đồ án kỹ thuật điều khiển tự động NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN CENTUM CS30000 CỦA HÃNG YOKOGAWA

Ngày nay, các thiết bị cảm biến chấp hành có sự phát triển mạnh mẽ và xuất hiện các cơ cấu chấp hành thông minh các cảm biến thôngminh có thể kết nối vào hệ thống mạng để liên kết với cấ

Phần I NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN CENTUM

CS30000 CỦA HÃNG YOKOGAWA

Chương I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN

I. Giới thiệu chung về hệ thống điều khiển phân tán

1. Hệ điều khiển phân tán (DCS)

DCS là chữ viết tắt của Distributed Control System và nó được ùng để chỉlớp các hệ thống điều khiển sử dụng phương pháp điều khiển phân tán Khácvới PLC, DCS là giải pháp tổng thể kể cả phần cứng và phần mền cho toàn

hệ thống được phát triển từ các ứng dụng điều khiển của

nghành công nghiệp hóa chất với các bộ điều khiển ban đầu sử dụng kỷ thuậttương tự Giải pháp thiết kế của các hệ DCS thương phểm là hướng vào cácứng dụng điều khiển phân tán nên nó thường được thiết kế theo hệ thống mở,

có khả năng tích hợp cao kể cả tích hợp với các PLC khác nhau điều khiểnnhà máy và công đoạn sản xuất độc lập Mục tiêu tạo thuận lợi cao cho kỷ sưthiết kế và tích hợp hệ thống điều khiển

Thế mạnh của hệ DCS là khả năng xử lý tín hiệu tương tự và thực hiện cácchuổi quá trình phúc tạp, khả năng tích hợp hệ thống dễ dàng Các hệ thốngDCS thương phẩm ngày nay thường bao gồm các bộ điều khiển ( Controller),

hệ thống mạng truyền thông và phần mền điều hành hệ thống tích hợp Các

hệ DCS có thể quản lý được từ vài nghìn đến vài chúc nghìn điểm vào/ra.Nhờ cấu trúc phần cứng, phần mền, hệ điều khiển có thể thực hiện đồng thờinhiều vòng điều khiển, điều khiển tầng, hay các hệ thuận toán điều khiểnhiện đại, nhận dạng hệ thống, điều khiển thích nghi, tối ưu, bền vững

Để phúc vụ cho việc trao đổi thông tin, hệ DCS thường ngày nay hổ trợnhiều giao thức truyền thông từ bus trường đến cấp quản lý Hiện nay cácgiao thức đã được chuẩn hóa ( Profibus, Fountdation FiledBus, Enthernet ) Các hệ DCS thương phẩm ngày nay có độ tin cậy rất cao, nhờ có khả năng

dự phòng kép ở tất cả các thành phần trong hệ thống ( controller, modul I/O,bus truyền thông ), khả năng thay đổi chương trình ( sữa chữa và dowload ),thay đổi cấu trúc hệ, thêm bớt các thành phần mà không làm gián đoạn,không cần thây đổi chương trình ( thay đổi online )

Cơ sở dữ liệu quá trình trong các hệ DCS thương phẩm củng được thiết kếsẵn và là cơ sở dữ liệu lớn có tính toàn cục và thống nhất

Các nhà sản xuất DCS củng cam kết thời gian hổ trợ các sản phẩm DCSlớn, từ 15 đến 20 năm để đảm bảo thời gian hoạt động và khai thác hệ thốnglớn

Tất cả những đăc điểm trên cho thấy các hệ DCS hoàn toàn đáp ứng yêucầu về một giải pháp tự động hóa tích hợp tổng thể Các chuyên gia cho rằngtới nay, DCS vẫn là không thể thay thế được các ứng dụng lớn, thị trườngDCS toàn cầu tăng từ 2-3%/ năm

Một số nhà cung cấp hệ thống DCS thông dụng tại Việt Nam: ABB,YOKOGAWA

II Cấu hình hệ điều khiển phân tán

1. Cấu hình của hệ thống DCS

Một hệ DCS thông thường có 3 cấp và thực hiện việc liên kết với các mộtphần của cấp quản lý và hệ điều hành sản xuất, quản lý thông tin và phânphối quản lý trên diện rộng như SAP, PRM Đặc điểm của một cấu trúc điềukhiển phân tán là việc phân bố thiết bị xuống các vị trí gần kề với quá trình

kỷ thuật, sử dụng các mạng truyền thông công nghiệp để kết nối trao đổi

Cấu hình cơ bản của hệ DCS

a) Cấp chấp hành –cảm biến

Lớp chấp hành cảm biến bao gồm các bộ vào ra phân tán để ghépnối các sensor, các cơ cấu chấp hành như động cơ van điều khiển cóchức năng kết nối với các các tín hiệu vào ra và xử lý sơ bộ trước khigửi lên cấp điều khiển

Ngày nay, các thiết bị cảm biến chấp hành có sự phát triển mạnh mẽ

và xuất hiện các cơ cấu chấp hành thông minh các cảm biến thôngminh có thể kết nối vào hệ thống mạng để liên kết với cấp điều khiển

mà không cần thông qua cần thông qua các bộ vào/ra phân tán

Sensor thông minh có các chức năng chính là thu thập dữ liệu quátrình, có khã năng truyền thông và được cài các thuật toán tự hiệuchỉnh tự kiểm tra, chuẩn đón lổi Sensor thông minh sẽ thực hiên việcthu thập các dữ liệu về các đại lượng vật lý của quá trình cần đo nhưnhiệt độ tốc độ độ ph từ hiện trường, mã hóa tín hiệu rồi truyền quacho các thiết bị khác thông qua mạng truyền thông Ngoài ra sensorthông minh còn có khả năng tự hiệu chuẩn, tự chuẩn đón lổi hỏng hócthông có thể gặp phải để phát ra cảnh báo cần thiết Sensor thông minhcòn có chức năng khác để có thể hoạt động như một phân tử trong hệthống điều khiển phân tán

Tương tự như các sensor thông minh, các cơ cấu chấp hành thôngmình ngoài các chức năng chính thực hiện các tác động theo lệnh điềukhiển nó còn trang bị thêm chức năng chuẩn đoán lổi, mã hóa/giả mãcác thông tin truyền thông

