Báo cáo Hoàn thiện và nâng cao mức độ tự động hoá cho các loại trạm trộn bê tông và các trạm trộn thức ăn gia súc, phân bón

bcn VĐT-TH-TĐH bộ công nghiệp Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hoá 156A Quán thánh, Ba đình, Hà Nội ------- ------- Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Dự án: Hoàn thiện và nâng cao mức độ tự động hoá cho các loại trạm trộn bê tông và các trạm trộn thức ăn gia súc, phân bón mã số dự án: KC.03.da01 Th.S. Mai Văn Tuệ 5860 06/6/2006 Hà Nội, 05-2004 bộ công nghiệp Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hoá 156A Quán thánh, Ba đình, Hà nội ------- ------- Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Dự án: Hoàn thiện và nâng cao mức độ tự động hoá cho các loại trạm trộn bê tông và các trạm trộn thức ăn gia súc, phân bón thuộc ch−ơng trình khoa học công nghệ cấp nhà n−ớc về tự động hoá Kc.03 Chủ nhiệm Dự án: Th.S. Mai Văn Tuệ. Chức vụ: Phó Viện tr−ởng. Cơ quan: Viện NC Điện tử, Tin học & Tự động hoá. Điện thoại: 04.7164841, fax: 04.7164842 Các cơ quan phối hợp chính: 1. Công ty Cơ khí Ôtô và Xe máy Công trình. 2. Viện NC Thiết kế Chế tạo Máy Nông nghiệp. Hà Nội, 05-2004 Tài liệu này đ−ợc chuẩn bị trên cơ sở kết quả thực hiện Dự án SXTN cấp Nhà n−ớc mã số KC.03.DA01 Viện NC Điện tử, Tin học & Tự động hoá Báo cáo Dự án: KC.03.DA01 156A Quán thánh, Ba đình, Hà Nội. VIELINA-HTC-06/2004 i Danh sách những ng−ời thực hiện chính STT Tên Học vị Cơ quan 1 Mai Văn Tuệ, Chủ nhiệm Dự án Thạc sỹ Viện NC Điện tử Tin học & Tự động hoá 2 Trần Văn Tuấn Thạc sỹ Viện NC Điện tử Tin học & Tự động hoá 3 Nguyễn Bá Đạt Kỹ s− Viện NC Điện tử Tin học & Tự động hoá 4 Âu Văn Võ Kỹ s− Viện NC Điện tử Tin học & Tự động hoá 5 Trần Mạnh Thắng Kỹ s− Viện NC Điện tử Tin học & Tự động hoá 6 Nguyễn Vũ D−ơng Kỹ s− Viện NC Điện tử Tin học & Tự động hoá 7 Đặng Ngọc ánh Kỹ s− Viện NC Điện tử Tin học & Tự động hoá Viện NC Điện tử, Tin học & Tự động hoá Báo cáo Dự án: KC.03.DA01 156A Quán thánh, Ba đình, Hà Nội. VIELINA-HTC-06/2004 ii tóm tắt nội dung báo cáo Dự án sản xuất thử nghiệm KC.03.DA1 là giai đoạn hoàn thiện các sản phẩm của Dự án KHCN-04-DA1 (nghiệm thu vào năm 2000 với kết quả là một số mẫu hệ thống điều khiển định l−ợng đã đ−ợc đ−a vào ứng dụng) để tạo ra sản phẩm th−ơng mại đáp ứng nhu cầu sản xuất. Điểm đặc biệt của Dự án là các sản phẩm đ−ợc đều đặn đ−a vào ứng dụng và đây là điều kiện rất thuận lợi để hoàn thiện hoá, làm cho sản phẩm sau tốt hơn sản phẩm tr−ớc. Các nội dung mà Dự án đã thực hiện bao gồm: • Hoàn thiện thuật toán định l−ợng theo mẻ và hoàn thiện chức năng kiểm tra hệ thống (ch−ơng 2); • Cải tiến cơ chế đồng bộ giữa các quá trình song song và cải tiến kết cấu cân băng định l−ợng (ch−ơng 2); • Tạo ra các sản phẩm t−ơng ứng với các kiểu công nghệ khác nhau đối với mỗi dòng sản phẩm (ch−ơng 3); • Tạo nhiều khả năng lựa chọn phần cứng khác nhau đối với mỗi loại sản phẩm (ch−ơng 4); Trong hơn hai năm thực hiện, Dự án đã đ−a vào ứng dụng đ−ợc hơn 30 sản phẩm thuộc các dòng APC, CPC, CFPC và BFC với tổng giá trị hơn 6 tỷ đồng. Có thể nói hàm l−ợng