Hệ thống điều khiển giám sát kho chứa LPG

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT 1.1. TÍNH THỜI SỰ, KHOA HỌC, THỰC TIỄN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Lĩnh vực sản xuất là cơ sở, nền tảng vững chắc trong nền kinh tế. Một quốc gia có nhiều ngành sản xuất vững mạnh sẽ góp phần thúc đẩy sự phát triển nhanh và ổn định của nền kinh tế. Chính vì vậy, các hệ thống điều khiển phải được ứng dụng hầu hết trong các ngành sản xuất, đặc biệt là những ngành có qui mô lớn, giữ vai trò then chốt trong nền kinh tế như: điện lực, dầu khí, ngành chế biến thực phẩm vv.... Tất cả các ngành này đều đã ứng dụng các hệ thống điều khiển hiện đại trong tất cả cỏc khõu của quá trình sản xuất. Các hệ thống điều khiển, công nghệ hiện đại sẽ góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm, hiệu quả trong sản xuất, tăng độ tin cậy, giảm bớt chi phí và sức lao động, tăng khả năng cạnh tranh của các doanh nghiệp trên thị trường. Bên cạnh đó, thành tựu khoa học những năm qua đó cú những bước phát vượt bậc. Công nghệ số đã dần thay thế cho công nghệ tương tự. Hầu hết các tập đoàn hùng mạnh về tự động hóa như siemens, ABB, AB, Omron, Emerson vv.. đã cho ra nhiều sản phẩm trên cơ sở kĩ thuật số. Các sản phẩm này đều có tính năng vượt trội so với các sản phẩm cũ. Các thiết bị đo được tích hợp với bộ vi xử lý vừa thực hiện chức năng đo và vừa xử lý tại chỗ, tự tính toán và chuẩn đoán lỗi và vừa có chức năng truyền thông tin. Các bộ điều khiển số ngày càng hoàn thiện, có thể thực hiện nhiều chức năng, số lượng các đầu vào ra ngày càng lớn, độ chính xác và hoạt động tin cậy cao. Hệ thống mạng truyền thông liên kết các thiết bị ngày càng hoàn thiện, kĩ thuật truyền ứng dụng kĩ thuật số sẽ làm giảm sự suy hao tín hiệu, giảm sự tác động của nhiễu và làm tăng tốc độ và độ tin cậy trong giao tiếp. Đặc biệt hầu hết các thiết bị có cấu trúc mở chính vì vậy dễ dàng tích hợp với nhau theo một chuẩn chung giúp cho hệ thống điều khiển mang tính mềm dẻo và dễ ràng mở rộng. Hiện nay, máy tính là công cụ rất phổ biến trên thị trường, các hệ thống điều khiển hiện đại đều phải sử dụng máy tính. Mỏy tính không chỉ thực hiện chức năng giám sát và thu thập dữ liệu mà còn tích hợp thêm chức năng điều khiển. Thuật ngữ “computer based control” được sử dụng phổ biến. Kết hợp với máy tính là sự phát triển mạnh của ngành công nghệ thông tin, hiện tại các hệ thống điều khiển hiện đại,qui mô lớn không thể tách rời với công nghệ thông tin. Đặc biệt là sự bùng nổ của internet, Các hệ thống điều khiển không chỉ ứng dụng trong phạm vi của nhà máy mà còn mở rộng trên phạm vi cỏc vựng thậm trí là các quốc gia. Trong tương lai, nền sản xuất ngày càng mở rộng kết hợp sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật các hệ thống điều khiển giám sát ngày càng thay đổi với qui mô lớn hơn hiện đại hơn và ngày càng ứng dụng sâu rộng vào trong quá trình sản xuất, là yếu tố quan trọng góp phần thúc đẩy sự phát triển của các ngành sản xuất. Trên thế giới, đặc biệt các nước phát triển các hệ thống tự động hóa hiện đại đã được áp dụng sâu rộng vào trong sản xuất. Kể cả trong những ngành nông nghiệp mức độ tự động hóa không cao. Chính