Cấp chấp hành cảm biến cung cấp các giao diện sau:

 Giao diện liên kết nối trực tiếp với các vào/ra trương tự ( như ápsuất nhiệt độ ) và các tín hiêu vào ra số ( như các role và cáctín hiệu chuyển mạch, liên động )

 Giao diện kết nối bus trường cung cấp các giao diện với chuẩnbus trường như Foundation Field, Profibus, HART Cho phép

các bộ biến đổi và cơ cấu chấp hành trao đổi thông tin trực tiếpvới các bộ điều khiển trên một đường truyền

thông số duy nhất

 Giao diện kết nối với PLC: PLC có thể nối được vào hệ DCSthông qua một số card giao diện truyền thông Thông thườngđược nối với giao diện vào ra và trong một số trường hợp có thểkết nối với bộ điều khiển Các PLC kết nối với các hệ DCS đượcgọi là các Subsyterms

d) Hệ thống quản lý thông tin

Hệ thống quản lý thông tin là một phần trong cấp điều khiển và quản

lý sản xuất Hệ thống này bao gồm 3 lớp con:

Gateway: Phục vụ việc trao đổi dữ liệu bộ điều khiển của phânxưởng, công đoạn khác.

Database: Phục vụ việc định dạng và lưu trữ dữ liệu

Management: Xử lý thông tin lữ trử trong lớp Database

Chương II

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN CENTUM CS3000

I Tổng quan chung về hệ DCS của YOKOGAWA.

1 Tổng quan chung.

Centum cs 3000 là một hệ thóng điều khiển sản xuất tích hợp cho các ứng dụngđiều khiển quá trình được thiết kế phù hợp với các nhà máy có quy mô từ nhỏ đến rấtlớn Mỗi bộ phận như xí nghiệp, đơn vị kinh doanh, khu vận hành, buông điều khiểnhay hiện trường đều có thể được kết nối với nhau sử dụng công nghệ truyền thông tiêntiến nhất Mạng truyền thông được sử dụng để tối ưu toàn bộ hệ thống, giảm nhân lựcvận hành tại hiện trường, tăng mức độ tự động hoá, tăng năng suất và dĩ nhiên tăng lợinhuận sản xuất Hệ thổng này là một sự tổ hợp của các công nghệ mới nhất hiện nayvới các tính năng ưu việt như:

• Môi trường mở, độ linh hoạt, độ bền của hệ thống cho tối ưu hoá toàn bộ doanh nghiệp

• Môi trường vận hành tối ưu, phần cứng có thể cập nhật tới những công nghệ mới nhất

• Các chức năng thiết kế kỹ thuật tối ưu.

CENTUM CS 3000 và DARWIN là nhãn hiệu đăng kí sản phẩm của công tyđiện tử YOKOGAWA – Nhật bản Công ty này còn hỗ trợ lập dự án, tư vấn các giảipháp tối ưu và lựa chọn phương án tối ưu cho người sử dụng YOKOGAWA thựchiện hỗ trợ các giải pháp như : Các thiết bị kĩ thuật thông tin và hệ thống điều khiển,cung cấp các sản phẩm hệ thống thiết bị mô phỏng, các thiết bị thường hiện đại với

công nghệ mới nhất, các sản phẩm công nghệ phần mềm … Và với khả năng đa dịchvụ: từ lập dự án, thiết kế, cài đặt, vận hành chạy thử đến bảo dưỡng.

Hệ điều khiển DCS của YOKOGAWA bao gồm hai hệ : CS1000 và CS3000

Hệ thống centum CS1000 là hệ điều khiển phân tán dùng cho các hệ điều khiển nhỏcòn hệ điều khiển Centum CS3000 của YOKOGAWA là hệ điều khiển phân tán phùhợp với các ứng dụng điều khiển quá trình vừa và lớn, centum CS300 có tính năng linhhoạt và tin cậy cao

CENTUM CS 3000 là hệ thống điều khiển các thiết bị tích hợp, được sử dụng

để điều khiển và quản lý các thiết bị trong nhiều nghành công nghiệp khác nhau như:lọc và tinh chế dầu mỏ, công nghiệp hoá dầu, công nghiệp hoá học, công nghiệp dượcphẩm, thực phẩm, giấy và nghiền giấy, thép và các vật liệu không có sắt, xi măng,năng lượng, gas, nước và nước thải ……

CENTUM CS 3000 là hệ thống điều khiển với các sản phẩm ứng dụng nhữngcông nghệ mới nhất, với nhiều tính năng, mềm dẻo và độ tin cậy dựa trên hệ thống busđiều khiển V-net

* Một số đặc điểm và tính năng cơ bản của hệ thống :

- Các thành phần của hệ DCS có sự tham gia của máy tính

+ Giao diện người –máy (HIS) thiết kế dựa trên một máy tính thông dụng

+ Dựa trên cơ sở windows NT làm hệ điều hành cho HIS (đây là hệ thống mở ,với sự hỗ trợ của hệ điều hành ta có thể thực hiện di chuyển dữ liệu giữa các quá trình

và các ứng dụng chạy trên nền NT sử dụng giao tiếp OPC và hoặc DDE)

+ Môi trường vận hành hoạt động thân thiện người dùng kết hợp các vận hành

cơ bản của windows với các chức năng vận hành và giám sát đặc biệt của hệ DCS

+ Có thể sử dụng máy tính thông thường làm cơ sở cho các trạm HIS và hoặccác trạm giao diện kiểu console thông thường

- Khả năng mạnh của các chức năng điều khiển giám sát

+ Có thể tới 2500 cửa sổ tạo ra bởi người dùng cho công việc vận hành và giámsát quá trình

+ Thời gian update 1 sec

+ Trên các cửa sổ đồ hoạ, ta có thể chạy chương trình Visual Basic và hiển thị

- Với hai kiểu trạm điều khiển

+ Theo tiêu chuẩn “pair and spare” ( kép và dự phòng; CPU kép trên CPU card,tại một thời điểm có một CPU card active một standby) với dự phòng CPU , V-net bus,

