Tài liệu đào tạo DCS nhà máy Đạm Phú Mỹ

Cấu trúc, chức năng của một máy OPC: Máy OPC thường cũng là một Server, dùng màn hình CRT hay LCD thường, có chức năng trung chuyển các thông số vận hành của hệ thống từ DCS sang các hệ

Ngày ban hành Soạn thảo Kiểm tra Phê duyệt

Nguyễn Hữu Tùng

Nguyễn Minh Tâm

Võ Phụng Hoàng

Cao Đình Tâm Nguyễn Văn Tiến

TÀI LIỆU ĐÀO TẠO NỘI BỘ CHO CÔNG NHÂN KỸ THUẬT

PHẦN : HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DCS CENTUM 3000

KIỂM SOÁT TÀI LIỆU Stt Mục sửa Trang Nội dung sửa đổi Ngày ban hành lại Phê duyệt

Nội dung của tài liệu này bao gồm:

- Phần 1: Thuật ngữ - Định nghĩa - Viết tắt

- Phần 2: Hệ thống DCS – Phần cứng

- Phần 3: Hệ thống DCS – Phần mềm

- Phần 4: Bảo dưỡng hệ thống DCS

Phần 1: THUẬT NGỮ - ĐỊNH NGHĨA - VIẾT TẮT

- DCS: Distributed Control System

- PLC: Programmable Logic Controller

- FCS : Field Control Station

- IOM : Input/Output Module

- Serial Communication : truyền thông nối tiếp

- LED : Light-emitting diode

- FB : Function Block

- IF : Instrument Faceplate

Phần 2: HỆ THỐNG DCS CENTUM 3000 - PHẦN CỨNG

I Hệ thống DCS ở nhà máy Đạm Phú Mỹ:

II Cấu trúc phần cứng hệ thống DCS Centum

Thành phần hệ thống :

Cấu trúc, chức năng một trạm vận hành:

Trạm vận hành HIS có chức năng là trạm giao diện người máy giữa người vận hành với

hệ thống DCS HIS có chức năng điều khiển, giám sát, theo dõi trend, alarm, các trạng thái Interlock

Có hai loại HIS

• Loại desktop: là một máy tính bình thường (workstation)

• Loại console: là HIS có bàn vận hành loại đặc biệt, hỗ trợ hai monitor Có hai loại, loại kín và loại hở

Cấu trúc, chức năng một máy Engineering Workstation (EWS)

EWS thường là một máy tính Server, dùng màn hình CRT hay LCD thường, có chức năng thiết lập cấu hình, chứa cơ sở dữ liệu của toàn bộ project, thường EWS cũng có chức năng operation và monitor

Cấu trúc, chức năng của một máy OPC:

Máy OPC thường cũng là một Server, dùng màn hình CRT hay LCD thường, có chức năng trung chuyển các thông số vận hành của hệ thống từ DCS sang các hệ thống khác như IMS, APC…

LFCS: là loại có IO là remote IO, kết nối thông qua RIO bus

KFCS: là loại có IO là local IO, kết nối thông qua Extended Serial Backboard (ESB) bus and (ER) Enhanced Remote bus

Model Type AFS10S Field Control Station (19” rack mountable type)

AFS10D Duplexed Field Control Station (19” rack

mountable type) AFS20S Field Control Station (with cabinet)

AFS20D Duplexed Field Control Station (with cabinet)

AFS30S Field Control Station (for FIO, 19” rack

mountable type) AFS30D Duplexed Field Control Station (for FIO, 19” rack

mountable type) AFS40S Field Control Station (for FIO, with cabinet)

AFS40D Duplexed Field Control Station (for FIO, with

PFCD-H Duplexed Field Control Station (compact type)

PFCS loại tiêu chuẩn trong hệ thống CS 1000

Model Type PFCS-S Field Control Station (standard type)

PFCD-S Duplexed Field Control Station (standard type)

PFCS-E Field Control Station (enhanced type)

PFCD-E Duplexed Field Control Station (enhanced type)

Ghi chú: do trong nhà máy chỉ dùng loại KFCS nên từ đây về sau, tài liệu hướng dẫn này

chỉ đề cập đến KFCS thôi Mọi thông tin liên quan đến các hệ FCS khác, hãy tham khảo hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất

