Phần xây dựng hệ thống điều khiển CENTUM CS3000 cho công đoạn trộn bột cho nhà máy xeo, nhà máy giấy B•i Bằng

Ngày nay trên thế giới, sự phát triển không ngừng của công nghệ chế tạo thiết bị tự động hoá và những thành tựu trong kỹ thuật vi mạch, công nghệ thông tin đ• cho phép các chuyên gia tích hợp hệ thống có các giải pháp kỹ thuật linh hoạt, tối ưu, an toàn và hoàn toàn tự động hoá. Người sử dụng có khả năng điều hành, quan sát và quản lý toàn bộ dây chuyền sản xuất trong nhà máy bằng các thiết bị gọn nhẹ, làm việc thông minh và có độ tin cậy cao. Một trong các giải pháp kỹ thuật hiện đại nhất để tích hợp hệ thống là tích hợp các mạng công nghiệp (Industrial Network). Mạng công nghiệp của các h•ng tự động hoá hàng đầu trên thế giới đều được tích hợp theo chuẩn ISO. Điều đó có nghĩa là các thiết bị trong mạng không chỉ riêng của một h•ng chế tạo mà còn là thiết bị của h•ng khác có thể tích hợp thành một mạng hoàn chỉnh. Do vậy sẽ đạt được một kết quả tốt nhất về kỹ thuật và kinh tế. Việc trao đổi thông tin giữa các hệ thống tự động hoá với các thiết bị phân tán được thông qua các mạng thông tin công nghiệp chuẩn. Với ứng dụng của mạng thông tin trong nhiều lĩnh vực của các nghành công nghiệp khác nhau đ• chứng minh công nghệ này đạt được độ tin cậy cao. Mạng công nghiệp trong những năm gần đây đ• được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như hàng không, dầu khí, điện năng, chế biến thực phẩm, công nghiệp sản xuất xi măng, công nghiệp giấy, công nghiệp khai thác mỏ ... Những h•ng công nghiệp chế tạo thiết bị tự động hoá, mà giải pháp kỹ thuật của họ được định hướng như trên là ABB, Honeywell, siemens và Yokogawa. ở Việt Nam mạng công nghiệp cũng được sử dụng trong nhiều nhà máy như: Phả Lại, Lâm Thao, B•i Bằng ,…...Do đó, để có được các định hướng theo hướng phát triển mới, trong đề tài tốt nghiệp của mình em tập chung nghiên cứu ứng dụng Centum CS3000. Trong phạm vi của đề tài, chúng em đ• thực hiện những nội dung sau: Phần 1: Nghiên cứu hệ thống điều khiển phân tán CENTUM CS3000: Đề cập đến các vấn đề cơ bản của mạng truyền thông và thông tin công nghiệp, đưa ra mô hình phân cấp, các thiết bị phần cứng, chức năng liên kết mạng trong hệ thống, đồng thời còn đưa ra quá trình tạo một dự án mới. Phần 2: Phần xây dựng hệ thống điều khiển CENTUM CS3000 cho công đoạn trộn bột cho nhà máy xeo, nhà máy giấy B•i Bằng: Đưa ra được thực trạng của nhà máy và quá trình xây dựng hệ điều khiển cho công đoạn này, bao gồm cả chọn thiết bị phần cứng và các điểm đo lường điều khiển

lời nói đầu

Ngày nay trên thế giới, sự phát triển không ngừng của công nghệ chế tạo thiết bị

tự động hoá và những thành tựu trong kỹ thuật vi mạch, công nghệ thông tin đã chophép các chuyên gia tích hợp hệ thống có các giải pháp kỹ thuật linh hoạt, tối u, antoàn và hoàn toàn tự động hoá Ngời sử dụng có khả năng điều hành, quan sát và quản

lý toàn bộ dây chuyền sản xuất trong nhà máy bằng các thiết bị gọn nhẹ, làm việcthông minh và có độ tin cậy cao Một trong các giải pháp kỹ thuật hiện đại nhất để tích

hợp hệ thống là tích hợp các mạng công nghiệp (Industrial Network) Mạng công

nghiệp của các hãng tự động hoá hàng đầu trên thế giới đều đợc tích hợp theo chuẩnISO Điều đó có nghĩa là các thiết bị trong mạng không chỉ riêng của một hãng chế tạo

mà còn là thiết bị của hãng khác có thể tích hợp thành một mạng hoàn chỉnh Do vậy sẽ

đạt đợc một kết quả tốt nhất về kỹ thuật và kinh tế

Việc trao đổi thông tin giữa các hệ thống tự động hoá với các thiết bị phân tán

đợc thông qua các mạng thông tin công nghiệp chuẩn Với ứng dụng của mạng thôngtin trong nhiều lĩnh vực của các nghành công nghiệp khác nhau đã chứng minh côngnghệ này đạt đợc độ tin cậy cao

Mạng công nghiệp trong những năm gần đây đã đợc sử dụng trong nhiều lĩnhvực nh hàng không, dầu khí, điện năng, chế biến thực phẩm, công nghiệp sản xuất ximăng, công nghiệp giấy, công nghiệp khai thác mỏ Những hãng công nghiệp chế tạothiết bị tự động hoá, mà giải pháp kỹ thuật của họ đợc định hớng nh trên là ABB,Honeywell, siemens và Yokogawa

ở Việt Nam mạng công nghiệp cũng đợc sử dụng trong nhiều nhà máy nh: PhảLại, Lâm Thao, Bãi Bằng ,… Do đó, để có đ Do đó, để có đợc các định hớng theo hớng phát triểnmới, trong đề tài tốt nghiệp của mình em tập chung nghiên cứu ứng dụng CentumCS3000

Trong phạm vi của đề tài, chúng em đã thực hiện những nội dung sau:

Phần 1: Nghiên cứu hệ thống điều khiển phân tán CENTUM CS3000: Đề cập

đến các vấn đề cơ bản của mạng truyền thông và thông tin công nghiệp, đa ra mô hìnhphân cấp, các thiết bị phần cứng, chức năng liên kết mạng trong hệ thống, đồng thờicòn đa ra quá trình tạo một dự án mới

Phần 2: Phần xây dựng hệ thống điều khiển CENTUM CS3000 cho công đoạntrộn bột cho nhà máy xeo, nhà máy giấy Bãi Bằng: Đa ra đợc thực trạng của nhà máy

và quá trình xây dựng hệ điều khiển cho công đoạn này, bao gồm cả chọn thiết bị phầncứng và các điểm đo lờng điều khiển

Phần 1

nghiên cứu hệ thống điều khiển phân tán centum cs3000

chơng 1tổng quan chung về hệ thống thông tin công nghiệp

I Khái niệm cơ bản.

Hệ thống Truyền thông thông tin công nghiệp thực chất là một quá trình trao đổithông tin giữa hai thiết bị với nhau theo kiểu truyền thông đợc quy định trớc, đợc gọi làcác đối tác truyền thông Đối tác này có thể điều khiển hoặc quan sát các trạng thái của

đối tác kia có thể thực hiện theo nhiều cách khác nhau

Đối tác truyền thông thực chất là các thiết bị có khả năng tham gia vào quá trìnhtruyền thông Các đối tác truyền thông có thể cùng nằm trong một thiết bị, ví dụ nh cácCPU, các module, là các thiết bị có khả năng tham gia vào quá trình truyền thông

Trạm là thiết bị (nh các hệ thống tự động hoá, thiết bị lập trình, panel điều hành

OP, các thiết bị ngoại vi khác) đợc ghép nối vào một hay nhiều mạng con(Subnetwork )

Mạng con (Subnetwork ) là sự liên kết thống nhất của các phần tử vật lý tham giavào quá trình truyền thông trong mạng, cũng nh của phơng pháp truyền thông chung để

đảm bảo sự trao đổi dữ liệu trong mạng đợc thực hiện

Các thành viên trong mạng Subnetwork không nối với nhau theo kiểu truyềnthông qua lại, mà có một cấu trúc vật lý chung của một mạng Subnetwork ( MPI,PROFIBUS, ModBus, DeviceNet, ControlNet, Industrial Ethernet ) cấu trúc này đợcgọi là môi trờng truyền thông (Tranfer medium)

Mạng (Network) là sự liên kết thông nhất của một hay nhiều mạng con kiểu khácnhau, nó liên kết tất cả các trạm để có thể truyền thông với nhau

Subnetwork

Subnetwork

Hình 1.1 Mạng truyền thông

Nối là tổ chức logic giữa hai đối tác truyền thông trong mạng để thực hiện mộtdịch vụ truyền thông nhất định nào đó Nối liên kết trực tiếp với dịch vụ truyền thông.Mỗi một nối có có hai điểm kết thúc, hai điểm này có chứa đựng thông tin về địa chỉcủa đối tác truyền thông về cấu trúc đờng truyền Những hàm truyền thông đợc sử dụngcho điểm cuối cục bộ để chỉ đờng nối

Những hàm truyền thông đợc thiết lập sẵn ở các phần mềm chuyên dụng để đápứng các đòi hỏi của dịch vụ truyền thông Các hàm truyền thông thực hiện việc truyềndữ liệu giữa các đối tác truyền thông, có thể điều khiển các đối tác truyền thông ( ví dụ

nh ngừng truyền thông ) hoặc giám sát các trạng thái tức thời

Dịch vụ truyền thông và phần mềm chuyên dụng mô tả các hàm truyền thông vớicác tiêu chuẩn định trớc, nh trao đổi dữ liệu, điều khiển thiết bị, giám sát các thiết bị vàcài đặt chơng trình

Một phần mềm chuyên dụng không cần phải thoả mãn tất cả các nhiệm vụ màdịch vụ truyền thông yêu cầu Dịch vụ truyền thông có thể chấp nhận các phần mềmtruyền thông chuyên dụng khác nhau

Trong khi thực hiện truyền thông, một việc không thể thiếu đợc là khai báo giaothức truyền thông ( Protocol) Protocol thực chất là sự thoả thuận xác định một quy tắctrao đổi dữ liệu nhất định giữa các đối tác truyền thông để xác định dịch vụ truyềnthông đợc sử dụng Trong giao thức truyền thông cấu trúc truyền dữ liệu đợc địnhnghĩa: đờng truyền vật lý, kiểu lắp đặt các đờng nối, bảo vệ dữ liệu và tốc độ truyền

Đờng truyền vật lý dùng để chuyển các tín hiệu điện tử giữa các trạm Các tín hiệu

điện tử đó biểu thị các giá trị dữ liệu dới dạng xung nhị phân Khi lựa chọn đờng truyền

vật lý cần chú ý tới các đặc trng cơ bản của chúng là dải thông (dải thông của đờng

truyền chính là phơng truyền - đợc tính bằng số lợng bit đợc truyền đi trong một giây

Thông lợng còn đợc đo bằng một đơn vị khác là baud Baud biểu thị số lợng thay đổi

tín hiệu trong một giây

Độ suy giảm là độ đo sự suy yếu của tín hiệu trên đờng truyền Nó cũng phụ thuộcvào độ dài của cáp Nhiễu điện từ (EMI- Electromagnetic Interference ) gây ra bởinhiễu điện từ bên ngoài làm ảnh hởng

Mật độ dữ liệu là độ lớn của phạm vi lu trữ dữ liệu không thay đổi với quá trình.Phạm vi lu trữ dữ liệu mà lớn hơn mật độ dữ liệu có thể làm sai dữ liệu tổng thể Điều

đó có nghĩa phạm vi lu giữ số liệu mà lớn hơn mật độ dữ liệu thì có thể xẩy ra tại mộtthời điểm nào đó mật độ dữ liệu bao gồm cả khối dữ liệu cũ và khối dữ liệu mới

II Nhiệm vụ của hệ thống thông tin công nghiệp

1 Khái niệm hệ thống thông tin công nghiệp

Hệ thống thông tin công nghiệp là một khái niệm mới trong kỹ thuật thông tinhiện đại Nó làm nhiệm vụ thu nhận, biến đổi thông tin trong quá trình đo lờng điềukhiển và đang là xu hớng của nền công nghiệp tự động hoá các quá trình

- Lu giữ thông tin

- Tìm kiếm thông tin để chọn ra những thông tin khác nhau… Do đó, để có đ

Từ đó ta có thể đa ra định nghĩa về một hệ thống thông tin công nghiệp nh sau :Một hệ thống tự động đo, điều khiểu và gia công thông tin theo một Algorithmnào đấy, đợc kết nối trong hệ thống mạng thực hiện việc truyền tin giữa các đối táctruyền thông trong hệ thống đó theo một giao thức công nghiệp thì đợc gọi là hệ thốngthông tin công nghiệp

Sơ đồ khối của hệ thống:

- Đối tợng nghiên cứu: Là các quá trình công nghệ

- Thiết bị thu nhận thông tin: Quá trình đo và biến đổi thành tín hiệu chuẩn nhcác sensor, các tranmiter

- Thiết bị gia công: Chíp vi xử lý hoặc máy tính PC

- Biến truyền và thiết bị lu giữ : Thông tin đợc truyền trên các đờng dây nhờ cácthủ tục giao thức mạng

- Thiết bị thể hiện: Thông tin đợc thể hiện theo nhiều cách

+ Các thiết bị cũ nh: - Dụng cụ kim chỉ

- Dụng cụ tự ghi

- Dụng cụ số+ Các thiết bị hiện đại: Màn hình giám sát, Các hiển thị số

- Bộ điều khiển: Bộ điều khiển dùng cho các hệ thống nhỏ là các Microcontroller, còncác hệ thống lớn là các CPU làm việc nh một máy tính công nghiệp

2 Nhiệm vụ của hệ thống thông tin công nghiệp :

Hệ thống thông tin công nghiệp thực hiện các nhiệm vụ sau :

2.1 Đo lờng: Sử dụng phơng pháp thực nghiệm để nhận đợc ớc lợng về số lợng của đối

tợng thông qua việc so sánh với mẫu Đây là quá trình quan trọng nhất bởi từ kết quảnày sẽ phục vụ cho các bớc tiếp theo trong hệ thống

2.2 Kiểm tra: Là so sánh trạng thái của đại lợng kiểm tra với mẫu và đa ra tín hiệu để

đánh giá

2.3 Nhận dạng: Xác định xem có sự tơng ứng giữa đại lợng cần kiểm tra với mẫu hay

không

2.4 Điều khiển: Từ các kết quả đo nhận đợc chúng sẽ đợc tính toán theo các luật điều

khiển để đa tín hiệu ra điều khiển đối tợng

2.5 Chuẩn đoán: Để giúp cho hệ thống làm việc hiệu quả cần thiết phải chuẩn đoán

tình trạng thiết bị Một hệ thống chuyên kiểm tra tình trạng hoạt động của thiết bị thì

đ-ợc gọi là hệ thống chuẩn đoán kỹ thuật

Biến truyền và l

u giữ

Hiển thị

Thiết bị thu nhận thông tin

2.6 Tính toán: Đây là quá trình tính toán theo các Algorithm từ các đại lợng đầu vào

để đa ra quyết định

2.7 Truyền thông: Đây là quá trình rất quan trọng trong hệ thống thông tin công

nghiệp bởi ngày nay khi các đối tác tham gia truyền thông là rất lớn thì vấn đề truyềnthông tin đảm bảo không lỗi và hiệu quả là vấn đề đặt lên hàng đầu

3 Các loại hệ thống thông tin công nghiệp

3.1 Phân loại hệ thống theo sơ đồ cấu trúc.

3.1.1 Hệ thống với cấu trúc song song.

- Đặc điểm : Các kênh làm việc độc lập với nhau

- Ưu điểm : Độ tin cậy cao, tốc độ truyền thông tin cao, nếu hỏng một kênh cáckênh kia vẫn hoạt động

- Nhợc điểm tốn kém dây dẫn, hệ thống rất phức tạp và chỉ kinh tế trong phạm vimột nhà máy

3.1.2 Hệ thống với cấu trúc nối tiếp.

- Đặc điểm: Hệ thống biến tín hiệu song song thành nối tiếp, mỗi tín hiệu chiếm mộtkhoảng thời gian do ngời thiết kế quyết định và phụ thuộc vào sai số, tốc độ của hệthống yêu cầu

- Ưu điểm : tiết kiệm dây dẫn dẫn đến giá thành rẻ

- Nhợc điểm: Độ tin cậy thấp

Hiển thị

3.1.3 Hệ thống với cấu trúc song song nối tiếp.

- Ưu điểm : Độ tin cậy tăng số kênh tăng

- Nhợc điểm : Phức tạp , thờng đợc sử dụng trong các hệ thống lớn

3.1.4 Hệ thống kiểm tra tự động

Đại lợng đo đợc so sánh với mẫu cho toàn hệ thống, sau đó đợc đa về để xử lýkết quả đo phân tích và điều khiển

3 2 Phân loại theo môi trờng truyền đẫn.

- Hệ thống hữu tuyến: Là hệ thống sử dụng các đờng truyền thông tin thông thờng

nh cáp đôi dây xoắn, cáp đồng trục Tốc độ truyền có thể lên tới hàng Mb/s

- Hệ thống truyền vô tuyến: Là hệ thống sử dụng sóng vô tuyến truyền đi trongkhông gian, đờng truyền này rất thích hợp với những khu vực địa hình phức tạp

mà ở đó khả năng thực hiện một đờng truyền hữu tuyến là không hiện thực Tốc

độ truyền có thể lên đến hàng Gb/s

- Hệ thống cáp quang: Đây là môi trờng truyền dẫn đặc biệt, tín hiệu truyền trên

đờng truyền là tín hiệu quang sử dụng các bớc sóng trong vùng hồng ngoại.Cáp quang có rất nhiều u điểm nh: khả năng chống nhiễu điện từ cao, tính bảomật, tốc độ truyền

3 3 Phân loại theo mục đích

- Hệ thống đo lờng: Đó là các hệ thống có nhiệm vụ đo lờng các đại lợng vật lý,thông tin ra bằng số hoặc mang tính chất số lợng

- Hệ thống kiểm tra tự động và điều khiển: Để thực hiện việc kiểm tra (hay điềukhiển ) cần thiết phải có giá trị đặt và so sánh đại lợng kiểm tra với chúng

đo

Hiển thị

- Hệ thống chẩn đoán kỹ thuật: Trên cơ sở của kết quả đo so sánh với mẫu để đa

ra các cảnh báo về tình trạng thiết bị

- Hệ thống nhận dạng : Là hệ thống nhận biết thông tin đo có giống mẫu không

3 4 Phân loại hệ thống theo khoảng cách.