- Các chức năng điều khiển và truyền thông mạnh

+ Với các chức năng đã được kiểm định , bao gồm mọi thứ từ bộ điều khiển PIDđến điều khiển tuần tự đến điều khiển phân đoạn

+ Cho phép tạo các khối chức năng giám sát dựa trên các các khối cơ bản mộtcách dễ dàng

+Giao tiếp kết hợp cho phép hỗ trợ và tương tác với các hệ thống đơn lẻ nhưPLC và hệ thống đo mức chứa…

- Hiệu quả kĩ thuật

+ Các chức năng tương tác với hệ thống, thiết kế với số đầu vào cần thiết tốithiểu

+ Các dữ liệu kĩ thuật có thể được đặt tên và lưu lại dưới các file dữ liệu

+ Một bộ phận của cấu hình hay định nghĩa cho một đơn vị nào đó trong hệthống có thể được lưu lại và đưa ra tái sử dụng

+ Các dữ liệu kĩ thuật có thể được export ra các dữ liệu chương trình ứng dụngkhác chạy trên máy tính PC và ngược lại các dữ liệu đó có thể được import ngược trởlại như những dữ liệu thông tin kĩ thuật.

- Chức năng kiểm tra ảo không cần có phần cứng tham gia

+ Có thể kiểm tra các chức năng trên phần mềm mô phỏng mà không cần có yếu

tố phần cứng Trên đó bạn cũng có thể thực hiện các công việc thiết kế, gỡ rối chươngtrình , chỉ cần trên máy tính PC thông thường và phần mềm hỗ trợ của hệ thốngCENTUM CS 3000

- Đóng gói điều khiển phân đoạn điều khiển mẻ

+ Có thể đóng gói quá trình điều khiển phân đoạn và quản lí dựa trên tiêu chuẩnISA S88.1

- Tính tương tác giữa CENTUM CS và các sản phẩm tích hợp XL

+ Với bộ chuyển đổi bus bạn có thể thực hiện kết nối tới CENTUM CS ,CENTUM CS 1000 , CENTUM- XL , CENTUM-V, và XL CENTUM CS có thểđược nối trên cùng một bus

+ Trong môi trường công nghiệp, một hệ thống điều khiển quá trình cần phảiđồng bộ với các hệ thống phụ như (Fatory Automation), hệ thống PLC Với CS3000cho phép thiết lập được hệ thống tối ưu, hệ thống mở, ở đó có sự tích hợp của CS3000với nhiều hệ thống phụ khác Chẳng hạn với hệ thống có sự tích hợp giữa DCS vớiPLC cung cấp một môi trường hoạt động rất thân thiết với người sử dụng

2 Cài đặt Centum CS3000

a Yêu cầu cấu hình

Đối với ổ cứng: thì yêu cầu phải có ít nhất 2 GB trống cho mỗi PC

Máy PC có bộ nhớ ảo khoảng 400 MB trở lên

Card màn hình : từ 8 MB lên

Hệ điều hành : Dùng Window NT , Windows 2000 hoặc

Window XP with SP1 ( với phiên bản R3)

b Cách cài đặt.

Trước khi cài đặt phải chuẩn bị : đĩa CD- ROM drive( hai đĩa CD ) , đĩa mềm3,5 inch, phần mềm Service pack 1

Các bước cài đặt :

1 Cài đặt hệ điều hành window (nếu đã cài rồi thì bỏ qua)

2 Cài đặt Service back Bước này không yêu cầu cho loại

HIS console

3 Setup window : Để thiết lập mạng , bộ nhớ ảo và các công việc về sắp xếp bộnhớ

4 Cài đặt lại Service pack

5 Cài đặt phần mềm CS3000 và phần mềm hướng dẫn sử dụng cho người vậnhành

6 Thiết lập window : Mạng, tên người sử dụng và các thông tin cần thiết để cài đặtCS3000

Các bước cài đặt centum CS3000:

1 Coppy các file trong thư mục ”keycode” vào đĩa mềm

Sau đó cứ để nguyên đĩa đó

2 Chạy đĩa CD- ROM có phần mềm CS3000 ( Chạy file setup.exe)

3 Nhấn next 3 lần để xác nhận phần mềm, đích cài và đăng ký tên, bản quyềnngười sử dụng

4 Một hội thoại để vào ID hiện ra , gõ vào :0cs1k0304724

5 Một thông báo “ Insert next “hãy nhấn NO

6 Thông báo tiếp theo chỉ ra các phần mềm sẽ được cài đặt, nhấn Next

7 Một thông báo hiện ra hãy nhấn NO Chương trình bắt đầu cài

8 Một thông báo sẽ xuất hiện: Insert next CD- ROM, đưa đĩa thứ hai vào để tiếptục cài

9 Một thông báo hiện ra, hãy nhấn NO

10 Nhấn next hai lần để chấp nhận cấc yêu cầu cài đặt

11 Hiện ra thông báo khởi động lại máy, nhấn OK

c Thiết lập hệ thống sau khi cài đặt CS 3000.

* Công việc 1: Cài đặt bộ Network Drives

* Công việc 2: Đặt lại tên vùng kết nối

* Công việc 3: Đặt địa chỉ cho mạng

Mạng Ethernet: IP address 172.16.1.24Mạng control bus: IP address 172.17.1.24

* Công việc 4: Adapters và Bindings

* Công việc 5: Thay đổi tên máy

* Công việc 6: Thiết lập bộ Driver

II Giới thiệu cấu trúc phần cứng:

Hệ thống CS3000 bao gồm: HIS (Human Interface Station) dùng để điều khiểncác chức năng vận hành và giám sát, FCS (Field Control Station) thực hiện chức năngđiều khiển, và mạng điều khiển (V net) kết nối giữa các trạm trên Các chức năng khởitạo, định nghĩa của hệ thống làm việc trong HIS và các máy tính PC sử dụng cho mụcđích chung

Hình 3.1 – Cấu hình cơ bản hệ thống CS3000

1.HIS – Human Interface Station: Trạm giao diện người máy.

