Đề tài Tìm hiểu dây chuyền công nghệ nhà máy sản xuất giấy Bãi Bằng

ở dữ liệu rộng lớn. Khụng giống như với cỏc hệ thống dựa trờn PLC, ta khụng thể sử dụng cỏc bộ điều khiển khỏc nhau và cỏc trạm điều hành từ cỏc nhà cung cấp khỏc nhau vỡ DCS là một hệ thống hoàn thiện và việc truyền thụng, trao đổi dữ liệu giữa cỏc bộ phận của hệ là một thể thống nhất. Hệ DCS được ứng dụng trong cỏc hệ thống điều khiển quỏ trỡnh như cỏc nhà mỏy hoỏ chất, nhiệt điện, khai khoỏng, giấy… DCS được phỏt triển từ cỏc bộ điều chỉnh tương tự. Khả năng xử lý dữ liệu tương tự và cỏc trỡnh tự phức tạp và tối ưu hoỏ quỏ trỡnh lạ thế mạnh của DCS . Một đặc điểm nổi bật nữa của hệ DCS là việc sử dụng cỏc tagname. Trong cỏc hệ PLC sủ dụng hệ thống địa chỉ để truy cập dữ liệu cũn DCS lại sử dụng cỏc tagname. Tagname là một tờn bất kỡ được định nghĩa bởi người sử dụng, được ỏp dụng cho tất cả cỏc khối chức năng và cỏc điểm I/O trong trạm điều khiển. Do vậy người vận hành và theo dừi hệ thống cú thể truy cập tới bất cứ một đối tượng nào trong hệ thống qua cỏc tagname. Cấu trỳc chung của mọi hệ điều khiển phõn tỏn : Đặc điểm của một cấu trỳc điều khiển phõn tỏn là việc phõn bố việc xử lý thụng tin cũng như cỏc chức năng theo chiều rộng cũng như theo chiều sõu kết hợp với việc sử dụng mạng truyền thụng thay cho phương phỏp nối dõy và bằng điện thụng thường. Bờn cạnh giải phỏp sử dụng cỏc cụm vào/ra tại chỗ nối và cỏc thiết bị chõp hành thụng minh, người ta cũn đưa cỏc bộ điều khiển/xử lý từ xa ( như cỏc bộ điều chỉnh, vi điều khiển ) xuống cỏc vị trớ hiện trường ( Remote I/O cabinet). Cấu trỳc điển hỡnh của một hệ DCS được thể hiện trong hỡnh dưới đõy, qua đú cú : I/O : Lớp vào ra gồm cỏc trường vào ra và cỏc PLC . Control : Lớp điều khiển bao gồm cỏc trạm điều khiển ( vớ dụ như FCS - trạm điều khiển hiện trường ) Operation : Lớp điều hành gồm cỏc trạm điều hành ( vớ dụ như HIS - trạm giao diện người mỏy) Management Information : Lớp cơ sở dữ liệu và cỏc trạm quản lý ( vớ dụ như Exaquantum và PRM – chương trỡnh quản lý tài nguyờn nhà mỏy ) .Lớp I/O Đầu vào và đầu ra đến cỏc hiện trường được tập trung ở lớp I/O. Cỏc bộ vào ra của hệ thống được xử lý ở lớp I/O bằng một trong ba cỏch sau : I/O bằng mạch điện trở : Cỏc I/O dạng tương tự ( như cỏc bộ đo ỏp suất, van điều chỉnh… ) và dạng số ( relay và cỏc bộ chuyển mạch) cú thể được thực hiện bằng cỏc panel mạch điện tử trực tiếp từ hiện trường. Panel giao diện I/O cú một loạt cỏc card giao diện để đưa vào xử lý tớn hiệu vào/ra. I/O fiedbus : Cú nhiều dạng fiedbus khỏc nhau được sử dụng trong hệ thống như Foundation Fieldbus, Profibus và Hart. Những loại này cho phộp cỏc sensor và cỏc cơ cấu chấp hành cú thể được kết nối với giao diện I/O thụng qua một mạng tớn hiệu số để trao đổi cỏc thụng số quỏ trỡnh và cỏc thụng số trạng thỏi thiết bị. Giao tiếp với PLC : Cỏc PLC cú thể được nối với hệ thống DCS bằng cỏc dạng card giao diện truyền thụng, thường là trong panel giao diện I/O hoặc đơn giản bằng cỏch nối trực tiếp đến mạng điều khiển thụng qua module truyền thụng với PLC. .Lớp điều khiển Cỏc chức năng điều khiển nằm ở lớp này. Cỏc