- Hệ thống gần: Là hệ thống hoạt động trong phạm vi nhà máy bán kính 2 Km Nóthờng sử dụng các chuẩn thông tin nh RS422, RS485

- Hệ thống xa: Là hệ thống hoạt động với bán kính lớn hơn 2 Km Ngời ta thờng

sử dụng các phơng pháp điều chế tín hiệu nh điều chế tần số, điều chế pha

3 5 Phân loại theo quy mô hiện đại hoá

3.5.1 Hệ thống tập trung quy mô nhỏ:

Cấu trúc tiêu biểu của một hệ thống điều khiển tập trung đợc minh hoạ nh hìnhbên Một máy tính duy nhất để điều khiển các quá trình con Các bộ cảm biến và cơcấu chấp hành đợc nối trực tiếp điểm - điểm với các máy tính điều khiển trung tâm quacác cổng vào ra của nó Đặc điểm chung nhất của hệ thống này là toàn bộ quá trình xử

lý tập chung ở một thiết bị điều khiển duy nhất

Ưu điểm của hệ thống này là thích hợp với các loại máy móc và thiết bị và các

điểm đo ít bởi sự đơn giản, dễ thực hiện và giá thành một lần cho máy tính điều khiển

Tuy nhiên cấu trúc này cũng có hạn chế nh: Viếc nối dây phức tạp, giá thànhcao, việc mở rộng hệ thống gặp khó khăn Độ tin cậy của hệ thống phụ thuộc hoàn toànvào một máy tính điều khiển duy nhất Nếu muốn nâng cao độ tin cậy của hệ thốngphải dùng thêm một máy tính dự phòng cho máy tính điều khiển dẫn đến giá thành cao

Điển hình cho các hệ thống có cấu trúc tập trung là các hệ thống:

- CAMAC : Computer Application for Measurement and Control

- SCADA : Supervisory Control and Data Acquisition

Cấu trúc của một hệ thống điều khiển tập trung :

3.5.2 Hệ thống có cấu trúc phân tán :

Máy tính điều khiển trung tâm

Cơ cấu

chấp

hành

Cơ cấu chấp hành

Cơ cấu chấp hành

Để khắc phục sự phụ thuộc vào một máy tính điều khiển và tăng tính linh hoạt

ổn định của hệ thống, trong cấu trúc phân tán mỗi quá trình con ( hay một nhómquá trình con ) đợc điều khiển, giám sát bởi một máy tính riêng

Đặc điểm của hệ thống có cấu trúc phân tán là việc phân bố chức năng theochiều rộng và theo chiều sâu, kết hợp với việc sử dụng mạng truyền thông thay chophơng pháp dùng dây nối và bảng điện cổ điển Bên cạnh việc sử dụng các cụm vào

ra tại chỗ và các thiết bị chấp hành thông minh, ngời ta còn đa ra các loại máy tínhchấp hành nhỏ (ví dụ nh các bộ điều khiển chuyên dụng, các loại vi điều khiển )xuống các vị trí liền kề với các quá trình kỹ thuật Sơ đồ chung của hệ thống có cấutrúc phân tán nh dới Trong cấu trúc này, trung tâm điều khiển bao gồm các trạm kỹthuật (ES – Engineering Station), trạm thao tác vận hành OS (Operation Station) vàtrạm phục vụ SS (Server Station) là các máy tính công nghiệp kết hợp với trung tâm

điều hành sản xuất

Tại cấp điều khiển và giám sát bao gồm các thiết bị điều khiển tại chỗ nh các bộ

vi điều khiển, các module vào ra tại chỗ, các thiết bị cảm ứng và cơ cấu chấp hành

đợc nối lên trung tâm

Nhìn chung, hệ thống cấu trúc điều khiển phân tán ra đời khắc phục đợc tínhnăng thời gian thực, tiết kiệm dây dẫn, độ ổn định cao, linh hoạt và phạm vi quản lýrộng

Hệ thống này đợc giới thiệu chi tiết ở phần sau

điều khiển điều khiểnMáy tính

Bộ điều khiển Quá trình

I/O Quá trình I/O

3.5.3.Hệ thống tích hợp.

Ngoài nhiệm vụ đo lờng và điều khiển ra, hệ còn có chức năng quản lý kỹ thuật

và kinh tế

Chơng 2 khái quát về hệ thống điều khiển phân tán DCS

mà có thể là chơng trình hệ thống, ứng dụng trên một trạm nên quan hệ có tínhlogic Với một đối tác vật lý ứng dụng thờng có nhiều đối mối liên kết logic đợc xâydụng trên cơ sở một mối liên kết vật lý

* Các kiểu liên kết logic :

+ liên kết điểm - điểm : chỉ có 2 đối tác tham gia, về vật lý thì 2 trạm này đợcnối chung 1 đờng dây

+ liên kết điểm - nhiều điểm : nhiều trạm nối chung với 1 trạm chủ Các đối tác

sẽ nối chung 1 đờng dây

+ liên kết nhiều điểm – nhiều điểm : nhiều đối tác tham gia và thông tin đợctrao đổi theo nhiều hớng Chúng đều nối trên 1 đờng dây Đây là đặc trng của mạngtruyền thông trong điều khiển phân tán

Topology đợc hiểu là cách sắp xếp, tổ chức về mặt vật lý của mạng và cũng là sắp xếplogic của các nút mạng

*Một số kiểu topology:

- Topology hình sao

Cấu trúc hình sao là một cấu trúc mà có một trạm trung tâm quan trọng hơn tấtcả các nút khác, nút này sẽ điều khiển sự truyền thông toàn mạng Các thành viên khác

đợc kết nối với nhau qua trạm trung tâm Kiểu liên kết vật lý ở đây là điểm - điểm nhng

về mặt liên kết logic thì có thể là điểm – nhiều điểm Cấu trúc này có nhợc điểm làtốn dây dẫn, nếu có sự cố ở trung tâm sẽ làm tê liệt toàn bộ các mạng truyền thôngtrong mạng vì vậy trạm trung tâm thờng phải có độ tin cậy rất cao

Cấu trúc này thờng đợc áp dụng trong các phạm vi nhỏ thờng đợc dùng để mởrộng cấu trúc khác

- Topology vòng lặp:

Trong cấu trúc này các đối tác đợc nối thành vòng kín Thông tin truyền theo 1chiều, u điểm là tín hiệu đợc truyền đi xa và ngăn khả năng xảy ra xung đột Có hailoại mạng vòng là mạch vòng có điều khiển trung tâm và loại mạch vòng không có

điều khiển trung tâm Với mạch vòng có điều khiển trung tâm một trạm chủ sẽ đảmnhận việc truy cập đờng truyền Với mạch vòng không có điều khiển trung tâm, cáctrạm đều bình đẳng nh nhau trong quyền nhận và phát tín hiệu Nh vậy, việc kiểm soát

đờng truyền do các trạm tự phân chia

- Topology bus:

Trong cấu trúc này các đối tác truyền thông đợc nối trên cùng một dây dẫnchung Với cấu trúc daisy chain các đối tác truyền thông đợc nối trực tiếp vào đờngtruyền Cấu trúc trunk- line/ drop-line thì có các dây nối từ các thiết bị tới đờng busCấu trúc trunk – line/drop line Cấu trúc daisy chain

D

B

CA

chung Cấu trúc này có u điểm là đơn giản và tiết kiệm dây dẫn do dùng chung một ờng dẫn duy nhất, bên cạnh đó còn có u điểm là tính đơn giản, dễ thực hiện Vì vậy màcấu trúc này rất phổ biến trong mạng công nghiệp Tuy nhiên việc dùng chung một đ-ờng dẫn đòi hỏi việc phân chia thời gian sử dụng thích hợp để tránh xung đột tín hiệugọi là phơng pháp truy cập đờng truyền Tuy nhiên một nhợc điểm dễ thấy là tất cả cáctrạm có khả năng phát và luôn lắng nghe đờng dẫn để phát hiện ra một thông tin cóphải gửi cho mình hay không nên phải thiết kế sao cho đủ tải và số trạm tối đa Đâychính là lý do phải hạn chế số trạm trong một đoạn, khi cần mở rộng mạng thì phải lắpthêm bộ lặp.

đ-Một số ví dụ mạng công nghiệp tiêu biểu sử dụng cấu trúc bus là PROFIBUS,CAN , FOUNDATION FielBus, Ethernet

dụ các hệ thống cho phép xây dựng cấu trúc cây cho mạng đồng nhất là FoundationFieldbus, LonWorks, DeviceNets và AS-I

1.2 Giao thức công nghiệp.

a Khái niệm:

Để trao đổi thông tin trên mạng, các đối tác truyền thông phải tuân theo các thủtục chung để phục vụ cho việc giao tiếp gọi là giao thức Giao thức chính là cơ sở choviệc thực hiện và sử dụng các dịch vụ truyền thông

Một giao thức sẽ bao gồm những quy định:

- Định thời: Quy định về các thủ tục giao tiếp, chế độ truyền dẫn, tốc độ truyền

- Ngữ nghĩa: Quy định về nội dung của từng phần trong một khung truyền

- Cú pháp: Quy định về cấu trúc Frame

Quá trình xử lý các giao thức có thể là mã hoá tín hiệu hoặc giải mã Xử lý giao thức làquá trình thực hiện 1 quá trình truyền thông dựa trên cơ sở giao thức đã định

Giao thức chia làm 2 loại :

- Cấp cao: gồm ngời sử dụng và thực hiện bằng phần mềm Ví dụ nh FTP (FileTranfer Protocol) dùng trao đổi dữ liệu và truyền xa, HTTP (Hyper Text TranferProtocol) để trao đổi dữ liệu truyền xa, MMS (Manuafactory MessageSpecification) dùng cho giải pháp về đo lờng, điều khiển

Bộ nối vòng

Bộ nối

- Cấp thấp: thực hiện nhờ phần cứng Ví dụ TCP/IP (Transmission ControlProtocol / Internet Protocol) dùng cho mạng Internet, HDLC (High-lever Data LinkControl) dùng cho giao diện vật lý của bus trờng Đây là giao thức sử dụng rộng rãi

trong hệ thống bus trờng

b Các giao thức công nghiệp hiện đang sử dụng.

* Yêu cầu:

- Dễ dàng cho các hệ thống xử lý: chọn giao thức đơn giản, ví dụ nh ASCII

- Tính bảo toàn dữ liệu cao: chọn phơng thức kiểm tra lỗi hiệu quả, ví dụ CRC

- Chuẩn hoá các giao thức: cần phải có giao thức truyền thông công nghiệp chung

do yêu cầu trao đổi thông tin từ các thiết bị khác nhau, ví dụ Modbus

- Tốc độ truy cập cao: yêu cầu cập nhật đồng thời các thông số từ các thiết bị trờng

 ASCII cho Transmitter số:

Các Transmitter số có thể coi là các thiết bị đo thông minh, chúng đợc tích hợp cáccổng ghép nối truyền thông nh RS232, RS485 … Do đó, để có đ

+Phần cứng truyền thông: Đợc ghép theo chuẩn RS232, chế độ truyền đơn công.