Cấu trúc một FCS KFCS:

a Cabinet của một FCS tiêu chuẩn (KFCS)

b Cấu trúc chung của một FCU:

Cấu trúc Redundant của một card xử lý chính trong FCU

Mạng FCS:

Có hai mạng trong hệ thống DCS, Ethernet lan và Vnet Lan theo sơ đồ sau:

a Mạng Ethernet:

Kết nối giữa HIS và EWS, HIS và hệ thống giám sát Mạng Ethernet dùng để trao đổi

dữ liệu Trend, messages giữa các trạm Ngoài ra, mạng này còn được dùng để đồng bộ

dữ liệu giữa ESW và các HIS, giám sát hiệu suất hoạt động của mạng Vnet

b Mạng Vnet: bao gồm Vnet và Vlnet (hệ CENTUM CS1000)

Một số thông số đặc tính:

Transmission Speed 10 Mbps (real-time

control bus) 10 Mbps (real –time control bus) Cable Types 10 Base 2 ( for HIS)

10 Base 5 (for FCS, CGW, etc)

10 Base 2 cable ( for stations)

Transmission

distance

185 m/segment (for 10 Base 2)

500 m/segment (for 10 Base 5)

185 m/segment (for 10 Base 2)

Access Method Token Passing Token Passing

Các loại bus và thông số:

● ESB bus

Ứng dụng

Là chuẩn bus giao tiếp giữa card xử lý trung tâm đến các local I /O node

Đặc điểm truyền thông:

Thông số truyền:

Network Topology: Bus type

Transmission Path Redundancy: Available

Transmission Speed: 128 megabits per second

Transmission Cable: Dedicated cable (YCB301)

Transmission Distance: Max 10m

● ER bus

Ứng dụng

Là chuẩn bus giao tiếp giữa card xử lý trung tâm đến các remote I /O node

Đặc điểm truyền thông:

*1: Up to 8 remote nodes per ER bus can be connected

Note: Number of ER bus: Max 4 per FCU

Thông số truyền:

Network Topology: Bus type

Transmission Path Redundancy: Available

Transmission Speed: 10 megabits per second

Transmission Cable: Coaxial cable (YCB141, YCB311) Use YCB147/YCB149 Bus Adapter Unit to connect a YCB141

cable to a YCB311 cable

Transmission Distance:

Max 185m (for YCB141): Extendable to 2 km when using Ethernet repeaters (total transmission distance must be 2370

m or shorter) (*1)

Can use 2 (a set of) Ethernet repeaters per ER bus train

When mixing YCB141 and YCB311: Length of YCB141 + (185/500) x Length of YCB311 _ 185

Number of Bus Adapter Units: Max 4 per segment (*2)

*1: General-purpose Ethernet repeater can be installed in only non-hazardous areas

*2: When an ER bus is connected with a repeater, one segment means the area between repeaters

[CE Mark] (for 220-240 V AC and 24 V DC power supply)

EMC Conformity Standards

[CE Mark] (for 220-240 V AC and 24 V DC power supply)

[C-Tick Mark] (for 220-240V AC and 24 V DC power supply)

Standards for Hazardous Location Equipment

[Non-Incendive] (remote node only, for 100-120 V AC and 24 V DC power supply) [Type n] (remote node only, for 24 V DC power supply)

[Intrinsic safety] (I/O Module with built-in barrier)

ANB10S: Node Unit cho bus đơn ESB (Rack Mounting)

ANB10D: Node Unit cho bus redundant ESB (Rack Mounting)

ANR10S: Node Unit cho bus đơn ER (Rack Mounting)

ANR10D: Node Unit cho bus redundant ER (Rack Mounting)

Hình tham khảo

Danh sách các IO card có thể dùng trên Node Unit trên

III Cấu hình phần cứng

Đặt địa chỉ domain:

Một domain là khái niệm cho toàn bộ một hệ thống DCS như hệ thống của nhà máy đạm phú mỹ Giá trị của domain từ 1 đến 16, trong trường hợp của nhà máy, domain có giá trị là 1

Thiết lập giá trị cho domain bằng dip switches:

Bits 2 và 3 phải luôn bằng 0 (0s)