bộ điều khiển trao đổi thụng tin với lớp I/O: đọc dữ liệu vào, thực hiện cỏc chức năng điều khiển và gửi cỏc tớn hiệu ra.Cỏc trạm điều khiển được hoạt động độc lập với nhau nờn nếu xảy ra sự cố một trạm thỡ sẽ khụng ảnh hưởng tới hoạt động của cỏc trạm khỏc. Đồng thời, một trạm điều khiển cú thể trao đổi dữ liệu dễ dàng với một trạm khỏc khi sử dụng phương phỏp truyền thụng điểm - điểm trong mạng điều khiển. .Lớp điều hành Cỏc trạm điều hành cung cấp mụt giao diờn đồ hoạ đối với cỏc chức năng và cỏc dữ liệu trong cỏc bộ điều khiển và thực hiện việc xử lý thụng qua cỏc đồ thị, cỏc bỏo cỏo… .Lớp thụng tin quản lý Tất cả cỏc thụng tin mức độ cao, khụng cần với việc điều khiển thời gian thực nhưng là cần thiết đối với việc quản lý quỏ trỡnh lõu dài, được xử lý trong lớp quản lý. Lớp này gồm ba lớp nhỏ : Gateway: Đề đọc dữ liệu từ cỏc trạm điều khiển Database: Cơ sở dữ liệu để dữ và lưu lại dữ liệu từ phõn tớch trước Management: Quản lý để xử lý thụng tin trong cỏ sở dữ liệu. Gateway: Trước kia mỗi nhà cung cấp cú giao thức truyền thụng độc lập cho phộp mỏy chủ truy cập dữ liệu từ cỏc trạm điều khiển. Hiện nay, Microsoft cựng một số cỏc nhà cung cấp chớnh đó phỏt triển một tiờu chuẩn liờn lạc gọi là OPC, OPC là OLE cho điều khiển quỏ trỡnh và cho phộp mỏy chủ nao cũng cú thể kết nối tới một DCS bất kỡ. OPC cú thể đặt trong trạm điều khiển hoặc trong một mỏy tớnh độc lập. Ghi chỳ : OPC (OLE for Process Control) được xõy dựng dựa trờn ý tưởng ứng dụng cụng nghệ COM nhằm đơn giản hoỏ, chuẩn hoỏ việc khai thỏc dữ liệu từ cỏc thiết bị cận trường và cỏc thiết bị điều khiển, tương tự như việc khai thỏc một hệ thống dữ liệu thụng thường. OPC định nghĩa thờm một số giao diện cho khai thỏc dữ liệu từ cỏc quỏ trỡnh kỹ thuật, tạo cơ sở cho việc xõy dựng cỏc ứng dụng điều khiển phõn tỏn mà khụng bị phụ thuộc vào mạng cụng nghiệp cụ thể. Lớp cơ sở dữ liệu : Dữ liệu được đọc từ hệ thống DCS phải được lưu trữ và cú một bộ cơ sở dữ liệu – database package, được thiết kế cho mục đớch này. Chỳng gồm Exaquantum ( một sản phẩm của Yokogawa ) và PI ( một sản phẩm độc lập ). Những package này đọc dữ liệu thụng qua cổng OPC và lưu dữ liệu dưới dạng fomat cơ sở dữ liệu chuẩn. Exaquantum dựng Server SQL của Microsoft tương thớch với hầu hết cỏc package quản lý. Những package này cựng cung cấp cỏc chức năng khỏc như lưu trư dữ liệu trờn đĩa, nộn dữ liệu, bỏo cỏo cơ bản và cỏc chức năng hiển thị. Lớp quản lý : Cú một loạt cỏc package khỏc nhau cẵn cú, cung cấp cỏc thụng tin khỏc nhau cho người dựng. Nú gồm bỏo cỏo chi tiết, điều khiển khối và cụng thức, quản lý nguồn mỏy, quản lý cảnh bỏo, tối ưu hoỏ mỏy … Chỳng truy cập dữ liệu từ cơ sở dữ liệu lưu nhưng cú thể ghi trực tiếp tới cỏc trạm điều khiển thụng qua OPC. 2 .Hệ thống mạng trong hệ thống điều khiển phõn tỏn: Data Historian Operator Station Operator Station Operator Station Information management System Field I/0 Field I/0 Field I/0 Field I/0 Field Controller Field Controller Field Controller Field Controller Tương ứng với cỏc lớp trờn là cỏc mạng mỏy tớnh để liờn kết cỏc lớp với nhau. Mạng trao đổi rộng rói với cỏc