vì vậy, các hệ thống này đó nõng cao được năng suất lao động và chất lượng sản phẩm. Nước ta hiện là nước đang phát triển tuy đã có sự tiến bộ trong ứng dụng công nghệ hiện đại, tự động hóa vào trong sản xuất nhưng chưa thực sự cao. Mức độ đầu tư các thiết bị, công nghệ hiện đại chưa tương xứng với tiềm năng. Hầu hết các ngành then chốt như dầu khí, chế biến, viễn thông, điện lực đều đã ứng dụng các công nghệ hiện đại. Tuy nhiên các hệ thống đó thường là đồng bộ, nhập hoàn toàn từ nước ngoài. Đội ngũ kĩ sư tích hợp hệ thống vừa thiếu và chưa có đủ kinh nghiệm vì vậy chủ yếu là phải thuờ cỏc chuyên gia nước ngoài với mức chi phí rất là cao. Bên cạnh đó, những ngành sản xuất nhỏ lẻ, các làng nghề thủ công chủ yếu chưa áp dụng công nghệ tự động hóa. Họ thường sử dụng nguồn lực con người chính vì vậy năng xuất thấp, chi phí cao. Việc ứng dụng công nghệ sản xuất hiện đại, thiết bị sản phẩm tự động hóa sẽ giúp cho các ngành nghề này phát triển nhanh chóng.

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT 1.1. TÍNH THỜI SỰ, KHOA HỌC, THỰC TIỄN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Lĩnh vực sản xuất là cơ sở, nền tảng vững chắc trong nền kinh tế. Một quốc gia có nhiều ngành sản xuất vững mạnh sẽ góp phần thúc đẩy sự phát triển nhanh và ổn định của nền kinh tế. Chính vì vậy, các hệ thống điều khiển phải được ứng dụng hầu hết trong các ngành sản xuất, đặc biệt là những ngành có qui mô lớn, giữ vai trò then chốt trong nền kinh tế như: điện lực, dầu khí, ngành chế biến thực phẩm vv Tất cả các ngành này đều đã ứng dụng các hệ thống điều khiển hiện đại trong tất cả cỏc khõu của quá trình sản xuất. Các hệ thống điều khiển, công nghệ hiện đại sẽ góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm, hiệu quả trong sản xuất, tăng độ tin cậy, giảm bớt chi phí và sức lao động, tăng khả năng cạnh tranh của các doanh nghiệp trên thị trường. Bên cạnh đó, thành tựu khoa học những năm qua đó cú những bước phát vượt bậc. Công nghệ số đã dần thay thế cho công nghệ tương tự. Hầu hết các tập đoàn hùng mạnh về tự động hóa như siemens, ABB, AB, Omron, Emerson vv đã cho ra nhiều sản phẩm trên cơ sở kĩ thuật số. Các sản phẩm này đều có tính năng vượt trội so với các sản phẩm cũ. Các thiết bị đo được tích hợp với bộ vi xử lý vừa thực hiện chức năng đo và vừa xử lý tại chỗ, tự tính toán và chuẩn đoán lỗi và vừa có chức năng truyền thông tin. Các bộ điều khiển số ngày càng hoàn thiện, có thể thực hiện nhiều chức năng, số lượng các đầu vào ra ngày càng lớn, độ chính xác và hoạt động tin cậy cao. Hệ thống mạng truyền thông liên kết các thiết bị ngày càng hoàn thiện, kĩ thuật truyền ứng dụng kĩ thuật số sẽ làm giảm sự suy hao tín hiệu, giảm sự tác động của nhiễu và làm tăng tốc độ và độ tin cậy trong giao tiếp. Đặc biệt hầu hết các thiết bị có cấu trúc mở chính vì vậy dễ dàng tích hợp với nhau theo một chuẩn chung giúp cho hệ thống điều khiển mang tính mềm dẻo và dễ ràng mở rộng. Hiện nay, máy tính là công cụ rất phổ biến trên thị trường, các hệ thống điều khiển hiện đại đều phải sử dụng máy tính. Mỏy tính không chỉ thực hiện chức năng giám sát và thu thập dữ liệu mà còn tích hợp thêm chức năng điều khiển. Thuật ngữ “computer based control” được sử - 1 - dụng phổ biến. Kết hợp với máy tính là sự phát triển mạnh của ngành công nghệ thông tin, hiện tại các hệ thống điều khiển hiện đại,qui mô lớn không thể tách rời với công nghệ thông tin. Đặc biệt là sự bùng nổ của internet, Các hệ thống điều khiển không chỉ ứng dụng trong phạm vi của nhà máy mà còn mở rộng trên phạm vi cỏc vựng thậm trí là các quốc gia. Trong tương lai, nền sản xuất ngày càng mở rộng kết hợp sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật các hệ thống điều khiển giám sát ngày càng thay đổi với qui mô lớn hơn hiện đại hơn và ngày càng ứng dụng sâu rộng vào trong quá trình sản xuất, là yếu tố quan trọng góp phần thúc đẩy sự phát triển của các ngành sản xuất. Trên thế giới, đặc biệt các nước phát triển các hệ thống tự động hóa hiện đại đã được áp dụng sâu rộng vào trong sản xuất. Kể cả trong những ngành nông nghiệp mức độ tự động hóa không cao. Chính vì vậy, các hệ thống này đó nõng cao được năng suất lao động và chất lượng sản phẩm. Nước ta hiện là nước đang phát triển tuy đã có sự tiến bộ trong ứng dụng công nghệ hiện đại, tự động hóa vào trong sản xuất nhưng chưa thực sự cao. Mức độ đầu tư các thiết bị, công nghệ hiện đại chưa tương xứng với tiềm năng. Hầu hết các ngành then chốt như dầu khí, chế biến, viễn thông, điện lực đều đã ứng dụng các công nghệ hiện đại. Tuy nhiên các hệ thống đó thường là đồng bộ, nhập hoàn toàn từ nước ngoài. Đội ngũ kĩ sư tích hợp hệ thống vừa thiếu và chưa có đủ kinh nghiệm vì vậy chủ yếu là phải thuờ cỏc chuyên gia nước ngoài với mức chi phí rất là cao. Bên cạnh đó, những ngành sản xuất nhỏ lẻ, các làng nghề thủ công chủ yếu chưa áp dụng công nghệ tự động hóa. Họ thường sử dụng nguồn lực con người chính vì vậy năng xuất thấp, chi phí cao. Việc ứng dụng công nghệ sản xuất hiện đại, thiết bị sản phẩm tự động hóa sẽ giúp cho các ngành nghề này phát triển nhanh chóng. Tóm lại, nghiên cứu và ứng dụng hệ thống điều khiển vào trong hệ thống điều khiển là nhiệm vụ cấp bách và thiết yếu trong điều khiện của nền kinh tế nước ta hiện nay. 1.2 NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT - 2 - Hệ thống điều khiển giám sát được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực. - Ngành điện lực: Các trạm phát điện, hệ thống đường dây, các trạm biến áp được đặt tại ở những vùng xa trung tâm. Tất cả các thông số về điện áp, tần số, dòng điện, công suất, các trạng thái hoạt động đều được truyền về trung tâm điều độ quốc gia một cách tức thời và liên tục. Tại đây sẽ thực hiện giám sát, lưu trữ dữ liệu và đưa ra các mệnh lệnh điều khiển để đảm bảo hệ thống luôn hoạt động ổn định. - Các trung tâm khí tượng quốc gia: Các thông số về nhiệt độ, áp suất, độ ẩm vv Sẽ được truyền từ các vùng cao về trung tâm lưu trữ khí tượng thủy văn. Tại đây các thông số sẽ được lưu trữ và xử lý. - Các nhà máy sử lý chất thải, cỏc dõy truyền sản xuất lắp ráp đều có thể ứng dụng các hệ thống điều khiển giám sát trong các hoạt động sản xuất. - Trong xây dựng: Hệ thống tích hợp trong tòa nhà thông minh ( BMS) các thiết bị camera, chống trộm, bỏo chỏy, cửa thông minh, kiểm soát vào ra vv đều được tích hợp vào hệ thống. - Các dây chuyền chế