Phần 3: HỆ THỐNG DCS CENTUM 3000 - PHẦN MỀM

I Instrument FacePlate

Instrument FacePlate (IF) là một cửa sổ nhỏ, trên đó thể hiện các trạng thái, số liệu liên quan đến một khối điều khiển (vd khối PID), một ngõ I/O, hoặc một function block (FB) nào đó ( vd khối CALC)

IF không chỉ cho phép ta theo dõi các số liệu trên mà còn cho phép điều chỉnh các thông số đó (vd điều chỉnh tín hiệu SetPoint, chuyển đổi chế độ Auto/Manual cho thiết bị , cài đặt High/Low Alarm, )

Trên IF gồm có các thành phần sau :

- Comment display area

- Status display data

- Parameter display area

- Instrument display area

- Operation mark

- Data entry dialog box call button

¾ Comment display area : hiển thị tagname và chú thích (comment) cho FB

¾ Status display data:

ƒ Tag mark : hiển thị mức độ ưu tiên (quan trọng) của IF, xem bảng sau :

Màu sắc của Tag mark báo hiệu trạng thái alarm của FB, xem bảng sau :

- Màu đỏ nhấp nháy : alarm message (thông báo lỗi) xuất hiện nhưng chưa được

người vận hành xác nhận, có thể do vận hành chưa biết có alarm này

- Màu xanh là cây (green) nhấp nháy: alarm recovery message ( thông báo hết lỗi)

xuất hiện nhưng chưa được xác nhận

- Màu đỏ hoặc xanh lá cây (không nhấp nháy) : alarm message hoặc alarm recovery

message đã được vận hành xác nhận bằng cách nhấn nút acknowledged trên bàn

phím vận hành

ƒ Cascade mark : cho biết FB có đang ở chế độ cascade hay không

ƒ CMP Mark : cho biết block mode của FB đang ở chế độ RCAS (remote cascade)

hoặc ROUT (remote output)

ƒ Instrument mark : chỉ hiển thị khi FB ở chế độ Self-Tuning PID Controller Block

ƒ Block mode, Block status : cho biết FB đang trong chế độ Auto (AUT), Manual

(MAN), hoặc CAS (Cascade), xem bảng sau :

Khi click vào Block mode, cửa sổ sau hiện ra Ta có thể chọn chế độ làm việc cho FB

ƒ Alarm status : đưa ra cảnh báo liên quan đến FB ( vd báo IOP, OOP, HH, LL, )

Nếu tại một thời điểm có nhiều cảnh báo cùng xuất hiện thì cảnh báo nào có mức ưu tiên cao hơn sẽ hiển thị trên IF Xem các bảng sau :

ƒ Calibration Status : Khi FB ở chế độ Calibration thì chữ CAL sẽ hiển thị Khi đó giá

trị xuất ra tại ngõ OUT của block sẽ giữ ở giá trị hiện tại hoặc giá trị ta nhập vào

ƒ Alarm ON/OFF Status : Khi FB ở chế độ Alarm Off thì chữ AOF sẽ hiển thị Khi

đó mọi alarm message liên quan đến block này sẽ không xuất hiện trên màn hình vận hành

¾ Parameter display area:

Data Item Name : Hiển thị các giá trị và đơn vị tính của PV (Process variable), SV (Setpoint value), MV (Manipulate output value)

¾ Instrument display area:

Process Variable Bar : Vạch báo giá trị hiện tại của PV Màu sắc của vạch biểu thị trạng thái alarm của FB với các ý nghĩa theo bảng sau :

¾ Operation mark:

Operation mark dùng để lưu ý (cảnh báo) người vận hành tình trạng hiện tại của IF Ví dụ một motor ngoài field tương ứng với IF đang được bảo dưỡng, cảnh báo vận hành không được thao tác trên IF

Ta có thể gắn thông báo ( vd trên hình là cụm từ MAINTENANCE) và phân quyền

để người vận hành không thể thao tác trên IF đó

¾ Data entry dialog box call button:

Khi click chuột vào khu vực này, cửa sổ sau hiện ra

Từ cửa sổ trên, click vào nút ITEM và chọn thông số nào muốn thay đổi, vd như MV, SV,…

