Đồ án Nghiên cứu hệ điều khiển CENTUM CS3000 và ứng dụng trong công đoạn trộn bột nhà máy xeo Công ty giấy Bãi Bằng

thì sau đó 4 giây, xung đầu ra của module I/O sẽ bị đảo và giá trị hiện tại sẽ được giữ nguyên hoặc được thay đổi bằng giá trị đặt. III. KẾT NỐI MẠNG CỦA HỆ THỐNG Hệ thống điều khiển CENTUM CS3000 có thể được kết nối với hai hệ thống mạng chính là Vnet ( mạng điều khiển ) và mạng Ethernet ( mạng công ty) 1. Mạng Ethernet Các HIS và ENG, HIS và hệ giám sát có thể được nối mạng cục bộ (LAN), máy tính giám sát và máy PC trên mạng có thể truy cập các dữ liệu động, các thông tin trong hệ CS3000. Mạng Ethernet cũng được dùng để truyền các tệp dữ liệu từ HIS tới máy tính giám sát hoặc dùng cân bằng dữ liệu trong 2 HIS thay vì sử dụng V/VL. Hệ thống chỉ có một máy thiết kế kỹ thuật thì không cần mạng Ethernet. Cấu trúc mạng: Topology hình sao, các trạm được nối trên cùng một HUB Phương pháp truy nhập đường truyền: Ethernet sử dụng phương pháp truy nhập CSMA/CD 2.Mạng Vnet Mạng Vnet sử dụng để kết nối giữa các trạm điều khiển FCS với nhau, giữa các trạm FCS với trạm giao diện HIS. Đây là mạng bus thời gian thực với tốc độ truyền là 10Mbps, với phương thức truy nhập là di chuyển thẻ bài (token passing) và đặt ở chế độ dự phòng kép. Có hai kiểu cáp : - Cáp YCB111: Dùng cho các trạm FCS, CGW với khoảng cách truyền lớn nhất là 500m - Cáp YCB141: Dùng để nối các trạm HIS với nhau, có khoảng cách truyền lớn nhất là 185m Nếu ta sử dụng bộ lặp thì : - Cáp đồng trục: tối đa là 8 bé, 1.6 km - Cáp quang : tối đa là 8 bé , 20 km 3. Bus trường Fielbus Fieldbus là một thủ tục truyền thông giữa các thiết bị trường, Fieldbus là giao thức truyền tin dưới dạng số hai chiều giữa các thiết bị trường. Fieldbus là sự đổi mới trong công nghệ điều khiển hệ thống và được tin tưởng sẽ thay thế chuẩn truyền tin analog 4¸20mA trước đây. • Đặc điểm của Fieldbus: Nhiều thiết bị có thể nối vào một đường cáp nên giảm số lượng cáp truyền. Giảm giá thành hệ thống dây dẫn nhờ giảm số lượng cáp truyền. Sử dông giao thức truyền tin số, đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình xử lý thông tin nên sẽ thực hiện điều khiển chính xác. Hỗ trợ việc truyền tin đa biến giữa hệ thống điều khiển với từng thiết bị - cả biến hệ thống PV lẫn biến điều khiển MV. Việc truyền tin giữa các thiết bị cho phép phân chia vùng điều khiển độc lập theo các thiết bị chấp hành. Sự lựa chọn và kết hợp các thiết bị từ nhiều hãng cho phép xây dựng hệ thống tối ưu theo yêu cầu doanh nghiệp. Cho phép tích hợp các hệ thống khác nhau nh­ cơ khí, điện, tự động hoá xí nghiệp, tự động hoá kinh doanh, tự động hoá văn phòng và người phân tích. Một vài sự điều chỉnh và kiểm tra các thiết bị có thể được thực hiện từ một địa điểm khác nh­ phòng thiết bị. CENTUM CS 3000 hỗ trợ Foundation Fieldbus và PROFIBUS-DP Sù giao tiếp tinh vi của Fieldbus cho phép điều khiển phân tán thông qua các thiết bị trường và điều khiển tối ưu bằng cách giao tiếp với các trạm điều khiển trường (FCS). 3.1 Foundation Fielbus ( FF ) • Cấu trúc phần cứng của bus trường FF - ALF111 : là một modul giao tiếp tương thích với Fieldbus. Modul này được cài đặt trong một trạm điều khiển , tại đó nó thực hiện chức năng giao tiếp thông qua Foundation Fielbus H1 . Hình 3.20. Cấu hình hệ thống fieldbus DD file : là file nhị phân được cung cấp bởi Fieldbus Foundation (FF) hoặc nhà cung cấp thiết bị. Trong đó nó chứa các thông tin hướng dẫn cách thực hiện và thao tác với các tham số của các khối chứa năng tích hợp sẵn trên các thiết bị trường. VCR(Virtual Communication Relationship) : đây là kênh giao tiếp giữa các thiết bị trường. Capabilities file : là một file text được cung cấp bởi FF hoặc nhà cung cấp thiết bị. Trong đó chứa các thông tin về : Nguồn và khả năng, các giá trị mặc định, và chỉ mục các thông tin khác về một thiết bị trường. Mỗi file được cung cấp theo mét model thiết bị nhất định nào đó. Khối chức năng : Function Block : đây là bộ phận thực hiện các giải thuật nh­ PID và AI bên trong thiết bị trường. Các khối chức năng này được gọi là Fieldbus block Configuration Data File(Value File) : đây là file text mang thông tin mô tả để download xuống thiết trường hoặc liên kết lên thiết bị chủ. Bộ phận download đọc các thông tin trong file này và thực hiện download . File này được mô tả tuỳ theo các format file thông dụng Segment : Là một khối đơn vị kĩ thuật bao gồm một số thiết bị trường và cổng ALF111 có thể nối tới một modul giao tiếp trường. • Cấu hình hệ thống bus trường Một hệ thống bus trường bao gồm một hệ thống CS 3000, mét bus trường kết nối qua mét modul giao tiếp trường ALF111 được cài đặt trên trạm KFCS trong hệ thống, và các thiết bị trường, Foundation Fieldbus tương ứng với chuẩn bus truờng gọi là H1. Chuẩn H1 cũng đảm bảo tiêu chuẩn làm việc trong điều kiện làm việc có chất cháy nổ…. Bus trường được kết nối thông qua modul giao tiếp trường ALF111. các Module giao tiếp này được lắp trên các ray của nút cục bộ truyền tải thông tin bus ESBus hoặc trên các nút từ xa truyền tải thông tin ERBus (xem hình vẽ dưới) Modul giao tiếp trường ALF111 hoạt động nh­ một khối liên kết động có định kỳ và quản lý việc giao tiếp định kỳ thông tin trên fieldbus. Thêm vào đó nó còn giữ chức năng truyền tải thông tin giữa FCS và các thiết bị trường. Hiện nay, Hệ CENTUM CS3000 đã sử dụng đến phiên bản version R3, Các trạm sử dụng hệ điều hành Windows 2000 hoặc XP và các thiết bị trường đa phần đã tích hợp các chức năng tuỳ theo từng thiết bị và chức năng thực hiện của thiết bị. Hình 3.21. Các module truyền thông với fielbus 3.2 Truyền thông Modbus : Đơn vị truyền thông Mobus là đơn vị truyền thông với hệ thống phụ thiết kế cho Modicon PLC sử dụng giao thức Modbus. Việc truyền thông giữa FCS và Modbus PLC có thể được thực hiện mà không cần một chương trình tuỳ chỉnh nào ( customized program) Hình 3.22. Truyền thông với PLC. IV. GÓI PHẦN MỀM QUAN HỆ CỦA HỆ THỐNG CENTUM CS3000 Các bộ phần mềm trọn gói Exa-series của YOKOGAWA đã khắc phục sự thiếu thông tin giữa hoạt động sản xuất với kinh doanh, cho phép áp dụng công nghệ MES ( Manufacturimg Execution System: MES Hệ thống vận hành sản xuất.) để tăng hiệu quả và an toàn sản xuất, giảm nhân công và nâng cao chất lượng sản phẩm. 1. Bộ phần mềm phân tích sự kiện