chất xám trong n−ớc đối với các sản phẩm của Dự án là 100% và điều này tạo ra tính −u việt (qua chế độ bảo trì vĩnh viễn) tr−ớc các sản phẩm nhập ngoại. Do tính tổng quát của bài toán định l−ợng và tính nhất quán trong cấu trúc hệ thống, các sản phẩm của Dự án có thể ứng dụng cho mọi ngành công nghiệp nh− luyện kim, hoá chất, sản xuất xi măng, vật liệu xây dựng, công nghiệp d−ợc, công nghiệp thực phẩm v.v. Có thể khẳng định hiện nay các sản phẩm của Dự án đã qua giai đoạn hoàn thiện và trở thành sản phẩm hàng hoá luôn sẵn sàng cung cấp cho ng−ời sử dụng với Viện NC Điện tử, Tin học & Tự động hoá Báo cáo Dự án: KC.03.DA01 156A Quán thánh, Ba đình, Hà Nội. VIELINA-HTC-06/2004 iii giá thành rẻ (chỉ bằng khoảng 50% giá của n−ớc ngoài), chất l−ợng cao, chế độ bảo hành bảo trì −u việt. Việc ứng dụng các sản phẩm của Dự án đã giúp các cơ sở sản xuất giảm đ−ợc nhiều đầu t− ban đầu cũng nh− đầu t− th−ờng xuyên trong khi có đ−ợc chất l−ợng t−ơng đ−ơng các sản phẩm nhập khẩu từ các n−ớc công nghiệp. Đó chính là một trong những thành công chính của Dự án. Các đánh giá về −u điểm, chỉ tiêu kỹ thuật, các ý kiến của ng−ời sử dụng... đ−ợc tổng hợp trong ch−ơng 5. Phần Phụ lục giới thiệu các tài liệu liên quan đến việc đánh giá sản phẩm của Dự án bao gồm: các chứng nhận Hiệu chuẩn và Đăng kiểm Nhà N−ớc; Biên bản nghiệm thu kỹ thuật của cơ sở ứng dụng và ý kiến đánh giá của các khách hàng. Viện NC Điện tử, Tin học & Tự động hoá Báo cáo Dự án: KC.03.DA01 156A Quán thánh, Ba đình, Hà Nội. VIELINA-HTC-06/2004 iv mục lục Mục Tên Tr Danh sách những ng−ời thực hiện chính i Tóm tắt nội dung báo cáo ii Mục lục iv Danh mục các hình và bảng vii Chú giải viii Lời mở đầu 1 Ch−ơng 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu, mục tiêu và nội dung nghiên cứu 4 1.1. Khảo sát nhu cầu ứng dụng các hệ thống ĐKGS 4 1.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong n−ớc 5 1.3. Lựa chọn đối t−ợng nghiên cứu 6 1.4. Sản phẩm của dự án: 7 1.5. Sự cần thiết phải hoàn thiện các sản phẩm của Dự án KHCN-04-DA1. 8 1.6. Quy trình hoàn thiện và đa dạng hoá sản phẩm. 10 1.6.1. Quy trình hoàn thiện một hệ thống ĐKGS 10 1.6.2. Quy trình tạo ra một kiểu mới của sản phẩm 11 1.6.3. Quy trình tạo ra một cấu hình mới của một sản phẩm 12 1.7. Mục tiêu và nội dung thực hiện của dự án 13 1.7.1. Mục tiêu của Dự án 13 1.7.2. Nội dung của Dự án: 13 Ch−ơng 2: Hoàn thiện và cải tiến để nâng cao chất l−ợng sản phẩm 15 2.1. Hoàn thiện thuật toán định l−ợng theo mẻ 15 2.1.1. Nguyên lý cân định l−ợng theo mẻ và thuật toán bù động đơn giản. 15 Viện NC Điện tử, Tin học & Tự động hoá Báo cáo Dự án: KC.03.DA01 156A Quán thánh, Ba đình, Hà Nội. VIELINA-HTC-06/2004 v 2.1.2. Các yếu tố gây sai số cân định l−ợng và tính chấtcủa chúng. 17 2.1.3. Ph−ơng pháp định l−ợng bù động. 18 2.1.4. Kết quả cụ thể. 19 2.2. Hoàn thiện chức năng kiểm tra hệ thống. 22 2.2.1. Tự động phát hiện lỗi bì cân 22 2.2.2. Lỗi bộ đặt thời gian trộn. 23 2.2.3. Lỗi phần bấm trên bảng hiển thị /phím bấm 23 2.2.4. Lỗi bảng tham số hệ thống. 