Ta có thể nhập trực tiếp giá trị cần thay đổi vào ô DATA hoặc sử dụng nút tăng (INC) giảm (DEC) để tăng/giảm từ từ Khi nhấn nút INC/DEC thì phần trên/dưới tương ứng của hình sẽ chuyển sang màu đỏ Xem hình sau :

¾ Một số hình dạng khác của IF :

II: Các khối chức năng ( Function Block)

Phần này sẽ giới thiệu các FB thường gặp trong hệ thống DCS

¾ Khối hiển thị PVI

Khối PVI (Input Indicator) dùng để hiển thị giá trị lấy từ I/O card hay từ output của một khối khác Khối PVI không có chức năng điều khiển

¾ Khối tính toán CALCU

Khối CALCU (Calculation) sử dụng để thu thập số liệu, tính toán các số liệu đó theo yêu cầu công nghệ và đưa ra kết quả

Để xem nội dung các phép tính bên trong khối CALCU, click phải lên khối, chọn Edit

Detail Ví dụ các phép tính bên trong khối CALCU 10AI2078CAL ở trên:

Các tham số của khối CALCU :

¾ Khối điều khiển PID:

Có chức năng như một bộ điều khiển PID (proportional-integral-derivative)

Các tham số của khối PID :

¾ Khối MLD-SW:

Khối MLD-SW (Manual Loader with Switch) khi ở chế độ manual thì người vận hành nhập giá trị vào khối này để đưa ra đường output (MV) Còn ở chế độ Tracking (TRK) thì giá trị MV sẽ lấy từ đường TIN ( tracking input)

Như ở ví dụ dưới đây, tín hiệu từ khối CALCU được đưa vào đường TIN của khối

MLD-SW

¾ Khối lựa chọn AS-H/M/L:

Khối AS-H/M/L (Auto Select) sẽ lựa chọn tín hiệu maximum (medium/minimum)

từ 2 hoặc 3 tín hiệu đầu vào để đưa ra tín hiệu đầu ra

Xem ví dụ dưới đây : Tín hiệu nào trong 2 khối 10TIC2111 và 10TIC2123 lớn hơn

sẽ được đi qua khối 10TY2111 để đến khối %%Z10TY2111

¾ Khối điều khiển motor MC :

Khối MC (Motor Control) dùng để theo dõi trạng thái và điều khiển motor, bơm, van…

Để xem nội dung trong khối ST16, click phải lên khối, chọn Edit Detail Xem ví dụ sau:

¾ Khối logic LC64

Khối logic LC64 dùng để xây dựng các mối liên hệ logic giữa các tín hiệu vào/ra, các tín hiệu điều khiển

Để xem sơ đồ logic trong khối LC64, click phải lên khối, chọn Edit Detail Ví dụ sơ

đồ logic bên trong khối 30P1001ALC ở trên:

III: Sơ đồ Logic

Phần tử OR sẽ cho ngõ output là True khi có bất kỳ một ngõ input nào là True Phần tử OR

có tối đa 21 ngõ vào

ƒ Phần tử NOT:

Phần tử NOT sẽ đảo ngược tín hiệu input để đưa ra output

ƒ Phần tử SRS1-R , SRS2-R (Flip-Flop dạng ưu tiên Reset):

Khi tín hiệu input tại chân R (Reset) được kích hoạt (True) thì tín hiệu OUT1=False và OUT2=True Xem bảng sau:

ƒ Phần tử SRS1-S , SRS2-S (Flip-Flop dạng ưu tiên Set):

Khi tín hiệu input tại chân S (Set) được kích hoạt (True) thì tín hiệu OUT1=True và OUT2=False Xem bảng sau:

ƒ Phần tử OND (On Delay Timer):

Khi tín hiệu input chuyển từ trạng thái 0 lên 1, thì sau một khoảng thời gian (t) được định sẵn, tín hiệu output sẽ chuyển trạng thái theo Nhưng khi tín hiệu input trở về trạng thái 0 thì tín hiệu output cũng trở về trạng thái 0 ngay lập tức

ƒ Phần tử OFFD (Off Delay Timer):

Khi tín hiệu input chuyển từ trạng thái 1 xuống 0, thì sau một khoảng thời gian (t) được định sẵn, tín hiệu output sẽ chuyển trạng thái theo Nhưng khi tín hiệu input trở về trạng thái 1 thì tín hiệu output cũng trở về trạng thái 1 ngay lập tức