Exaplog Hình 3.23. Bộ phần mềm phân tích sự kiện Khi số lượng người vận hành giảm xuống, để giảm chi phí vận hành thì số lượng vòng thi hành mà mỗi người phải kiểm soát và điều hành đã tăng lên tới mức tối đa trong những năm gần đây. Với những điều kiện như vậy, để đảm bảo việc vận hành an toàn và ổn định, ta cần xác định các vấn đề nảy sinh - như sự báo động hay các sự kiện cần sự can thiệp của người vận hành, để đặt các bộ đếm sự kiện thích hợp. Bộ phần mềm phân tích sự kiện sẽ Exaplog truy nhập vào file nhật ký của hệ DCS và đưa ra một biểu đồ thời gian thể hiện các yêu cầu của quá trình sản xuất ( cảnh báo, các chỉ dẫn cho người theo dõi và vận hành hệ thống) thay vì các thao tác vận hành (các thiết lập MV, SV...). Exaplog sẽ giúp doanh nghiệp giảm tải cho người vận hành và tăng độ ổn định cũng nh­ khả năng tự động hoá trong sản xuất. 2. Bộ phần mềm nâng cao hiệu quả sản xuất Exaplot Hình 3.24. Bộ phần mềm nâng cao hiệu quả sản xuất Với những trạng thái vận hành không ổn định - khởi động, dừng hệ thống, các đáp ứng khẩn cấp để giải quyết bất thường hệ thống hay sù can thiệp bằng tay trong suốt quá trình vận hành, thì sự thay đổi trong kỹ thuật người vận hành có thể là nguyên nhân gây ra bất thường hệ thống, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cũng như hiệu suất làm việc. Sử dụng bộ phần mềm Exapilot, mét thao tác viên có trình độ có thể kết hợp các kỹ năng để tự động hoá quá trình vận hành và giám sát, cũng như duy trì chất lượng sản phẩm ở trình độ cao. Thao tác viên có thể hỗ trợ các sự thay đổi của nhà máy hoặc những phương pháp vận hành sản xuất mới, cũng như nâng cao hiệu quả sản xuất bằng cách quay vòng chu trình " Kế hoạch - Định nghĩa - Vận hành - Nghiên cứu - Cải tiến" để tạo ra các ứng dụng Exapilot mới. Những ứng dụng này sử dụng các thủ tục vận hành chuẩn ( Stand Operation Procedure: SOP) để thể hiện các bí quyết vận hành dưới dạng có thể nhận thức được. 3.Exaopc: Bộ phần mềm giao tiếp OPC (OLE for process) Hình 3.25. Bộ phần mềm giao tiếp OPC Gần đây có sự phát triển trong việc chia sẻ dữ liệu giữa hệ thống DCS và máy tính hệ thống MES; những thông tin được sử dụng ở mức độ cao nhất của việc kinh doanh và người dùng được cung cấp hệ thống thông tin có thể trợ giúp đưa ra các thông tin hợp thời cho công việc kinh doanh. Trong công nghiệp, hệ thống cơ sở dữ liệu được xây dựng từ các dữ liệu của thiết bị chấp hành tới dữ liệu trong phòng điều khiển. Cho tới nay, vẫn còn tồn tại khoảng cách lớn giữa máy tính MES với hệ thống DCS, vì vậy khả năng truy nhập của MES vào hệ thống cơ sở dữ liệu sản xuất không dễ dàng. Với bộ phần mềm Exaopc, Hãng YOKOGAWA đã trở thành một trong những nhà tiên phong đưa giao diện chuẩn trên nền tảng OPC để giải quyết những vấn đề này. Bên cạnh đó, YOKOGAWA cũng phát triển những chức năng đặc thù để nâng cao giao diện này. V. CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DCS CENTUM CS3000 1. Chức năng vận hành và giám sát. Chức năng này có những đặc điểm sau: Giao diện trên nền Windows: Chức năng này được thể hiện trên HIS, với phiên bản CS3000 R3 thì hệ điều hành có thể là Windows 2000 hoặc là