23 2.2.5. Lỗi tín hiệu báo đóng/mở cửa xả thùng trộn 24 2.2.6. Bổ sung thêm CTHT dự phòng cho điểm đợi của xe Skip 24 2.2.7. Xử lý khi mất điện . 25 2.3. Cải tiến cơ chế điều khiển đồng bộ các quá trình song song trong hệ thống CPC. 26 2.4. Cải tiến kết cấu cơ khí cân định l−ợng băng tải. 28 Ch−ơng 3: Xây dựng các kiểu khác nhau cho sản phẩm 31 3.1. Các kiểu trạm trộn bê tông xi măng. 31 3.1.1. Kiểu CSS: Cân và đ−a cốt liệu lên thùng trộn bằng xe skip. 31 3.1.2. Kiểu CBB: Cân cốt liệu trên băng tải và đ−a lên bằng băng tải xiên. 33 3.1.3 Kiểu CBS: Cân cốt liệu trên băng tải và đ−a lên bằng xe Skip 34 3.2. Các kiểu dây chuyền thức ăn chăn nuôi (TACN) 35 3.2.1. Kiểu NCT: Nghiền - Cân -Trộn 35 3.2.2. Kiểu CNT: Cân - Nghiền - Trộn: 37 Ch−ơng 4: Xây dựng sản phẩm với các phần cứng khác nhau và quá trình phát triển phần mềm điều khiển 39 4.1. Các khả năng lựa chọn phần cứng. 39 4.2. Quá trình phát triển/ hoàn thiện phần mềm điều khiển. 41 Viện NC Điện tử, Tin học & Tự động hoá Báo cáo Dự án: KC.03.DA01 156A Quán thánh, Ba đình, Hà Nội. VIELINA-HTC-06/2004 vi Ch−ơng 5: Đánh giá kết quả của Dự án 45 5.1. Kết quả ứng dụng các sản phẩm của dự án 45 5.2. Đánh giá các sản phẩm của dự án 47 5.2.1. Đánh giá của các cơ quan chức năng về chất l−ợng và chỉ tiêu kỹ thuật đối với sản phẩm 47 5.2.2. Đánh giá các sản phẩm của Dự án so với các sản phẩm t−ơng đ−ơng của n−ớc ngoài 49 5.2.3. Đánh giá của các khách hàng chính sử dụng sản phẩm của Dự án. 50 5.3. Khả năng ứng dụng các sản phẩm của Dự án. 51 5.4. Đánh giá toàn diện Dự án so với đề c−ơng Thuyết minh. 52 5.4.1. Nhứmg kết quả đã đạt đ−ợc 52 5.4.2. Những mặt ch−a đạt. 52 Kết luận và kiến nghị 54 A Tính sáng tạo của Dự án 54 B Hiệu quả kinh tế của Dự án 55 C ý nghĩa xã hội của Dự án 56 D Kiến nghị 57 Lời cám ơn 58 Tài liệu tham khảo 59 Phụ lục A: Các chứng nhận Hiệu chuẩn và Đăng kiểm Nhà N−ớc Phụ lục B: Biên bản nghiệm thu kỹ thuật của cơ sở ứng dụng. Phụ lục C: ý kiến đánh giá của các khách hàng. Viện NC Điện tử, Tin học & Tự động hoá Báo cáo Dự án: KC.03.DA01 156A Quán thánh, Ba đình, Hà Nội. VIELINA-HTC-06/2004 vii danh mục các hình và bảng Số Tên Trang Hình 1-1 Quy trình hoàn thiện sản phẩm 10 Hình 1-2 Quy trình tạo kiểu công nghệ mới của sản phẩm 11 Hình 1-3 Quy trình tạo sản phẩm trên phần cứng mới 12 Hình 2-1 Sơ đồ cơ cấu cân Si lô và biểu đồ thời gian tín hiệu cân của mẻ 15 Hình 2-2 Trang báo lỗi bì cân ở trạm bê tông nhựa 22 Hình 2-3. Trang báo mất điện ở trạm bê tông nhựa 24 Hình 2-4. Biểu đồ thời gian cân/trộn hệ thống APC 25 Hình 2-5. Băng định l−ợng kiểu cũ 27 Hình 2-6. Băng định l−ợng kiểu mới. 28 Hình 3-1. Sơ đồ công nghệ trạm bê tông xi măng kiểu CSS 31 Hình 3-2. L−u đồ thời gian trạm bê tông xi măng kiểu CSS 31 Hình 3-3. Sơ đồ công nghệ trạm bê tông xi măng kiểu CBB 32 Hình 3-4. L−u đồ thời gian trạm bê tông xi măng kiểu CBB 32 Hình 3-5. Sơ đồ công nghệ trạm bê tông xi măng kiểu CBS 33 Hình 3-6. L−u đồ thời gian trạm bê tông xi măng kiểu CBS 33 Hình 3-7. L−u đồ thời gian dây chuyền TACN kiểu NCT 34 Hình 3-8. Sơ đồ công nghệ dây chuyền TACN kiểu Nghiền-Cân-Trộn. 35 Hình 3-9. L−u đồ thời gian dây chuyền