HIS là thiết bị được sử dụng chủ yếu trong vận hành và giám sát hệ thống HISthu thập các thông tin như thông số công nghệ, giá trị đặt, giá trị đo, tham số điềukhiển và các cảch báo, báo động từ FCS để đánh giá tình trạng hoạt động của nhà máy

và hệ thống điều khiển Các thông tin này được thể hiện dưới dạng dễ hiểu, dễ đọc trênmàn hình như biểu đồ, đồ thị , văn bản, biểu mẫu trang đồ hoạ Từ đó nó cung cấp mộtmôi trường vận hành ít lỗi do nhầm lẫn nhất

Có hai loại HIS: Console Type HIS và Desktop Type HIS, cả hai loại này đều làcác máy tính PC công dụng chung

* Kiểu trạm máy tính thông dụng Desktop Type HIS.

Trạm loại này dùng máy tính đa dụng tương thích với IBM PC/AT hoặc máytính đa dụng tương tính với PC/AT, máy tính của YOKOGAWA

Đặc tính kỹ thuật của máy tính cho HIS như sau:

CPU : Pentium 166MHz hoặc mạnh hơn

Đĩa cứng : 2GB hoặc hơn (Đĩa phải trống 500MB hoặc lớn hơn)

CARD màn hình :1024*768 hoặc hơn, 256 màu

Bộ nhớ card màn hình : 2MB hoặc hơn

Màn hình : 17 inch hoặc hơn

Cổng nối tiếp : Một cổng RS 232C hoặc nhiều hơn ( kiểu 9chân)

Cổng song song : Một cổng hoặc nhiều hơn

Rãnh mở rộng : PCI, ISA ( Một rãnh PCI cho CARD mạng V/VL một cho

CARD mạng Ethernet )Nguồn cấp : 220 - 240 VA

Phần mềm cơ bản : Windows NT phiên bản 4.0 kèm Service Pack 3.0

với phiên bản CS3000 R3 thì có thể chạy trên Windows 2000 hoặc có thể chạy trênWindows XP Service Pack 1.0

* Kiểu trạm máy tính chuyên dụng Console Type HIS

Cấu tạo của Console Type HIS bao gồm một bàn giao tiếp và một máy tính PC.Đây là loại HIS có sử dụng công nghệ PC mới nhất để thực hiện các chức năng vậnhành của hệ DCS

Hình dưới đây thể hiện hai loại màn hình LCD 15” và 18” của Console TypeHIS:

Hình 3.2 - Màn hình LCD Console Type HIS

Trên màn hình kiểu này bao gồm :

- Màn hình LCD

-Panel cảm giác

-Bàn phím chức năng

-Ngăn kéo

-Máy tính PC công dụng chung-Con chuột

2 Trạm điều khiển hiện trường: Field Control Station.

Trạm điều khiển hiện trường FCS thực hiện chức năng điều khiển nhà máy.Phần cứng chung được sử dụng cho các trạm điều khiển khu vực trong các hệ thốngCENTUM CS 1000 và CENTUM CS 3000 là PFCS và PFCD (gọi chung là PFCS).Phần cứng chỉ được sử dụng trong hệ thống CENTUM CS3000 cho các trạm điềukhiển khu vực là các khối điều khiển AFS10S, AFS10D, AFS20S và AFS20D (gọichung là LFCS)

Trong cấu hình chuẩn của PFCS, các thành phần chính của nó gồm 2 khối Nestvào/ra (I/O module Nest) chứa các mô đun vào/ra để chuyển các tín hiệu đi và về từthiết bị Bằng việc thêm 1 rack mở rộng vào/ra, một PFCS có thể có tới 5 nest mô đunvào/ra LFCS bao gồm các Node, I/O Nest và mạng tín hiệu RIO bus

 PFCS Trạm điều khiển đơn

 PFCD Trạm điều khiển kép

 AFS10S Trạm điều khiển đơn kiểu rack treo

 AFS10D Trạm điều khiển kép kiểu rack treo

 AFS20S Trạm điều khiển đơn kiểu tủ

 AFS20D Trạm điều khiển kép kiểu tủ

Tất cả các kiểu trạm điều khiển khu vực này gọi tổng quát là FCS Với centumCS3000, FCS có những loại sau:

• Standard FCS ( LFCS và KFCS)FCS sử dụng RIO Bus để kết nối giữa khối điều khiển FCS với cácmodule vào ra và các module khác

KFCS sử dụng ESB bus và ER bus để kết nối giữa khối điều khiển FCSvới các module vào ra và các module khác

LFCS phù hợp với điều khiển sử dụng số lượng lớn dữ liệu vào ra trongkhi đó KFCS phù hợp với ứng dụng điều khiển cần tốc độ cao

• Compact type FCS ( SFCS hay PFCS)

FCS này thường được đặt gần thiết bị hoặc quá trình mà nó điều khiển,thường sử dụng cho việc kết nối với hệ thống phụ.

- Đối với KFCS: FCU (Field control unit ) và các node được nối với nhaubằng bus ESB (Extended Serial Backboard ) hoặc bus ER (Enhanced Remote)

- Đối với LFCS: FCU và các node được nối với nhau qua RIO bus

- Đối với SFCS : Không có node , FCU và I/O unit được nối trên cùng mộtbackplate

Sau đây sẽ giới thiệu cụ thể hơn về các FCS đã nêu ở trên

2.1 Standard FCS cho FIO (KFCS)

Standard FCS cho FIO (KFCS) gồm có một FCU, ESB bus, EB bus và các nodeunit

- FCU (Field Control Unit) bao gồm card và unit, nó thực hiện việc tính toánđiều khiển cho FCS Với FCU kép , Card của bộ xử lý gồm hai chiếc, các thiết bị:nguồn, card giao tiếp với ESB bus và đều được dự phòng kép

- ESB bus và ER bus ESB bus (Extended Serial Backboard Bus) là bus truyền thông sử dụng để kếtnối các local node, được cài trên cùng cabinet với FCU Bus này được dự phòng kép.Khoảng cách lớn nhất có thể truyền là 10 m

ER bus ( Enhanced )là bus truyền thông dùng để kết nối các node ở xa với FCU.Việc kết nối này thực hiện bằng các module giao tiếp với ER bus ( được cài đặt trêncùng cabinet với FCU hoặc một vị trí xa cabinet này) Khoảng cách lớn nhất có thểtruyền là 185 m ( sử dụng cáp đồng trục 10 base2 ) hoặc 500 m (với cáp 10base5) và

có thể đạt tới 2 km khi có sử dụng các bộ lặp quang

- Node unit (NU) trên KFCS

Node unit (NU) trên KFCS là đơn vị xử lý tín hiệu làm nhiệm vụ chuyển đổi vàtruyền tín hiệu vào ra số hoặc tương tự nhận được từ các thiết bị hiện trường Trên NU

có các ESB bus node unit cài đặt ở trạm FCS và ER bus node unit cài đặt trên cabinet

Để kết nối, node unit có một module ghép nối ESB hoặc module ghép nối ER và cácmodule vào ra.

