lệ (P), Tích phân (I), Vi phân (D) được khai sinh. Giữa những năm 30 của thế kỷ 20, các bộ đo lưu lượng, các biến trở điện tử (potentiometers) và các bộ phân tích (analyzer) được ra đời. Tại thời điểm này, có khoảng 600 công ty về thiết bị đo lường tự động hóa hoạt động trên khắp toàn cầu.




Phương pháp tinh chỉnh điều khiển Ziegler-Nichols nổi tiếng và vẫn còn được sử dụng cho đến nay ra đời vào những năm 1940. Cuộc chạy đua vũ trang hiện đại trong chiến tranh thế giới thứ 2 đã đưa ngành tự động hóa lên tầm cao mới. Bộ chuyển đổi áp suất (pressure transmitter), các thiết bị đo lường điện tử được sản xuất. Đầu thập kỷ 50 của thế kỷ 20, với sự ra đời của transistor, ngành công nghiệp tự động hóa quá trình biến đổi mạnh mẽ. Trong suốt thời gian này, các khái niệm như ngõ ra tương tự dạng dòng 4-20mA, các thiết bị đo chênh áp, các mặt điều khiển điện tử được giới thiệu ra thị trường.



Những năm 1960, máy tính được phát minh cùng với màn hình hiển thị CRT, kết hợp với các bộ điều khiển lập trình được (PLC), đo lưu lượng bằng dòng xoáy vortex, và các van điều khiển. Những năm 1970 chứng kiến sự ra đời của bộ vi xử lý, hệ thống điều khiển phân tán (DCS) , truyền dẫn quang học, các bộ phân tích ô xy và bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên RAM.

Những năm 1980 và 1990, máy tính cá nhân ra đời, công nghệ chế tạo chip vi xử lý phát triển theo định luật Moore, cùng với các ngôn ngữ lập trình bậc cao, các phần mềm đã tạo đà phổ biến cho hệ thống tự động hóa. Các thuật toán điều khiển hiện đại như điều khiển mờ, hệ chuyên gia (expert system), các thiết bị đo thông minh, các bộ điều khiển có khả năng tự chẩn đoán cũng lần lượt được giới thiệu.

Nhận xét

Đăng nhận xét

Bài đăng phổ biến từ blog này

Bản vẽ quy trình công nghệ và đo lường P&ID

P&ID có 2 cách diễn giải, chữ P đầu tiên có thể là Process hay Piping tùy vào mục đích sử dụng. Vì vậy, Bản vẽ quy trình công nghệ (hay đường ống) và các thiết bị đo lường là bản vẽ thể hiện thông tin cơ bản về công nghệ, đường ống và các thiết bị đo lường. Bản vẽ này được sử dụng nhiều nhất trong quá trình thiết kế, vận hành và bảo trì. Nó giúp cho các kỹ sư hiểu một cách tổng quát nhất toàn bộ quy trình công nghệ sản xuất trong nhà máy với mức độ chi tiết đáng ngạc nhiên về công nghệ, về đường ống, về đo lường bằng cách sử dụng các quy ước ký hiệu theo tiêu chuẩn ISA5.1-1992 (Instrumentation Symbols and Identification) và tiêu chuẩn ISA5.3-1983 (Graphic Ssymbols for Distributed Conttrol/ Shared Display Instrumentation,…). Về công nghệ, P&ID thể hiện được với từng công nghệ trong chu trình xử lý hay sản xuất của nhà máy, các thiết bị chính nào được sử dụng, công suất vận hành thiết kế ra sao, các thiết bị này có thông tin về công nghệ như áp suất, nhiệt độ như thế nào? ...
2 nhận xét
Read more »

Phát triển bản vẽ P&ID

Như đã đề cập, P&ID là bản vẽ đại diện cho quy trình công nghệ của nhà máy và cách thức vận hành của các thiết bị hay quy trình chính, quy trình xử lý nào trước, quy trình nào kế tiếp theo sau, và chúng được nối với nhau bằng đường ống gì, vật liệu gì, chịu được các điều kiện vận hành áp suất, nhiệt độ, đặc tính lưu chất ra sao. Khi phát triển dự án, bản vẽ này đóng vai trò nền tảng cho các hoạt động thiết kế khác, bao gồm thiết kế chi tiết và các tài liệu vận hành. P&ID cũng là công cụ để các kỹ sư khác chuyên môn, khác nhóm có thể nói chuyện với nhau dễ dàng hơn. P&ID thường được phát triển từ PFD, bảng tính cân bằng khối lượng (mass balance) và các yêu cầu về điều khiển nhà máy. Để phát triển bản vẽ P&ID, trong nhóm thiết kế cần có kỹ sư Công Nghệ và kỹ sư đo lường và điều khiển. Tuy nhiên, kỹ sư công nghệ sẽ đóng vai trò là người kiểm soát chất lượng, phê duyệt và kiểm soát các phiên bản của bộ P&ID. Các hoạt động khi phát triển P&ID như HAZOP (h...
Đăng nhận xét
Read more »

Độ lặp lại (Repeatability)

Mục đích cuối cùng của đo lường vẫn là làm sao giá trị đo gần với giá trị chính xác nhất (true value) của đại lượng được đo, trong đó sai số được hiểu là độ sai khác giữa giá trị đo và giá trị chính xác. Trên thực tế, sai số là không thể tránh khỏi vì môi trường đo lường luôn có nhiều biến đổi và không tuyến tính, và bản chất của việc sai số cũng rất khó xác định. Thực tế, nhà sản xuất chỉ xác định khoảng sai số mà thiết bị hoạt động trong điều kiện thử nghiệm và điều kiện thực tế. Hình dung đô chính xác được ví von như tập hợp các viên đạn được vận động viên bắn vào bia. Nhìn vào kết quả bắn như hình trong bài viết, ta có thể nói rằng vận động viên bắn súng có phong độ rất ổn định, các phát bắn đều   lệch nhau rất nhỏ, có độ lặp lại (repeatability) rất tốt. Tuy vậy, nhìn vào tâm của bia bắn, thì rõ ràng là vận động viên này không ghi được nhiều điểm, vì các điểm này không nằm gần tâm vòng tròn. Vậy kết quả bắn súng ở đây chỉ thể hiện khả năng bắn súng của vận động viên này c...
Đăng nhận xét
Read more »