System800xA mở rộng phạm vi của tất cả các hệ thống tự động hóa truyền thống trước đây bao gồm toàn bộ các chức năng tự động hóa trong những trạm vận hành đơn cũng như môi trường kĩ thuật, vì vậy mà các nhà máy hay các phân xưởng có thể vận hành tốt hơn, thông minh hơn và thực sự tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp. System800xA mở rộng vượt ra khỏi bản chất của điều khiển quá trình như quản lý sản xuất, an toàn, thiết bị trường thông minh, điều khiển động cơ, các hệ truyền động thông minh, quản lý thông tin, tối ưu hóa tài sản doanh nghiệp, hệ thống mô phỏng và tài liệu hóa dự án. Các chức năng mạnh được tích hợp sẵn trong System 800xA bao gồm: Các trạm vận hành, trạm kĩ thuật, chức năng quản lý thông tin, quản lý mẻ, chức năng tối ưu hóa tài sản doanh nghiệp, điều khiển và quản lí vàora, khả năng tích hợp thiết bị trường và rất nhiều chức năng khác.
LỜI NÓI ĐẦU Đồ án đề tài System800xA System800xA mở rộng phạm vi của tất cả các hệ thống tự động hóa truyền thống trước đây bao gồm toàn bộ các chức năng tự động hóa trong những trạm vận hành đơn cũng như môi trường kĩ thuật, vì vậy mà các nhà máy hay các phân xưởng có thể vận hành tốt hơn, thông minh hơn và thực sự tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp. System800xA mở rộng vượt ra khỏi bản chất của điều khiển quá trình như quản lý sản xuất, an toàn, thiết bị trường thông minh, điều khiển động cơ, các hệ truyền động thông minh, quản lý thông tin, tối ưu hóa tài sản doanh nghiệp, hệ thống mô phỏng và tài liệu hóa dự án. Các chức năng mạnh được tích hợp sẵn trong System 800xA bao gồm: Các trạm vận hành, trạm kĩ thuật, chức năng quản lý thông tin, quản lý mẻ, chức năng tối ưu hóa tài sản doanh nghiệp, điều khiển và quản lí vào/ra, khả năng tích hợp thiết bị trường và rất nhiều chức năng khác. Mục Lục LỜI NÓI ĐẦU 1 Mục Lục 2 I.TỔng Quan vỀ HỆ DCS Industrial IT 3 II. GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 6 II.1. GIỚI THIỆU VỀ CPU AC 800M CỦA HÃNG ABB 6 II.1.1. Giới thiệu chung về AC 800M 6 II.1.2 Giới thiệu về PM8xx/TP830 Processor Unit 8 II.1.3. Giới Thiệu Đơn Vị Bộ Xử Lý PM861/PM864/PM865/TP830 – Redundancy 11 II.1.4. AC 800M High Integrity 12 II.1.5. Phần Mềm Điều Khiển - Control Software 13 II.1.6. AC 800M Controller – Key Feature 13 II.1.7. Các Phiên Bản Sản Phẩm 14 II.1.8. LẮP ĐẶT – Installation 14 II.1.9. CẤU HÌNH (Configuration) 16 II.1.10. SỰ HOẠT ĐỘNG CỦA AC 800M 16 II.2.Mạng Truyền Thông 20 II.2.1 Control Network 20 II.2.2 Các hệ thống vào/ra và Mạng cấp trường (I/O Remote and Fieldbus) 20 II.3.Trạm vận hành,Trạm kỹ thuật 28 III.Hệ Thống Phần Mềm: 30 III.1 Hệ Thống điều khiển giám sát: 32 I.TỔNG QUAN VỀ HỆ DCS INDUSTRIAL IT • Aspect Server chứa các đặc tính của đối tượng quá trình :object management, names, security,trends,diagram … • Connectivity Server: khả năng truy cập đến bộ điều khiển và các nguồn dữ liệu khác.Có thể có nhiều Connectivity Server trong hệ thống,mỗi server phục vụ một nhóm dữ liệu.Ví dụ như dịch vụ OPC (DA,AE,HDA) và SysMsg • Application Server: Batch Management, Asset Optimization, Simulation and Optimization, and Information Management • Ở ứng dụng nhỏ các server trên có thể cài đặt trên 1 máy PC,ở mạng lớn chúng cài ở các máy khác nhau • Các trạm vận hành OS/ES trên PC,có thể thay đổi tùy theo chế độ login của người dung • Trạm kỹ thuật ES để phát triển,lập trình • Các màn hình HMI chuyên dụng :Process Panel hiển thị quá trình • Các bộ điều khiển PLC AC800M,các vào ra từ xa S800,S900 kết nối xuống các loại bus trường tiều chuẩn. • Mạng công ty và Mạng điều khiển hỗ trợ Ethernet giúp kết nối dễ dàng và mở rộng hệ thống. Khả năng hệ thống; • Controllers (AC800M) per system 75 • I/O Channels 45,000 • OPC Items per second 30,000 • Tags 60,000 • Operator Workplaces / Clients 40 • Monitors per Client 4 • Remote Clients 15 • Supported Fieldbuses FF, Profibus, HART • Serial Protocols RS232C, Modbus, 3964R, Comli • Communication Protocols OPC, OLE-DB, ODBC • Network TCP/IP Redundant • Operating System Windows Server, Windows XP / 2000 Cấu hình dự phòng cho Connectivity Server & Aspect Server Cấu hình dự phòng cho PLC AC800M Các thiết bị được dự phòng trong Industrial IT II. GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG II.1. GIỚI THIỆU VỀ CPU AC 800M CỦA HÃNG ABB II.1.1. Giới thiệu chung về AC 800M AC 800M có thể được hiểu như một cấu trúc phần cứng mà ở đó các đơn vị phần cứng (hardware units) riêng lẻ được nối với nhau phụ thuộc vào cấu trúc của các unit và hệ điều hành được chọn có thể lập trình để thực hiện nhiều chức năng khác nhau. Một khi cấu trúc phần cứng được xác định thì nó trở thành một AC 800M Controller. Những phần tử tạo nên một AC 800M Controller: Các Processor unit (PM851/PM856/PM860/PM861/PM864/PM865). Bộ xử lý chính xác cao (High Integrity Processor unit) (PM865/ SM801). Các giao tiếp truyền thông cho các phương thức khác nhau (CI851/CI852/CI853/CI854/CI854A/CI855/CI856/CI857/CI858/CI80) Đơn vị kết nối CEX-Bus (BC810). Các đơn vị cung cấp các mức năng lượng khác nhau. (SD821/SD822/SD823/SS822/SS823). Nguồn dự phòng (SB821). Một khi có thêm phần mềm điều khiển (Control Software) thì AC 800M Controller sẽ hoạt động hoặc như một bộ chu trình điều khiển đứng một mình, hoặc như một Controller thực hiện những nhiệm vụ điều khiển tại một mạng điều hành bao gồm nhiều Controller nối với nhau, các trạm vận hành (Operator Station) và các Server. Các hệ thống vào/ra có thể được nối với AC 800M Controller, trực tiếp với (S800I/O) hoặc qua PROFIBUS DP hoặc bus trường FOUNDATION Fieldbus. AC 800M Controller thì được cấp phát không có Control Software. Để tạo ra Controller và Control Software thì trước hết cần thiết phải tải phần sụn (Filmware) và tạo ra những ứng dụng đặc biệt làm công cụ thiết kế Control Builder M. AC 800M Controller là sự tổ hợp nhiều phần tử (unit) được gắn trên các thanh ray nằm ngang (DIN-rail). Bộ điều khiển AC 800M được thiết kế để tạo ra những ứng dụng mang lại hiệu quả cao, bảo dưỡng thuận lợi cho những giải pháp ứng dụng từ các bộ điều khiển khả trình (PLC) cỡ nhỏ đến những ứng dụng để điều khiển phân tán DCS (Distributed Control System), tổ hợp các điều khiển phân tán DCS và những ứng dụng điều khiển các hệ thống có tính toàn vẹn cao (High Integrity system). Hình II.11:: Ví dụ về một AC 800M Controller và một đơn vị S800 I/O II.1.2 Giới thiệu về PM8xx/TP830 Processor Unit Về mặt vật lý bộ xử lý PM8xx/TP830 bao gồm hai thành phần cơ bản sau: Processor Unit (PM851/PM856/PM860/PM861/PM864/PM865) cùng bộ xử lý và các board cấp nguồn. Tấm cơ sở TP830 (Baseplate TP830). Giản đồ khối chức năng như hình vẽ. Bảng mạch CPU bao gồm bộ vi xử lý (microprocessor) và bộ nhớ RAM, các Controller gắn liền với tất cả các giao tiếp truyền thông, đồng hồ thời gian thực (real-time clock), các LED chỉ báo, nút ấn INIT và một CompactFlash giao tiếp. Chức năng chính của board cấp nguồn là phát không liên tục, các nguồn có điện áp +5V và +3.3V để cấp cho CPU