Trạm chủ sẽ gửi thông báo cho các trạm tớ, trong thông báo có mang địa chỉtrạm nhận Trạm nào mang địa chỉ này sẽ đợc nhận và hồi đáp tới trạm chủ

• Ghép nối phần cứng theo chuẩn RS485: chế độ truyền bán song công

Trạm chủ phát thông báo để các trạm tớ cùng nghe, nếu trạm tớ they địa chỉ đó là củamình thì tiếp nhận và gửi lại cho trạm chủ

 Cấu trúc giao thức ASCII :

Phơng thức hoạt động của giao thức ASCII là cơ chế hỏi / đáp Chúng đợc áp dụngtruyền thông giữa các trạm chủ (PC/PLC) với các transmitter Trạm chủ luôn phát tínhiệu 1 cách tuần tự Độ dài cực đại của mỗi mã trả lời là 20 kí tự

Phơng pháp kiểm soát lỗi tổng để kiểm tra giá trị các số HEX trong bản tin

Các thiết bị nối mạng sẽ kiểm tra Bus liên tục để phát hiện ra đầu khung truyền (bắt

đầu) thời gian nghỉ đến 1s nhng nếu quá thì sẽ lỗi

b.2 Giao thức Modbus.

- Là giao thức đợc phát triển bởi Modicol Thực chất là 1 chuẩn giao thức mà dịch vụthuộc tầng ứng dụng Vì vậy, nó đợc thực hiện trên các cơ chế vận chuyển cấp thấp:TCP/IP, MAP (Manuafacturing Message Protocol) Modbus định nghĩa là một tậphợp rộng lớn các dịch vụ trao đổi dữ liệu quá trình - điều khiển Modbus thực hiệnviệc trao đổi giao tiếp giữa bộ điều khiển và thiết bị truyền thông qua cơ chế hỏi

đáp Modbus sử dụng trên các đờng truyền RS232 ghép nối với các thiết bị đầu cuốiDTE và DCE.

Cách thức giao tiếp phụ thuộc vào hệ thống cấp thấp, chia làm 2 loại:

+ Modbus chuẩn: sử dụng giao diện RS232, các bộ điều khiển có các cổng giao tiếpnày có thể đợc nối mạng với nhau trực tiếp hay qua moderm Chúng giao tiếp theocơ chế chủ / tớ, ở đó trạm chủ chủ động gửi yêu cầu cho trạm tớ

+ Modbus Plus: là giao thức cho lớp ứng dụng, các thiết bị có thể giao tiếp theo cơchế riêng Ví dụ trong giao tiếp điểm-điểm, các bộ điều khiển có thể thay nhau

đóng vai trò chủ / tớ

 Cơ chế hỏi / đáp:

- Thông báo hỏi tới các trạm tớ gồm:

+ Địa chỉ trạm nhận: 0-247, trong đó 0 là gửi đồng loạt

+ Mã hàm: gọi chỉ thị hoạt động trạm tớ cần thực hiện yêu cầu

+ Dữ liệu: chứa thông tin bổ xung mà trạm tớ cần thực hiện cho việc trạm gọi + Thông tin kiểm tra lỗi: giúp trạm tớ kiểm tra sự toàn vẹn của nội dung thông tin.Chu trình hỏi / đáp:

+ Mã hàm: trả lời trạng thái của mình

+ Chế độ truyền: có thể sử dụng ASCII hay RTU

- Định dạng khung truyền: Các thông báo trong Modbus có nhiều thành phần vàchiều dài khác nhau Khi chế độ truyền đợc chọn, sẽ có khung ứng dụng đợc truyền

đi Các kí tự sẽ đợc truyền đi liên tục ở RTU và gián đoạn ở ASCII Mục đích chính

của việc định dạng khung truyền chính là để đánh dấu điểm khởi đầu và điểm kếtthúc của thông báo đồng thời bổ xung thông tin kiểm tra lỗi.

b.3 Giao thức HDLC (High-level Data Link Control)

- Là giao thức chuẩn cho lớp liên kết dữ liệu Nó đợc ứng dụng trong việc truyền sốliệu điểm- điểm và nhiều điểm, quản lý liên kết và sửa lỗi, cho phép có sự thay đổicác kiểu liên kết Đây là giao thức hớng bit, các phần tử đợc xây dựng từ cấu trúcnhị phân và khi nhận dữ liệu sẽ đợc tiếp nhận lần lợt từng bit

Cấu trúc khung truyền HDLC:

Header TraileFlag Address Control Information FCS Flag

8 bit 8 bit 8-16 bit unlimited 16-32 bit 8 bit

Sử dụng truyền đồng bộ, các khung truyền cùng một dạng

Phần địa chỉ và điều khiển đợc hiểu là phần đầu của khung truyền, còn các bit kiểm tralỗi FCS hay là Traile

+ Flag: dùng để nhận biết đầu và cuối khung truyền với dãy bit: 01111110 Dãy nàykhông thể xuất hiện trong các phần thông tin khác nhau nhờ phơng pháp bit Stuffingthực hiện ở trạm gửi, tức là cứ sau 1 dãy bít có 5 bit liền nhau có giá trị 1 thì liền sau đó

1 bit 0 đợc thêm vào Tại bên nhận, nếu đợc 5 bit 1 liền trớc bit 0 thì bit 0 đợc tách ra,còn trong tín hiệu là bit 1 thì số liệu nhận sẽ không bị lỗi, kết thúc khung truyền

+ Address: chứa địa chỉ bên gửi và nhận

+ Control: định danh cho các khung truyền khác nhau:

 Loại U (unnumbered): có chức năng thiết lập liên kết dữ liệu theo các phơngpháp hoạt động khác nhau và để giải phóng liên kết khi cần, đây là loại khung

+ Information: không có chiều dài xác định, phụ thuộc vào thông tin truyền

+ FCS (Frame Check Sequence): gồm các bit kiểm tra lỗi, ghi các mã kiểm soát lỗicho nội dung khung, bao gồm phần nằm giữa 2 Flag

b.4.Giao thức HART (Highway Addressable Remote Transducer).

Đây là giao thức cho các thiết bị đo thông minh, đợc thiết kế cho các vùng dữ liệu

đợc đo truyền từ các thiết bị đo, cảm biến và các cơ cấu chấp hành với kỹ thuật truyềntin số Các thành phần này đợc kết nối tới các PLC và máy tính

Có 2 phơng pháp chính cho truyền tin của các thiết bị đo thông minh :

Alanog 4-20 mA không đợc chấp nhận, do đó mà dạng tín hiệu Analog này không ờng đợc sử dụng.

th-Giao thức HART có thể dùng để:

- Liên kết điểm - điểm với các tín hiệu tơng tự sử dụng dòng 4-20 mA

- Liên kết với thiết bị trờng trong chế độ nhiều trạm chủ

- Chế độ điểm- điểm với duy nhất một thiết bị trờng ở trờng hợp đặc biệt

Thiết bị thông minh đặt tín hiệu ra Analog tới dòng không đổi là 4 mA và truyền đitheo dạng số

HART có 2 cách định dạng truyền số liệu theo dạng số:

- Chế độ thăm dò/đáp ứng

- Chế độ gián đoạn

Trong chế độ thăm dò/đáp ứng thì trạm chủ thăm dò các thiết bị thông minh trên ờng truyền và yêu cầu trao đổi thông tin Trong chế độ gián đoạn thì các thiết bị tr-ờng tiếp tục truyền dữ liệu quá trình mà không cần gửi các thông báo đáp ứng Mặc

đ-dù chế độ này thực hiện nhanh nhng nó không đợc sử dụng trong mạng nhiều trạmchủ

Những lợi ích khi so sánh HART với các giao thức khác:

- Cho phép truyền số liệu theo dạng tơng tự và số đồng thời

- Cho phép một số thiết bị tơng tự truyền trên đờng truyền cao

- Cho phép nhiều trạm chủ điều khiển các thiết bị thông minh tơng đơng

- Cho phép truyền khoảng cách xa số liệu trên đờng điện thoại

- Cho phép 2 kiểu truyền dữ liệu đan xen nhau

- Cho phép sự mềm dẻo của các dạng thông báo của các đặc trng mới

- Cho phép tới hơn 256 quá trình trong thiết bị trờng thông minh

Truy cập Bus.

Hai phơng pháp truy cập Bus có thể đợc áp dụng độc lập hay hỗn hợp là TokenPassing và Master Slave Nếu áp dụng độc lập, Token Passing thích hợp với các mạngFMS dùng ghép nối thiết bị điều khiển và máy tính giám sát đẳng quyền trong khi đóMaster Slave thích hợp với việc trao đổi dữ liệu giữa một thiết bị điều khiển với cácthiết bị hiện trờng cấp dới sử dụng Profibus DP hay Profibus PA Khi sử dụng kết hợp,nhiều trạm tích cực có thể giữ token, một trạm tích cực nhận đợc token sẽ đóng vai trò

là chủ để kiểm soát việc giao tiếp với các trạm tớ mà nó quản lý hoặc có thể tự do giaotiếp với các trạm tích cực khác trong mạng Chính vì nhiều trạm tích cực đóng vai trò làchủ nên mạng kết hợp còn đợc gọi là mạng nhiều chủ Thời gian vòng tối đa để mộttrạm tích cực lại nhận đợc token có thể chỉnh bằng tham số Khoảng thời gian nàychính là cơ sở cho việc tính toán chu kì thời gian của cả hệ thống

c Các phơng pháp truy cập đờng truyền.

Trong hệ thống mạng công nghiệp thì các hệ thống có cấu trúc dạng Bus đóng vai tròquan trọng bởi:

- Chi phí ít cho dây dẫn

- Dễ thực hiện lắp đặt

- Linh hoạt và thích hợp cho truyền dẫn

Có nhiều phơng pháp truy cập Bus khác nhau và mỗi phơng pháp có ảnh hởng khácnhau tới các tính năng kỹ thuật của hệ thống Ta phải quan tâm tới 3 khía cạnh: độ tincậy, tính năng thời gian thực và hiệu suất sử dụng đờng truyền Ta sẽ xét tới một số ph-

ơng pháp truy cập bus

c.1.Phơng pháp truy cập Master/Slave.

