Các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển

r ) cũng có phần điều khiển riêng cho việc thực hiện đo lường/truyền động được chính xác và nhanh nhạy. Các thiết bị cảm biến (đo lưu lượng, áp suất, nhiệt độ…), cơ cấu chấp hành(van, động cơ, …)và các thiết bị đo lường thông minh của hãng ABB. Có chức năng nhận tín hiệu từ các thiết bị hiện trường gửi lên cấp điều khiển, đồng thời thực hiện việc điều khiển từ cấp trên truyền xuống. Truyền thông với cấp điều khiển thông qua Fieldbus (Profibus và Foundation Fieldbus) 2.2. Cấp điều khiển. Gồm các bộ điều khiển AC800, AC800C, hoặc Advant Controller và các Server kết nối với nhau qua mạng Control Network. Nhận thông tin từ các cảm biến, xử lí các thông tin theo một thuật toán nhất định và truyền đạt lại kết quả xuống các cơ cấu chấp hành thông qua các I/O. 2.3. Cấp điều hành quan sát. Gồm có trạm vận hành (Operating Station-OS), trạm thiết kế kĩ thuật (Engineering WorkStation_EWS) gồm các “PC” và các Server. Các trạm này được cài đặt phần mềm Process Portal A và Control(IT) for AC800M/C của hãng ABB. Giám sát và vận hành các quá trình kĩ thuật. Hỗ trợ ngưòi sử dụng trong việc cài đặt ứng dụng, thao tác, theo dõi, giám sát vận hành và xử lý những tình huống bất thường. 2.3.1. Trạm vận hành. Gồm các máy tính cá nhân hiển thị các trang công nghệ của hệ thống, các trạng thái thiết bị cho phù hợp với quá trình công nghệ. Chức năng của cấp điều khiển giám sát: Điều khiển giám sát (Supervisory Control). Vận hành và giám sát quá trình (Operating and Monitoring). Tối ưu hóa quá trình (Process Optimization) về mặt chất lượng, năng lượng tiêu thụ. Quản lý các sự kiện và sự cố (Alarm and Event Manager). Chuẩn đoán quá trình (Process Diagnosis). An toàn hệ thống (System Safety). 2.3.2. Trạm thiết kế kĩ thuật. Trạm thiết kế kĩ thuật bao gồm các PC được cài đặt phần mềm lập trình (Control Builder, OPC … ), thực hiện các chức năng như thiết kế, định nghĩa cấu hình mọi thiết bị kết nối trong hệ thống, phân vùng quản lý hệ thống, mở rộng hệ thống khi cần thiết.Trạm thiết kế kĩ thuật còn có thể dùng làm chức năng vận hành. 2.4 Cấp quản lý. Bao gồm hệ thống máy tính trong công ty được nối mạng nội bộ với nhau có chức năng: Theo dõi đánh giá kết quả sản xuất. Lập kế hoạch sản xuất dựa vào tình trạng thiết bị. Tính toán tối ưu hóa sản xuất, giá thành lãi suất. Thống kê số liệu về sản xuất kinh doanh, xử lý đơn đặt hàng. 3. Bộ điều khiển AC800M AC800M là bộ điều khiển có thể ứng dụng để điều khiển-giám sát hoạt động của các thiết bị điều khiển khác hoặc có thể dùng để nâng cấp, mở rộng hệ thống điều khiển phân tán (DCS). Hình 37: AC 800 M Tùy theo từng ứng dụng cụ thể mà AC800M được cung cấp các phần mềm chuyên dụng khác nhau. Sau khi được cung cấp phần mềm thì AC800M có thể hoạt động như một thiết bị điều khiển độc lập hoặc có thể trở thành một “trạm” điều khiển địa phương trong hệ thống mạng có nhiều trạm, ghộp nối truyền thông với máy tính và các bộ phận khác. 3.1. Đặc điểm Là loại CPU có năng lực quản lý lớn nhất phù hợp cho các ứng dụng rộng lớn. Có khả năng quản lý từ vài I/O cho tới hàng nghìn điểm vào ra được lắp