TACN kiểu CNT 36 Hình 3-10 Sơ đồ công nghệ dây chuyền TACN kiểu Cân- Nghiền-Trộn. 37 Bảng 2-1 Bảng "in từng mẻ" của trạm APC giai đoạn tr−ớc 20 Bảng 2-2 Bảng "in từng mẻ" của trạm APC giai đoạn sau 21 Bảng 4-1. Các khả năng lựa chọn phần cứng của các dòng sản phẩm 40 Bảng 4-2. Các phiên bản phần mềm điều khiển của các sản phẩm 41 Bảng 5-1. Danh sách các sản phẩm của Dự án đã đ−a vào ứng dụng 45 Bảng 5-2. Số l−ợng thống kê theo loại sản phẩm 47 Bảng 5-3. Đánh giá các chỉ tiêu chất l−ợng đã đạt đ−ợc 49 Bảng 5-4. So sánh sản phẩm Dự án với sản phẩm của n−ớc ngoài 49 Viện NC Điện tử, Tin học & Tự động hoá Báo cáo Dự án: KC.03.DA01 156A Quán thánh, Ba đình, Hà Nội. VIELINA-HTC-06/2004 viii chú giải Cụm ký hiệu ý nghĩa APC Asphalt Plant Control System Hệ thống ĐKGS trạm trộn bê tông nhựa BFC Belt Feeding Control System Hệ thống ĐKGS dây chuyển định l−ợng liên tục bằng băng tải CFPC Livestock Feed Plant Control System Hệ thống ĐKGS dây chuyển thức ăn chăn nuôi CPC Concrete Plant Control System Hệ thống ĐKGS trạm trộn bê tông xi măng CTHT Công tắc hành trình CSS Concret plant with type Skip-Skip Trạm bê tông xi măng kiểu Skip-Skip CBB Concret plant with type Belt-Belt Trạm bê tông xi măng kiểu Belt-Belt CBS Concret plant with type Belt-Skip Trạm bê tông xi măng kiểu Belt-Skip CNT Dây chuyền TACN kiểu Cân – Nghiền – Trộn ĐKGS Điều khiển giám sát KHCN Khoa học Công nghệ NC Nghiên cứu NCT Dây chuyền TACN kiểu Nghiền – Cân – Trộn OP Operation Terminal Thiết bị thao tác vào/ra PLC Programmable Logic Controller Bộ điều khiển lôgic khả trình TSHT Tham số hệ thống TACN Thức ăn chăn nuôi VIELINA Vietnam Institute of Electronics, Informatics and Automation Viện NC Điện tử Tin Học và Tự động hoá Lời mở đầu Báo cáo Dự án: KC.03.DA01 VIELINA-HTC-06/2004 1 Lời mở đầu Căn cứ để thiết lập Dự án: Dự án này đ−ợc tiến hành trên cơ sở kết quả nghiên cứu, ứng dụng của các công trình: • Đề tài cấp Nhà n−ớc mã số KHCN-04-07-03 “ Nghiên cứu chế tạo và đ−a vào ứng dụng hệ thống SCADA trong các công trình dân dụng” đã đ−ợc Hội đồng khoa học cấp Nhà n−ớc đánh giá Xuất sắc và nghiệm thu ngày 23/09/1999. Sản phẩm nghiên cứu của đề tài là hệ thống thiết bị SCD473 đ−ợc sử dụng làm cơ sở phần cứng để xây dựng các hệ thống Điều khiển Giám sát. • Dự án sản xuất thử nghiệm mã số KHCN-04-DA1 “Chế tạo thử nghiệm các bộ đo và xử lý các thông số công nghiệp” đã đ−ợc Hội đồng khoa học cấp Nhà n−ớc đánh giá Xuất sắc và nghiệm thu ngày 27/12/2000. Sản phẩm của Dự án là các hệ thống Điều khiển Giám sát đ−ợc ứng dụng trong các trạm trộn bê tông nhựa, bê tông xi măng, dây chuyền sản xuất phân bón NPK v.v. Các sản phẩm của Dự án KHCN-04-DA1 đã đáp ứng các yêu cầu cơ bản của bài toán định l−ợng nh−ng mới chỉ dừng ở mức độ sản phẩm mẫu. Để có thể đáp ứng nhu cầu đa dạng và các yêu cầu khắt khe của thực tế của sản xuất đối với chất l−ợng của các hệ thống thiết bị công nghiệp, các sản phẩm trên bắt buộc phải qua giai đoạn hoàn thiện và mở rộng. Đó chính là cơ sở để Bộ KHCN phê duyệt (QĐ số 2634/QĐ-BKHCNMT ngày 21/11/2001) cho triển khai thực hiện Dự án sản xuất thử nghiệm KC.03.DA1 với nội dung là hoàn thiện các sản phẩm của Dự án KHCN- 04-DA1 nhằm mục tiêu tạo ra nhiều dòng sản phẩm công nghiệp với nhiều cấu hình khác nhau đáp ứng các nhu cầu cải tạo, nâng cấp, trang bị mới của các cơ sở sản xuất trong giai đoạn hiện đại hoá. Lời mở đầu Báo cáo Dự án: KC.03.DA01 VIELINA-HTC-06/2004 2 Với mục tiêu trên, Dự án đã khẩn tr−ơng thực hiện quy trình hoàn thiện xuất phát từ chính các sản phẩm của giai đoạn tr−ớc (KHCN-04-DA1) đang hoạt động theo quá trình xoắn ốc nâng cao: thông tin từ thực tế hoạt động của các sản phẩm đã đ−a vào ứng dụng (độ ổn định, độ tin cậy, độ chính xác, các dạng sự cố sảy ra...) -> bổ sung + hiệu chỉnh + cải tiến trong sản phẩm tiếp theo -> đ−a vào ứng dụng và lại tiếp tục thu thập thông tin để tiếp tục hoàn thiện ở mức cao hơn v.v. Điểm đặc biệt của Dự án là các sản phẩm d−ợc đều đặn đ−a vào ứng dụng và đây là điều kiện rất thuận lợi để hoàn thiện hoá, làm cho sản phẩm sau tốt hơn sản phẩm tr−ớc. Phần trích l−ợc từ Thuyết minh Dự án: Sau đây là những thông tin chính trích l−ợc từ Thuyết ming Dự án KC.03.DA01 để tiện cho việc đối chiếu. 1. Tên dự án: Hoàn thiện và nâng cao mức độ tự động hoá cho các loại trạm trộn bê tông và các trạm trộn thức ăn gia súc, phân bón. 2. Thuộc ch−ơng trình: cấp Nhà n−ớc giai đoạn 2001-2005 “Nghiên cứu khoa học và Phát triển công nghệ Tự động hoá”, mã số KC.03 3. Mã số: KC.03.DA01 4. Cấp quản lý: Nhà n−ớc. 5. Thời gian thực hiện: 24 tháng (từ 10/2001 đến 10/2003) 6. Cơ quan chủ quản: Bộ Công nghiệp. 7. Cơ quan chủ trì: Viện Nghiên cứu Điện tử Tin học và Tự động hoá. 8. Chủ nhiệm dự án: Thạc sĩ Mai Văn Tuệ. Chức vụ: Phó Viện tr−ởng Viện nghiên cứu Điện tử, Tin học và Tự động hoá. 9. Cơ quan phối hợp chính: - Viện Nghiên cứu Thiết kế Chế tạo Máy nông nghiệp, Bộ Công nghiệp - Công ty Cơ khí Ô tô và Xe máy Công trình, Bộ Giao thông vận tải 10. Kinh phí: - Kinh phí thực hiện dự án: 7068 triệu đồng. Trong đó: + Từ ngân sách sự nghiệp khoa học : 1900 triệu đồng. + Từ các nguồn vốn khác : 5168 triệu đồng. Lời mở đầu Báo cáo Dự án: KC.03.DA01 VIELINA-HTC-06/2004 3 - Kinh phí thu hồi: 1330 triệu đồng ( 70% kinh phí hỗ trợ từ ngân sách SNKH). Nội dung chính của báo cáo gồm các ch−ơng sau: Ch−ơng 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu, mục tiêu và nội dung nghiên cứu. Ch−ơng 2: Hoàn thiện, cải tiến để nâng cao chất l−ợng sản phẩm Dự án. Ch−ơng 3: Xây dựng các kiểu khác nhau cho sản phẩm. Ch−ơng 4: Xây dựng các sản phẩm với các phần cứng khác nhau và quá trình phát triển phần mềm điều khiển. Ch−ơng 5: Đánh giá kết quả của Dự án Ch−ơng 1: Tỏng quan tình hình nghiên cứu Báo cáo Dự án: KC.03.DA01 mục tiêu và nội dung nghiên cứu. VIELINA-HTC-06/2004 4 Ch−ơng 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu, mục tiêu và nội dung nghiên cứu Ch−ơng này trình bày nhu cầu của sản xuất trong n−ớc về ứng dụng các hệ thống ĐKGS, tình hình nghiên cứu trong n−ớc để đáp ứng nhu cầu trên, khẳng định sự đúng đắn của việc lựu chọn đối t−ợng nghiên cứu của Dự án giai đoạn tr−ớc và đồng thời khẳng định sự cần thiết