Nghiên ứu ứng dụng hệ dcs trong hệ thống xử lý hành lý tại sân bay

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Nguyễn Quý Kiên Nghiên cứu ứng dụng hệ DCS hệ thống xử lý hành lý sân bay LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Điều khiển tự động hoá Hà Nội – 2005 1708330027973d0451b70-31b7-4a27-9ee3-8aabd0a97131 170833002797318bbae68-21d0-42ef-9f74-168833de9579 17083300279738ce5da93-9637-451d-8802-ec09cb552501 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Nguyễn Quý Kiên Nghiên cứu ứng dụng hệ DCS hệ thống xử lý hành lý sân bay LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Điều khiển tự động hoá NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN VĂN KHANG Hà Nội - 2005 -1- LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung đồ án sản phẩm tơi viết ra, khơng chép luận văn hay đề tài trước Tôi xin chịu trách nhiệm nội dung trình bày Nguyễn Quý Kiên -2- MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG : NGHIÊN CỨU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN (DCS) 1.1 Hệ thống điều khiển phân tán DCS 1.1.1 Khái niệm hệ thống điều khiển phân tán DCS: 1.1.2 Mơ hình phân lớp hệ thống điều khiển DCS: 1.1.2.1 Lớp I/O: 1.1.2.2 Lớp điều khiển: 10 1.1.2.3 Lớp điều hành: 10 1.1.2.4 Lớp thông tin quản lý: 10 1.1.3 Các mơ hình mạng hệ thống điều khiển phân tán: 11 1.1.3.1 Các mạng I/O: 12 1.1.3.2 Mạng điều khiển: 13 1.1.3.3 Mạng diện rộng nhà máy: 13 1.2 Nhận xét: 13 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU VỀ HỆ THỐNG XỬ LÝ HÀNH LÝ TẠI SÂN BAY 15 2.1 Khái niệm hành lý sân bay: 15 2.1.1 Hành lý gửi kho hàng không chuyến bay với hành khách: 15 2.1.2 Hành lý mang theo người: 15 2.1.3 Hành lý chuyến bay, không mang theo người: 15 2.2 Khái niệm hệ thống Xử lý hành lý: 16 2.2.1 Hệ thống xử lý hành lý đi: 17 2.2.2 Hệ thống xử lý hành lý trung chuyển : 17 2.2.3 Hệ thống xử lý hành lý đến: 17 2.2.4 Một số khái niệm khác: 17 2.3 Các phận hệ thống Xử lý hành lý đi: 18 2.3.1 Hệ thống Check - in: 18 2.3.2 Hệ thống băng chuyền trục chính: 19 2.3.3 Hệ thống phân loại hành lý: 19 2.3.4 Yêu cầu hệ thống Xử lý hành lý 20 2.4 Mơ hình tổng thể hệ thống Xử lý hành lý: 20 2.4.1 Mơ hình tổng thể hệ thống xử lý hành lý: 20 2.4.2 Mơ hình tổng thể hệ thống xử lý hành lý trung chuyển: 21 2.5 Giới thiệu hệ thống phân loại hành lý tự động khay nghiêng: 24 2.6 Cấu trúc nguyên lý hoạt động hệ thống: 25 -32.6.1 Sơ đồ tổng thể hệ thống: 25 2.6.2 Hệ thống Check - in: 26 2.6.2.1 Hệ thống bàn cân hành lý: 27 2.6.2.2 Hệ thống máy soi X-Ray: 29 2.6.2.3 Hệ thống băng chuyền thu gom hành lý: 29 2.6.2.4 Nguyên lý hoạt động hệ thống check - in: 31 2.6.3 Hệ thống phân loại hành lý: 32 2.6.4.1 Hệ thống phân loại hành lý tự động khay nghiêng: 34 2.6.4.2 Hệ thống băng chuyển vận chuyển hành lý chuyển tiếp: 38 2.6.4.3 Hệ thống đảo hành lý: 40 2.7 Hệ thống điều khiển: 41 2.7.1 Cấu trúc hệ thống điều khiển: 41 2.7.2 Hệ thống điều khiển băng tải vận chuyển hành lý: 43 2.7.3 Hệ thống điều khiển xử lý hành lý: 45 2.7.3.1 Máy tính chủ SAC: 45 2.7.3.2 Máy tính chủ CSC: 45 2.7.3.4 Máy tính chủ MICS trạm vận hành OWS: 46 2.7.3.5 Máy tính trạm MES: 46 2.7.3.6 Bộ điều khiển xe goòng (CC): 47 2.7.3.7 Bộ điều khiển cấp hành lý (IC): 47 2.7.3.8 Bộ điều khiển động tuyến tính (LC): 49 2.7.3.9 Bộ điều khiển máy quét đọc thẻ hành lý (SC): 