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

Đo lường và điều khiển là gì?

Đo lường và điều khiển được ví như là bộ não và hệ thống thần kinh của một nhà máy hiện đại. Như bộ não của một vận động viên chạy bộ vận hành tay và chân cùng nhịp thở sao cho người đó có thể chạy nhanh và xa nhất. Tương tự như vậy, hệ thống đo lường và điều khiển có chức năng giám sát và điều khiển các quá trình trong nhà máy vận hành một cách mượt mà hiệu quả, tạo ra sản phẩm có chất lượng tốt, với chi phí vận hành rẻ nhất và an toàn cho người vận hành cũng như môi trường. Đo lường và điều khiển quá trình (Process measurement and Control) hay còn gọi là tự động hoá quy trình công nghệ (Process Automation, Process Instrumentation and control, Instrumentation) là yếu tố sống còn đối với các doanh nghiệp sản xuất trong môi trường cạnh tranh hiện đại, sản xuất số lượng lớn với chất lượng đồng đều. Tự động hoá quy trình công nghệ giúp kiểm soát và tăng cường chất lượng sản phẩm, giảm thiểu phát thải các chất độc hại ra môi trường, giảm thiểu lỗi con người (human error) và tối ưu hoá ...
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 »

Độ lặp lại (Repeatability) và Độ tái lập (Reproducibility) theo ISA51.1

 Với kỹ sư đo lường thì độ lặp lại và độ tái lập ít khi gặp trong thực tế, tuy nhiên khi làm với các thiết bị phân tích, độ lặp lại và độ tái lập được quan tâm nhiều hơn. Theo tiêu chuẩn ISA51.1-1979, thì: Độ lặp lại, repeatability : là sự thống nhất về mức độ gần nhau giữa các giá trị đo được liên tiếp nhau với cùng giá trị đầu vào giống nhau trong cùng một điều kiện vận hành, tiếp cận cùng một hướng (hướng lên hoặc hướng xuống) và trong cùng toàn dải đo. Người viết: vậy hiểu thế nào cho đúng? trong định nghĩa này độ lặp lại thực chất là mức độ sai khác của các giá trị đo với nhau, mà không có để cập đến đường chuẩn hay đường chính xác. Vì thế, độ lặp lại chỉ là để kiểm tra tính lặp lại, tính thống nhất của thiết bị với cùng 1 đầu vào. Lưu ý: độ lặp lại không bao gồm tính chất trễ (hysteresis) (Người viết: người đọc tham khảo thêm về khái niệm hysteresis, hoặc tham khảo hình cuối bài để phân biệt khái niệm hysteresis và deadband - khoảng chết) Người viết: Em làm y như vậy liê...
Đăng nhận xét
Read more »