Hình sau đây mô tả cấu tạo và cách kết nối của node với FCU

Hình 3.3 Kết nối của node với FCU

2.2 Standard FCS cho RIO (LFCS)

Đối với Standard FCS cho RIO (LFCS), FCU nối tới các node bởi RIO bus Ta

có thể chọn dự phòng cho FCU của CPU và RIO bus Có thể đặt ở cabinet hoặc đặt ởtrên rack ( rack mounting)

CPU dự phòng : Đơn hoặc đôi ( kiểu dự phòng kép )

Kiểu lắp đặt : Trên cabinet hoặc rack RIO bus : Đơn hoặc dự phòng đôi

• Field control Unit (FCU) cho RIO

FCU cho RIO gồm có processor, các card và các unit Với FCU kép, card xử lý(processor card ), nguồn cấp ( power unit ) và card ghép nối RIO (RIO unit interfacecard ) đều được dự phòng kép

• RIO bus

RIO bus ( Remote I/O bus ) nối FCU tới các I/O node và có thể được dự phòngkép I/O node không nhất thiết phải ở trên FCU cabinet, chúng có thể được đặt ở xa

Nếu ta dùng cáp xoắn đôi bọc kim thì có thể đặt cách xa 750 m, và nếu sử dụng bộ lặpcùng với sợi quang thì khoảng cách có thể lên đến 20 km.

• Node

Node bao gồm các unit làm nhiệm vụ kết nối giữa các tín hiệu số và tín hiệutương tự , các khối giao diện node được truyền thông bằng RIO bus với các FCU

-Khối giao diện Node : Node interface unit (NIU)

Khối giao diện Node bao gồm card truyền thông RIO bus và card nguồn, cả haiđều được dự phòng

- Khối I/O bao gồm các I/O module Nest mà nó chứa các module vào ra và đượckết nối với bộ xử lý

Hình 3.4 Kết nối node với cấp trường

2.3 Compact FCS (SFCS)

Với loại SFCS này thì có nguồn cấp và CPU được dự phòng kép Trên FCS nàygồm có: Bộ xử lý ( processor unit), bộ nối bus điều khiển ( control bus coupler units ),nguồn pin (battery units) , đầu ra công tắc(contact output unit), board nguồn cấp, cácmodule vào ra, rack mở rộng

Hình dưới đây là của một compack FCS với các rack mở rộng

Hình 3.5 Cấu hình của một Compack FCS

2.4 Cấu hình vào ra :(I/O Module Nests and I/O Modules,Các kiểu Nest module vào/ra)

Cấu hình các thiết bị vào/ra:

Hình 3.6 Cấu hình các thiết bị vào ra

2.4.1 Nest.

Các kiểu Nest:

Có 9 kiểu Nest mô đun vào/ra như trong bảng sau:

Bảng 3.7 – Các loại Nest mô đun vào/ra

- Nest AMN11 cho các mô đun vào/ra tương tự

Nest vào/ra tương tự là nơi để lắp đặt các mô đun vào/ra tương tự Một Nest môđun vào/ra tương tự có thể chứa được 16 mô đun vào/ra

- Nest AMN12 cho các module vào ra tương tự với tốc độ cao

Các mô đun vào/ra có thể lắp vào Nest vào/ra tương tự như trong bảng sau:

Bảng 3.8 – Các module lắp trong Nest AMN11

- Nest AMN31 cho các module khối đầu cuối ( terminal) chứa các module I/O đa

(*2)

Các module vào ra có thể lắp vào nest này:

Bảng 3.9 Các module vào ra lắp trên nest AMN31

- Nest AMN32 cho các module vào/ra số (kiểu đầu nối - Connector)

Module đa nhiệm đầu vào áp (kiểu đầu nối) và các mô đun vào/ra số (kiểu đầunối) có thể được lắp đặt trong Nest AMN32, có thể nắp tới 4 module vào ra trên nestnày

Bảng 3.10 Các module trên AMN32

- Nest AMN33 cho các mô đun thông tin

Các mô đun thông tin được lắp đặt trong Nest thông tin AMN33 Có thể lắp tới

2 mô đun trong 1 Nest

Bảng 3.11 Các module trên AMN33

- Nest AMN34 cho các module I/O vào ra Analog điều khiển nhiều điểm, có haimodule lớn nhất có thể lắp trên nest này

- Nest AMN51 cho Card thông tin

Các Card thông tin được lắp đặt trong Nest thông tin AMN51 Có thể lắp tới 2Card trong 1 Nest Nest thông tin AMN51 chỉ được lắp đặt trong PFCS

Bảng 3.12 Các module trên AMN51

2.4.2 Các module vào ra I/O

Module I/O có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu vào ra số hoặc tương tự từ thiết bịhiện trường tới trạm điều khiển FCS hay đưa ra lệnh điều khiển từ FCS tới các thiết bịhiện trường

Có 7 loại I/O module sau:

• Analog I/O modules

• Multipoint Control Analog I/O Module

• Relay I/O Module

Bảng 3.13 Các module Analog I/O

+ AAM10: Module dùng cho việc chuyển đổi tín hiệu chuẩn với dải đo 1 – 5 V và 4 –

+ AAM50: Chuyển đổi và đưa ra giá trị dòng từ 4 – 20 mA

+ AAM51: Chuyển đổi và đưa ra giá trị dòng từ 4 – 20 mA hoặc 0 – 10 V

Cả hai loại trên đều được dự phòng kép

+APM11: Module đầu vào xung, nó nhận và tính toán các xung công tắc, xung dòng

và xung áp từ hiện trường Nó cũng đưa ra sự chuyển đổi tín hiệu đầu vào để cách lyvới điện trở xung, và những đầu ra này coi như các đầu ra phụ