lớp như sau: Mạng I/O – Remote I/O Bus, Fieldbus, Truyền thụng PLC Mạng điều khiển - nối cỏc bộ điều khiển và cỏc trạm điều hành Mạng diện rộng của nhà mỏy – nơi chứa hầu hết thụng tin quản lý 2.1. Cỏc mạng I/O: Cú thể cú vài loại mạng I/O, điều đú phụ thuộc vào loại I/O cú giao diện với : Bus I/O từ xa : Một số trạm điều khiển cú cỏc card giao diện I/O được tớch hợp trong trạm điều khiển ( vớ dụ như Hệ thống Fớches và Porter 6). Tuy nhiờn những trạm khỏc ( như Yokogawa CS1000/3000 ) cú I/O từ xa, tức là cỏc card giao diện I/O tỏch biệt khỏi trạm điều khiển và liờn lạc với nú qua một bus remote I/O tốc độ cao Mạng Fieldbus : Một card fieldbus thường đặt trong một khe trờn panel I/O và mỗi loại mạng Fieldbus thường sử dụng một loại card fieldbus riờng biệt.’ Mạng PLC : Như với fieldbus, card truyền thụng thường đặt ở một khe I/O trờn panel I/O, sử dụng cổng giao diện nối tiếp, và một số cú khả năng hỗ trợ chuẩn đặc biệt. Chẳng hạn như giao thức truyền thụng của Modbus, ABB hay Siemens cú thể được nạp vào card để cú thể liờn lạc với bất cứ một loại PLC nào trong số đú hoặc một loại PLC tương thớch. Giao thức Modbus là một chuẩn truyền thụng cụng nghiệp, nhiều loại PLC và cỏc thiết bị khỏc ( thiết bi phõn tớch , cõn …) cú thể liờn lạc dựa trờn giao thức này. 2.2. Mạng điều khiển: Cỏc trạm điều khiển và cỏc trạm điều hành được liờn lạc với nhau thụng qua một đường truyền dữ liệu tốc độ cao gọi là mạng điều khiển. Đõy luụn là mạng quyền của mỗi hóng và thường sử dụng phương phỏp truy nhập chuyển thẻ bài Token passing. Một mạng điều khiển được ưu tiờn để những thụng tin nhất định luụn được trao đổi theo mức độ sau : - Cỏc message cảnh bỏo: mức ưu tiờn cao nhất - Xử lý thụng tin và cỏc lệnh điều hành: mức trung bỡnh - Truyền file hay nhập một chương trỡnh vào một trạm điều khiển: mức ưu tiờn thấp nhất. Ghi chỳ : Token Passing là một trong nhữn phương phỏp truy nhập bus. Token là một bức điện ngắn khụng mang dư liệu, cú cấu trỳc đặc biệt để phõn biệt với cỏc bức điện mang thụng tin nguồn, được dựng tương tự như một chỡa khúa. Một trạm được quyền truy nhập Bus và gửi thụng tin đi chỉ trong thời gian nú giữ Token. Sau khi khụng cú nhu gửi thụng tin đi, trạm đang giữ Token phải gửi tới một tràm khỏc theo một trỡnh tự nhất định. Nếu trỡnh tự này đỳng với trỡnh tự xắp xếp vật lý trong một mạch vũng. Ta dựng khỏi niệm Token Ring. Cũn nếu trỡnh tự được quy định chỉ cú tớnh logic như ở cấu trỳc bus, ta núi tới Token Bus. Trong mỗi trường hợp đều hỡnh thành một mạch vũng logic. Token Passing được xếp vào phương phỏp kiểm soỏt phõn tỏn. 2..3. Mạng diện rộng của nhà mỏy: Tất cả cỏc thụng tin quản lý đều cú sẵn trờn mạng thụng tin quản lý hoặc mạng diện rộng. Đõy là mạng Ethernet tiờu chuẩn sẵn cú trờn cỏc mỏy PC và được tớch hợp với mỏy tớnh. 2. 