Windows XP do đó nó không chỉ chạy phần mềm CENTUM mà còn cho phép chạy các ứng dụng khác như MS Excel, MS Word. Ngoài ra nó còn cung cấp phần mềm OPC ( OLE for Process Control ) sử dụng cho việc kết nối với môi trường phát triển người sử dụng ( User Develoment Environment) . Các HIS ngoài thực hiện chức năng vận hành nhà máy còn cho phép thực hiện viết báo cáo, ghi nhớ và phân tích dữ liệu quá trình Hỗ trợ các phần cứng PC mới nhất: Công nghệ phát triển máy tính PC rất nhanh chóng, CPU và tốc độ mạng được gia tăng đáng kể chúng được tương thích với hệ thống Màn hình HIS với chức năng đóng gói cả máy tính PC và bàn phím vận hành Chức năng hiển thị nhiều cửa sổ một lần Cập nhập dữ liệu tốc độ cao Có thể giám sát nhiều monitor 1.1 Chức năng vận hành và giám sát chung Gồm có các chức năng sau: -Gọi cửa sổ ( Window call – up): có thể gọi cửa sổ theo nhiều cách khác nhau, sử dụng các menu trên cửa sổ thông điệp của hệ thống ( system message window) hoặc dùng bàn phím chức năng (operator Keyboard).. -Chế độ màn hình ( Sceen mode ) cho phép ta có thể gọi nhiều cửa sổ cùng một lúc, đặt ở chế độ full- screen... - Cửa sổ thông điệp của hệ thống ( system message window ): Cho phép hiển thị cảnh báo mới nhất của hệ thống, ở đó ta có thể gọi các cửa sổ vận hành và kiểm tra. - Kích cỡ của cửa sổ: Các cửa sổ vận hành và kiểm tra có thể đặt ở các kích cỡ nh­: full-size, half- size và special - Phân cấp cửa sổ ( Window Hierarchy): Cho phép kết hợp một vài cửa sổ vận hành và kiểm tra trên một phân cấp. - Cửa sổ điều hướng ( Navigator window): Cho phép ta có thể chọn tên một cửa sổ mong muốn và gọi nó. Biểu tượng gần với tên của cửa sổ cho biết loại của cửa sổ là đồ hoạ ( graphic ), điều khiển ( control ) hay đồ thị (trend). Nếu một báo động xảy ra, cửa sổ tương ứng sẽ thay đổi màu vì thế có thể dễ dàng gọi hiện thị chi tiết cửa sổ liên quan tới báo động đó. - Hệ thống Panel: Ta có thể hiển thị một tập các cửa sổ trên các HIS khác nhau. Trong chế độ vận hành bình thường, có thể hiển thị cùng lúc các panel có quan hệ với nhau như: cửa sổ đồ họa, cửa sổ đồ thị và các đĩa hiển thị ( instrument faceplate). Mỗi hệ thống panel có thể có đến 5 cửa sổ, mỗi HIS có thể xác định được 200 panel khác nhau. - Hệ thống cửa sổ động: Hệ thống cửa sổ động được xác định bởi người vận hành trong quá trình vận hành trực tuyến. Người vận hành có thể xác định một cửa sổ mẫu và kích vào biểu tượng của cửa sổ động để đăng ký và lưu giữ hệ thống cửa sổ mong muốn. - Chức năng luân chuyển ( circulate function ): Các chức năng vận hành và kiểm tra có thể được thực hiện đồng thời với các ứng dụng window khác ( nh­ MS Word, MS Excel...). Trong trường hợp này, các cửa sổ liên quan đến HIS và các cửa sổ của các ứng dụng đó có thể cùng được hiện thị cùng một lúc. - Chức năng giải quyết báo động ( Alarm Handling Function ). Chức năng này hiển thị báo động và các thông điệp báo động. Nếu có một báo động mới vừa được hiển thị trên cửa sổ thông điệp của hệ thống, ta có thể gọi cửa sổ báo động của quá trình tương ứng và trực tiếp gọi cửa sổ liên quan đến nó, do vậy việc giải quyết lỗi sẽ nhanh và hiệu quả. 1.2 Các