- Module Relay I/O gồm các khối đầu cuối và các card Đầu vào là dạng tín hiệu24VDC, 16 đầu ra được cách ly với thiết bị trường

- Module multiplexer: Bao gồm các cặp đầu nối hoặc bộ kết nối và các card chuyểnđổi vào, nó có thể kết nối được với 16 điểm tín hiệu ra 4 – 20 mA

Bảng 3.14 Các module multiplexer

- Module I/O digital: Bao gồm các card, các bộ đầu cuối và các bộ công tắc, có thể kếtnối 16 hoặc 32 đầu vào ra

Các loại module digital I/O

Bảng 3.15 Các module digital I/O

- Module truyền thông: Dùng để kết nối các hệ thống phụ ( chẳng hạn như hệ thốngPLC) với các trạm FCS bởi mạch truyền thông nối tiếp và cũng để kết nối với hệ điềukhiển giám sát Module truyền thông fielbus dùng để kết nối các thiết bị hiện trườngvới các giao diện bus trường

Các loại module truyền thông:

- Model ACM11: Module truyền thông RS232

- Model ACM12: Module truyền thông RS422/ RS485

- Model ACF11: Module truyền thông bus trường

- Card truyền thông: PFCS, SFCS: Được sử dụng để tăng khả năng truyền thông giữaFCS với các hệ thống phụ cho bởi việc truyền thông nối tiếp

Các loại model cho card truyền thông:

ACM21: Card truyền thông RS232

ACM22: Card truyền thông RS422/RS485

ACM71: Module truyền thông Ethernet

- Multipoint Control Analog I/O Module: Module điều khiển vào ra tương tự đa kênhvới 8 tín hiệu analog 1 – 5 VDC thành các tín hiệu số cho đầu vào và cũng có thể là 8tín hiệu số thành tín hiệu 4 – 20 mADC dạng tương tự cho đáp ứng đầu ra

2.4.3 Kết hợp các Nest vào/ra và các mô đun vào/ra

Các nest vào ra khác nhau và các module vào ra khác nhau có thể được kết hợpvới nhau theo bảng sau đây:

Bảng 3.16 Các cách kết hợp nest và module (*1)

Bảng 3.17 Các cách kết hợp nest và module (*2)

3 Máy tính kỹ thuật ( Engineering PC ) :

Đây là máy PC được sử dụng để thực hiện quản lý việc xây dựng và duy trì hệthống CS3000 Nó có thể là cùng loại với HIS

Các chức năng vận hành giám sát trên cùng một PC, ta có thể sử dụng các chứcnăng test- chức năng cung cấp một trường kỹ thuật có hiệu năng và dễ sử dụng

Phần cứng: yêu cầu tương tự trên

Phần mềm: Có cài đặt gói phần mềm CENTUM CS3000 và các phần mềm tiện íchkhác

Những công việc liên quan đến cấu hình, phát triển, thực hiện bảo dưỡng hệthống được thực hiện nhờ chức năng của trạm kĩ thuật, đặc điểm :

- Thực hiện trên một máy tính thông thường, với hệ điều hành WindowsNT Trênđây thực hiện cài đặt phần mềm phát triển hệ thống, cho phép người xây dựng

có thể tạo mới các dự án, đối tượng, hoặc thao tác trên các đối tượng đã có dướinhiều hình thức khác nhau Thậm chí còn có thể thực hiện việc mô phỏng, kiểmtra các chức năng trên phần mềm mà không cần phải có thiết bị thực Có thểchuyển đổi giữa các cửa sổ vận hành/giám sát một cách dễ dàng

- Sử dụng khả năng chia sẽ dữ liệu do windows hỗ trợ, một số người có thể cùng

tạo ra một cách riêng biệt từ các máy tính khác nhau và sau đó có thể hoà trộnlại thành hệ thống hoàn chỉnh.

- Một số ứng dụng chạy trên windows ví dụ như MS Excel cũng có thể trao đổi

dữ liệu với các công cụ phát triển này.(có thể thực hiện cắt dán trực tiếp hoặcImport hay Export )

- Khả năng kiểm tra bằng mô phỏng qua phần mềm với độ chính xác cao

- Một Dữ liệu kĩ thuật có thể được tái sử dụng ở một trạm khác hoặc ở một đốitượng khác

+ Môi trường làm việc của trạm kỹ thuật : một HIS có thể trở thành một trạm kĩthuật Chức năng này có thể thực hiện trên các máy PC riêng biệt.Các chức năngtrên trạm này cũng được giao diện bằng các cửa sổ.(Có thể lấy một vài ví dụ minhhọa quá trình thao tác tạo subject mới , download , …)

4 Các phần cứng khác

4.1 Bus Converter

Bus Converter cho phép kết nối giữa 2 bus điều khiển Chẳng hạn như giữa 2bus V net hoặc giữa V net và RL bus Nó quản lý dòng dữ liệu giữa chúng, có nghĩa làdanh sách nhãn nằm trong Bus Converter đó

Trong một nhà máy, mạng V net có thể chia làm 2 hoặc nhiều vùng vì các lý dokhác nhau:

1/ Số nhãn hoặc số trạm trong hệ thống vượt quá khả năng của DCS, vì vậy nócần phải được chia làm nhiều vùng

2/ Yêu cầu phải cách ly giữa các khu vực riêng rẽ của nhà máy

3/ Hai khu vực giống hệt nhau của nhà máy có các nhãn (tagnames) giống nhau

có thể được tách riêng ra

Bus Converter cung cấp sự kết nối giữa 2 vùng và cho phép dữ liệu truyền giữa

2 hệ thống trong phạm vi quản lý Như vậy dữ liệu trong vùng này có thể được giámsát bởi 1 HIS trong vùng khác