đặt tại chỗ hoặc từ xa. Có hai cổng truyền thông Ethernet, có khả năng dự phòng và dự phòng kép. Khả năng truyền thông lớn với sự hỗ trợ nhiều giao thức truyền thông công nghiệp như: IEE802.3 (Ethernet), ProfibusDP/DP_V1, Foundation Field H1 và nhiều giao thức RS232C. Có sắn các rãnh cắm phục vụ cho kết nối truyền thông: COMx, RJ45… 3.2. Cấu trúc phần cứng Hình 38: AC800 M với S800 I/O Unit + Phần cứng cấu tạo gồm các Module: Module truyền thông: CI851,CI852,CI853… Module xử lý: có 4 loại là PM856, PM860, PM861, PM864 Module nguồn cung cấp: 2 loại chính là SD 811 và SD812 Module vào/ra (I/O): Có 3 loại là S200, S800, S900 Trong thực tế có thể tùy theo từng ứng dụng có thể ghép nối một module xử lý với một hay nhiều các module truyền thông và module vào/ra. + Lựa chọn Module truyền thông cho Profibus-DP/DP-V1(line Redundant), Foundation Fieldbus –H1, và RS232, MasterBus 300, Sopport ÍNUM. + Dự phòng (redudancy): Control Network, Module xử lý, nguồn cung cấp, Fieldbus media, I/O. 4. Phần mềm 4.1 Phần mềm điều khiển Phần mềm điều khiển bao gồm một thư viện lớn các thiết bị điều khiển, từ các cổng AND tới các bộ PID. Các khối chức năng điều khiển như các động cơ, các van… Ta cũng có thể định nghĩa các khối điều khiển của riêng mình. Phần mềm điều khiển này cung cấp các công cụ thiết kế kỹ thuật bao gồm 5 ngôn ngữ lập trình theo chuẩn IEC 61131-3 (Sơ đồ khối chức năng, Text cấu trúc, sơ đồ hình thang, đồ thị chức năng tuần tự SFC và danh sách cấu trúc), cộng với ngôn ngữ module điều khiển sức mạnh của ABB. 4.2 Phần mềm vận hành, giám sát (Process Portal) Process Portal là một giao diện giao diện human-system (HIS) với đầy đủ các đặc trưng, được thiết kế nhằm tạo điều kiện và trợ giúp việc điều khiển, giám sát, sửa chữa và hỗ trợ các quy trình và việc quản lí xí nghiệp. Process Portal được thiết kế để chạy trên nền Window 2000 kết nối với công nghệ WEB Browser sử dụng Microsoft Internet Explorer và ActiveX Controls. Process Portal với cơ sở thiết kế dựa trên công nghệ tiêu chuẩn cung cấp một thông tin giao diện thống nhất với Window từ một vị trí cài đặt. Nơi làm việc hỗ trợ cho người sử dụng sự điều hướng nhạy cảm về trực giác với các trình đơn giúp họ có thể tập trung vào các chức năng quản lý và các hoạt động hiện thời, theo các luồng thông tin theo hệ thống, thiết bị, hệ thống điều khiển quá trình và toàn bộ xí nghiệp. Process Portal cung cấp một giao diện đồ hoạ cho người sử dụng công cụ phân tích, lựa chọn dữ liệu xử lý và cất trữ, một hệ thống quản lý cảnh báo tiên tiến và Historian toàn diện. II. DCS PlantScape của HONEYWELL. 1. Giới thiệu PlantScape là sản phẩm của hãng Honeywell, nó là một hệ thống điều khiển mở dành cho các ứng dụng điều khiển quá trình, điều khiển theo lô, và SCADA. Với hệ thống PlantScape người sử dụng chỉ cần khai báo cấu hình hệ thống thay vì phải xây dựng từ đầu bởi vì trong thư viện của nó đã chứa sẵn các phần tử điều khiển như: giao thức truyền thông, thuật toán điều khiển,.v.v… Trong hầu hết các ứng dụng điều khiển trong công nghiệp ta chỉ cần gọi các phần tử đó ra. Điều này cho phép người sử dụng tập trung vào các ứng dụng