Theo phơng pháp này, một trạm chủ (Master) có trách nhiệm chủ động phân chia thờigian và quyền truy cập bus cho các trạm tớ (Slave) Các trạm tớ đóng vai trò bị động,chỉ có quyền truy cập bus và gửi tín hiệu đi khi có yêu cầu Trạm chủ có thể dùng ph-

ơng pháp hỏi tuần tự (polling) theo chu kì để kiểm tra, kiểm soát toàn bộ hoạt độnggiao tiếp của hệ thống Nhờ vậy các trạm tớ có thể gửi dữ liệu thu thập đợc từ quá trình

kỹ thuật tới các trạm chủ cũng nh nhận các thông tin điều khiển

c.2.Phơng pháp TDMA (Time Division Multiple Access).

Trong phơng pháp này, mỗi trạm đợc phân chia thời gian truy cập bus nhất định, cáctrạm có thể thay nhau lần lợt gửi thông tin trong khoảng thời gian cho phép gọi là látthời gian (time slice) theo một tuần tự quy định sẵn Việc phân chia này đợc thực hiệntrớc khi hệ thống đi vào hoạt động Khác với phơng pháp Master/Slave, ở đây có thể cóhay không có trạm chủ, nếu có trạm chủ thì vai trò của nó chỉ hạn chế ở mức độ kiểmsoát việc tuân thủ đảm bảo giữ đúng lát thời gian của các trạm khác Mỗi trạm đều cókhả năng đảm nhiệm vai trò chủ động trong giao tiếp với các trạm khác

c.3.Phơng pháp Token Passing.

Token là bức điện ngắn không mang dữ liệu Mỗi trạm đợc quyền truy nhập bus vàgửi thông tin đi chỉ trong thời gian nó đợc giữ token Sau khi không có nhu cầu gửithông tin, trạm đang giữ token sẽ phải gửi tiếp tới một trạm khác theo một chu trình

Master

Slave

nhất định Nếu trình tự này đúng với trình tự vật lý sắp xếp trong mạng thì gọi là TokenRing, còn nếu trình tự chỉ có tính chất logic thì gọi là Token Bus.

Một trạm đang giữ token không những đợc quyền gửi thông tin đi mà còn có thể

đóng vai trò kiểm soát sự hoạt động của các trạm khác Các trạm không có token cũng

có khả năng tham gia kiểm soát

Phơng pháp Token Passing

Để kiểm soát mạng, các hoạt động sau đợc thực hiện:

- Giám sát token: Nếu do một lỗi nào đó token bị mất hay thừa thì cần phải thôngbáo xoá token cũ và tạo ra token mới

- Khởi tạo token: Sau khi khởi động một trạm có trách nhiệm tạo 1 token mới

- Tách trạm ra khỏi mạch vòng logic: Một trạm có sự cố phải đợc phát hiện vàtách ra khỏi vòng logic

- Bổ xung trạm mới: Một trạm mới cần đợc kết nối mạng, một trạm cũ đợc thaythế hay đa trở lại sau khi sửa chữa phải đợc bổ xung vào mạch vòng logic để cóthể nhận đợc token

c.4.Phơng pháp CSMA/CD (Carrier Sense Multiple with Collision Detection).

Theo phơng pháp CSMS/CD, mỗi trạm đều có quyền truy cập bus mà không cần một

sự kiểm soát nào Phơng pháp này thực hiện nh sau;

- Mỗi trạm đều phải tự lắng nghe đờng dẫn, nếu đờng dẫn rỗi thì mới đợc phátthông tin

- Do việc lan truyền tín hiệu cần một thời gian nào đó nên vẫn có khả năng xảy ratrờng hợp hai hay nhiều trạm cùng phát tín hiệu trên đờng truyền, do đó trongkhi phát thì mỗi trạm vẫn phải tự lắng nghe xem tín hiệu nhận đợc có xung độthay không Trong trờng hợp có xung đột, các trạm cần huỷ bỏ bức điện của mình

và chờ gửi lại

Ưu điểm : đơn giản, linh hoạt và việc ghép thêm hay huỷ bỏ các trạm không ảnhhởng gì đến hoạt động của mạng

Nhợc điểm : tính bất định của thời gian phản ứng Do tính bình đẳng của các trạm là

nh nhau nên có thể một trạm phải chờ một thời gian dài, do đó hiệu suất sử dụng đ ờngtruyền thấp

c.5.Phơng pháp CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance).

Tơng tự nh CSMA/CD, mỗi trạm đều phải lắng nghe đờng dẫn và sau khi gửi thôngtin Tuy nhiên một phơng pháp mã hoá bit thích hợp đợc sử dụng ở đây để trong trờnghợp xảy ra xung đột, tín hiệu này sẽ lấn át tín hiệu kia

II Tổng quan về hệ thống DCS :

Hệ thống DCS ( Distributed Control System ) là hệ thống điều khiển kết hợpnhiều thành phần khác nhau Hệ thống bao gồm các module phân tán với các chứcnăng điều khiển phân tán đợc liên kết với nhau theo một hệ thống mạng tuân theo cácgiao thức truyền thông công nghiệp

Hệ thống bao gồm các Module phân tán có nhiệm vụ thu thập các tín hiệu đo lờng, đa

ra các quyết định điều khiển đối tợng theo các luật đã định sẵn đồng thời nhận các yêucầu từ cấp điều khiển giám sát để thực hiện các yêu cầu nh gửi số liệu quá trình để lutrữ lên trên, điều khiển trực tiếp đối tợng khi cần , thực hiện các chức năng phân tántrên các phân đoạn phân tán ( chẳng hạn nh phân tán về mặt địa lý, về mặt điềukhiển ), các máy tính điều khiển ( nh các bộ controller , IP, .), Trạm điềukhiển trung tâm có nhiệm vụ điều khiển theo quá trình ( ra nhiệm vụ cho các phần điềukhiển riêng biệt, sau đó chỉ giám sát quá trình đó, hoặc trực tiếp điều khiển một thiết bịhoặc một quá trình nào đó

Cấu trúc này ra đời đã khắc phục đợc tính năng thời gian thực, tiết kiệm dây dẫn

và tính ổn định bền vững của hệ thống tốt hơn, linh hoạt, phạm vi hoạt động của hệthống này cũng vì thế đợc mở rộng Mặt khác với cấu trúc mở khiến cho khả năng giaotiếp của hệ thống đợc mở rộng đáp ứng các đòi hỏi của quá trình công nghệ Một trongnhững minh chứng là công nghệ bus trờng sử dụng kỹ thuật truyền thông số, đã làmcho giá thành đi dây giảm, độ tin cậy cao và khả năng chống nhiễu rất tốt

1 Phân loại các hệ thống DCS

- Các hệ DCS truyền thống: Các hệ này sử dụng các bộ điều khiển quá trình đặcchủng theo kiến trúc riêng của các nhà sản xuất cùng với các trạm điều khiểncủa riêng hãng

- Các hệ DCS trên nền PLC: Các PLC giữ vai trò nh một máy tính và đợc kết nốivới máy tính Về cơ bản các PLC cũng có các thành phần giống nh các máy tínhthông thờng, đó là bộ vi xử lý, các bộ nhớ làm việc và bộ nhớ chơng trình, giaodiện vào ra và bộ cung cấp nguồn Tuy nhiên, một điểm khác cơ bản là các thànhphần giao diện ngời máy nh màn hình, bàn phím và chuột không đợc trang bị,việc lập trình phải đợc thực hiện thông qua máy tính gián tiếp riêng biệt ghép nốivới CPU thông qua giao diện thiết bị lập trình

- Các hệ DCS trên nền PC: Sử dụng máy tính cá nhân PC trực tiếp làm thiết bị điềukhiển Thế mạnh của hệ này là có tính năng mở, khả năng lập trình tự do, hiệunăng tính toán cao và đa chức năng, Và đặc biệt là rất hiệu quả về mặt kinh tế kỹthuật

Trạm điều khiển là một máy tính cá nhân công nghiệp đợc cài đặt một hệ điều hànhthời gian thực và đợc cài đặt các card giao diện bus trờng, bus hệ thống

2 Tổ chức của một hệ điều khiển phân tán.

Trớc hết để có một cái nhìn tổng quát về một hệ thống điều khiển phân tán , tahãy tìm hiểu về mô hình phân cấp của nó :

Hình 2.1 Mô hình phân cấp hệ điều khiển

2.1 Cấp chấp hành

Có chức năng chính là đo lờng, truyền động và chuyển đổi tín hiệu trong trờnghợp cần thiết Thực tế đa số các thiết bị cảm biến (sensor), các cơ cấu chấp hành(actuator) cũng có phần điều khiển riêng cho việc thực hiện đo lờng, truyền động đợcchính xác nhanh nhạy Các thiết bị thông minh cũng có thể nhận việc xử lý thô trớc khi

đa lên cấp điều khiển

2.2 Cấp điều khiển

Có nhiệm vụ nhận thông tin từ cảm biến, xử lý thông tin theo một thuật toán nhất

định và truyền xuống cơ cấu chấp hành, đồng thời cũng nhận thông tin từ cơ cấu chấphành gửi lên để đa lên cấp trên nó Cấp điều khiển bao gồm các thiết bị nh : trạm điềukhiển hiện trờng FCS ( Field Control System ), các hệ thống PLC ( ProgrammableLogic Controller )

2.3 Cấp điều khiển giám sát

Có chức năng giám sát, vận hành một quá trình kỹ thuật Khi đa số các chứcnăng nh đo lờng, điều khiển, điều chỉnh, bảo toàn hệ thống đợc thực hiện ở cấp dới thìnhiệm vụ của cấp này là hỗ trợ ngời sử dụng trong việc cài đặt ứng dụng, thao tác, theodõi, giám sát vận hành và xử lý sự cố

Trong cấp này gồm có:

- Trạm giao diện ngời - máy HIS ( Human Inteface Station ) : Đó là các máy tínhcá nhân có cài đặt phần mềm điều khiển, có khả năng hiển thị các thông tin của

hệ thống DCS và các hệ thống phụ khác

- Trạm thiết kế kỹ thuật EWS ( Engineering Work Station ) : Thực hiện các chứcnăng thiết kế, định nghĩa cấu hình mọi thiết bị kết nối trong hệ thống, phânvùng quản lý hệ thống, giải quyết các công việc về kỹ thuật, mở rộng hệ thống.Máy tính thực hiện chức năng của EWS cũng giống nh của HIS

2.4 Cấp quản lý

Bao gồm các mạng máy tính đợc nối mạng với nhau và có chức năng nh :

- Giám sát, theo dõi, đánh giá quá trình sản xuất, vận hành

- Lập kế hoạch sản xuất

3 Cấu trúc của hệ thống điều khiển phân tán

Trong đa số các ứng dụng có quy mô vừa và lớn, sự phân tán thể hiện đợc sự vợttrội, khắc phục đợc sự phụ thuộc vào một máy tính trung tâm trong cấu trúc tập trung

và tăng tính linh hoạt của hệ thống Hơn thế nữa, hiệu năng, độ tin cậy và khả năng đápứng thời gian thực của hệ thống cũng đợc nâng cao nhờ sự phân tán chức năng xuốngcấp dới

Sơ đồ cấu trúc chung của hệ điều khiển phân tán đợc thể hiện trên hình sau:

Hình 2.2 Cấu trúc hệ điều khiển phân tán

Hệ thống bao gồm các Module phân tán có nhiệm vụ thu thập các tín hiệu đo ờng, sử dụng các hệ thống Bus trờng với kỹ thuật truyền tin số để truyền số liệu lên cấp

l-điều khiển giám sát, đa ra các quyết định về l-điều khiển đối tợng theo các luật đã địnhsẵn đồng thời nhận các yêu cầu từ cấp điều khiển giám sát để thực hiện

Cấu trúc của hệ điều khiển phân tán sẽ nói kỹ hơn trong phần cấu trúc mạng của

hệ CENTUM CS3000

4 Chức năng của hệ thống điều khiển phân tán

4.1.Chức năng đo lờng điều khiển

Đây là một chức năng rất quan trọng của hệ thống, nó cho phép thực hiện việc

đo lờng các quá trình nhằm thu đợc số liệu cần lu giữ, đa ra các cảnh báo quá trình, đavào tính toán để điều khiển đối tợng

Có nhiều phơng thức để điều khiển:

- Điều khiển dùng các bộ điều khiển nh PID, các bộ hiển thị

- Điều khiển theo trình tự: điều khiển theo một chu trình đã định sẵn hoặc điều khiển

có điều kiện

4.2.Chức năng hiển thị.

Có thể hiển thị thông tin dới dạng sau:

 Hiển thị trên các Faceplate

Hệ thống cho phép tổ hợp vài khối hoặc vài biến để tạo thành một Faceplate Trên mỗiFaceplate có thể có nhiều nút bấm, các đèn báo, các thông tin về giá trị của biến, chỉthị

 Hiển thị tổng thể

Cho phép ngời sử dụng có thể quan sát đợc quá trình làm việc hoặc một công đoạn nào

đó của nhà máy Ngời vận hành có thể gọi bất kỳ của một công đoạn nào của quá trình

 Hiển thị dới dạng đồ hoạ

Cho phép ngời vận hành có thể chọn một điểm nào đó trên màn hình để xem xét, thaotác trên đó

 Hiển thị báo động

Cho phép dùng đèn nhấp nháy hoặc thay đổi màu Mỗi báo động có kèm theo thơi gianxảy ra, trạng thái của báo động

 Hiển thị hớng dẫn vận hành

Trợ giúp ngời vận hành trong việc vận hành quá trình sản xuất

 Các hiển thị khác: cửa sổ trợ giúp, hiển thị thiết bị

4.3 Chức năng kiểm tra tự động

Hệ thống có chức năng kiểm tra trực tuyến các đặc tính nh:

- Bộ xử lý của module dự phòng sẽ hoạt động tính toán song song và đồng bộ đểchuyển mạch từ bộ xử lý chính sang ngắt dự phòng không gây ra ngắt tín hiệu

và không gây mất dữ liệu đang có trong máy tính

- Bộ vi xử lý sẽ sử dụng mã sửa lỗi trong bộ nhớ chính để giảm sai lệch do bộ nhớtrong gây ra

- Báo cho ngời vận hành tại trạm vận hành biết khi có sự cố

4.4 Chức năng lu giữ số liệu

Các số liệu có thể đợc lu giữ dới bảng cơ sở dữ liệu hoặc theo kiểu đồ thị( trend ) cho phép ngời vận hành có thể truy cập bất kỳ điểm nào của trend đó đểtham khảo các thông số quá trình tại thời điểm trớc đấy

ABB Fischer and Porter System 6, IndustrialIT

Siemens Siemens Pcs7

Chơng 3

Hệ điều khiển DCS centum cs3000

I Tổng quan chung về hệ DCS của YOKOGAWA.

1 Tổng quan chung.

CENTUM CS 3000 và DARWIN là nhãn hiệu đăng kí sản phẩm của công ty

điện tử YOKOGAWA – Nhật bản Công ty này còn hỗ trợ lập dự án, t vấn các giảipháp tối u và lựa chọn phơng án tối u cho ngời sử dụng YOKOGAWA thực hiện hỗtrợ các giải pháp nh : Các thiết bị kĩ thuật thông tin và hệ thống điều khiển, cung cấpcác sản phẩm hệ thống thiết bị mô phỏng, các thiết bị thờng hiện đại với công nghệmới nhất, các sản phẩm công nghệ phần mềm … Do đó, để có đ Và với khả năng đa dịch vụ: từ lập

dự án, thiết kế, cài đặt, vận hành chạy thử đến bảo dỡng

Hệ điều khiển DCS của YOKOGAWA bao gồm hai hệ : CS1000 và CS3000 Hệthống centum CS1000 là hệ điều khiển phân tán dùng cho các hệ điều khiển nhỏ còn hệ

điều khiển Centum CS3000 của YOKOGAWA là hệ điều khiển phân tán phù hợp vớicác ứng dụng điều khiển quá trình vừa và lớn, centum CS300 có tính năng linh hoạt vàtin cậy cao

CENTUM CS 3000 là hệ thống điều khiển các thiết bị tích hợp, đợc sử dụng để

điều khiển và quản lý các thiết bị trong nhiều nghành công nghiệp khác nhau nh: lọc vàtinh chế dầu mỏ, công nghiệp hoá dầu, công nghiệp hoá học, công nghiệp dợc phẩm,thực phẩm, giấy và nghiền giấy, thép và các vật liệu không có sắt, xi măng, năng lợng,gas, nớc và nớc thải … Do đó, để có đ… Do đó, để có đ

CENTUM CS 3000 là hệ thống điều khiển với các sản phẩm ứng dụng nhữngcông nghệ mới nhất, với nhiều tính năng, mềm dẻo và độ tin cậy dựa trên hệ thống bus

điều khiển V-net

* Một số đặc điểm và tính năng cơ bản của hệ thống :

- Các thành phần của hệ DCS có sự tham gia của máy tính

+ Giao diện ngời –máy (HIS) thiết kế dựa trên một máy tính thông dụng

+ Dựa trên cơ sở windows NT làm hệ điều hành cho HIS (đây là hệ thống mở ,với sự hỗ trợ của hệ điều hành ta có thể thực hiện di chuyển dữ liệu giữa các quá trình

và các ứng dụng chạy trên nền NT sử dụng giao tiếp OPC và hoặc DDE)

+ Môi trờng vận hành hoạt động thân thiện ngời dùng kết hợp các vận hành cơbản của windows với các chức năng vận hành và giám sát đặc biệt của hệ DCS

+ Có thể sử dụng máy tính thông thờng làm cơ sở cho các trạm HIS và hoặc cáctrạm giao diện kiểu console thông thờng

- Khả năng mạnh của các chức năng điều khiển giám sát

+ Có thể tới 2500 cửa sổ tạo ra bởi ngời dùng cho công việc vận hành và giámsát quá trình

+ Thời gian update 1 sec

+ Trên các cửa sổ đồ hoạ, ta có thể chạy chơng trình Visual Basic và hiển thị sựvận động của quá trình

+ Sử dụng các phím vận hành thực hiện các chức năng nh những phím tắt gọi

ch-ơng trình

+ Cho phép vận hành và giám sát trên phạm vi rộng nh các hệ DCS thông thờng

- Với hai kiểu trạm điều khiển

+ Theo tiêu chuẩn “pair and spare” ( kép và dự phòng; CPU kép trên CPU card,tại một thời điểm có một CPU card active một standby) với dự phòng CPU , V-net bus,

+ Trong hệ thống sử dụng cùng một loại modul vào ra Tín hiệu từ cặp nhiệt

điện và RTD có thể nối trực tiếp đến các đầu vào tín hiệu

- Các chức năng điều khiển và truyền thông mạnh

+ Với các chức năng đã đợc kiểm định , bao gồm mọi thứ từ bộ điều khiển PID

đến điều khiển tuần tự đến điều khiển phân đoạn

+ Cho phép tạo các khối chức năng giám sát dựa trên các các khối cơ bản mộtcách dễ dàng

+Giao tiếp kết hợp cho phép hỗ trợ và tơng tác với các hệ thống đơn lẻ nh PLC

và hệ thống đo mức chứa… Do đó, để có đ

- Hiệu quả kĩ thuật

+ Các chức năng tơng tác với hệ thống, thiết kế với số đầu vào cần thiết tối thiểu+ Các dữ liệu kĩ thuật có thể đợc đặt tên và lu lại dới các file dữ liệu

+ Một bộ phận của cấu hình hay định nghĩa cho một đơn vị nào đó trong hệthống có thể đợc lu lại và đa ra tái sử dụng