PFCS PFCS

Hình 3.18 – Cấu hình hệ thống sử dụng Bus Converter

Bus Converter có thể truyền 1000 nhãn/giây

4.2 Bộ lặp quang (Optical Bus Repeater)

Bộ lặp quang được thiết kế để mở rộng bus truyền thông (V net và RIO bus) của

CS 3000 Việc sử dụng các bộ lặp quang có thể truyền tín hiệu qua cáp quang vớikhoảng cách lớn Nó không bị ảnh hưởng bởi nhiễu từ bên ngoài và những sai lệch vềđiện thế với đất, nó phù hợp cho việc truyền tin ngoài trời

Có 4 loại bộ lặp tín hiệu tuỳ theo khoảng cách truyền và cấu hình:

YNT511S Bộ lặp quang cấu hình đơn (max: 4 km)

YNT511D Bộ lặp quang cấu hình dự phòng kép ( max: 4 Km)

YNT521S Bộ lặp quang cấu hình đơn (max: 15 km)

YNT521D Bộ lặp quang cấu hình dự phòng kép (max: 15 km)

YNT511D-V Bộ lặp quang cho V netYNT511D-R Bộ lặp quang cho RIO bus)Hình dưới đây mô tả một hệ thống sử dụng bộ lặp bus quang

Hình 3.19 Hệ thống với bộ lặp quang

4.3 Cổng truyền thông : Communication Gateway Unit(CGW)

CGW làm nhiệm vụ kết nối máy tính giám sát với hệ thống Vnet (tương ứng vớiCS1000 thì CGW kết nối máy tính giám sát với mạng VL net)

Module cổng truyền thông cho CS 3000 là ACG10S-E2, module này có tínhchất dự phòng kép

5 Tính chất dự phòng và độ tin cậy của các trạm FCS

5.1 Tính dự phòng và độ tin cậy của trạm LFCS

Với các LFCS, tất cả các thiết bị đều có thể hoạt động ở chế độ dự phòngkép.Việc chuyển đổi giữa hai trạng thái : hoạt động và dừng của 2 card CPU khôngcần bất cứ sự gián đoạn nào trong điều khiển

CPU

 Có 2 CPU trong mỗi card CPU Mỗi CPU thực hiện cùng một qúa trình tính toán

và kết quả sẽ được so sánh với nhau qua bộ so sánh Nếu kết quả tính toán giốngnhau thì bản mạch sẽ hoạt động bình thường, kết quả tính toán được gửi tới bộ

nhớ và card giao diện bus Bộ nhớ chính sử dụng mã đúng sai ECC để thay đổinhanh chóng các bit bị sai trong quá trình truyền dữ liệu.

 Nếu kết quả tính toán không giống nhau, bộ so sẽ coi như card CPU này bị bấtthường và chuyển sang card CPU dự phòng

 Bộ định thời Watch Dog được sử dụng khi phát hiện thấy bất thường trong cardCPU hiện hành thì sẽ chuyển trạng thái cho 2 card CPU

 Bộ dự phòng sẽ thực hiện cùng một quá trình tính toán tương tự như trong bộhiện hành, và khi được chuyển sang trạng thái làm việc thì kết quả tính sẽ đượctruyền tới bộ nhớ và card giao diện bus mà không có sự gián đoạn trong điềukhiển

 Nếu một lỗi trong CPU bất thường được phát hiện thì bộ tự chuẩn đoán sẽ đượctiến hành kiểm tra phần cứng CPU Nếu không có lỗi phần cứng thì lỗi này sẽđược coi là lỗi tức thời và card CPU sẽ được chuyển từ trạng thái bất thườngsang dự phòng

 Vnet và giao diện Vnet phải hoạt động ở chế độ dự phòng kép

Các bus Remote IO.

Các card giao diện bus RIO dự phòng (RB301) có thể đặt trong FCU và được sửdụng liên tục Nếu một sự bất thường được phát hiện trên một đường bus thì đường thứhai sẽ được sử dụng Bus bất thường sẽ được kiểm tra định kỳ để xem xét khả năngđưa nó về trạng thái bình thường

Các nút mạng.

Trong các nút, card giao tiếp nút NIC và nguồn cung cấp nút NPS, bus module I/

O từ NIU tới từng module I/O cũng có thể làm việc ở chế độ dự phòng

5.2 Dự phòng và độ tin cậy của trạm SFCS.

Tương tự LFCS thì các bộ phận của SFCS cũng có thể hoạt động ở chế độ dựphòng kép và các card CPU cũng có thể chuyển nhanh chóng từ trạng thái hoạt độngsang dừng mà không gặp sự gián đoạn trong điều khiển Cần chú ý trong SFCS, mỗicard CPU chỉ có một CPU và không có bộ so sánh

 Các card CPU thực hiện tính toán đồng bộ và mã đúng sai của bộ nhớ chínhđược dùng để sửa các bit sai.

 Khi truy cập vào bộ nhớ CPU không có hiệu lực thì các dữ liệu này sẽ khôngđược sử dụng và CPU tương ứng sẽ dừng hoạt động Nếu các lỗi xảy ra trongCPU hiện hành thì sẽ chuyển nhanh sang trạng thái dừng bằng bộ định thờiWatch Dog

 Mỗi CPU thực hiện vào/ra qua card giao diện vào/ra quá trình (Process I/O bus)

Cả hai bộ CPU đều kiểm tra khả năng bình thường của bus PIO Nếu bất thườngđược phát hiện thì bộ bus PIO dự phòng sẽ được đưa vào sử dụng

6 Lỗi CPU

Nếu CPU bị lỗi thì việc truy cập vào các module I/O hoặc các xung của bộ địnhthời Watch Dog không đúng nhịp thì sau đó 4 giây, xung đầu ra của module I/O sẽ bịđảo 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 thốngmạng 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), máytính giám sát và máy PC trên mạng có thể truy cập các dữ liệu động, các thông tintrong hệ CS3000 Mạng Ethernet cũng được dùng để truyền các tệp dữ liệu từ HIS tớimáy tính giám sát hoặc dùng cân bằng dữ liệu trong 2 HIS thay vì sử dụng V/VL Hệthống 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 nhậpCSMA/CD

2.Mạng Vnet

Mạng Vnet sử dụng để kết nối giữa các trạm điều khiển FCS với nhau, giữacác 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) vàđặt ở chế độ dự phòng kép.