chứ không phải hệ thông. Trái tim của hệ thống PlantScape là hệ thống mạng có kiến trúc client/server chạy trên nền Windows 2000. Nó bao gồm các bộ điều khiển hiệu năng cao, công cụ kĩ thuật tiên tiến, và một mạng điều khiển mở. Với việc ứng dụng những tiến bộ kĩ thuật mới nhất hệ thống PlantScape bao gồm những đặc điểm sau: Các trạm giao diện Server trên nền Windows 2000 với chức năng biểu diễn dữ liệu động, cảnh báo, lập báo báo, chứa dữ liệu về quá trình hoạt động của hệ thống. Sử dụng kĩ thuật HMIWebTM Các bộ điều khiển lai tích hợp (Hybrid) Các công cụ hướng đối tượng cho phép dễ dàng xây dựng các chiến lược điều khiển Mạng điều khiển ControlNet, có kiến trúc producer/ consumer Hỗ trợ mạng Foundation Fieldbus cho việc tích hợp với các thiết bị đo lường và điều khiển. Có thể hỗ trợ và tài liệu on-line. 2. Tổng quan về cấu trúc hệ thống PlantScape: PlantScape là một hệ thống điều khiển lai và nó phân biệt với các hệ thống điều khiển trên nền PC và PLC. PlantScape cho phép tăng hiệu suất kĩ thuật thông qua các công cụ đồ hoạ hướng dựa trên đối tượng và một thư viện với đầy đủ các chức năng điều khiển quá trình. Các thành phần cơ bản của một hệ thống PlantScape là : 2.1. Các hệ thống vào/ra Hình 39: Module vào ra HoneyWell đưa ra ba dạng module vào/ra cơ bản đó là CIOM-A, RIOM-A, RIOM-H. Trong đó kiểu vào/ra thường được sử dụng trong các môi trường dễ cháy nổ. 2.2. Bộ điều khiển lai cho việc điều khiển liên tục và rời rạc: Bộ xử lí điều khiển C200. Có thể chọn cấu hình dự phòng hoặc không Khả năng điều khiển là 50 msec hoặc 5 msec. Các card vào/ra, có thể lựa chọn card vào/ra trên các panel từ xa Có thể tích hợp với các PLC Logix 5550 hay Allen-Bradley PLC5 Có thể tích hợp với các thiết bị theo giao chuẩn HART, Profibus, Foundation fieldbus. 2.3. Các trạm giao diện Server Có thể chọn cấu hình dự phòng hoặc không. Có kiến trúc phân tán Trang bị giao diện OPC 2.4. Các trạm giao diện người máy Dựa trên công nghệ HMIWeb Các trạm có thể quay vòng hoặc cố định để tối ưu linh hoạt và lợi nhuận Giao diện đồ hoạ với người vận hành có độ phân giải cao Hiển thị quá trình hoạt động điều khiển của nhà máy. 2.5. Mạng điều khiển quá trình Mạng ControlNet hoạt động ở chế độ dữ phòng đảm bảo độ bền vững cao Mạng Ethernet mềm dẻo dựa trên kĩ thuật mở. Hình 40 : Cấu hình hệ thống 3. Phần mềm Phần mềm của hệ thống PlantScape. Phần mềm giám sát với hiển thị dữ liệu động, quản lí và cảnh báo sự kiện, lập báo cáo,.v.v… Công cụ Control builder bao gồm các thư viện điều khiển dễ sử dụng cho việc xây dựng các sơ đồ điều khiển. Công cụ Display Builder cho việc tạo ra các giao diện đồ hoạ người vận hành. Công cụ Knowledge Builder cho việc sử dụng các tài liệu hướng dẫn on-line. Các tiện ích cho việc lập cấu hình và chuẩn đoán lỗi của hệ thống Để xây dựng các sơ đồ điều khiển cho hệ thống PlantScape, ta dùng công cụ Control builder, là một công cụ đồ hoạ hướng đối tượng hỗ trợ rất tốt để thiết kế, tài liệu và giám sát. Nó cung cấp toàn bộ các kiểu xử lí vào/ra bao gồm fieldbus, profibus và các khối hàm chức năng cho điều khiển cao cấp , điều khiển quá trình, điều khiển động cơ, điều