biến: Các dây chuyền sản xuất hoạt động tự động theo công nghệ, chương trình cho trước, các thông số liên quan quá trình sản xuất được giám sát một cách chặt chẽ. 1.3 MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1.3.1 Mục tiêu đề tài - Tìm hiểu và nắm vững cơ sở lý thuyết của hệ thống điều khiển giám sát, phân biệt được các hệ thống SCADA, DCS và hệ thống PLC. - Tìm hiểu và nắm vững cơ sở lý thuyết mạng truyền thông công nghiệp, hiểu được bản chất các loại giao thức, phân biệt được các loại mạng với nhau. - 3 - - Xây dựng cấu trúc hệ thống điều khiển giám sát ứng dụng cho đối tượng là các bồn chứa LPG. - Nắm vững và làm chủ các phần mềm lập trình điều khiển ( Step7), phần mềm giám sát ( WINCC). - Hoàn thành viết chương trình điều khiển theo bài toán công nghệ và chương trình mô phỏng bằng phần mềm giám sát ( WinCC). - Nắm vững cơ sở lý thuyết và bản chất mạng internet và các ứng dụng của mạng internet trong cuộc sống và trong sản xuất. - Thực hiện mô phỏng hệ thống điều khiển giám sát kho chứa LPG qua mô hình mạng internet bằng phần mềm giám sát qua mạng Internet ( WinCC webnavigator server, client ). 1.3.2 Nội dung đề tài Trình bày về tính cấp thiết, tính khoa học và thực tiễn của hệ thống điều khiển giám sát trong quá trình sản xuất. Phân loại các hệ thống điều khiển theo cấu trúc, chức năng. Trình bày về cơ sở lý thuyết truyền thông gồm có các chế độ truyền thông, cấu trúc mạng truyền thông, các chuẩn kết nối, các giao thức mạng truyền thông và các phương pháp truy cập bus. Từ cơ sở lý thuyết sẽ tìm hiểu các thành phần mạng truyền thông công nghiệp Simatic của siemens. Trình bày về hệ thống điều khiển giám sát kho cảng LPG. Trong phần này sẽ tìm hiểu tổng quan về LPG bao gồm cấu trúc thành phần, đặc tính hóa lý. Tiếp theo sẽ phân loại cấu trúc hệ thống tự động hóa kho chứa LPG, đưa ra các yêu cầu công nghệ để xây dựng hệ thống điều khiển, đưa ra các qui trình hoạt động của cả tổng kho. Tiếp theo đó, đề tài sẽ giới thiệu một số hệ thống điều khiển giám sát tổng kho LPG của cỏc hóng nổi tiếng Varec, Emerson đưa ra những đánh giá và phân tích lựa chọn giải pháp. - 4 - Sau khi đã lựa chọn giải pháp tích hợp hệ thống của siemens, đề tài sẽ đi sâu xây dựng các thành phần của hệ thống, giới thiệu và lựa chọn thiết bị trong hệ thống. Và sau đó sẽ dựng cỏc phần mềm của siemens để thiết lập cấu hình hệ thống, viết chương trình điều khiển quá trình vận hành, và thiết lập giao diện giám sát kho cảng LPG. Cuối cùng đề tài sẽ phát triển hệ thống thông qua thiết lập hệ thống điều khiển từ xa, điều khiển qua mạng internet. Trên cơ sở đó sẽ đi tìm hiểu về lý thuyết điều khiển qua mạng sử dụng phần mềm điều khiển giám sát qua mạng để thiết lập giao diện màn hình điều khiển giám sát qua mạng internet. 1.3.3 Bố cục của luận văn Luận văn gồm 5 chương, mỗi chương sẽ chia thành nhiều mục lớn, mỗi mục lớn lại được chia thành nhiều mục nhỏ. Các chương trình bày trong luận văn bao gồm: Chương 1: Tổng quan hệ thống điều khiển giám sát Chương 2: Cơ sở lý thuyết mạng truyền thông Chương 3: Hệ thống điều khiển giám sát kho chứa LPG Chương 4: Xây dựng thiết lập hệ thống điều khiển giám sát kho chứa LPG Chương 5: Thiết lập xây dựng cấu trúc hệ thống điều khiển giám sát qua mạng internet. 