- Cáp quang : tối đa là 8 bộ , 20 km

3 Bus trường Fielbus

Fieldbus là một thủ tục truyền thông giữa các thiết bị trường, Fieldbus là giaothức truyền tin dưới dạng số hai chiều giữa các thiết bị trường Fieldbus là sự đổi mớitrong công nghệ điều khiển hệ thống và được tin tưởng sẽ thay thế chuẩn truyền tinanalog 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 dụng giao thức truyền tin số, đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình xử lýthông 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 theocác 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 như cơ khí, điện, tự động hoá xínghiệp, 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 địađiểm khác như phòng thiết bị.

CENTUM CS 3000 hỗ trợ Foundation Fieldbus và PROFIBUS-DP

Sự giao tiếp tinh vi của Fieldbus cho phép điều khiển phân tán thông qua cácthiết 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 đượccài đặt trong một trạm điều khiển , tại đó nó thực hiện chức năng giao tiếp thông quaFoundation 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 dẫncách thực hiện và thao tác với các tham số của các khối chứa năng tíchhợp sẵn trên các thiết bị trường

- VCR(Virtual Communication Relationship) : đây là kênh giao tiếpgiữa các thiết bị trường

- Capabilities file : là một file text được cung cấp bởi FF hoặc nhà cungcấp thiết bị Trong đó chứa các thông tin về : Nguồn và khả năng, cácgiá trị mặc định, và chỉ mục các thông tin khác về một thiết bị trường.Mỗi file được cung cấp theo một model thiết bị nhất định nào đó.

- Khối chức năng : Function Block : đây là bộ phận thực hiện các giảithuật như PID và AI bên trong thiết bị trường Các khối chức năng nàyđược 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 hiệndownload 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, một bus trường kếtnối qua một modul giao tiếp trường ALF111 được cài đặt trên trạm KFCS trong hệthống, 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 chấtcháy nổ…

Bus trường được kết nối thông qua modul giao tiếp trường ALF111 các Modulegiao tiếp này được lắp trên các ray của nút cục bộ truyền tải thông tin bus ESBus hoặctrên các nút từ xa truyền tải thông tin ERBus (xem hình vẽ dưới)

Modul giao tiếp trường ALF111 hoạt động như một khối liên kết động có định kỳ vàquản lý việc giao tiếp định kỳ thông tin trên fieldbus Thêm vào đó nó còn giữ chứcnăng truyền tải thông tin giữa FCS và các thiết bị trường

Hiện nay, Hệ CENTUM CS3000 đã sử dụng đến phiên bản version R3, Cáctrạm sử dụng hệ điều hành Windows 2000 hoặc XP và các thiết bị trường đa phần đãtích 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 choModicon PLC sử dụng giao thức Modbus Việc truyền thông giữa FCS và ModbusPLC có thể được thực hiện mà không cần một chương trình tuỳ chỉnh nào ( customizedprogram)

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 thiếuthông 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 hiệuquả 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 lượngvòng thi hành mà mỗi người phải kiểm soát và điều hành đã tăng lên tới mức tối đatrong những năm gần đây Với những điều kiện như vậy, để đảm bảo việc vận hành antoàn và ổn định, ta cần xác định các vấn đề nảy sinh - như sự báo động hay các sự kiệncần sự can thiệp của người vận hành, để đặt các bộ đếm sự kiện thích hợp Bộ phầnmềm phân tích sự kiện sẽ Exaplog truy nhập vào file nhật ký của hệ DCS và đưa ramột biểu đồ thời gian thể hiện các yêu cầu của quá trình sản xuất ( cảnh báo, các chỉdẫn cho người theo dõi và vận hành hệ thống) thay vì các thao tác vận hành (các thiếtlập MV, SV ) Exaplog sẽ giúp doanh nghiệp giảm tải cho người vận hành và tăng độ

ổn định cũng như 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, cácđáp ứng khẩn cấp để giải quyết bất thường hệ thống hay sự can thiệp bằng tay trongsuốt quá trình vận hành, thì sự thay đổi trong kỹ thuật người vận hành có thể là nguyênnhân gây ra bất thường hệ thống, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cũng như hiệusuất làm việc Sử dụng bộ phần mềm Exapilot, một thao tác viên có trình độ có thể kếthợp các kỹ năng để tự động hoá quá trình vận hành và giám sát, cũng như duy trì chấtlượng sản phẩm ở trình độ cao Thao tác viên có thể hỗ trợ các sự thay đổi của nhàmáy hoặc những phương pháp vận hành sản xuất mới, cũng như nâng cao hiệu quả sảnxuất 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 thủtục vận hành chuẩn ( Stand Operation Procedure: SOP) để thể hiện các bí quyết vậnhành 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 máytính hệ thống MES; những thông tin được sử dụng ở mức độ cao nhất của việc kinhdoanh và người dùng được cung cấp hệ thống thông tin có thể trợ giúp đưa ra cácthông tin hợp thời cho công việc kinh doanh Trong công nghiệp, hệ thống cơ sở dữliệu được xây dựng từ các dữ liệu của thiết bị chấp hành tới dữ liệu trong phòng điềukhiển Cho tới nay, vẫn còn tồn tại khoảng cách lớn giữa máy tính MES với hệ thốngDCS, 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 trongnhững 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 nângcao 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 phiênbản 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 ứngdụng 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 triểnngười sử dụng ( User Develoment Environment) Các HIS ngoài thực hiện chứcnăng vận hành nhà máy còn cho phép thực hiện viết báo cáo, ghi nhớ và phântích dữ liệu quá trình

- Hỗ trợ các phần cứng PC mới nhất: Công nghệ phát triển máy tính PC rất nhanhchóng, 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 dụngcác menu trên cửa sổ thông điệp của hệ thống ( system message window) hoặc dùngbàn 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 cảnhbáo 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 như:full-size, half- size và special

- Phân cấp cửa sổ ( Window Hierarchy): Cho phép kết hợp một vài cửa sổ vận hành vàkiểm tra trên một phân cấp

- Cửa sổ điều hướng ( Navigator window): Cho phép ta có thể chọn tên một cửa sổmong muốn và gọi nó Biểu tượng gần với tên của cửa sổ cho biết loại của cửa sổ là đồhoạ ( 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 quantới báo động đó