khiển trình tự, logic và điều khiển theo lô thông qua một thư viện của Function Blocks. Function Blocks bao gồm các đối tượng cơ bản để thực hiện các chức năng điều khiển khác nhau. Mỗi khối hỗ trợ cho việc cài đặt các tham số để cho biết nó thực hiện nhiệm vụ gì. Các khối của Function Blocks dễ dàng kết nối với nhau thông qua phần mềm. Chúng được nhóm với nhau và được chứa trong các module điều khiển (CMs) ví dụ như trong trường hợp điều khiển trình tự ta có module SCMs. SCMs đơn giản hoá việc thực hiện việc điều khiển bằng xắp xếp lần lượt các nhóm thiết bị quá trình thông qua một chuỗi các bước đặc biệt để hoàn thành một hay nhiều nhiệm vụ điều khiển. CMs và SCSs hoạt động như một khối chứa các khối chức năng và đây chính là giải pháp rất tốt cho việc tạo ra, tổ chức và kiểm tra các chiến lược điều khiển. Hình sau minh hoạ một module điều khiển đơn giản, là một vòng điều khiển PID được tạo ra bởi các khối hàm Function Blocks. Trong ví dụ này vài khối FBs được chứa trong module điều khiển CM có tên là FIC101. Các khối vào ra tương tự được thực hiện trong thiết bị Foundation Fieldbus . Control builder sử dụng các biểu tượng đại diện cho các khối điều khiển và nối dây chúng lại với nhau. Control drawing có thể sử dụng on-line để giám sát việc thực hiện điều khiển và thay đổi các thông số. Control builder cũng hỗ trợ cho nhiều người dùng cùng phát triển các chiến lược điều khiển thông qua việc cung cấp khả năng truy cập từ xa tới cơ sở dữ liệu kĩ thuật thông qua các giao thức truyền thông như TCP/IP và UDP/IP. Để tối đa hoá việc bảo mật thì việc truy cập phải thông qua password. Tại cùng một thời điểm, nhiều người dùng có thể tạo ra, cấu hình và nạp chiến lược điều khiển ở các trạm kĩ thuật khác nhau. Khi hoạt động ở chế độ giám sát nhiều người dùng thì tất cả có thể thay đổi giá trị của bộ điều khiển dựa trên mức độ bảo mật của nó. Hình 41: Giao diện thiết kế III. DCS CEN TUM CS3000 của hãng Yokogawa 1. Giới thiệu hệ thống điều khiển phân tán centum CS 3000 Từ năm 1997, Yokogawa đã lựa chọn các giải pháp công nghệ ETS - Enterprise Technology Solutions cho những khái niệm kinh doanh mới. ETS đảm bảo cho mục đích cung cấp các giải pháp tối ưu trên quan điểm quản lý doanh nghiệp để thoả mãn mọi yêu cầu của khách hàng và sự hy vọng vào trình độ phát triển của khoa học kỹ thuật trong phạm vi từ cấp điều khiển đến cấp quản lý thông tin doanh nghiệp. Là sản phẩm cốt lõi của hệ thống điều khiển quá trình trong các giải pháp ETS, Yokogawa đã giới thiệu hệ thống điều khiển tích hợp CENTUM CS3000 - hệ thống điều khiển quá trình quy mô lớn. Để đáp ứng yêu cầu hệ thống mở, hệ thống điều hành Windows NT cho giao diện người dùng Human Interface. Các chức năng điều khiển của hệ thống được thiết lập để đảm bảo sự tin cậy của hệ thống. Sự thay đổi mạnh mẽ trong cơ cấu tổ chức của công nghiệp sản xuất, chế tạo đã thúc đẩy nhu cầu cải tiến sản xuất để giảm công nhân, tăng hiệu quả và các yếu tố thuận lợi cho sản xuất. Mặt khác, để vận hành nhà máy an toàn, càng không thể bỏ qua việc tăng độ tin cậy và sự an toàn trong sản xuất. Nhiệm vụ của hệ thống điều khiển quá trình