© 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 1 Hệ thống ₫iềukhiểnphân tán 8/18/2005 Chương 2: Cấutrúchệ thống 2 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 2: Cấutrúchệ thống © 2005 - HMS Chương 2: Cấutrúchệ thống 2.1 Cấu trúc cơ bảncủa một HTĐK&GS 2.2 Mô hình phân cấp chức năng 2.3 Các cấu trúc vào/ra 2.4 Các cấu trúc điều khiển 3 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 2: Cấutrúchệ thống © 2005 - HMS 2.1 Cấutrúccơ bản một HTĐK&GS HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT MÁY TÍNH ĐIỀU KHIỂN ĐO LƯỜNG VÀ TRUYỀN ĐỘNG I/O I/O HỆ THỐNG KỸ THUẬT Nối qua mạng Nối thông thường 4 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 2: Cấutrúchệ thống © 2005 - HMS Các thành phầncơ bản Hệ thống máy tính điều khiển: Các hệ thống máy tính điều khiển chuyên dụng hoặc phổ thông. Giao diện quá trình: Giao diện giữa các MTĐK với hệ thống kỹ thuật thông qua các thiết bị đo lường và truyền động. Hệ thống điều khiển giám sát: Các thiết bị và phần mềm giao diện người máy, các trạm kỹ thuật, các trạm vận hành, giám sát và điều khiển cao cấp. Hệ thống truyền thông: Ghép nối điểm-điểm, bus cảm biến/chấp hành, bus trường, bus hệ thống. Hệ thống bảo vệ: Các thiết bị bảo vệ và cơ chế thực hiện chức năng an toàn hệ thống. 5 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 2: Cấutrúchệ thống © 2005 - HMS 2.2 Mô hình phân cấp chứcnăng HỆ THỐNG KỸ THUẬT ĐIỀUKHIỂNGIÁM SÁT Giám sát, vận hành, chẩn đoán Điềukhiểncaocấp, phốihợp Quảnlýdữ liệu, lập báo cáo ĐIỀUKHIỂN Điềukhiển, điềuchỉnh, Bảovệ, an toàn, Ghi chép, cảnh giới CHẤPHÀNH& CẢMBIẾN Đolường, truyền động Chấp hành, đóng/cắt Chuyển đổitínhiệu ĐIỀUHÀNH SẢNXUẤT Điềukhiểncaocấp, phốihợp Quảnlýdữ liệu, lập báo cáo Tối ưu hoá sảnxuất Q. LÝ CÔNG TY Tính toán giá thành, lãi suất Thống kê số liệusảnxuất, kinh doanh, Xử lý đơn đặt hàng, kế hoạch tài nguyên Cấp trường Điềukhiển quá trình Quảnlý thông tin 6 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 2: Cấutrúchệ thống © 2005 - HMS Mục ₫ích phân cấp Định nghĩa các cấp theo chức năng, không phụ thuộc lĩnh vực công nghiệp cụ thể. Mỗi cấp có chức năng và đặc thù khác nhau Với mỗi ngành công nghiệp, lĩnh vực ứng dụng có thể có các mô hình tương tự với số cấp nhiều hoặc ít hơn Ranh giới giữa các cấp không phải bao giờ cũng rõ ràng. Càng ở những cấp dưới thì các chức năng càng mang tính chất cơ bản hơn và đòi hỏi yêu cầu cao hơn về độ nhanh nhạy, thời gian phản ứng. Càng ở cấp trên quyết định càng quan trọng hơn, lượng thông tin cần trao đổi và xử lý càng lớn hơn. Phân cấp tiện lợi cho công việc thiếtkế hệ thống 7 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 2: Cấutrúchệ thống © 2005 - HMS 2.3 Cấutrúcvào/ra I/O: input/outputA: actuator S: sensor A S A S A S HIỆN TRƯỜNG MTĐK I/O PHÒNG ĐIỀU KHIỂN A S A S A S a) Vào/ra tích hợp MTĐK I/O 4-20mA 0-10V 4-20mA 0-10V b) Vào/ra kiểu module Î Nối dây truyềnthống Vào/ra tập trung (central I/O) 8 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 2: Cấutrúchệ thống © 2005 - HMS Vào/ra tập trung: Ưu và nhược ₫iểm Công việc nối dây phức tạp, chi phí cho cáp dẫn cao: số lượng lớn các cáp nối, cấu trúc phức tạp, công thiết kế, lắp đặt lớn. Kém tin cậy: Phương pháp truyền dẫn tín hiệu tương tự giữa các thiết bị trường và thiết bị điều khiển dễ chịu ảnh hưởng của nhiễu, gây ra sai số mà không có khả năng phát hiện. Kém linh hoạt: Khó mở rộng bởi phải đi lại cáp dẫn, không thể lựa chọn các module vào/ra của hãng khác. Khó chẩn đoán lỗi: Một mặt lỗi do truyền tín hiệu khó phát hiện ra, mặt khác lỗi do thiết bị rất khócóthể định vị và đưa ra kết luận chẩn đoán. Phù hợp với các hệ thống qui mô nhỏ: Phạm vi địa lý hẹp, một máy tính điều khiển, số lượng vào/ra không lớn 9 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 2: Cấutrúchệ thống © 2005 - HMS Vào/ra phân tán (distributed I/O) S A S A MTĐK Compact I/O S A bus trường PHÒNG ĐIỀU KHIỂN HIỆN TRƯỜNG S A S A S A Modular I/O Î Ưu điểm nhiều, song vẫncònnối dây truyềnthống Còn gọi là vào/ra từ xa (remote I/O) 10 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 2: Cấutrúchệ thống © 2005 - HMS Vào/ra phân tán vớibus trường chuẩn Tiếtkiệm chi phí dây dẫnvàcônglắp đặt: Từ bộđiềukhiển xuống tới các vào/ra phân tán chỉ cầnmột đường truyền duy nhất. Cấutrúcđơngiản: Thiếtkế và bảotrìhệ thống dễ dàng hơn. Tăng độ tin cậycủahệ thống: –Truyềnkỹ thuậtsố => hạnchế lỗi đượchạnchế –Nếucólỗitruyềnthôngcũng dễ dàng phát hiệnnhờ các biện pháp bảotoàndữ liệucủahệ bus. Tăng độ linh hoạtcủahệ thống: –Tự do hơn trong lựachọncácthiếtbị vào/ra –Tự do hơn trong thiếtkế cấutrúchệ thống. –Khả năng mở rộng dễ dàng hơn Vào/ra phân tán không nhấtthiếtphải đặtgầntạihiệntrường (chỉ lợidụng ưu điểmcuối cùng) [...]... tổng thể của hệ thống được nâng cao nhờ sự phân tán chức năng xuống các cấp dưới © 2004, HOÀNG MINH SƠN Mở ra các khả năng ứng dụng mới, tích hợp trọn vẹn trong hệ thống như lập trình cao cấp, điều khiển trình tự, điều khiển theo công thức và ghép nối với cấp điều hành sản xuất Chương 2: Cấu trúc hệ thống © 2005 - HMS 19 Điều khiển phân tán sử dụng bus trường MTGS MTGS bus hệ thống PHÒNG ĐIỀU KHIỂN TRUNG... TRƯỜNG Phân đoạn 1 Phân đoạn 2 Chương 2: Cấu trúc hệ thống Phân đoạn n © 2005 - HMS 18 Điều khiển phân tán: ưu ₫iểm Phân chia chức năng điều khiển xuống các máy tính điều khiển tại các trạm cục bộ (ở vị trí không xa với quá trình kỹ thuật) Điều khiển phối hợp giữa các máy tính điều khiển có thể diễn ra trực tiếp hoặc thông qua các máy tính giám sát trung tâm (MTGS) Độ linh hoạt cao hơn hẳn so với cấu trúc. .. 2004, HOÀNG MINH SƠN A S Phân đoạn 1 A S Phân đoạn 2 Chương 2: Cấu trúc hệ thống A S Phân đoạn n © 2005 - HMS 15 Điều khiển tập trung Sử dụng bus trường PHÒNG ĐIỀU KHIỂN MTĐK HIỆN TRƯỜNG bus trường I/O © 2004, HOÀNG MINH SƠN I/O S A S Chương 2: Cấu trúc hệ thống I/O A S S A S A A © 2005 - HMS 16 Điều khiển tập trung: ưu và nhược ₫iểm Độ tin cậy thấp: Tập trung chức năng điều khiển và xử lý thông tin... cũng như thay đổi một phần trong hệ thống đòi hỏi phải dừng toàn bộ hệ thống Hiệu năng kém: Toàn bộ thông tin đều phải đưa về trung tâm, chậm trễ do thời gian truyền dẫn và xử lý tập trung © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chỉ phù hợp với các ứng dụng qui mô nhỏ Chương 2: Cấu trúc hệ thống © 2005 - HMS 17 Điều khiển phân tán (distributed control PHÒNG ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM MTGS MTGS bus hệ thống TRẠM ĐK CỤC BỘ... vào/ra và các phụ kiện khác Giảm kích thước tủ điều khiển Đưa vào vận hành và khả năng chẩn đoán các thiết bị trường qua mạng một cách dễ dàng Khả năng tích hợp các chức năng điều khiển tự động xuống các thiết bị trường => trí tuệ phân tán (distributed intelligence) Chương 2: Cấu trúc hệ thống © 2005 - HMS 12 2.4 Cấu trúc ₫iều khiển Điều khiển cục bộ/₫iều khiển song song MTĐK © 2004, HOÀNG MINH SƠN MTĐK... Chương 2: Cấu trúc hệ thống S S A A Dây chuyền 2 S S A A Dây chuyền n © 2005 - HMS 13 Điều khiển song song: ưu và nhược ₫iểm Cấu trúc cổ điển nhất Thường được sử dụng cho các hệ thống có qui mô vừa và nhỏ, đặc biệt tiêu biểu trong các ngành công nghiệp chế tạo, lắp ráp (các dây chuyền song song độc lập với nhau) Các thiết bị điều khiển được đặt tại hiện trường Có thể sử dụng kết hợp cấu trúc vào/ra... SƠN Các máy tính điều khiển làm việc hoàn toàn độc lập với nhau => độ tin cậy cao Hoàn toàn không có sự phối hợp giữa chúng để cùng chia sẻ giải quyết cùng một nhiệm vụ Một số môi trường công nghiệp không cho phép lắp đặt các thiết bị điều khiển tại hiện trường Chương 2: Cấu trúc hệ thống © 2005 - HMS 14 Điều khiển tập trung (centralized control) Nối dây truyền thống MTĐK PHÒNG ĐIỀU KHIỂN I/O HIỆN TRƯỜNG...Thiết bị thường và thiết bị bus trường MT điều khiển D MT điều khiển BI A Bus trường 4-20mA A bus interface D BI © 2004, HOÀNG MINH SƠN µP µP D D A A Sensor Sensor Thiết bị thông thường Thiết bị bus trường Chương 2: Cấu trúc hệ thống © 2005 - HMS 11 Vào/ra trực tiếp với thiết bị bus trường MTĐK PHÒNG ĐIỀU KHIỂN bus trường S S A HIỆN TRƯỜNG A S S A A S S A A Cấu trúc đơn giản, dễ thiết kế và lắp đặt ©... 2005 - HMS 19 Điều khiển phân tán sử dụng bus trường MTGS MTGS bus hệ thống PHÒNG ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM MTĐK n TRẠM ĐIỀU KHIỂN CỤC BỘ MTĐK 1 MTĐK 2 bus trường © 2004, HOÀNG MINH SƠN bus trường I/O S I/O bus trường A S S A A HIỆN TRƯỜNG Phân đoạn 1 Chương 2: Cấu trúc hệ thống Phân đoạn 2 Phân đoạn n © 2005 - HMS 20 . MINH SƠN Chương 1 Hệ thống ₫iềukhiểnphân tán 8/18/2005 Chương 2: Cấutrúchệ thống 2 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 2: Cấutrúchệ thống © 2005 - HMS Chương 2: Cấutrúchệ thống 2.1 Cấu trúc cơ bảncủa. hình phân cấp chức năng 2.3 Các cấu trúc vào/ra 2.4 Các cấu trúc điều khiển 3 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 2: Cấutrúchệ thống © 2005 - HMS 2.1 Cấutrúccơ bản một HTĐK&GS HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN. 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 2: Cấutrúchệ thống © 2005 - HMS Điềukhiểnphântán(distributed control bus hệ thống A Phân đoạn 1 A A Phân đoạn 2 Phân đoạn n PHÒNG ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM HIỆN TRƯỜNG TRẠM