4.Kiểu mạng Giao thức mạng thường được sử dụng nhất là Ethernet. Thuật ngữ Ethernet đề cập đến caỡ gọi là tầng “kết nối” và tầng “vật lý”của mạng. Đú là cỏp và phương phỏp truyền tải tớn hiệu. Khi thụng tin vớ dụ như một file được truyền qua mạng, một giao thức gọi là TCP/IP sẽ chia file này thành một chuỗi cỏc gúi tin với địa chỉ nguồn và địa chỉ đớch được gắn vào mỗi gúi. Sau đú nú được chuyển qua Ethernet để mang thụng tin qua đường cỏp đến mỏy tớnh đớch. Ghi chỳ: TCP/IP là khỏi niệm dựng để chỉ cả một bộ giao thức và dịch vụ truyền thụng được cụng nhận thành chuẩn cho Inthernet. TCP/IP được dựng trong cỏc mạng mỏy tớnh cục bộ và cỏc mạng truyền thụng cụng nghiệp. Vấn đề đặt ra ở đõy là nếu cú nhiều mỏy cựng gửi đi cỏc thụng tin trờn mạng thỡ điều gỡ sẽ xảy ra ? Ethernet sử dụng một phương phỏp được gọi là hiện xung đột. Nếu cỏc gúi được gửi đi cựng một lỳc từ cỏc mỏy khỏc nhau, chỳng sẽ xung đột với nhau. Khi xung đột xảy ra, tất cả cỏc mỏy khụng được gửi đi bất cứ gỡ trờn mạng trong khi 2 mỏy sẽ được quyền gửi cỏc gúi và khởi động cỏc bộ tớnh giờ ngẫu nhiờn. Mỏy thứ nhất sẽ nắm quyền điều khiển của mạng cho đến khi gửi xong cỏc gúi. Một số vấn đề đặt ra khi sử dụng mạng Ethernet: + Phương phỏp phỏt hiện xung đột chiếm rất nhiều thời gian. Trung bỡnh thời gian để “ dàn xếp ” việc gửi gúi tin gấp 10 lần thời gian gửi nú đi. + Khụng cú gỡ đảm bảo rằng gúi dữ liệu sẽ được truyền đi trong một thời gian bất kỡ phụ thuộc vào thời gian giải quyết xung đột. II . Hệ thống điều khiển phõn tỏn CENTUM CS3000: A . Giới thiệu: Từ năm 1997, Yokogawa đó lựa chọn cỏc giải phỏp cụng nghệ ETS – Enterprise Technology Sulution cho những khỏi niệm kinh doanh mới. ETS đảm bảo cho mục đớch cung cấp cỏc giải phỏp tối ưu trờn quan điểm quản lý doanh nghiệp để thoả món mọi yờu cầu của khỏch hàng và sự hy vọng vào trỡnh độ phỏt triển của khoa học kỹ thuật trong phạm vi từ cấp điều khiển đến cấp quản lý thụng tin doanh nghiệp. Là sản phẩm cốt lừi của hệ thống điều khiển quỏ trỡnh trong cỏc giải phỏp ETS, Yokogawa đó giới thiệu hệ thống điều khiển phõn tỏn tớch hợp CENTUM CS3000 - hệ thống điều khiển quỏ trỡnh quy mụ lớn. Để đỏp ứng yờu cầu hệ thống mở, hệ thống sử dụng hệ điều hành Windows NT cho giao diện người dựng Human Interface. Cỏc 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 cụng nghiệp sản xuất, chế tạo đó thỳc đẩy nhu cầu cải tiến sản xuất để giảm nhõn cụng, tăng hiệu quả và cỏc yếu tố thuận lợi cho sản xuất. Mặt khỏc, để vần hành nhà mỏy an toàn, càng khụng thể bỏ qua việc tăng độ tin cậy và sự an toàn trong sản xuất. Nhiệm vụ của hệ thống điều khiển quỏ trỡnh nhằm đơn giản hoỏ cỏc thao tỏc điều khiển quỏ trỡnh, nhưng khi cú sự phỏt triển mạnh mẽ trong lĩnh vực cụng nghệ thụng tin thỡ yờu cầu hiện nay đũi hỏi cần cú sự trao đổi thụng tin giữa hệ thống quản lý và hệ thống sản xuất. Trong xu hướng phỏt triển chung, hệ thống cấu trỳc mở sử dụng cỏc chuẩn phổ thụng biến đó thành yờu cầu khỏ quan trọng. Vào năm 1997, Yokogawa giới thiệu hệ thống điều khiển phõn tỏn CENTUM CS1000 cho cỏc nhà mỏy nhỏ và trung bỡnh. CENTUM CS1000 là một hệ thống DCS mở, sử dụng hệ điều hành Window NT. Hiện nay, hệ thống CENTUM CS3000 được phỏt triển từ hệ CENTUM CS1000 là một hệ thống điều khiển quỏ trỡnh thớch hợp với quy mụ nhà mỏy lớn. Kế thừa và phỏt triển cỏc đặc điểm của hệ CENTUM trước đú, hệ thống CENTUM CS3000 cung cấp cho người dựng những thuận lợi cơ bản sau: Tăng hiệu quả vận