nhằm đơn giản hoá các tao tác điều khiển quá trình, nhưng khi có sự phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực công nghệ thông tin thì yêu cầu hiện nay đòi hỏi cần có sự trao đổi thông tin giữa hệ thống quản lý và hệ thống sản xuất. Trong xu hướng phát triển chung, hệ thống cấu trúc mở sử dụng các chuẩn phổ biến đã trở thành yêu cầu khá quan trọng. Vào năm 1997, Yokogawa giới thiệu hệ thống điều khiển phân tán CENTUM CS1000 cho các máy nhỏ và trung bình. CENTUM CS1000 là hệ thống DCS mở, sử dụng hệ điều hành Windows NT. Hiện nay, hệ thống CENTUM CS3000 được phát triển từ hệ CENTUM CS1000 là một hệ thống điều khiển quá trình thích hợp với quy mô nhà máy lớn. Hệ thống CENTUM CS 3000 được phát triển từ hệ thống CENTUM CS 1000 là một hệ thống điều khiển quá trình thích hợp với quy mô nhà máy lớn. Kế thừa và phát triển các đặc điểm của những hệ CENTUM trước đó, hệ thống CENTUM CS 3000 cung cấp cho người dùng những thuận lợi cơ bản sau: Tăng hiệu quả vận hành sản xuất bằng hệ thống đa cửa sổ theo dõi và khả năng cập nhật công nghệ mới. Kết nối thông tin của cấp điều khiển giám sát với hệ thống thông tin thuộc cấp điều hành. Phát triển mạnh khả năng tự động hoá và điều khiển. 2. Các đặc trưng của hệ thống CENTUM CS 3000 Hiệu năng cao Bên cạnh ưu điểm và các chức năng điều khiển linh hoạt cao của các hệ thống CENTUM trước, hệ thống CENTUM CS 3000 ngày nay gồm các đặc trưng cơ bản sau: -Được trang bị các chức năng nhúng và liên kết đối tượng OLE cho điều khiển quá trình bằng trạm OPC(OLE for Control Server). - Hỗ trợ Foudation Fieldbus để tích hợp với mạng sensor và cơ cấu chấp hành. - Cho phép kết nối dễ dàng với các thiết bị lập trình điều khiển lập trình PLC. - Cấu trúc dữ liệu mở cho phép sử dụng các công cụ mở để tính toán, thay đổi và quản lý các thông số kỹ thuật. Tính năng vận hành thân thiện Sử dụng hệ điều hành Windows NT/ Windows 2000 trong giao diện ngườ máy HIS, cho phép ứng dụng các Windows phổ biến trong hầu hết các máy PC hiện nay, cho phép sử dụng các phần cứng PC giá thành thấp, thông thường làm các trạm giám sát vận hành HIS Nâng cao hiệu quả sản xuất CENTUM CS 3000 có các chức năng công nghệ mở rộng phù hợp với các hệ thống điều khiển quy mô lớn. Hệ thống CENTUM CS 3000 cho phép tách việc nâng cấp công nghệ với việc vận hành hệ thống sẵn có, vì vậy có thể thực hiện hiệu quả mà không ảnh hưởng đến tiến độ và hiệu quả sản xuất của nhà máy. Tối ưu hoá sản xuất qua môi trường mở Hệ thống DCS có thể được sử dụng để tối ưu hoá sản xuất trên quan điểm hệ thống quản lý doanh nghiệp ERP-Enterprise Resource Planning, hay hệ thống vận hành sản xuất MES-Manufacturing Execution System, cũng như dễ dàng tạo ra một hệ thống thông tin quản lý có tính chiến lược cho doanh nghiệp. Trên quan điểm sản xuất, hệ thống CENTUM CS 3000 có thể được đồng bộ hoá với hệ thống con như hệ thống tự động hoá xí nghiệp FA- Factory Automation, các thiết bị điều khiển PLC…, nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất, tính ổn định va linh hoạt của hệ thống. Cấu hình hệ thống Centum CS3000 System Overview Hình 42: Cấu trúc cơ bản của hệ thống CENTUM