phải hoàn thiện và đa dạng hoá các sản phẩm trong giai đoạn này để đạt hiệu quả mọi mặt của sự đầu t− cho nghiên cứu. Quy trình hoàn thiện và đa dạng hoá sản phẩm đ−ợc đ−a ra. Cuối cùng là mục tiêu của Dự án và các nội dung cần thực hiện. 1.1. Khảo sát nhu cầu ứng dụng các hệ thống ĐKGS Hiện nay trong điều kiện kinh tế mở cửa, nền kinh tế b−ớc vào giai đoạn Công nghiệp hoá, Hiện đại hoá, nhu cầu ứng dụng Hệ thống ĐKGS chắc chắn sẽ rất lớn. Phân tích nhu cầu ứng dụng Hệ thống ĐKGS trong n−ớc, chúng tôi thấy có các đặc điểm sau: ♦ Các công trình 100% thiết bị nhập từ n−ớc ngoài, với thiết bị và kỹ thuật tiên tiến và đồng bộ, nói chung đều đã có Hệ thống ĐKGS nh− một phần của công trình đ−ợc tính đến ngay khi thiết kế công trình (ví dụ các nhà máy điện mới xây dựng, các công trình nhà cao tầng v.v...). ♦ Các công trình có các thiết bị ngoại nh−ng thiết bị lạc hậu, nói chung ch−a có Hệ thống ĐKGS hoặc nếu có thì ở mức độ rất thấp, bán tự động. ♦ Các cơ sở Công nghiệp lớn, hầu hết đều có trang thiết bị, công nghệ lạc hậu (Các nhà máy nhiệt điện, xi măng, luyện kim, phân bón, khai thác mỏ, công nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng v.v...), các thiết bị đo, các bộ điều tiết phần lớn vẫn dùng loại Analog. Nh−ng trong cơ chế mở, cạnh tranh cùng hàng hoá n−ớc ngoài (nhất là khi Việt Nam đã gia nhập các khối thị tr−ờng kinh tế tự do) việc cải tạo, nâng cấp, hiện đại hóa để nâng cao chất l−ợng và năng xuất, hạ giá Ch−ơng 1: Tỏng quan tình hình nghiên cứu Báo cáo Dự án: KC.03.DA01 mục tiêu và nội dung nghiên cứu. VIELINA-HTC-06/2004 5 thành sản phẩm đang trở nên sống còn đối với các doanh nghiệp này. Nh−ng khó khăn gặp phải là vấn đề đầu t−, trong khi Nhà n−ớc không thể có kinh phí để đổi mới hoàn toàn trang thiết bị và công nghệ. ♦ Các cơ sở chế tạo máy trong n−ớc đã bắt đầu tự chế tạo các hệ thống thiết bị với quy mô vừa và nhỏ, nh− các trạm trộn bê tông asphalt, bê tông xi măng, chế biến thức ăn gia súc, sản xuất phân bón v.v... Các nhà chế tạo này đều có nhu cầu ứng dụng các Hệ thống ĐKGS, với yêu cầu chất l−ợng đảm bảo và giá thành hạ, để có thể cạnh tranh với các hãng n−ớc ngoài ở ngay tại thị tr−ờng Việt Nam. 1.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong n−ớc Các hệ thống ĐKGS hay SCADA là sự tích hợp của các ngành kỹ thuật hiện đại: điện tử; đo l−ờng; điều khiển tự động; xử lý số, truyền số liệu; cơ sở dữ liệu; phần mềm đồ hoạ v.v. Trong công nghiệp, hệ thống SCADA làm nhiệm vụ thu thập thông tin của cả một nhà máy trong thời gian thực; trên cơ sở thông tin đã thu thập đ−ợc tiến hành xử lý, điều khiển, thông báo, l−u trữ và thể hiện thông tin ở dạng các trang đồ hoạ trên màn hình mô tả sơ đồ công nghệ của nhà máy trong thời gian thực, giúp cho nhà sản xuất, nhà quản lý có đ−ợc cái nhìn toàn diện, tổng hợp về nhà máy mình, trên cơ sở đó quyết định những ph−ơng án sản xuất tối −u để đạt đ−ợc hiệu quả cao nhất về năng suầt, chất l−ợng sản phẩm. Tại các n−ớc phát triển, các hệ SCADA quy mô nhỏ đã đ−ợc ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực, trong đó có các dây