hành sản xuất bằng hệ thống đa cửa sổ theo dừi và khả năng cập nhật cụng nghệ mới. Kết nối thụng tin của cấp điều khiển giỏm sỏt với hệ thống thụng tin thuộc cấp điều hành. Phỏt triển mạnh khả năng tự động hoỏ và điều khiển. B. Cỏc đặc trưng của hệ thống CENTUM CS3000 1 . Hiệu quả nõng cao Bờn cạnh ưư điểm và cỏc chức năng điều khiển linh hoạt cao của cỏc hệ thống CENTUM trước, hệ thống CENTUM CS3000 ngày nay gồm cỏc đặc trưng cơ bản sau: Được trang bị cỏc chức năng nhỳng và liờn kết đối tượng OLE cho điều quỏ trỡnh bằng trạm OPC ( OLE for Process Control Server) Hỗ trợ Foudation Fieldbus để tớch hợp với mạng sensor và cơ cấu chấp hành. Cho phộp kết nối dễ dàng với cỏc thiết bị điều khiển lập trỡnh PLC. Cấu trỳc dữ liệu mở cho phộp sử dụng cỏc cụng cụ mở rộng để tớnh toỏn, thay đổi khả năng. 2. Khả năng vận hành nõng cao Sử dụng hệ điều hành Window NT/Window 2000 trong giao diện người mỏy HIS, hệ thống CENTUM CS3000 cho phộp ứng dụng cỏc ứng Windows phổ biến trong hầu hết cỏc mỏy tớnh PC hiện nay, cho phộp sử dụng cỏc phần cứng PC giỏ thành thấp, thụng thường của cỏc hóng làm cỏc trạm giỏm sỏt vận hành HIS, cho phộp dữ liệu cú thể trao đổi rộng rói với cỏc ứng dụng, kể cả cỏc ứng dụng kinh doanh. 3. Nõng cao hiệu quả sản xuất Thừa kế để đơn giản của cụng nghệ từ CENTUM CS 1000, hệ thống CENTUM CS3000 cú cỏc chức năng cụng nghệ mở rộng phự hợp với việc thay đổi và mở rộng cỏc cụng nghệ.Hệ thống CENTUM CS3000 cho phộp tỏch việc nõng cấp cụng nghệ với việc vận hành hệ thống sẵn cú,vỡ vậy cú thể thực hiện hiệu quả mà khụng ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất của nhà mỏy. 4. Tối ưu hoá sản xuất qua môi trường mở : Hệ thống DCS cú thể sử dụng được để tối ưu húa sản xuất trờn quan điểm sản xuất doanh nghiệp ERP-Enterprise Resource Planning,hay hệ thống vận hành sản xuất MES-Manufacturing Excution System,cũng như dễ dàng tạo một hệ thống thụng tin quản lý cú tớnh chiến lược cho doanh nghiệp.Trờn quan điểm sản xuất ,hệ thống CENTUM CS3000 cú thể được đồng bộ hoỏ với hệ thống con như hệ thống tự động hoỏ xớ nghiệp FA-Factory Automation,cỏc thiết bị điều khiển PLC… nhằm nõng cao hiệu quả sản xuất,tớnh ổn định và linh hoạt của hệ thống. C. Cấu hình hệ thống CENTUM CS3000 Cấu trỳc cơ bản của hệ thống : Cỏc thiết bị dựng trong hệ thống: 1.Trạm vận hành – Operator Stations Trong hệ thống CENTUM CS3000, cỏc trạm vận hành OS thường được liờn quan đến cỏc giao diện người mỏy HIS (Human Interface Stations). HIS được sử dụng chủ yếu cho việc vận hành và giỏm sỏt: Thay đổi cỏc thụng số quỏ trỡnh, cỏc giỏ trị điều khiển và đưa ra cỏc cảnh bỏo khi cần thiết để người vận hành cú thể nắm bắt nhnah chúng trạng thỏi vận hành của quỏ trỡnh sản xuất. HIS cho phộp kết hợp với cỏc giao diện mở để cỏc mỏy tớnh giỏm sỏt cú thể truy cập vào hệ thống cơ sở dữ liệu, thụng tin sản xuất. Việc sử dụng hệ điều hành Window NT/2000 đó cho phộp HIS cú thể hộ trợ cỏc chức năng hệ thống thụng thường và cỏc ứng dụng kinh doanh thụng dụng khỏc như MS Excel như thực hiện cỏc chức năng giỏm sat và vận hành. Đồng thời,HIS sử dụng khả năng cập nhật dữ liệu tốc độ cao trong