CS 3000 3.1 Trạm vận hành - Operator Stations. Trong hệ thống CENTUM CS3000, các trạm vận hành OS thường được liên quan đến các giao diện người máy HIS (Human Interface Stations). HIS được sử dụng chủ yếu cho việc vận hành và giám sát: theo dõi sự thay đổi của các thông số quá trình, các giá trị điều khiển và đưa ra cảnh báo khi cần thiết để người vận hành có thể nắm bắt nhanh chóng trạng thái vận hành của quá trình sản xuất. HIS cho phép kết hợp với các giao diện mở để các máy tính giám sát có thể truy cập vào hệ thống cơ sở dữ liệu, thông tin sản xuất. Hình 43: Operator System Việc sử dụng hệ điều hành Windows NT/2000 đã cho phép HIS có thể hỗ trợ các chức năng hệ thống thông thường và các ứng dụng kinh doanh thông thường khác như MS Excel như thực hiện các chức năng giám sát và vận hành. Đồng thời, HIS sử dụng khả năng cập nhật dữ liệu tốc độ cao trong các điều khiển áp suất và lưu lượng. Có 2 kiểu HIS dưói đây, cả hai đều đều là các máy tính PC công dụng chung: 3.1.1. Console Type HIS. Cấu tạo của Console Type HIS bao gồm một bảng điều khiển và một PC công dụng chung. Đây là loại IS có sử dụng công nghệ PC mới nhất để thực hiện các chức năng vận hành và giám sát DCS. Màn hình HIS này có thể là loại CRT hoặc LCD. Loại HIS này chia làm hai kiểu là: Open Display Style Console Type HIS; Enclose Display Style Console Type HIS. Hình 44: Enclose Display Style Console Type HIS; Open Display Style Console Type HIS. 3.1.2.Desktop Type HIS. Thực chất là các máy tính cá nhân chạy hệ điều hành Windows NT, không có kiểu màn hình và bàn phím dạng như Console Type HIS. 3.1.3. Bàn phím vận hành ( Operation Keyboard ). Hình 45: Bàn phím vận hành. Các HIS được trang bị một bàn phím chức năng bao gồm: các phím chức năng (Function Keys), một hay nhiều phím điều khiển (Control Keys), Panel duy trì hệ thống, con chuột, phím gọi cửa sổ (Window Call Key). 3.1.4. Các đặc điểm kỹ thuật, chức năng của HIS Các cửa sổ vận hành và giám sát Cửa sổ đồ hoạ: Hiển thị các hình ảnh, đồ thị và các khung dạng dữ liệu quá trình người sử dụng định nghĩa. Trong cửa sổ đồ hoạ, thuộc tính Overwiew hiển thị danh sách các trạng thái quá trình, trạng thái cảnh báo kiểm tra và gọi các cửa sổ liên quan, số lượng các phần tử được giám sát lên đến 64 phần tử / cửa sổ. Thuộc tính điều khiển hiển thị các trạng thái của các khối chức năng và các phần tử trong hệ thống, từ đó có thể vận hành và giám sát chúng. Hình 46: Cửa sổ điều khiển và cửa sổ đồ hoạ Cửa sổ đồ thị: Hiển thị đồ thị dữ liệu thu thập được bởi chức năng ghi đồ thị. Hình 47: Cửa sổ overview và cửa sổ đồ thị Cửa sổ điều chỉnh: Hiển thị và giám sát một công đoạn của khối chức năng hoặc phần tử và tất cả các tham số. Khi cửa sổ điều chỉnh được hiển thị việc thu thập dữ liệu điều chỉnh bắt đầu và sẽ kết thúc khi đóng cửa sổ. Ngoài ra còn có các cửa sổ như: cửa sổ hưóng dẫn vận hành (hiển thị thông báo h/d vận hành mới nhất), cửa sổ cảnh báo quá trình, cửa sổ SFC (hiển thị trạng thái quá trình khối SFC và các khối thiết bị Các chức năng hỗ trợ vận hành Trong trạm giao diện HIS có các chức năng hỗ trợ quá trình vận hành như lập báo cáo quá trình (trạng thái Tag, báo cáo vào / ra), cảnh báo, vận hành, bảo mật… Chức năng bảo mật: Bảo vệ hệ thống bằng cách hạn chế truy cập các chức năng: cho phép và cho quyền truy cập cá nhân với một user name và một password; số lượng break –ins (cảnh báo khi vận hành sai), tự động shut-out user khi bàn phím và chuột không sử dụng tại thời điểm đặt trước. Các chức năng bảo dưỡng hệ thống Hiển thị các trạng thái hoạt động hiện thời của các thành phần trong hệ thống chẳng hạn HIS, FCS. Các chức năng bảo dưỡng hệ thống bao gồm: mô tả trạng thái hệ thống, hiển thị trạng thái FCS, hiển thị thông báo cảnh báo hệ thống, cài đặt HIS ( chức năng cân bằng, đặt mức hoạt động, định nghĩa và gán các phím chức năng…)… 3.2. Trạm điều khiển hiện trường- Field Control Station: Các trạm điều khiển trong hệ thống CENTUM CS 3000 được gọi là các trạm điều khiển trường FCS - Field Control Station. Đây là trung tâm của mỗi hệ thống điều khiển và là thiết bị cần thiết dùng cho việc điều khiển nhà máy liên tục FCS xử lý các chức năng điều khiển quá trình liên tục hay theo nhóm trong hệ thống CENTUM CS3000. Các trạm FCS sử dụng các giao diện truyền thông để kết nối hệ thống với các thiết bị logic khả trình PLC hoặc các thiết bị thu nhập dữ liệu DAU - Data Acquisition Units ( như khối thu nhập dữ liệu Darwin của hãng Yokogawa). Có 2 dạng FCS trong hệ thống CENTUM CS3000 nhằm đáp ứng yêu cầu sản xuất: Dạng FCS chuẩn - Standard FCS ( như LFCS và KFCS) và dạng FCS thu gọn SFCS - Compact FCS ( như SFCS). Hình 48: Tủ FCS Dạng Standard FCS: hai dạng Standard FCS: LFCS - Standard FCS for RIO và KFCS - Standard FCS for FI/O. LFCS sử dụng công nghệ bus RIO ( remote I/O bus) cho việc liên hệ giữa FCS với các nút vào/ra, còn KFCS sử dụng công nghệ bus ESB (Extended Serial Board) và ER ( Enhanced Remote) cho sự kết nối trên. LFCS thích hợp cho hệ thống điều khiển với số lượng lớn các điểm vào/ra. Với KFCS thích hợp cho các hệ thống điều khiển đòi hỏi tốc độ cao. Hình 49: Cấu hình tủ LFCS Dạng Compact FCS: bộ điều khiển SFCS thường được đặt gần các thiết bị hoặc hệ điều khiển quá trình, và là giải pháp lý tưởng cho việc liên kết với các hệ thống phụ. 3.2.1. Trạm điều khiển LFCS - Standard FCS for Remote I/O. 3.2.1.1. Bảng mạch chủ phân phối nguồn (Main Power Distribution Broad ) Hình 50: Bảng mạch chủ phân phối nguồn Bảng mạch chủ phân phối nguồn nhận năng lượng từ nguồn cung cấp và phân phối chúng thống qua bộ chuyển mạch (Circuit Breaker ) và bộ lọc nhiễu (Filter). Cấu trúc của nó gồm bảng mạch phân phối điện ở phía trước và 2 node phân phối nguồn ở phía sau Thiết bị cung cấp nguồn đầu ra được đặt ở Panel phía sau co mạch chủ phân phối nguồn. 