loại cửa sổ vận hành và kiểm tra Cửa sổ đồ hoạ ( Graphic Window): Cửa sổ đồ hoạ sử dụng các đối tượng đéng để thể hiện thiết bị. Nó có thể hiển thị đối tượng đồ hoạ, đối tượng điều khiển nh­ các faceplate, các đối tượng tổng quan hoặc sự kết hợp của các đối tượng này Cửa sổ điều chỉnh ( Tunning Window): Cửa sổ điều chỉnh hiển thị trạng thái của các khối chức năng. Nó cũng được sử dụng điều chỉnh, thiết lập các giá trị đặt và các thông số điều khiển cũng nh­ việc bật tắt các dấu hiệu vận hành. Cửa sổ này tự động được tạo khi một khối chức năng được tạo trên chương trình thiết kế. Cửa sổ đồ thị ( Trend Window): Với chức năng đồ thị, dữ liệu được theo dõi một cách cụ thể về sự biến thiên của giá trị đo. Đặc biệt còn có chức năng hiển thị dữ liệu động trong cửa sổ đồ thị động. Đồ thị lấy dữ liệu từ khối chức năng trong cửa sổ điều chỉnh và hiển thị nó dưới dạng đồ thị. Chu kỳ lấy mẫu là 1 s và tối đa 1880 dữ liệu được hiển thị. Cửa sổ hiển thị theo từng điểm: Nó đưa ra đồ thị của một giá trị đo hay điều khiển nào đó Cửa sổ báo động quá trình: Thông báo và báo động quá trình được hiển thị theo thứ tự báo động mới ở trên. Trong khu hiển thị thông báo cửa sổ này tối đa có thể lưu trữ 200 thông báo báo động, nếu vượt quá 200 các thông báo báo động sẽ được xoá theo thứ tự từ cũ trở đi. Từ các báo động đó ta có thể tìm ra tên của trạm điều khiển trường hoặc tên có liên quan. Các thông điệp đã nhận biết và chưa nhận biết cùng với các cửa sổ có liên quan có thể được hiển thị. Cửa sổ hướng dẫn người vận hành: Hiển thị các thông điệp để giúp đỡ người vận hành trong quá trình thực hiện công việc. Có thể tìm các bản thông điệp bằng cách gọi tên của trạm điều khiển trường hoặc các tag- name có liên quan. Cửa sổ phân định thông điệp: Dùng để định danh loại thông điệp nh­ là thông điệp tuần tự, thông điệp khi vận hành, thông điệp bus trường. 1.3 Chức năng hỗ trợ vận hành và giám sát - Báo cáo quá trình : Được sử dụng để thu thập, hiển thị và in ra các thông tin về trạng thái hoạt động của hệ thống. Có 2 loại báo cáo là Tag Report và I/O Report. Tag Report hiển thị giá trị hiện thời trạng thái báo động của khối chức năng, chế độ và dữ liệu quá trình trên mỗi Tag. Ta có thể tìm báo cáo theo tên của trạm, tag name, trạng thái của báo động.. Tag I/ O Report cho phép hiển thị dạng số trạng thái I/ O trên mỗi phần tử Báo cáo các thông điệp về lịch sử: Cho phép ta có thể tìm những báo động quá trình hoặc các bản tin đã được lưu giữ bao gồm các sự kiện của quá trình và hệ thống, và hiển thị hoặc in ra những thông báo này Chức năng bảo mật: Tránh lỗi do người vận hành, an toàn cho việc duy trì hệ thống và phân quyền cho người vận hành. Người vận hành có thể định nghĩa các thuộc tính cho vận hành giám sát nh­ tên người sử dụng, nhóm người sử dụng và sự cho phép tác động của người sử dụng Chức năng báo cáo: Cho ta các báo cáo hàng ngày, hàng tháng có thể dùng MS Excel để định dạng báo cáo. Các loại dữ liệu đọc và hiển thị trên đó là: dữ liệu đóng gói ( giá trị trung bình, tổng, giá trị min, giá trị max) dữ liệu dạng lịch sử trong quá khứ, các thông báo về sự kiện cảnh báo, thông tin về