cỏc điều khiển ỏp suất và lưu lượng. Cú 2 kiểu HIS: Console Type HIS: HIS kiểu đứng gồm hai loại Desktop Type HIS: HIS kiểu để bàn: thực chất là cỏc mỏy tớnh cỏ nhõn chạy hệ điều hành Windows NT. 2.Trạm điều khiển – Control station Cỏc trạm điều khiển trong hệ thống CENTUM CS 3000 được gọi là cỏc trạm điều khiển trường FCS – File Control Station. Đõy là trung tõm của cỏc hệ thống điều khiển và là thiết bị cần thiết dựng cho việc điều khiển nhà mỏy liờn tục do FCS xử lý cỏc chức năng điều khiển quỏ trỡnh liờn tục hay yheo nhúm trong hệ thống CENTUM CS 3000. Cỏc trạm FCS sử dụng cỏc trạm giao diện truyền thụng để kết nối hệ thống với cỏc thiết bị logic khả trỡnh PLC hoặc cỏc thiết bị thu nhập dữ liệu DAU – Data Acqistion Unit (như khối thu nhập dữ liệu Darwin của hóng Yokogawa). Cú hai dạng FCS trong hệ thống CENTUM CS 3000 nhằm dỏp ứng yờu cầu sản xuất: Dạng FCS chuẩn – Standard FCS (như LFCS và KFCS) và dạng FCS thu gọn SFCS – Compact FCS (như SFCS). Dạng Standard FCS: Hai dạng Standard FCS: LFCS – Standard FCS for RIO và KFCS – Standard FCS for FI/O. LFCS sử dụng cụng nghệ bus RIO (Remote I/O bus) cho việc liờn hệ giữa FCS với cỏc nỳt vào/ra, cũn KFCS sử dụng cụng nghệ bus ESB (Extended Serial Board) và ER(Enhanced Remote) cho sự kết nối trờn. LFCS thich hợp cho cỏc hệ thống điều khiển tốc độ cao. Dạng Compact FCS: Bộ điều khiển SFCS thường được đặt gần cỏc thiết bị hoặc hệ điều khiển quỏ trỡnh, và là giải phỏp lý tưởng cho việc liờn kết với cỏc hệ thống phụ. 2.1.Cấu trỳc trạm điều khiển LFCS – Standard FCS for Remote I/O a.Cỏc thiết bị chớnh Khối xử lý FCU – Field Control Unit, thực hiện cỏc tớnh toỏn bằng cụng nghệ RISC – Reduced Instruction Set Computer, và chế độ dự phũng kộp – Dual Redundant,sẽ đảm bảo việc sử lý tốc độ cao, nõng cao độ chớnh xỏc. RIO Bus – Remote I/O bus, là bus truyền thụng dựng để liờn kết FCU với cỏc nỳt vào/ra – I/O note, và RIO bus cú thể hoạt động ở chế độ dự phũng kộp. Cópoắn đụi cú bảo vệ STP được sử dụng với khoảng cỏch tối đa 750m, khi sử dụng cỏc bộ chuyển tiếp bus – bus repeaters, hay chuyển tiếp quang học – optical repeaters, sẽ mở rộng khoảng cỏch truyền thụng lờn đến 20km. Cỏc I/O note cú thể được thờm vào RIO bus hoặc thay đổi online mà khụng gõy ảnh hưởng đến cỏc hoạt dộng của FCS hay cỏc I/O note khỏc. Note (Remote I/O Unit): Gồm cỏc bộ vào/ra – I/O Units giao tiếp với cỏc tớn hiệu trường – field signal, và cỏc bộ giao tiếp nỳt NIU – Note Interface Units liờn kết với FCU thụng qua RIO Bus. Cỏc bộ NIU gồm cỏc card giao tiếp RIO bus, card cụng suất và chỳng cú thể hoạt động ở chế độ dual redundant. Cỏc Remote I/O Note làm nhiệm vụ chuyển đổi và truyền cỏc tớn hiệu trường tới FCU. I/O Units(IOU): Gồm cỏc modul vào/ra – I/O Module được đặt trong một đế - I/O Module Nest. Cỏc I/O Module xử lý cỏc tớn hiệu trường khỏc nhau trong khi thực hiện truyền thụng với FCU. Cỏc Module ra chuyển đổi cỏc định dạng này thành tớn hiệu tương tự hoặc tớn hiệu relay. CENTUM CS 3000 hỗ trợ cỏc dạng I/O Module: Module vào ra tương tự, vào ra dạng relay, vào ra kiểu đa kờnh, vào ra số và cỏc module truyền thụng như RS 