3.2.1.2. FCU (Field Control Unit) của LFCS. Hình 51: Cấu hình FCU của LFCS kiểu Rack treo A. Card xủ lý trong FCU (Processor Card ). Thực hiện các tính toán bằng công nghệ RISC - reduced instruction set computer, và chế độ dự phòng kép - dual redundant, sẽ đảm bảo việc xử lý tốc độ cao, nâng cao độ chính xác. Hình 52 Card xử lý trong FCU của LFCS Các đèn trạng thái: HRDY: Khối vi xử lý thực hiện việc tự chuẩn đoán. Nếu phần cứng của khối vi xử lý hoạt động bình thường, đèn xanh sẽ sáng. Nếu có sự bất thường xảy ra thì đèn này tắt. RDY: Đèn màu xanh sáng nếu cả phần cứng và phần mềm hoạt động bình thường. Nếu 1 trong 2 hoặc cả 2 bị sự cố đèn này sẽ tắt. CTRL:Trong LFCS kép, đèn xanh sáng nếu bộ xử lý ở phía đang điều khiển và tắt nếu nó ở phía đang chờ (dự phòng). Khi khởi động LFCS kép, bộ xử lý bên phải là phía điều khiển. COPY: Sáng xanh trong khi bộ xử lý đang tiến hành Copy chương trình đối với CPU dự phòng kép, tắt khi việc copy chương trình kết thúc. Khi một bộ xử lý được thay thế hoặc khi bộ xử ký đó dừng và được khởi động lại, thì bộ xử lý phía dự phòng sẽ tự động copy chương trình từ bộ xử lý đang làm việc. Công tắc START/STOP: Công tắc Start/Stop được sử dụng để dừng hoặc khởi động lại CPU của bộ xử lý. Nếu công tắc này được ấn khi bộ vi xử lý vẫn đang làm việc, thì CPU sẽ dừng. Nếu công tắc này được ấn khi bộ vi xử lý không làm việc, thì CPU sẽ khởi động lại. Công tắc này được đặt trong 1 lỗ bên cạnh ký hiệu START/STOP. Đầu nối CN1: Không được nối bất kỳ cái gì tới đầu nối CN1 này, nó chỉ đựợc sử dụng cho mục đích bảo dưỡng. B. Khối nguồn trong FCU (Power Supply Unit) Khối nguồn trong FCU nhận nguồn cấp từ bo mạch phân phối nguồn, biến đổi nó thành điện áp một chiều được cách ly và cấp nguồn đó tới mỗi khối và Card trong CPU. Hình 53: Khối nguồn Đèn tín hiệu RDY báo hiệu trạng thái làm việc của khối ( Sáng xanh khi khối làm việc bình thường, tắt khi có lỗi). Đầu nối CHK: Sử dụng bởi nhà cấp hàng để sửa chữa. Khối pin dùng để dự phòng nguồn cho bộ nhớ (lựa chọn nhờ công tắc ON/OFF ). C. Khối Pin trong FCU (Battery Unit ). Để lưu dự phòng bộ nhớ trong Card xử lý khi mất điện, thời gian dự phòng là 72 giờ. Được đặt trong khối nguồn cấp. Hình 54: Khối Pin trong FCU D. Card giao diện RIO Bus Card giao diện RIO Bus thực hiện truyền dữ liệu thông qua bộ ghép nối RIO bus giữa các nodes được kết nối trên RIO bus. Card có ba đèn trạng thái: HRDY, RDY và CTRL. HRDY: Sáng xanh nếu phần cứng của Card làm việc bình thường, nếu không sẽ tắt. RDY: Sáng xanh khi cả phần cứng và phần mềm của Card làm việc. CTRL: Sáng xanh nếu RIO làm việc với FCU kép, không sáng nếu Card ở chế độ dự phòng. Với FCU đơn đèn này luôn sáng. Hình 55: Card giao diện RIO Bus E. Khối ghép nối RIO bus Khối ghép nối RIO bus để ghép nối Card giao diện RIO lắp trong FCU với RIO Bus bởi việc chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số tương đương. Hình 56: Khối ghép nối RIO Bus F. Khối ghép nối VNET Bộ ghép nối V net ghép nối bộ xử lý được lắp đặt trong FCU với cáp V net, thực hiện việc biến đổi( tương tự thành số) và cách ly tín hiệu. Cấu hình: Đối với FCU bộ xử lý kép, có 2 bộ ghép nối Vnet (AIP502) được lắp đặt. Đầu nối phía trên cho Bus 1, đầu nối dưới cho Bus 2. Các đèn trạng thái: RCV: Sáng xanh khi đang nhận thông tin từ V net, tắt trong các trường hợp khác. SND – L: Sáng xanh khi bộ vi xử lý ở bên trái của FCU đang gửi dữ liệu tới V net, tắt trong các trường hợp khác. SND – R: Sáng xanh khi bộ vi xử lý ở bên phải của FCU đang gửi dữ liệu tới V net, tắt trong các trường hợp khác. Khi công tắc truyền tin( Communication switch