+ Các dữ liệu kĩ thuật có thể đợc export ra các dữ liệu chơng trình ứng dụng khácchạy trên máy tính PC và ngợc lại các dữ liệu đó có thể đợc import ngợc trở lại nhnhững dữ liệu thông tin kĩ thuật

- Chức năng kiểm tra ảo không cần có phần cứng tham gia

+ Có thể kiểm tra các chức năng trên phần mềm mô phỏng mà không cần có yếu

tố phần cứng Trên đó bạn cũng có thể thực hiện các công việc thiết kế, gỡ rối chơngtrình , chỉ cần trên máy tính PC thông thờng và phần mềm hỗ trợ của hệ thốngCENTUM CS 3000

- Đóng gói điều khiển phân đoạn điều khiển mẻ

+ Có thể đóng gói quá trình điều khiển phân đoạn và quản lí dựa trên tiêu chuẩnISA S88.1

- Tính tơng tác giữa CENTUM CS và các sản phẩm tích hợp XL

+ Với bộ chuyển đổi bus bạn có thể thực hiện kết nối tới CENTUM CS ,CENTUM CS 1000 , CENTUM- XL , CENTUM-V, và XL CENTUM CS có thể đợcnối trên cùng một bus

+ Trong môi trờng công nghiệp, một hệ thống điều khiển quá trình cần phải

đồng bộ với các hệ thống phụ nh (Fatory Automation), hệ thống PLC Với CS3000 chophép thiết lập đợc hệ thống tối u, hệ thống mở, ở đó có sự tích hợp của CS3000 vớinhiều hệ thống phụ khác Chẳng hạn với hệ thống có sự tích hợp giữa DCS với PLCcung cấp một môi trờng hoạt động rất thân thiết với ngời sử dụng

Số trạm tối đa cho một vùng 8HIS,16FCS 64(tất cả),16HIS

2 Cài đặt Centum CS3000

a Yêu cầu cấu hình

Đối với ổ cứng: thì yêu cầu phải có ít nhất 2 GB trống cho mỗi PC

Máy PC có bộ nhớ ảo khoảng 400 MB trở lên

Card màn hình : từ 8 MB lên

Hệ điều hành : Dùng Window NT , Windows 2000 hoặc

Window XP with SP1 ( với phiên bản R3)

b Cách cài đặt.

Trớc khi cài đặt phải chuẩn bị : đĩa CD- ROM drive( hai đĩa CD ) , đĩa mềm 3,5inch, phần mềm Service pack 1

Các bớc cài đặt :

1 Cài đặt hệ điều hành window (nếu đã cài rồi thì bỏ qua)

2 Cài đặt Service back Bớc này không yêu cầu cho loại

HIS console

3 Setup window : Để thiết lập mạng , bộ nhớ ảo và các công việc về sắpxếp bộ nhớ

4 Cài đặt lại Service pack

5 Cài đặt phần mềm CS3000 và phần mềm hớng dẫn sử dụng cho ngờivận hành

6 Thiết lập window : Mạng, tên ngời sử dụng và các thông tin cần thiết đểcài đặt CS3000

Các bớc cài đặt centum CS3000:

1 Coppy các file trong th mục ”keycode” vào đĩa mềm

Sau đó cứ để nguyên đĩa đó

2 Chạy đĩa CD- ROM có phần mềm CS3000 ( Chạy file

setup.exe)

3 Nhấn next 3 lần để xác nhận phần mềm, đích cài và đăng ký tên, bảnquyền ngời sử dụng

4 Một hội thoại để vào ID hiện ra , gõ vào :0cs1k0304724

5 Một thông báo “ Insert next “hãy nhấn NO

6 Thông báo tiếp theo chỉ ra các phần mềm sẽ đợc cài đặt, nhấn Next

7 Một thông báo hiện ra hãy nhấn NO Chơng trình bắt đầu cài

8 Một thông báo sẽ xuất hiện: Insert next CD- ROM, đa đĩa thứ hai vào

để tiếp tục cài

9 Một thông báo hiện ra, hãy nhấn NO

10 Nhấn next hai lần để chấp nhận cấc yêu cầu cài đặt

11 Hiện ra thông báo khởi động lại máy, nhấn OK

c Thiết lập hệ thống sau khi cài đặt CS 3000.

* Công việc 1: Cài đặt bộ Network Drives

* Công việc 2: Đặt lại tên vùng kết nối

* Công việc 3: Đặt địa chỉ cho mạng

Mạng Ethernet: IP address 172.16.1.24Mạng control bus: IP address 172.17.1.24

* Công việc 4: Adapters và Bindings

* Công việc 5: Thay đổi tên máy

* Công việc 6: Thiết lập bộ Driver

II Giới thiệu cấu trúc phần cứng:

Hệ thống CS3000 bao gồm: HIS (Human Interface Station) dùng để điều khiển cácchức năng vận hành và giám sát, FCS (Field Control Station) thực hiện chức năng điềukhiển, và mạng điều khiển (V net) kết nối giữa các trạm trên Các chức năng khởi tạo,

định nghĩa của hệ thống làm việc trong HIS và các máy tính PC sử dụng cho mục đíchchung

Hình 3.1 – Cấu hình cơ bản hệ thống CS3000

1.HIS – Human Interface Station: Trạm giao diện ng ời máy.

HIS là thiết bị đợc sử dụng chủ yếu trong vận hành và giám sát hệ thống HIS

thu thập các thông tin nh thông số công nghệ, giá trị đặt, giá trị đo, tham số điều khiển

và các cảch báo, báo động từ FCS để đánh giá tình trạng hoạt động của nhà máy và hệthống điều khiển Các thông tin này đợc thể hiện dới dạng dễ hiểu, dễ đọc trên mànhình nh biểu đồ, đồ thị , văn bản, biểu mẫu trang đồ hoạ Từ đó nó cung cấp một môitrờng vận hành ít lỗi do nhầm lẫn nhất

Có hai loại HIS: Console Type HIS và Desktop Type HIS, cả hai loại này đều làcác máy tính PC công dụng chung

* Kiểu trạm máy tính thông dụng Desktop Type HIS.

Trạm loại này dùng máy tính đa dụng tơng thích với IBM PC/AT hoặc máy tính

đa dụng tơng tính với PC/AT, máy tính của YOKOGAWA

Đặc tính kỹ thuật của máy tính cho HIS nh sau:

CPU : Pentium 166MHz hoặc mạnh hơn

Bộ nhớ trong : 64 MB trở lên

Đĩa cứng : 2GB hoặc hơn (Đĩa phải trống 500MB hoặc lớn hơn)

CARD màn hình :1024*768 hoặc hơn, 256 màu

Bộ nhớ card màn hình : 2MB hoặc hơn

Màn hình : 17 inch hoặc hơn

Cổng nối tiếp : Một cổng RS 232C hoặc nhiều hơn ( kiểu 9chân)

Cổng song song : Một cổng hoặc nhiều hơn

Rãnh mở rộng : PCI, ISA ( Một rãnh PCI cho CARD mạng V/VL một cho

CARD mạng Ethernet )Nguồn cấp : 220 - 240 VA

Phần mềm cơ bản : Windows NT phiên bản 4.0 kèm Service Pack 3.0

với phiên bản CS3000 R3 thì có thể chạy trên Windows 2000 hoặc có thể chạy trênWindows XP Service Pack 1.0

* Kiểu trạm máy tính chuyên dụng Console Type HIS

Cấu tạo của Console Type HIS bao gồm một bàn giao tiếp và một máy tính PC

Đây là loại HIS có sử dụng công nghệ PC mới nhất để thực hiện các chức năng vậnhành của hệ DCS

Hình dới đây thể hiện hai loại màn hình LCD 15” và 18” của Console Type HIS:

H×nh 3.2 - Mµn h×nh LCD Console Type HIS

Trªn mµn h×nh kiÓu nµy bao gåm :

2 Trạm điều khiển hiện trờng: Field Control Station.

Trạm điều khiển hiện trờng FCS thực hiện chức năng điều khiển nhà máy Phầncứng chung đợc sử dụng cho các trạm điều khiển khu vực trong các hệ thốngCENTUM CS 1000 và CENTUM CS 3000 là PFCS và PFCD (gọi chung là PFCS).Phần cứng chỉ đợc sử dụng trong hệ thống CENTUM CS3000 cho các trạm điều khiểnkhu vực là các khối điều khiển AFS10S, AFS10D, AFS20S và AFS20D (gọi chung làLFCS)

Trong cấu hình chuẩn của PFCS, các thành phần chính của nó gồm 2 khối Nest vào/

ra (I/O module Nest) chứa các mô đun vào/ra để chuyển các tín hiệu đi và về từ thiết bị.Bằng việc thêm 1 rack mở rộng vào/ra, một PFCS có thể có tới 5 nest mô đun vào/ra.LFCS bao gồm các Node, I/O Nest và mạng tín hiệu RIO bus

 PFCS Trạm điều khiển đơn

 PFCD Trạm điều khiển kép

 AFS10S Trạm điều khiển đơn kiểu rack treo

 AFS10D Trạm điều khiển kép kiểu rack treo

 AFS20S Trạm điều khiển đơn kiểu tủ

 AFS20D Trạm điều khiển kép kiểu tủ

Tất cả các kiểu trạm điều khiển khu vực này gọi tổng quát là FCS Với centumCS3000, FCS có những loại sau:

• Standard FCS ( LFCS và KFCS)FCS sử dụng RIO Bus để kết nối giữa khối điều khiển FCS với các modulevào ra và các module khác

KFCS sử dụng ESB bus và ER bus để kết nối giữa khối điều khiển FCS vớicác module vào ra và các module khác

LFCS phù hợp với điều khiển sử dụng số lợng lớn dữ liệu vào ra trong khi

đó KFCS phù hợp với ứng dụng điều khiển cần tốc độ cao

• Compact type FCS ( SFCS hay PFCS)FCS này thờng đợc đặt gần thiết bị hoặc quá trình mà nó điều khiển, thờng

sử dụng cho việc kết nối với hệ thống phụ

- Đối với KFCS: FCU (Field control unit ) và các node đợc nối với nhaubằng bus ESB (Extended Serial Backboard ) hoặc bus ER (Enhanced Remote)