232C, RS422/RS485,Fieldbus… b.Lắp đặt cỏc FCS và cỏc I/O Note: Cỏc FCU và cỏc I/O Note cú đặt trong cỏc cabin chuyờn dụng hoặc giỏ đỡ 19’’ thụng thường. Chỳng cú thể đặt cạnh nhau hoặc riờng lẻ: ta cú thể đặt vài I/O Note trong cựng một cabin hoặc cựng giỏ đỡ với FCU và đặt cỏc I/O Note ở cỏc giỏ đỡ khỏc tại hiện trường. Mỗi FCU chỉ cú thể kết nối tối đa với 8 I/O Note và mỗi NIU cú thể nối với tối da 5 I/O Unit. c. Chế độ dự phũng kộp – Dual Redundant Với cỏc LFCS, tất cả cỏc thiết bị đều cú thể hoạt động ở chế độ dự phũng kộp. Việc chuyển đổi giữa hai trạng thỏi: Hoạt động và dừng ở hai card CPU khụng cần bất cứ sự giỏn đoạn nào trong điều khiển. Cú 2 CPU trong mỗi card CPU. Mỗi CPU thực hiện cựng một quỏ trỡnh tớnh toỏn và kết quả sẽ được so sỏnh với nhau qua bộ so sỏnh. Nếu kết quả tớnh toỏn giống nhau thỡ bản mạch sẽ hoạt động bỡnh thường, kết quả tớnh toỏn được gửi tới bộ nhớ và card giao diện bus. Bộ nhớ chớnh sử dụng mó đỳng sai ECC để thay đổi nhanh chúng cỏc bớt bị sai trong quỏ trỡnh truyền dữ liệu. Nếu kết quả tớnh toỏn khụng giống nhau, bộ so sỏnh sẽ đặt card CPU này bị bất thường và chuyển sang card CPU dự phũng. Bộ định thời Watch Dog được sử dụng khi phỏt hiện thấy bất thường trong card CPU hiện hành thỡ sẽ chuyển trạng thỏi cho 2 card CPU. Bộ dự phũng sẽ thực hiện cựng một quỏ trỡnh tớnh toỏn tương tự như trong bộ hiện hành, và khi được chuyển sang trạng thỏi làm việc thỡ kết quả tớnh sẽ được chuyển tới bộ nhớ và card giao diện bus mà khụng cú sự giỏn đoạn trong điều khiển. Nếu một lỗi trong CPU bất thường được phỏt hiện thỡ bộ nhớ tự chuẩn đoỏn sẽ được tiến hành kiểm tra phần cứng CPU. Nếu khụng cú lỗi phần cứng thỡ lỗi này sẽ được coi là lỗi tức thời và card CPU sẽ được chuyển từ trạng thỏi bất thường sang dự phũng. Vnet và giao diện Vnet phải hoạt động ở chế độ dự phũng kộp. Cỏc card giao diện bus RIO dự phũng ( RB301) cú thể đặt trong FCU và được sử dụng liờn tục. Nếu một sự bất thường được phỏt hiện trờn một đường bus thỡ đường thư hai sẽ được sử dụng. Bus bất thường sẽ được kiểm tra định kỳ để xem xột khả năng đưa nú về trạng thỏi bỡnh thường. Trong cỏc nỳt, card giao tiếp nỳt NIC – Node Interface Card, và nguồn cung cấp của nỳt NPS – Node Power Supply, bus module I/O từ NIU tới từng module I/O cũng cú thể làm việc ở chế độ dự phũng. 2.2. Trạm điều khiển KFCS – Standard FCS for Fast IO Về cơ bản, FCU KFCS khụng khỏc nhiều so với FCU LFCS. Điểm khỏc biệt lớn nhất giữa hai kiểu Standard FCS này là KFCS sử dụng hệ thống vào ra hai lớp – Tow-layer I/O System, bằng cỏc bus ESB và ER, cũn cú LFCS chỉ sử dụng RIO bus cho cỏc vào/ra phõn tỏn. Mỗi FCU cú thể kết nối tối đa với 10 FIO Node và tối đa 8 I/O module cú thể lắp đặt tại mỗi IO Node. ESB bus ( Extended Serial Bacdboard bus) là dạng bus truyền thụng được sử dụng để kết nối FCU với cỏc nỳt vào ra cục bộ - local node đặt trong cựng dabin với FCU. ESB bus cú thể hoạt động ở chế độ dual redundant và khoảng cỏch truyền tối đa là 10m với tốc độ 128 Mbps . R bus (Enhanced Remote bus) là dạng bus truyền thụng để kết nối cỏc RIO Node với FCU thụng qua module giao tiếp ER bus tại local