51 2.7.3.10 Bộ điều khiển đích đến (DC): 52 2.7.4 Đánh giá ưu nhược điểm hệ thống điều khiển xử lý hành lý tại: 53 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ DCS HỆ THỐNG XỬ LÝ HÀNH LÝ CHO NHÀ GA SÂN BAY NỘI BÀI 56 3.1 Đặt vấn đề: 56 3.2 Yêu cầu hệ điều khiển: 56 3.3 Phân tích, lựa chọn hệ điều khiển 57 3.3.1 Lựa chọn giải pháp cho hệ điều khiển 57 3.3.2 Lựa chọn hệ Điều khiển phân tán 58 3.4 Các cảm biến cấu chấp hành: 59 3.4.1 Các cảm biến hệ thống: 59 3.4.2 Các cấu chấp hành hệ thống: 61 3.5 Các công đoạn hệ thống Xử lý hành lý: 62 3.6 Thiết lập hệ thống tagname: 63 3.7 Xây dựng cấu trúc hệ thống DCS: 70 -43.7.1 Lựa chọn phương án Error! Bookmark not defined 3.7.2 Cấu trúc hệ thống DCS 70 3.7.3 Trạm vận hành WS: 72 3.7.4 Máy tính điều khiển hệ thống sorter SC (Sorter Controller): 72 3.7.5 Máy tính chủ SAC (Sorter Allocation Controller): 74 3.7.6 Các PLC điều khiển băng tải: 74 3.7.7 Các máy tính trạm MES: 75 3.7.8 Một số thiết bị khác: 76 3.7.7.1 Máy quét mã thẻ hành lý Scanner: 76 3.7.7.2 Bộ đọc mã khay CR (Code Reader): 76 3.7.7.3 Các module vào/ra từ xa ET-200M: 76 3.8 Thiết lập hệ thống PCS7: 76 3.8.1 Thiết lập ban đầu cho máy tính: 77 3.8.2 Tạo dự án mới: 78 3.8.3 Xây dựng cấu trúc hệ thống: 80 3.8.4 Xây dựng cấu trúc hệ thống điều khiển: 82 3.8.5 Phân chia điều khiển cho thành phần hệ thống: 82 3.8.6 Thiết lập cấu hình phần cứng cho điều khiển: 85 3.8.6.1 Thiết lập phần cứng cho PLC: 85 3.8.6.2 Thiết lập phần cứng cho trạm Vận hành - Kỹ thuật (WS): 86 3.8.6.3 Thiết lập phần cứng cho máy tính SC: 87 3.8.7 Thiết lập cấu hình mạng cho hệ thống: 88 3.8.8 Tạo kết nối thành phần mạng: 91 3.9 Các lưu đồ thuật toán: 94 KẾT LUẬN 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO 106 -5- LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, phát triển mạnh mẽ ngành điện tử công nghệ thông tin, hệ thống tự động hố q trình sản xuất có bước tiến vượt bậc Ngồi dạng hệ điều khiển truyền thống, xuất thêm dạng hệ mới, ngày đáp ứng tốt yêu cầu cơng nghệ Bên cạnh đó, nhu cầu tích hợp hệ thống điều khiển giám sát cấp cao hệ thống thơng tin tổng thể xí nghiệp sản xuất công ty ngày trở nên quan trọng cần thiết Trong nhà máy cơng nghiệp, hệ thống tự động hố q trình sản xuất đóng vai trị quan trọng Nó định đến suất, chất lượng sản phẩm, khả linh động, đáp ứng với thay đổi nhanh chóng thị trường Về mặt kỹ thuật, hệ tự động hố q trình sản xuất thực chức điều khiển truyền thống Các chức bao gồm kết hợp điều khiển giám sát thu thập số liệu, điều khiển theo mẻ, khối, điều khiển liên tục, điều khiển lai, điều khiển chất lượng Các chức thực qua kết hợp phần cứng, phần mềm dịch vụ khác Các hệ thống điều khiển tự động hoá trình sản xuất xuất năm gần có số đặc điểm chung : - Tính mở - Các giao thức truyền thơng chuẩn hóa, tốc độ truyền liệu cao - Các hệ thống bus trường (fieldbus) kết nối từ điều khiển xuống vào/ra phân tán thiết bị trường thơng minh - Tích hợp hệ thống -6Việc ứng dụng kỹ thuật tự động hóa ngành Hàng Không vấn đề cần thiết để tăng độ tin cậy làm việc hệ thống, hiệu kinh tế… Đồ án tốt nghiệp thạc sĩ Tự động hố tơi xin phép trình bày phần cho giải pháp tự động hoá cho hệ thống băng chuyền xử lý hành lý cảng hàng không quốc tế Nội Đây hệ thống nhập chuyển giao công nghệ từ hãng Crisplant Đan mạch Mục tiêu đề tài là: Nghiên cứu ứng