và các phần tử I/O. Bảng mạch còn bao bao hàm cách ly quang RS-232C truyền/nhận cho Server port, cùng với nguồn pin dự phòng cho bộ nhớ/đồng hồ thời gian thực (RTC). Board giới hạn đươc bố trí trong tấm cơ sở TP830 ( TP830 Baseplate), là nơi xảy ra phần lớn các kết nối bên ngoài. Board thì được nối đất đến thanh ray DIN (DIN-rail) xuyên qua vỏ bọc kim loại. Nguồn 24V DC đưa đến TP830 Baseplate, năng lượng của tất cả các unit trên CEX-Bus và MuduleBus điện. Trong cấu trúc CPU đơn, nó có thể được nối tới một khối S800 I/O trực tiếp tới ổ cắm ModuleBus điện được gắn sẵn ở vị trí trên cạnh bên phải TP830 Baseplate. Hình II.12: Cấu tạo bên ngoài của một đơn vị bộ xử lý (PM861) System and user mem CEX-bus controller ModuleBus controller CompactFlash Logic RCT CPU Communication controller Ethernet CN1 +5V DC +3.3V DC Power DC Battery External battery CEX-bus CEX-bus CEX-bus INIT RS232 RS232 Ethernet CN2 COM3 COM4 4 3 4 4 8 4 F R P B +3.3V DC +BV Hình II.13: Giãn đồ khối chức năng của PM856/PM860 Procesor Unit có một đầu nối bus mở rộng truyền thông ở vị trí bên trái của TP830 Baseplate. CEX-Bus giúp trải dài cổng truyền thông trên board cùng với những giao tiếp truyền thông bổ sung. PROFIBUS DB-V0/V1, FUONDATION Fieldbus H1, FOUNDATION Fieldbus High Speed Ethernet và các cổng RS-23C là vài ví dụ của những kiểu unit sẵn sàng cho việc kết nối tới CEX-Bus. Nó có thể được dùng làm giao tiếp truyền thông dự phòng. Hình II.14: Sự kết nối bên trong của AC 800M/S800 I/O trong cấu hình CPU đơn. Hình II.14 là những ví dụ về các cách khác nhau để nối các S800 I/O. Có thể nhận thấy một nhóm các phần tử nằm ở bên phải (số lượng phần tử tối đa là 12) được nối tới ModuleBus điện của một AC 800M Controller. Tuy nhiên, một nhóm bảy ở bên kia ( tối đa có 12 phần tử) có thể được thêm vào ModuleBus quang. Như vậy, nối các phần tử (sử dụng Modulebus) đến một AC 800M Controller đặt cùng một bộ xử lý thì bị hạn chế với một nhóm (Cluster) ModuleBus điện và một nhóm ModuleBus quang. Bên trái hình vẽ là một phần của PROFIBUS DP, nó cho phép tăng số lượng các phần tử nối vào mỗi AC 800M Controller. Ở đây phần được giới thiệu có một phần tử FCI (kiểu CI830) nối đến mạng PROFIBUS DP. Sử dụng những phần tử FCI cho phép ta chọn lọc các phần tử từ vài họ I/O. [...]... của những chức năng được dùng trong bộ điều khiển Các chức năng này thì được cung cấp bởi: Những chức năng phần cứng (sự giám sát, các Bus truyền thông, I/O Bus) Những chức năng phần sụn (Firmware Function) được tải vào Controller (hệ thống chấp hành thời gian thực, đồng hồ thời gian thực, truyền thông dự phòng) Các chương trình ứng dụng được tải vào trong bộ điều khiển (thư viện chức năng, nghi... khoảng cách ngắn không có các modem cần phải luôn luôn được gửi ở khoảng cách ngắn 10cm từ những cáp khác Tất cả các cáp kết nối tới AC 800M cần được gửi ở một khoảng cách ngắn là 30cm từ tất cả các cáp năng lượng và 10cm từ các cáp thuộc về tiêu chuẩn quốc tế (4 lớp) Luôn luôn sử dụng các loại cáp được bảo vệ cho: Truyền thông Sự phát xung tần số cao Các tín hiệu tương tự mức thấp, Pt100 và các. .. dự phòng, công tắc tự động trên từ CPU chính đến CPU dự phòng xảy ra trong các vị trí những thứ sau đây: Lỗi bộ nhớ trong CPU chính Lỗi HW khác trong CPU chính Các lỗi truyền thông nặng trên Control Network Các lỗi truyền thông nặng trên ModuleBus (nếu ModuleBus là một phần của cấu trúc HW), điều này làm mất mát các cluster trong CPU chính II.2.Mạng Truyền Thông II.2.1 Control Network Control... Connectivity Component: Cung cấp các dịch vụ truy cập dữ liệu theo thời gian thực, nhật ký vận hành, các cảnh báo và sự kiện từ ác thiết bị lưu trữ khác trong mạng • Connectivity Product: Chức năng upload, hỗ trợ cho việc thiết lập cấu hình, các đồ hoạ cơ bản, đóng gói dữ liệu hỗ trợ đường truyền cho hệ thống AC800M đến kho lưu trữ Server: Cung cấp các dịch vụ truy cập đến cácc Cotroller theo thời gian... gián đoạn nguồn cung cấp, chức năng sự khởi động lại “nóng” sẽ tự động phục hồi lại năng lượng • Khởi động lại “nguội” (Cold Restart): chương trình ứng dụng khởi động lại, các giá trị được khởi tạo lại Để bắt đầu khởi động lại “nguội” thì bộ điều khiển cần được khởi động lại bằng cách nhấn nút ấn INIT trong một thời gian (ít nhất hơn 2.5 giây) 4 Công tắc tự động trên CPU dự phòng Trong cấu trúc dự phòng,... xuất hiện trong phần tử dự phòng, bạn cũng có thể thay thế nó trong khi hệ thống đang chạy Những lỗi xuất hiện trong phần tử dự phòng có thể không ảnh hưởng đến sự hoạt động của phần tử chính (primary unit) Các lỗi trong phần cứng của Primary Processor là nguyên nhân để hệ thống thực hiện việc một sự thay thế đúng Các lỗi trong phần cứng này là các lỗi đơn Lập trình ứng dụng và truyền thông thì không bị... Network II.2.2 Các hệ thống vào/ra và Mạng cấp trường (I/O Remote and Fieldbus) Các tủ phân tán RPC (Remote Periphery Center) chứa các module phân tán S800I/O, tủ điều khiển động cơ trung tâm MCC (Motor Control Center) chứa các bộ biến tần, các tủ máy cắt… được lắp đặt tại các phòng điện của khu vực sản xuất Số I/O phù hợp từng cụm thiết bị, ngoài ra còn có 20% dự phòng Tất cả đều đưa về các CPU AC800M... trúc của FOUNDATION Fieldbus HSE Các thiết bị liên kết FF hoạt động như cổng vào ra (gateway) giữa AC 800M và các thiết bị trường trên các đoạn H1, vừa cho dữ liệu cấu hình của các thiết bị trường vừa cho dữ liệu quá trình mà được trao đổi một cách tuần hoàn giữa AC 800M và các thiết bị trường • ACM800 nối với FF HSE qua giao diện truyền thông có dự phòng CI860 • H1 subsystem kết nối với HSE qua thiết... nhiệt điện là ví dụ Các ứng dụng tín hiệu tương tự với một sự chính xác hệ thống với 12bit hoặc hơn b Lắp đặt AC 800M lên DIN-Rail Các đơn vị AC 800M đơn giản (CPU và các giao tiếp truyền thông) thì được làm mát bằng sự đối lưu, chúng được lắp đặt vào một DIN-rail nằm ngang Chức năng của DIN-Rail như một sự nối đất rất hiệu quả cho hệ thống, sử dụng các đinh vít để cố định các phần của AC 800M để... nhiệt độ không khí bao quanh chẳng khác gì trong giới hạn cho phép Độ tin cậy của hệ thống sẽ tăng lên khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ cho phép Nếu nhiệt độ lớn nhất vượt quá nhiệt độ cho phép, trong môi trường ẩm ướt, các tụ điên điện phân và đa số các chất bán dẫn sẽ bị phá hủy dần Sự rung động: Hệ thống AC 800M nên được lắp đặt trong phòng điều khiển Các bộ phận giảm Shock sẽ bảo vệ thường xuyên . LỜI NÓI ĐẦU Đồ án đề tài System8 00xA System8 00xA mở rộng phạm vi của tất cả các hệ thống tự động hóa truyền thống trước đây bao gồm toàn bộ các chức năng tự động hóa trong những trạm vận hành. được dùng trong bộ điều khiển. Các chức năng này thì được cung cấp bởi: Những chức năng phần cứng (sự giám sát, các Bus truyền thông, I/O Bus). Những chức năng phần sụn (Firmware Function). động cơ, các hệ truyền động thông minh, quản lý thông tin, tối ưu hóa tài sản doanh nghiệp, hệ thống mô phỏng và tài liệu hóa dự án. Các chức năng mạnh được tích hợp sẵn trong System 800xA bao