node. Bằng việc sử dụng ER bus, cỏc I/O Node cú thể đặt tại cựng cabin với FCU hoặc tại cỏc vị trớ từ xa so với cabin của FCS. Khoảng cỏch truyền tối đa là 185m nếu sử dụng cỏp đồng trục Ethernet10-Base-2 hoặc tối đa 500m nếu sử dụng cỏp đồng trục Ethernet 10- Base-5. Nếu sử dụng cỏc bộ chuyển tiếp kết hợp bus quang thụng thường thỡ cú thể đưa khoảng cỏch này lờn đến 2km. 2.3 . Trạm điều khiển SFCS – Compact Field Control Station SFCS được phỏt triển từ hệ thống CENTUM CS1000, phối hợp cỏc chức năng điều khiển, cỏc I/O Module và cỏc card xử lý, giao tiếp trong một giỏ đỡ 19” thụng thường. Mỗi SFCS được nối với tối đa 5 I/O Unit. Tương tự LFCS thỡ cỏc bộ phận của SFCS cũng cú thể hoạt động ở chế độ dự phũng kộp và cỏc card CPU cũng cú thề chuyển nhanh chúng từ trạng thỏi hoạt động sang dừng mà khụng gặp sự giỏn đoạn trong điều khiển. Trong SFCS, mỗi card CPU chỉ cú một CPU và khụng cú bộ so sỏnh. Cỏc card CPU thực hiện tớnh toỏn đồng bộ và mó đỳng sai của bộ nhớ chớnh được dựng để sửa cỏc bit sai. Khi truy cập vào bộ nhớ CPU khụng cú hiệu lực thỡ cỏc dữ liệu này sẽ khụng được sử dụng và CPU tương ứng sẽ dừng hoạt động. Nếu cỏc lỗi xảy ra trong CPU hiện hành thỡ sẽ chuyển nhanh sang trạng thỏi dừng bằng bộ định thời Watch Dog. Mỗi CPU thực hiện vào/ra qua card giao diện vào/ra quà trỡnh( Process I/O bus). Cả hai bộ CPU đều kiểm tra khả năng bỡnh thường của bus PIO. Nếu bất thường được phỏt hiện thỡ bộ dự phũng sẽ được đưa vào sử dụng. 3.Cỏc mỏy tớnh kỹ thuật : Đõy là loại mỏy với chức năng kỹ thuật để vận hành Centum CS3000. Nú cú thể cú cựng cấu trỳc như cỏc mỏy PC chuyờn dụng. Bằng cỏch cú cỏc chức năng điều hành và kiểm tra, xử lý của HIS, trờn một mỏy ENG ta cú thể sư dụng chức năng kiểm tra để tạo ra một mụi trường kỹ thuật hiệu quả và dễ sử dụng. 4.Bus điều khiển : a. Vnet Hệ thống bus điều khiển cũng quan trọng như cỏc trạm điều khiển FCS. Hệ thống CENTUM CS3000 sử dụng bus điều khiển thời gian thực Vnet cho việc liờn kết cỏc trạm FCS, HIS, BCV, CGW… với nhau bằng hai loại cỏp chớnh: Cỏp YCB 141 : nối giữa cỏc trạm HIS với khoảng cỏch tối đa 185m Cỏp YCB 111 : nối cỏc trạm cũn lại (FCS,CGW) với khoảng cỏch tối đa 500m Hai loại cỏp trờn cú thể nối với nhau thụng qua bộ chuyển đổi cỏp hoặc bộ chuyển đổi bus Khi mở rộng Vnet, cỏc trạm FCS được phõn bố khắp nhà mỏy cú thể được giỏm sỏt từ cỏc trạm HIS trong phũng điều khiển trung tõm. Cỏc bộ chuyển tiếp bus – bus repeater và cỏc bộ chuyển tiếp cỏp quang cú thể được sử dụng kết hợp với nhau để mở rộng Vnet tới chiều dài tối đa 20km. b. Cỏc thiết bị truyền thụng trờn bus điều khiển Hệ thống điều khiển tớch hợp CENTUM CS3000 là hệ thống DCS cho cỏc nhà mỏy quy mụ lớn. Để thực hiện mục đớch này, hệ thống CENTUM CS3000 đó sử dụng cỏc thiết bị truyền thụng sau để liờn kết với bus điều khiển Vnet : ACG, CGW: cung cấp một cổng Ethernet cho cỏc mỏy tớnh giỏm sỏt và hỗ trợ giao thức TCP/IP, đồng thời được sử dụng để kết nối Vnet với một mạng lớn. BCV-V, BCV-H, BCV-L : cỏc cổng kết nối Vnet, HF bus HL với bus Vnet của hệ thốngCENTUM CS 3000 để phự hợp với quy mụ lớn. Cỏc BCV-H và BCV-L được sử dụng để kết