1.4 MÔ HÌNH PHÂN CẤP VÀ CẤU TRÚC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 1.4.1 Lịch sử phát triển của hệ thống điều khiển Từ những thời kì sơ khai nhất trong sự phát triển của loài người, người ta đã có thể tìm thấy những khái niệm về điều khiển, cả về tự nhiên lẫn kĩ thuật. Việc điều khiển các hoạt động, các sự vật, các hiện tượng là một nhu cầu thực tế và bắt - 5 - buộc trong cuộc sống. Trước đây con người luôn có ý tưởng điều khiển các sự vật hiện tượng xung quanh mình. Nhưng điều khiển sử dụng tín hiệu phản hồi, một trong những nền tảng cơ bản trong điều khiển, để điều khiển được hệ thống ra đời vào khoảng 300 năm trước công nguyên. Ứng dụng đầu tiên là cơ cấu phao điều chỉnh tại Hi Lạp, sau đó là đồng hồ nước của Ktesibios, thiết bị đèn dầu của Philon khoảng 250 năm trước công nguyên để giữ mức nguyên liệu không đổi. Alexandria đã cho ra đời quyển sách về hơi khí- Pneumatica về cơ cấu điều chỉnh mức nước sử dụng máy điều chỉnh phao vào thế kỉ thứ nhất. Tại châu âu, Cornelis Drebbel đã đưa ra bộ điều chỉnh nhiệt độ, được coi như là một trong những bộ điều chỉnh phản hồi đầu tiên. Tiếp theo là sự ra đời điều chỉnh áp suất nồi hơi vào năm 1861 của Dennis Papin. Vào năm 1769 Jame Watt đưa ra bộ điều khiển phản hồi đầu tiên trong công nghiệp đó là máy điều tốc, để điều khiển tốc độ của động cơ hơi nước. Nó hoạt động trên nguyên tắc quả cầu li tâm được nối với trục ra để điều khiển độ mở van cung cấp hơi nước cho động cơ. Khi tốc độ tăng làm cho quả cầu quay nhanh làm đóng van hơi nước làm cho tốc độ giảm. Năm 1765, I Polzunow đưa ra máy điều chỉnh mức nước bằng cơ cấu phao. Trong những năm 1768 sự phát triển của hệ thống điều khiển vẫn nằm trong giai đoạn khởi đầu do sự không ổn định của hệ thống. Trong chiến tranh thế giới thứ hai, lý thuyết điều khiển được phát triển ở Mĩ, các nước tây âu khác với nước Nga và Đông âu sử dụng tín phản hồi dựa trên các hiện tượng điện tín và dựa trên tín hiệu khuyếch đại điện tử bởi Bode, Nyquist, Black. Trong thời kì này do đòi hỏi thiết kế và chế tạo các hệ thống trong máy bay, hệ thống chỉnh súng, hệ thống quân sự dẫn đến sự phát triển mạnh mẽ của hệ thống phản hồi. Từ những năm 40-80 lý thuyết điều khiển tự động phát triển mạnh mẽ từ kĩ thuật miền tần số, sử dụng hàm Laplace đến các phương pháp quỹ đạo pha, các máy tính điều khiển số, tính theo phương pháp trên miền thời gian của Liapunow, Minosky. - 6 - Lý thuyết điều khiển tối ưu ngày nay được phát triển bởi Pontryagin và Bellman cùng với sự ra đời của các hệ bền vững, các lý thuyết điều khiển hiện đại như điều khiển thích nghi, điều khiển mờ, điều khiển thông minh. Ngày nay các hệ thống điều khiển phát triển cả về quy mô, phức tạp mức độ tự động hoá cao, từ cấu trúc tập trung đến cấu trúc phân tán có tính phức tạp cao đáp ứng được nhu cầu thực tế. Sự phát triển của kĩ thuật vi bán dẫn, vi điều khiển, máy tính, trên nền tảng kĩ thuật số. Hệ thống điều khiển đã phát triển nhảy vọt. Các thiết bị điều khiển, đo, cơ cấu chấp hành thông minh trên nền tảng vi điều khiển có thể đáp ứng mọi thuật toán điều khiển hiện đại và phức tạp, độ tin cậy cao