chuyền sản xuất có khâu định l−ợng. Tại mỗi n−ớc phát triển đều có những công ty chuyên chế tạo các loại trạm trộn bê tông, bê tông nhựa, thức ăn gia súc, phân bón v.v. Những năm tr−ớc đây (tr−ớc năm 1995) Việt nam đã phải nhập các hệ thống thiết bị trên từ Nhật bản, EEC, Hàn quốc với giá rất cao - trong đó giá của hệ thống ĐKGS chiếm phần khá lớn, từ đó đẩy đầu t− trang thiết bị lên cao trong khi các doanh nghiệp của chúng ta đang thiếu vốn mà lĩnh vực nào cũng cần đầu t−. Ch−ơng 1: Tỏng quan tình hình nghiên cứu Báo cáo Dự án: KC.03.DA01 mục tiêu và nội dung nghiên cứu. VIELINA-HTC-06/2004 6 Để giải quyết vấn đề trên nhằm mục tiêu tạo ra sản phẩm công nghệ cao giá rẻ với chất xám trong n−ớc, từ năm 1997 đã có dự án cấp Nhà n−ớc KHCN-04- DA1 trong Ch−ơng trình Tự động hoá KHCN-04 do Viện NC Điện tử Tin Học và Tự động hoá chủ trì với nội dung nghiên cứu chế tạo thử nghiệm các hệ thống Điều khiển Giám sát (mà nhiệm vụ điều khiển chính là thực hiện khâu định l−ợng) trên cơ sở phần cứng là kết quả nghiên cứu của Đề tài cấp Nhà n−ớc mã số KHCN-04- 07-03. Sản phẩm của Dự án KHCN-04-DA1 đã đ−ợc ứng dụng nhiều trong các trạm trộn bê tông nhựa asphalt, bê tông xi măng, dây chuyền sản xuất phân bón v.v.. Chỉ tính đến thời điểm nghiệm thu Dự án (12/2000), 22 sản phẩm của Dự án đã đ−ợc đ−a vào hoạt động. Mặc dù đã đạt đ−ợc kết quả khả quan nh−ng các sản phẩm trên mới chỉ ở dạng loạt sản phẩm mẫu mà ch−a qua giai đoạn hoàn thiện. Ngoài Dự án KHCN-04-DA1, một số cơ sở R&D khác cũng có triển khai nghiên cứu và ứng dụng hệ thống định l−ợng nh−ng nhìn chung đều là tự phát theo những hợp đồng đơn lẻ nên các vấn đề kỹ thuật không đ−ợc giải quyết triệt để, không mang tính hệ thống và tính tổng quát nên ch−a đ−a ra đ−ợc các hệ thống mang tính hàng hoá để cung cấp cho thị tr−ờng. Để khuyến khích sản xuất trong n−ớc và tăng c−ờng nội lực, hiện nay Nhà n−ớc ta đã có chính sách hạn chế hoặc cấm nhập các loại trạm trộn bê tông, bê tông nhựa, thức ăn gia súc, phân bón v.v. là những mặt hàng trong n−ớc đã có thể thay thế hàng nhập. 1.3. Lựa chọn đối t−ợng nghiên cứu Vấn đề định l−ợng đã đ−ợc lựa chọn làm đối t−ợng nghiên cứu và việc lựa chọn này đã đ−ợc lý giải trong báo cáo của Dự án KHCN-04-DA1. Khâu định l−ợng các loại vật liệu đầu vào của một dây chuyền sản xuất là một trong những công đoạn quan trọng nhất, quyết định chất l−ợng và năng suất của sản phẩm đầu ra của dây chuyền. Vấn đề này có những đặc điểm sau: Ch−ơng 1: Tỏng quan tình hình nghiên cứu Báo cáo Dự án: KC.03.DA01 mục tiêu và nội dung nghiên cứu. VIELINA-HTC-06/2004 7 ♦ Đây là vấn đề định l−ợng động ngay trong quy trình sản xuất với nhiễu lớn và nhiều thành phần nhiễu mang tính ngẫu nhiên. Vì vậy muốn đạt đồng thời độ chính xác cao và năng suất cao là vấn đề không đơn giản. Để giải quyết vấn đề này cần dùng đến các ph−ơng pháp xử lý tín hiệu số nh−: lọc số, giá trị trung bình, điều khiển thống kê, PID, điều khiển có điều kiện ràng buộc v.v..., tức là hàm l−ợng chất xám trong sản phẩm sẽ lớn. Khi giải quyết tốt đ−ợc vấn đề thì sản phẩm của dự án sẽ có sức cạnh tranh