- Đối với LFCS: FCU và các node đợc nối với nhau qua RIO bus

- Đối với SFCS : Không có node , FCU và I/O unit đợc nối trên cùng mộtbackplate

Sau đây sẽ giới thiệu cụ thể hơn về các FCS đã nêu ở trên

2.1 Standard FCS cho FIO (KFCS)

Standard FCS cho FIO (KFCS) gồm có một FCU, ESB bus, EB bus và các nodeunit

- FCU (Field Control Unit) bao gồm card và unit, nó thực hiện việc tính toán

điều khiển cho FCS Với FCU kép , Card của bộ xử lý gồm hai chiếc, các thiết bị:nguồn, card giao tiếp với ESB bus và đều đợc dự phòng kép

- ESB bus và ER bus

ESB bus (Extended Serial Backboard Bus) là bus truyền thông sử dụng để kết nốicác local node, đợc cài trên cùng cabinet với FCU Bus này đợc dự phòng kép Khoảngcách lớn nhất có thể truyền là 10 m

ER bus ( Enhanced )là bus truyền thông dùng để kết nối các node ở xa với FCU.Việc kết nối này thực hiện bằng các module giao tiếp với ER bus ( đợc cài đặt trêncùng cabinet với FCU hoặc một vị trí xa cabinet này) Khoảng cách lớn nhất có thểtruyền là 185 m ( sử dụng cáp đồng trục 10 base2 ) hoặc 500 m (với cáp 10base5) và cóthể đạt tới 2 km khi có sử dụng các bộ lặp quang

- Node unit (NU) trên KFCS

Node unit (NU) trên KFCS là đơn vị xử lý tín hiệu làm nhiệm vụ chuyển đổi vàtruyền tín hiệu vào ra số hoặc tơng tự nhận đợc từ các thiết bị hiện trờng Trên NU cócác ESB bus node unit cài đặt ở trạm FCS và ER bus node unit cài đặt trên cabinet Đểkết nối, node unit có một module ghép nối ESB hoặc module ghép nối ER và cácmodule vào ra

Hình sau đây mô tả cấu tạo và cách kết nối của node với FCU

Hình 3.3 Kết nối của node với FCU

2.2 Standard FCS cho RIO (LFCS)

Đối với Standard FCS cho RIO (LFCS), FCU nối tới các node bởi RIO bus Ta

có thể chọn dự phòng cho FCU của CPU và RIO bus Có thể đặt ở cabinet hoặc đặt ởtrên rack ( rack mounting)

CPU dự phòng : Đơn hoặc đôi ( kiểu dự phòng kép )

Kiểu lắp đặt : Trên cabinet hoặc rack RIO bus : Đơn hoặc dự phòng đôi

• Field control Unit (FCU) cho RIO

FCU cho RIO gồm có processor, các card và các unit Với FCU kép, card xử lý(processor card ), nguồn cấp ( power unit ) và card ghép nối RIO (RIO unit interfacecard ) đều đợc dự phòng kép

• RIO bus

RIO bus ( Remote I/O bus ) nối FCU tới các I/O node và có thể đợc dự phòngkép I/O node không nhất thiết phải ở trên FCU cabinet, chúng có thể đợc đặt ở xa Nếu

ta dùng cáp xoắn đôi bọc kim thì có thể đặt cách xa 750 m, và nếu sử dụng bộ lặp cùngvới sợi quang thì khoảng cách có thể lên đến 20 km.

• Node

Node bao gồm các unit làm nhiệm vụ kết nối giữa các tín hiệu số và tín hiệu

t-ơng tự , các khối giao diện node đợc truyền thông bằng RIO bus với các FCU

-Khối giao diện Node : Node interface unit (NIU)

Khối giao diện Node bao gồm card truyền thông RIO bus và card nguồn, cả hai

Hình dới đây là của một compack FCS với các rack mở rộng

H×nh 3.5 CÊu h×nh cña mét Compack FCS

2.4 CÊu h×nh vµo ra :(I/O Module Nests and I/O Modules,C¸c kiÓu Nest module vµo/ra)

CÊu h×nh c¸c thiÕt bÞ vµo/ra:

H×nh 3.6 CÊu h×nh c¸c thiÕt bÞ vµo ra

Bảng 3.7 – Các loại Nest mô đun vào/ra

- Nest AMN11 cho các mô đun vào/ra tơng tự

Nest vào/ra tơng tự là nơi để lắp đặt các mô đun vào/ra tơng tự Một Nest mô đunvào/ra tơng tự có thể chứa đợc 16 mô đun vào/ra

- Nest AMN12 cho các module vào ra tơng tự với tốc độ cao

Các mô đun vào/ra có thể lắp vào Nest vào/ra tơng tự nh trong bảng sau:

Bảng 3.8 – Các module lắp trong Nest AMN11

- Nest AMN31 cho các module khối đầu cuối ( terminal) chứa các module I/O đa nhiệm và module I/O số, có thể có 2 module đợc đặt trong nest này

Các module vào ra có thể lắp vào nest này:

Bảng 3.9 Các module vào ra lắp trên nest AMN31

- Nest AMN32 cho các module vào/ra số (kiểu đầu nối - Connector)

Module đa nhiệm đầu vào áp (kiểu đầu nối) và các mô đun vào/ra số (kiểu đầunối) có thể đợc lắp đặt trong Nest AMN32, có thể nắp tới 4 module vào ra trên nest này

Bảng 3.10 Các module trên AMN32

- Nest AMN33 cho các mô đun thông tin

Các mô đun thông tin đợc lắp đặt trong Nest thông tin AMN33 Có thể lắp tới 2mô đun trong 1 Nest

Bảng 3.11 Các module trên AMN33

- Nest AMN34 cho các module I/O vào ra Analog điều khiển nhiều điểm, có haimodule lớn nhất có thể lắp trên nest này

- Nest AMN51 cho Card thông tin

Các Card thông tin đợc lắp đặt trong Nest thông tin AMN51 Có thể lắp tới 2Card trong 1 Nest Nest thông tin AMN51 chỉ đợc lắp đặt trong PFCS

Bảng 3.12 Các module trên AMN51

2.4.2 Các module vào ra I/O

Module I/O có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu vào ra số hoặc tơng tự từ thiết bịhiện trờng tới trạm điều khiển FCS hay đa ra lệnh điều khiển từ FCS tới các thiết bịhiện trờng

Có 7 loại I/O module sau:

• Analog I/O modules

• Multipoint Control Analog I/O Module

• Relay I/O Module

• Multiplexer Module

• Digital I/O Module

• Communication Module

• Communication Card

- Các loại module Analog I/O

Bảng 3.13 Các module Analog I/O

+ AAM10: Module dùng cho việc chuyển đổi tín hiệu chuẩn với dải đo 1 – 5 V và 4– 20 mA

+ AAM11/AAM11B: Tơng tự nh AAM10 nhng nó có thể mở rộng dải đo của tín hiệu+ AAM21/AAM21J: Chuyển đầu vào tín hiệu từ bộ mV, cặp nhiệt điện, nhiệt điện trởhoặc các tấm nhiệt

+ AAM50: Chuyển đổi và đa ra giá trị dòng từ 4 – 20 mA

+ AAM51: Chuyển đổi và đa ra giá trị dòng từ 4 – 20 mA hoặc 0 – 10 V

Cả hai loại trên đều đợc dự phòng kép

+APM11: Module đầu vào xung, nó nhận và tính toán các xung công tắc, xung dòng vàxung áp từ hiện trờng Nó cũng đa ra sự chuyển đổi tín hiệu đầu vào để cách ly với điệntrở xung, và những đầu ra này coi nh các đầu ra phụ

- Module Relay I/O gồm các khối đầu cuối và các card Đầu vào là dạng tín hiệu24VDC, 16 đầu ra đợc cách ly với thiết bị trờng

- Module multiplexer: Bao gồm các cặp đầu nối hoặc bộ kết nối và các card chuyển đổivào, nó có thể kết nối đợc với 16 điểm tín hiệu ra 4 – 20 mA

Bảng 3.15 Các module digital I/O

- Module truyền thông: Dùng để kết nối các hệ thống phụ ( chẳng hạn nh hệ thốngPLC) với các trạm FCS bởi mạch truyền thông nối tiếp và cũng để kết nối với hệ điềukhiển giám sát Module truyền thông fielbus dùng để kết nối các thiết bị hiện trờng vớicác giao diện bus trờng

Các loại module truyền thông:

- Model ACM11: Module truyền thông RS232

- Model ACM12: Module truyền thông RS422/ RS485

- Model ACF11: Module truyền thông bus trờng

- Card truyền thông: PFCS, SFCS: Đợc sử dụng để tăng khả năng truyền thông giữaFCS với các hệ thống phụ cho bởi việc truyền thông nối tiếp

Các loại model cho card truyền thông:

ACM21: Card truyền thông RS232

ACM22: Card truyền thông RS422/RS485

ACM71: Module truyền thông Ethernet

- Multipoint Control Analog I/O Module: Module điều khiển vào ra tơng tự đa kênh với

8 tín hiệu analog 1 – 5 VDC thành các tín hiệu số cho đầu vào và cũng có thể là 8 tínhiệu số thành tín hiệu 4 – 20 mADC dạng tơng tự cho đáp ứng đầu ra

2.4.3 Kết hợp các Nest vào/ra và các mô đun vào/ra

Các nest vào ra khác nhau và các module vào ra khác nhau có thể đợc kết hợpvới nhau theo bảng sau đây:

Bảng 3.16 Các cách kết hợp nest và module (*1)

Bảng 3.17 Các cách kết hợp nest và module (*2)

3 Máy tính kỹ thuật ( Engineering PC ) :

Đây là máy PC đợc sử dụng để thực hiện quản lý việc xây dựng và duy trì hệthống CS3000 Nó có thể là cùng loại với HIS