hơn, đa chức năng hơn, nhỏ gọn hơn. Các thiết bị với độ mở, linh hoạt cao có thể dễ dàng tích hợp với nhau tạo thành các hệ thống lớn như SCADA, DCS, đáp ứng mọi yêu cầu về công nghệ với mức độ tự động hoá cao nhất. Với sự bùng nổ mạnh mẽ của mạng Internet, hệ thống điều khiển đã phát triển mạnh mẽ về qui mô không chỉ hoạt động trên phạm vi nhà máy mà còn hoạt động trên cả phạm vi toàn cầu. Nhờ mạng Internet mà tại bất kì vị trí nào đều có thể vận hành giám sát toàn bộ nhà máy. Đó là xu thế phát triển hiện tại và trong tương lai. 1.4.2 Mô hình phân cấp chức năng - 7 - quản lý Điều hành Điều khiển Chấp hành management level cell level Field level actuator-sensor level Hình 1.1: Phân cấp chức năng hệ thống Một hệ thống tự động hoá quá trình công nghệ nói chung thường được cấu trúc theo mô hình phân cấp hình chóp. Theo mô hình này, các chức năng được phân thành nhiều cấp khác nhau, từ dưới lên trên . Càng ở những cấp dưới thỡ cỏc chức năng càng mang tính chất cơ bản hơn, đòi hỏi yêu cầu cao hơn về độ nhanh nhạy , thời gian phản ứng . Một chức năng ở cấp trên được thực hiện dựa trên các chức năng ở cấp dưới, có lượng thông tin cần trao đổi và xử lý lớn hơn nhiốu . Thụng thường , người ta chỉ coi 3 cấp dưới thuộc phạm vi của một hệ thống điều khiển giám sát. Cấp chấp hành : Chức năng chính của cấp chấp hành là đo lường , dẫn động và chuyển đổi tín hiệu trong trường hợp cần thiết . Thực tế đa số các thiết bị cảm biến hay chấp hành cũng có phần điều khiển riêng cho việc thực hiện đo lường truyền động được chính xác và nhanh nhạy . Các thiết bị thông minh (có bộ vi xử lý riêng ) cũng có thể đảm nhận việc xử lý và chuẩn bị thông tin trước khi đưa lên cấp điều khiển. Cấp điều khiển : Nhiệm vụ chính của cấp điều khiển là nhận thông tin từ các bộ cảm biến , tự động xử lý các thông tin đó theo chương trình của con người đã cài đặt sẵn và truyền đạt lại kết quả xuống các bộ chấp hành. Những thông tin và kết quả của việc điều khiển sẽ được chuyển lên cấp điều hành . ở cấp điều khiển thường đặt các bộ điều khiển PID, các controllers, PLC, transmitter/RTU số thông minh Cấp điều khiển và cấp chấp hành cũng được gọi chung là cấp trường (field level) chớnh vỡ cỏc bộ điều khiển , cảm biến và chấp hành được cài đặt trực tiếp tại hiện trường , gần kề với hệ thống kỹ thuật . - 8 - Cấp điều hành : Khi đa số các chức năng như đo lường , điều khiển , điều chỉnh bảo toàn hệ thống được các cấp cơ sở thực hiện thì nhiệm vụ của cấp điều hành là hỗ trợ người sử dụng trong việc cài đặt ứng dụng, thao tác , theo dõi , giám sát , vận hành và xử lý những tình huống bất thường . Khác với cấp dưới , việc thực hiện các chức năng ở cấp điều hành thường không đòi hỏi phương tiện ,thiết bị phần cứng đặc biệt ngoài cỏc mỏytớnh thông thường (máy tính cá nhân , máy trạm, máy chủ ,terminal )cú giao diện mạng gọi chung là máy tính điều hành. Việc phân cấp chức năng như trên sẽ rất tiện lợi khi thiết kế hệ thống và lựa chọn thiết bị . Theo đú cỏc nhà sản xuất cũng đưa ra kiến trúc các tầng mạng thích hợp với đặc thù trao đổi thông tin của từng cấp. 1.4.3 Cấu trúc của hệ thống điều khiển 1.4.3.1 Cấu trúc tập chung Hình 1.2: Cấu trúc điều khiển tập chung - 9 - I/0 input/out(vµo /ra) A actuator(chÊp hµnh) S sensor(c¶m biÕn) M¸y tÝnh §K I/O A S Ph©n ®o¹n qu¸ tr×nh 1 A S Ph©n ®o¹n qu¸ tr×nh 2 A S Ph©n ®o¹n qu¸ tr×nh 3 Ranh giíi phßng ®iÒu khiÓn Tất cả các thiết bị được kết nối với một trung tõm duy nhất. Trung tõm này sẽ là bộ nóo duy nhất thực hiện mọi quyền quyết định, phõn phối và chỉ huy. Hệ thống có cấu trúc tập chung có nhược điểm rất lớn đó là số lượng dõy kết nối lớn. Điều khiển tập chung làm cho bộ điều khiển phải có bộ nhớ lớn, tốc độ cao, xử lý tốt. Vì điều khiển tập chung mà khi bộ nóo gặp sự cố thì hệ thống sẽ ngưng hoạt động hoàn toàn. Hệ thống có cấu trúc tập chung chỉ phù hợp đối với các hệ thống nhỏ, số lượng đối tượng I/O ít và quá trình công nghệ không quá phức tạp. 1.4.3.2 Cấu trúc phân quyền. Cấu trúc này khắc phục sự phụ thuộc vào một máy tính trung tâm và vì thế hệ thống trở lên linh hoạt hơn . Mỗi quá trình con được điều khiển bởi một máy tính riờng cựng được đặt tại phòng điều khiển . Do các quá trình con có liên quan hệ quả , nên để điều khiển quá trình tổng hợp cần có sự hợp tác giữa chúng với nhau.Trong phần lớn các trường hợp , một máy tính trung tâm được dùng để điều khiển cao cấp cũng như để phối hợp sự hoạt động của các máy phân quyền .Tuy nhiên vẫn tồn tại nhược điểm lớn nhất là dùng số lượng lớn dây nối . Các giải pháp khắc phục nhược điểm đã dẫn đến những hệ thống điều khiển có cấu trúc phân tán hay còn gọi là điều khiển phân tán. - 10 - Máy tính phối hợp Máy tính phối hợp bus xử lý ranh giới phòng ĐK A S Phân đoạn quá trình 1 Phân đoạn quá trình 2 Phân đoạn quá trình 3 A S A S Máy tính ĐK 1 I/O Máy tính ĐK 2 I/O Máy tính ĐK 3 I/O [...]... - Trạm thao tác(OS) Trạm kỹ thuật(ES) Máy tính điều khiển Máy tính điều khiển Trung tâm điều khiển giám sát Trạm phục vụ(SS) Bus xử lý Bus trư ờng Máy tính ĐK A S A I/O S A I/O S Trung tâm điều khiển Máy tính phối hợp A A S A S S Hỡnh 1.4: Cu trỳc iu khin phõn tỏn 1.4.4 Phõn loi cỏc h thng iu khin 1.4.4.1 SCADA : - Trờn c s h truyn thụng mnh, tc cao, khong cỏch xa tri trờn din rng ln hng trm hoc hng... ny - 14 - i vi bus h thng, tu theo lnh vc m ũi hi tớnh nng thi gian thc cú c ci t ngt nghốo hay khụng Thi gian phn ng tiờu biu nm trong khong vi trm miligiừy, trong khi lu lng thụng tin trao i ln hn nhiu so vi bus trng Tc truyn thụng tiờu biu ca bus h thng nm trong khong vi trm kbit/s n vi Mbit/s Khi h thng c s dng ch ghộp ni chiu ngang gia cỏc mỏy tớnh iu khin, ngi ta thng dựng khỏi nim bus iu khin... ca mỏy tớnh Tc truyn ti ph thuc vo s kờnh dn hay chớnh l rng ca mt bus song song Vic nhiu bit c truyn i ng thi gõy tr ngi ln khi khong cỏch gia cỏc i tỏc truyn thụng tng lờn v khỳ ng b gia bờn thu v bn pht Chnh vỡ vy , phm vi ng dng ca phng phỏp truyn ny ch hn ch khong cỏch nh , cú yờu cu cao v thi gian v tc truyn Truyn bit ni tip: Vi phng phỏp ny, tng bit c chuyn i mt cỏch tun t qua mt ng truyn... h ny ch yu thc hin chc nng giỏm sỏt v thu tp d liu, ớt iu khin (tuy vn cỳchc nng K) 1.4.4.2 DCS/OCS/QCS: - H o lng - iu khin - Bo v tp trung trong cỏc nh mỏy, xớ nghip, s im cụng ngh lờn n vi ngn im - Khong cỏch gn, max l 10 km - 12 - - Truyn tin trn cc ng truyn mng/giao thc cụng nghip - Cú tớnh