về mặt giá thành so với thiết bị nhập ngoại, vì phần chất xám trong các thiết bị của các n−ớc phát triển luôn có giá rất cao. ♦ Đây là vấn đề có tính tổng quát cao và nếu giải quyết tốt có thể ứng dụng rộng rãi cho nhiều ngành Công nghiệp khác nhau nh− luyện kim, hoá chất, sản xuất xi măng, vật liệu xây dựng, công nghiệp d−ợc, công nghiệp thực phẩm v.v. Chính các đặc điểm này góp phần tạo ra nét độc đáo trong các sản phẩm của Dự án, đó là tính dễ chuyển đổi để tạo ra một dòng sản phẩm mới cho một ngành sản xuất khác từ dòng sản phẩm đã có mà sự thay đổi chỉ nằm ở giao diện với ng−ời vận hành (quy tình thao tác, sơ đồ công nghệ, tên vật liệu và công thức phối trộn ...) hay ng−ời quản lý (các chức năng quản lý, bảng biểu thống kê...) 1.4. Sản phẩm của dự án: Sản phẩm của Dự án chính là các sản phẩm của giai đoạn tr−ớc (Dự án KHCN.04.DA1) ở mức độ hoàn thiện mang tính th−ơng mại. Đó là các hệ thống điều khiển giám sát (ĐKGS) mà chức năng chính là điều khiển định l−ợng. Dự án sẽ tập trung nghiên cứu để hoàn thiện và phát triển hai dòng sản phẩm t−ơng ứng với hai kiểu định l−ơng nh− sau: 1. Hệ thống ĐKGS các dây chuyển sản xuất định l−ợng theo mẻ. ứng dụng điển hình của hệ thống này là các trạm trộn bê tông xi măng CPC, bê tông nhựa APC, thức ăn gia súc CFPC., Ch−ơng 1: Tỏng quan tình hình nghiên cứu Báo cáo Dự án: KC.03.DA01 mục tiêu và nội dung nghiên cứu. VIELINA-HTC-06/2004 8 2. Hệ thống ĐKGS các dây chuyền sản xuất định l−ợng liên tục bằng băng tải, ứng dụng điển hình của hệ thống này là dây chuyền sản xuất phân bón tổng hợp NPK. 1.5. Sự cần thiết phải hoàn thiện các sản phẩm của Dự án KHCN-04-DA1. Mặc dù các sản phẩm của Dự án KHCN-04-DA1 đã b−ớc đầu đáp ứng phần nào nhu cầu của thị tr−ờng và đã đ−ợc thị tr−ờng chấp nhận, nh−ng nếu chỉ dừng ở mức độ đó thì lập tức các sản phẩm này sẽ mất dần khả năng cạnh tranh và hiệu quả của Dự án KHCN-04-DA1 sẽ bị hạn chế vì các sản phẩm ch−a đ−ợc hoàn thiện, ch−a trở thành sản phẩm th−ơng mại thực sự. Các sản phẩm này cần phải đ−ợc tiếp tục phát triển và hoàn thiện trong giai đoạn này vì những lý do sau: • Hiện nay phần lớn các trạm trộn đều đ−ợc dùng để đấu thầu thi công các công trình mà vốn đầu t− của n−ớc ngoài, do phía n−ớc ngoài quản lý và giám sát theo các tiêu chuẩn quốc tế. Vì vậy các trạm trộn (mà trong đó hệ thống điều khiển là chính) phải đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế ngày càng cao về độ chính xác, độ ổn định. Các sản phẩm của Dự án KHCN-04-DA1 mặc dù cũng đã đ−ợc t− vấn n−ớc ngoài chấp nhận đ−a vào khai thác, nh−ng các chỉ tiêu chất l−ợng (độ chính xác, độ ổn định) mới chỉ ở mức vừa đủ để đạt yêu cầu. Chúng ta cần hoàn thiện các thuật toán xử lý tín hiệu cũng nh− các ph−ơng pháp xử lý sai số để giảm sai số định l−ợng, phấn đấu đạt t−ơng đ−ơng các chỉ tiêu chất l−ợng của các hệ thống n−ớc ngoài (phụ lục 9). Nh− vậy mới có thể cạnh tranh với các trạm trộn của n−ớc ngoài. • Trong thiết kế ban đầu cho các sản phẩm chỉ có thể l−ờng tr−ớc đ−ợc một số tình huống bất th−ờng t−ơng đối rõ ràng. Còn phần lớn các tình huống bất th−ờng ch