dụng DCS cho hệ thống xử lý hành lý nhà ga T1 sân bay Nội Bài Nội dung cụ thể đề tài là: - Tìm hiểu hệ điều khiển phân tán DCS - Nghiên cứu hệ thống xử lý hành lý BHS - Thiết kế hệ điều khiển DCS cho hệ thống xử lý hành lý dựa hệ PCS7 (Process Control System 7) hãng Siemens Qua đề tài cho phép xin bày tỏ lòng biết ơn tới thầy giáo, TS Nguyễn Văn Khang, người trực tiếp hướng dẫn tạo điều kiện cho tơi hồn thiện đồ án tốt nghiệp thời gian qua Tuy nhiên cịn kiến thức thực tế kinh nghiệm chưa có nên đồ án chắn cịn nhiều thiếu sót Rất mong góp ý bổ sung thầy giáo bạn bè để đồ án hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà nội, tháng 11 năm 2005, Nguyễn Quý Kiên -7- CHƯƠNG : NGHIÊN CỨU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN (DCS) 1.1 Hệ thống điều khiển phân tán DCS 1.1.1 Khái niệm hệ thống điều khiển phân tán DCS: Hệ thống điều khiển phân tán hiểu hệ thống dựa phần cứng phần mềm điều khiển thu thập liệu sở đường truyền thông tin tốc độ cao, module phân tán tổ chức theo cấu trúc định với chức nhiệm vụ riêng Các thiết bị giao tiếp đường truyền tốc độ cao cho phép ghép nối dễ dàng với thiết bị ngoại vi khác PLC, máy tính điều khiển giám sát Giống tên gọi hệ thống điều khiển phân tán (Distributed Control System) chức điều khiển phân bố khắp hệ thống để thay cho việc xử lý tập trung máy tính đơn lẻ Nhờ hiệu độ tin cậy tổng thể hệ thống nâng cao Một hệ thống DCS tiêu biểu có trạm điều khiển hoạt động độc lập điều khiển phận chuyên dụng nhà máy Hơn nữa, hệ thống có vài trạm điều hành để giám sát liệu trạm điều khiển, cung cấp giao diện đồ họa cho phép người vận hành thực thay đổi cách dễ dàng Đây mô tả mở rộng hệ thống DCS mô tả phù hợp với hệ thống gồm PLC PC với phần mềm giám sát vận hành Điều dẫn ta tới định nghĩa quan trọng thứ hai hệ thống DCS Một hệ thống DCS hệ thống tích hợp đầy đủ với hệ sở liệu tồn cục Khơng giống hệ thống dựa PLC, ta sử dụng điều khiển khác trạm điều hành từ nhà cung cấp khác kết hợp chúng lại với Một hệ thống DCS hệ thống hồn chỉnh, việc truyền thông, trao đổi Chương 1: Nghiên cứu hệ Điều khiển phân tán -8liệu phận hệ người dùng Ngoài ra, điểm (hoặc khối chức năng) tạo điều khiển sau đó, tồn hệ thống nhận biết Tức không cần phải tạo sở liệu riêng trạm điều hành để phù hợp với liệu điều khiển thơng tin tự động tạo toàn hệ thống Hệ thống điều khiển phân tán trước thường phát triển mơi trường xử lý hóa chất, hệ thống dựa PLC phát triển lĩnh vực điện - điện tử Trong PLC phát triển từ logic relay hệ thống DCS phát triển từ điều chỉnh tương tự Khả xử lý liệu tương tự chạy trình tự phức tạp mạnh hệ thống DCS, xử lý logic loại relay - tương tự PLC tốc độ xử lý chậm PLC nhiều Trong PLC xử lý logic relay vài mili giây, tốc độ quét trạm điều khiển hệ DCS thường từ 200 đến 500 ms Tốc độ quét đủ nhanh hầu hết điều khiển tương tự thực tế xử lý xử lý lượng đáng kể liệu tương tự quét Một đặc điểm bật hệ thống DCS việc sử dụng tagnames Trong hệ thống PLC- based, thường dùng địa hệ thống liệu tham chiếu Một tagname tên người thiết kế hệ thống định nghĩa cho đối tượng, áp dụng cho tất khối chức điểm I/O điều khiển Do đó, điểm truy cập từ đâu hệ thống thông qua tagname 1.1.2 Mơ hình phân lớp hệ thống điều khiển DCS: ▪ Cấu trúc đặc trưng hệ thống DCS gồm có lớp: ▪ Lớp I/O; Chương 1: Nghiên cứu hệ Điều khiển phân tán