thi thc cao cho iu khin v bo v - H thng thc hin iu khin quỏ trỡnh cụng ngh phc tp Cỏc bi toỏn iu khin quỏ... cỏc nh mỏy sn xut khụng liờn tc Vớ d: Trong cỏc nh mỏy lp rỏp ụtụ xe mỏy, úng gúi sn phm, sn xut bỏnh ko - H thng cú tớnh thi gian thc rt cao Thi gian vũng quột bộ, ỏp ng h thng nhanh S lng u vo ra bộ khong vi trc n vi trm - H thng m, cú th tớch hp nhiu thit b ca cỏc húng khỏc nhau Thc hin gii quyt ti u cỏc bi toỏn logic, tun t - Phm vi hot ng nh phm vi trong nh mỏy, truyn tin qua mng truyn thụng cụng... cú th biu din bng tng ca nhiu dao ng cú tn s khỏc nhau nm trong mt phm vi hp c gi l di tn c s hay di hp Tớn hiu c truyn i cng chớnh l tớn hiu c to ra sau khi mú ho bit nn cỳ tn s c nh hoc nm trong mt khong hp no ú , tu thuc vo phng phỏp mú ho bit ng truyn ch cú th mang mt kờnh thụng tin duy nht , mi thnh viờn trong mng phi phõn chia thi gian s dng ng truyn Tc truyn ti vỡ th tuy cú b hn ch nhng... Trong cc tp dng bus, cn cú mt c ch trng ti gii quyt xung t khi nhiu nỳt mun truyn tin cựng mt lỳc Vic cp phỏt ng truyn cú th l tnh hoc ng Cp phỏt tnh thng dựng c ch quay vũng phõn chia ng truyn theo cỏc khong thi gian nh trc, cũn cp phỏt ng l cp phỏt theo yờu cu hn ch thi gian cht vụ ớch trờn ng truyn - 22 - Hỡnh 2.2: Cu trỳc dng bus 2.2.2.2.Cu trỳc mch vũng Cu trỳc vũng cng cú nhng im chung nh cu trỳc... ni t im ny n im kia mt cỏch tun t trong mt mch vũng khộp kớn u im c bn ca mng cu trỳc theo kiu ny l mi mt nỳt ng thi cú th l mt b khuych i, do vy khi thit k mng theo kiu cu trỳc vũng cú th c thc hin vi khong cỏch rt ln Trạm 1 Trạm 2 Trạm 3 Trạm 4 Trạm 5 Trạm 6 Hỡnh 2.3: Cu trỳc dng mch vũng - 23 - Nu cú mt thnh viờn trong mng b hng thỡ vn phi gii quyt ln hn rt nhiu so vi mng cu trỳc theo kiu ng thng,... tớn hiu vo "Enable" c dựng cho mc h chuyn b kớch thớch v trng thỏi phỏt tớn hiu hoc tri-state Mc dự phm vi lm vic ti da l t -6V n 6V(trong trng hp h mch ), trng thỏi lgic ca tớn hiu ch c nh ngha trong khong t 1.5V n 5V i vi u ra (bn pht) v t 0.2V n 5V i vi u vo (bờn thu) RS-485 cho phộp ni mng 32 ti n v (unit loat, UL), ng vi 32 b thu phỏt hoc nhiu hn, tu theo cỏch chn ti cho mi thit b thnh viờn... tr khỏng u vo lờn hai hoc bn ln, vi mc ớch tng s trm lờn 64 hoc 128 Tuy nhiờn, tng s trm theo cỏch ny s gn vi vic gim tc truyn thụng, v cc trm cú tr khỏng ln s hot ng chm hn Cng nh RS-422, RS cho phộp khong cỏch ti a gia gia trm u v trm cui trong mt on mng l 1200m, khụng ph thuc vo s trm tham gia Tc truyn dn ti a cú th lờn ti 10Mbit/s Tuy nhiờn cú s trao i gia tc - 34 - truyn dn ti a v di dõy dn . hệ thống điều khiển giám sát Chương 2: Cơ sở lý thuyết mạng truyền thông Chương 3: Hệ thống điều khiển giám sát kho chứa LPG Chương 4: Xây dựng thiết lập hệ thống điều khiển giám sát kho chứa. dụng hệ thống điều khiển vào trong hệ thống điều khiển là nhiệm vụ cấp bách và thiết yếu trong điều khiện của nền kinh tế nước ta hiện nay. 1.2 NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT -. chứa LPG Chương 5: Thiết lập xây dựng cấu trúc hệ thống điều khiển giám sát qua mạng internet. 1.4 MÔ HÌNH PHÂN CẤP VÀ CẤU TRÚC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 1.4.1 Lịch sử phát triển của hệ thống điều khiển