tag, dữ liệu quá trình, dữ liệu batch, chức năng này hỗ trợ cho phần mềm giao diện mở OPC Kết nối với card ITV Camera: Các hình ảnh ITV có thể được thể hiện trên màn hình HIS bằng việc sử dụng chức năng của windows 2000, cho phép vận hành giám sát và xem kết quả của chúng từ HIS Chức năng tuỳ chọn màn hình desktop của centum Hiện thông điệp qua âm thanh dùng cho các báo động quá trình, các hướng dẫn trợ giúp vận hành Chức năng đa màn hình: cho phép một máy PC có thể sử dụng 2 màn hình giám sát cho phép hiển thị nhiều thông tin trên đó, công tắc chuyển đổi có thể là chuột hoặc bàn phím chức năng và 2 monitor này có một cái chính, một phụ 1.4 Chức năng duy trì hệ thống Chức năng này gồm những phần sau: Cửa sổ quan sát tổng quan trạng thái hệ thống: Hiển thị trạng thái các trạm trên Vnet và trạng thái truyền thông của hệ thống Cửa sổ báo động hệ thống: Hiển thị các thông điệp báo động của hệ thống nh­ trạng thái bất thường của phần cứng hệ thống, bất thường trong truyền thông và vì vậy ta có thể giải quyết chúng bằng cách sử dụng nút HELP Cửa sổ hiển thị trạng thái của FCS: Hiển thị các thông tin về trạng thái các trạm FCS, cấu hình phần cứng và trạng thái các bus. Ta có thể mở ra và kết thúc hiển thị FCS, download các thông tin về cấu hình của I/O Module và save các thông số hiệu chỉnh Cửa sổ thiết lập HIS: Hiển thị các thông tin về trạm và môi trường vận hành cho HIS. Cửa sổ hoạt động cho phép sử dụng để đặt các cỡ của màn hình, đặt máy in, đặt chế độ màn hình và đặt các chức năng vận hành giám sát đặc biệt Ngoài ra còn có một số chức năng nh­ hiện thị các hộp hội thoại trợ giúp, cửa sổ đặt thời gian.... 1.5 Cửa sổ hiển thị trạng thái điều khiển: Bao gồm những loại sau - Cửa sổ bản vẽ điều khiển: cho ta các trạng thái điều khiển trên một bản vẽ điều khiển. Nó cung cấp một cách tổng quan các giá trị dữ liệu, các trạng thái báo động có liên quan đến vòng điều khiển đã chọn và nó luôn được cập nhập - Cửa sổ bảng quá trình ( Sequence Table): Cung cấp một cách chi tiết các trạng thái của bảng quá trình: trạng thái quét, các luật true/ false... - Cửa sổ đồ thị logic: hiển thị các khối đồ thị một cách chi tiết và trạng thái của nó: trạng thái vòng quét, trạng thái logic true/ false và các quá trình hiển thị khác - Cửa sổ SEBOL ( SEBOL Window): Hiển thị chương trình SEBOL và trạng thái của chương trình hiện tại , ta có thể hiển thị chi tiết các khối tính toán khi mở cửa sổ này - Cửa sổ quá trình SFC: Hiển thị các trạng thái SFC, từ đây ta có thể gọi cửa sổ chi tiết cho từng bước của quá trình. 1.6 Chức năng đồ thị: Chức năng này cho phép ta quan sát các kết quả dữ liệu quá trình và trạng thái quá trình được giám sát bằng cách hiển thị và quan sát trên đồ thị kết quả Các đồ thị của hệ thống bao gồm 18 khối trend: TR0001...TR0018 và có 288 nhóm trend ( mỗi khối có16 nhóm trend), mỗi nhóm có 8 đồ thị điểm Đồ thị hiệu chỉnh: Hiệu chỉnh các tham sè nh­ PV ( CPV), SV, MV, FV, SW...với thời gian cập nhập là 1 giây Hiển thị đồ thị từ các trạm điều khiển khác, các dữ liệu có thể hiển thị ở bất cứ các HIS nào Chức năng xuất dữ liệu ra ngoài ( tuỳ chọn): Dữ liệu quá trình nhận từ HIS có thể xuất ra ngoài nhờ các ứng dụng của window Chức năng giao diện mở ( tuỳ chọn): Giao diện HIS cho máy giám sát có tương thích với OPC ( OLE for process control ) và đặc biệt là giao diện bus trường Foundation bus Chức năng giám sát trang WEB: Chức năng này cho phép hiển thị các trang đồ hoạ và đồ thị trên mạng chung bằng việc chuyển file của HIS sang file HTML và Java Appets 2. Chức năng điều khiển trạm trường FCS Đây là chức năng quan trọng cuả hệ thống. Hệ thống đảm nhận việc đo lường các quá trình nhằm thu được các số liệu cần lưu giữ, đưa ra cảnh báo quá trình, mặt khác một số tín hiệu được đưa vào tính toán để đưa ra điều khiển đối tượng. Các FCS thực hiện các chức năng điều khiển quá trình trong CENTUM CS 3000 như: điều khiển liên tục, điều khiển trình tự, các khối tính toán chung... Cấu hình của các chức năng điều khiển FCS được mô tả khái quát trên hình dưới. Các khối chức năng là các đơn vị cơ bản để thực hiện điều khiển và tính toán. Các khối chức năng nh­: khối điều khiển liên tục, các khối tính toán, các khối điều khiển tuần tự....được kết theo cách giống như sơ đồ kết nối của các thiết bị thông thường. Hình 3.26. Chức năng điều khiển hiện trường 2.1.Chức năng điều khiển bằng các khối điều khiển Chức năng điều khiển bằng các khối điều khiển thực hiện xử lý tính toán điều khiển sử dụng các biến quá trình cho việc điều khiển và kiểm tra. Các khối chức năng cung cấp cho chức năng này gọi là các khối điều khiển bằng bộ điều khiển ( regulatory control block ). Các khối điều khiển regulatory bao gồm các khối hiển thị đầu vào, khối điều khiển, khối nạp dữ liệu bằng tay, khối đặt tín hiệu , khối giới hạn tín hiệu, khối chọn tín hiệu, khối phân phối tín hiệu, khối đếm xung và khối cảnh báo. Hình 3.27 dưới đây thể hiện mối quan hệ giữa khối điều khiển regulatory và các khối điều khiển cơ bản khác như khối điều khiển tuần tự ( sequence control function), khối tính toán số học, khối điều khiển logic... Hình 3.27.Biểu diễn mối quan hệ. Chức năng điều khiển bằng các bộ điều khiển regulatory control: Đó là điều khiển có phản hồi của một quá trình liên tục. Có thể sử dụng các khối chức năng trong chương trình để thực hiện. Các khối điều khiển regulatory control thực hiện xử lý tính toán điều khiển chủ yếu là các giá trị analog ( các giá trị vào ). Kết quả tính toán đưa ra là giá trị ra đã điều chỉnh MV ( Manipulated Output Value). Hình dưới đây mô tả sơ đồ khối chung của một khối điều khiển regulatory: Hình 3.28. Sơ đồ khối của khối điều khiển regulatory IN: Đầu vào PV: Biến quá trình SET: Giá trị đầu vào đặt SV: Giá trị đặt BIN: Đầu vào bù CSV: Giá trị đặt tầng RL: Đầu vào tín hiệu reset RSV: Giá trị đặt ở xa TSI: Đầu vào khoá hiệu chỉnh VN: Đầu vào giá trị bù INT: Đầu vào khoá liên động RMV:Giá trị rađiều khiển xa SUB: Đầu ra phô MLV:Tín hiệu reset OUT: Đầu ra MV: Tín hiệu ra đã tính toán RAW: Tín hiệu thô TSW:Khoá tự chỉnh Chức năng điều khiển trình tự (Sequence Cotrol): Điều khiển trình tự thực hiện các bước điều khiển theo trình tự đã định trước. Có 2 loại điều khiển trình tự : + Điều khiển theo chương trình ( kiểu multi – phase): Tức là thực hiện