ƒ Phần tử TON (One Shot – Rise Trigger):

Khi tín hiệu input chuyển từ trạng thái 0 lên 1, tín hiệu output sẽ chuyển trạng thái theo nhưng chỉ giữ được trạng thái đấy trong 1 chu kỳ Sau đó tín hiệu output lại quay về trạng thái 0

ƒ Phần tử TOFF (One Shot – Fall Trigger):

Khi tín hiệu input chuyển từ trạng thái 1 xuống 0, tín hiệu output sẽ chuyển trạng thái

từ 0 lên 1 nhưng chỉ giữ được trạng thái đấy trong 1 chu kỳ Sau đó tín hiệu output lại quay

về trạng thái 0

ƒ Một số phần tử logic khác :

™ Sơ đồ logic :

Cấu trúc của một trang logic ( nội dung trong khối LC64) thường như sau :

Sau đây là một ví dụ:

Phần 4: BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG DCS

I Các thành phần thay thế bắt buộc trong hệ thống DCS :

Có nhiều thành phần thay thế bắt buộc trong hệ thống DCS và chúng cần được thay thế định kỳ Bảng sau đây trình bày thời gian thay thế khuyến cáo cho công việc thay thế bảo trì

T9070CB 1 năm Có Cho quạt cửa (Lau chùi mỗi 3 tháng)

Có Ở nhiệt độ môi trường 300 hay thấp hơn

Ở nhiệt độ môi trường 400 hay thấp hơn

Ở nhiệt độ môi trường 500 hay thấp hơn

Tụ điện

phân

nhôm

- 8 năm Không Trong thiết bị cấp nguồn, phải được thay

thế bằng nhân viên dịch vụ của công ty Yokogawa

Cho PW402 Cho PW701,PW702 Cho PW481,PW482 Cho PW484

Chú ý quan trọng :

Thành phần thay thế bắt buộc là thành phần mà đã được tính toán đạt được tuối thọ của nó trong khoảng mười năm dưới điều kiện lưu trữ và vận hành bình thường Do

đó, những phần nào có tuổi thọ trên mười năm thì không đề cập ở đây

Thời gian thay thế khuyến cáo là thời gian mà khuyến cáo thực hiện việc thay thế bảo trì cho thành phần thay thế bắt buộc, nhưng không có nghĩa là bảo đảm những

hư hỏng ngẩu nhiên không xảy ra

Thời gian thay thế khuyến cáo chỉ có ý nghĩa tham khảo, và nó phụ thuộc vào điều kiện vận hành như nhiệt độ và không khí xung quanh

“Bởi người dùng” có ý nghĩa là có thể được thay thế bởi người sử dụng, khi

“Không” có nghĩ a là bạn không được tự ý thay thế mà phải là nhân viên dịch vụ của Yokogawa

1 ) Thay thế lọc gió cho FCU (Field Control Unit) :

Lọc gió thì được đặt trong một giá đỡ và được giữ bởi hai cái chốt nhựa, ở dưới khay quạt và có thể được thay thế nóng trong quá trình vận hành

Công việc thay thế phải càng nhanh càng tốt

Để thực hiện công việc thay thế cần phải theo các bước sau hình minh họa H1 :

1 Gỡ chốt nhựa và rút giá đỡ ra

2 Lấy lọc gió ra khỏi giá, nếu lọc gió dơ thì dùng vải khô hay thiết bị làm sạch chân không để làm sạch bụi bẩn và vết dơ

3 Để cái lọc gió sạch vào giá đở và đẩy giá đở vào đáy của FCU Khuyến cáo dùng lọc gió lắp đặt kèm theo khi chuyển giao và cái đang dùng trở thành đồ dự phòng, được thay thế khi tới lượt

4 Khóa chốt nhựa lại

5 Dùng chất tẩy rửa trung tính làm sạch cái lọc gió dơ, để khô và lưu trữ

Theo khuyến cáo, làm sạch lọc gió mỗi 3 tháng

Hình minh họa H1 Chốt giữ bằng nhựa

Giá đỡ

Lưới lọc