theo việc theo chương trình định trước. + Điều khiển có điều kiện ( kiểu giám sát): Tức là giám sát trạng thái quá trình và thực hiện việc điều khiển có điều kiện. Hệ thống điều khiển chu trình được chỉ ra trên hình sau: tuÇn tù theo giai ®o¹n gi¸m s¸t tuÇn tù liªn tôc Chøc n¨ng qu¶n lý Khèi theo b¶ng tuÇn tù Khèi SFC Khèi gi¸m s¸t Valve Khèi thiÕt bÞ chuyÓn m¹ch PhÇn tö logic Khèi faceplate lai Khèi faceplate t­¬ng tù Khèi ®­êng cong logic PhÇn tö logic Khèi faceplate tuÇn tù Môc ®Ých ®iÒu khiÓn C¸c khèi chøc n¨ng dÉn ®Õn tuÇn tù C¸c khèi chøc n¨ng C¸c khèi faceplate Hình 3.29. Chức năng điều khiển tuần tự - Chức năng tính toán: Thực hiện tính toán tín hiệu Analog và tín hiệu công tắc sử dụng trong chức năng điều khiển liên tục và chức năng điều khiển tuần tự. Có hai loại khối tính toán dưới đây: +Khối tính toán số học: Giải quyết các giá trị số cố định của điểm vào ra, sử dụng một thuật toán cố định để thực hiện một phép tính số học. +Khối tính toán Analog: Chủ yếu dùng để thay đổi đặc tính của thiết bị, xử lý các tín hiệu I/O cuả quá trình cũng như các tín hiệu analog từ các khối chức năng khác. +Khối hoạt động logic: Xử lý các số liệu cố định từ đầu ra hoặc đầu vào ( tín hiệu từ công tắc và rơle, các công tắc bên trong) và sử dụng một thuật toán cố định để tính toán. +Khối tính toán đa năng: Xử lý các số liệu cố định từ đầu vào và ra, sử dụng thuật toán do người sử dụng đưa ra để thực hiện. -Khối chức năng Faceplate. Các khối đa chức năng có thể xem nh­ là một tag đơn hay một khối faceplate đơn. Khối faceplate có các loại: analog, trình tự , lai (hybrid ) Khối faceplate loại analog sử dụng cho các quá trình liên tục; khối trình tự dùng cho bước điều khiển bằng các nút bấm còn khối lai là kết hợp của hai khối trên - Chức năng quản lý đơn vị ( Unit management function ) Các chức năng quản lý đơn vị được sử dụng cho một nhóm chức năng điều khiển nào đó để miêu tả các đơn vị xử lý điều khiển chính. Một thiết bị điều khiển đơn vị cho phép chúng ta thực hiện trên một nhóm thiết bị và các thiết bị điều khiển trong đơn vị đó. Chức năng này có thể sử dụng cho các loại điều khiển quá trình thay đổi giữa điều khiển mẻ và điều khiển liên tục 2.2.Các chức năng kết nối với hệ thống phụ. Trong những năm gần đây, kỹ thuật PLC ( Programmale Logic Controller) phát triển đã được ứng dụng trong việc điều khiển liên động ( interlock) và tự động các thiết bị kỹ thuật. Thêm vào đó, các thiết bị đo thiết bị phân tích đang trở lên thông minh hoá làm tăng khả năng cho việc truyền thông dữ liệu. Các trạm điều khiển trường FCS có thể kết nối qua giao thức truyền thông RS với các hệ thống phụ trên. Các dữ liệu của hệ thống phụ được tích hợp với chức năng điều khiển FCS. Ta có thể kết nối tới hệ thống phụ thông qua các module kết nối ACM21/ACM22 ( được gắn trên một nest của module kết nối trong FCS ) hoặc sử dụng card truyền thông ACM21/ ACM22 được gắn trên một compact FCS: ALR111: Module kết nối RS – 232C ( Cho KFCS ) ALR121: Module kết nối RS – 422/RS485 ( Cho KFCS ) ACM11: Module kết nối RS – 232C ACM12: Module kết nối RS – 422/RS485 ACM21: Card kết nối đa năng RS232C ( cho Compact