Hệ thống điều khiển và giám sát

Hệ thống điều khiển và giám sát

Tổ bảo dưỡng thiết bị Nhóm điều khiển điện

Hệ thống điều khiển và giám sát

8/11/15

1

Cấu trúc cơ bản hệ điều khiển giám sát

8/11/15

2

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.

8/11/15

3

Mô hình phân cấp chức năng

8/11/15

4

Cấu trúc vào ra - Vào ra tập trung

8/11/15

5

Ưu nhược điểm vào ra tập trung

 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

 ƒ 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

 ƒ Kém linh hoạt: Khó mở rộng bởi phải đi lại cáp dẫn, không thể lựa chọn các module vào/ra của hãng khác

 ƒ Khó chẩn đoán lỗi: Một mặt lỗi do truyền tín hiệu khó phát hiện ra, mặt khác lỗi do thiết bị rất khó có thể định vị và đưa ra kết luận chẩn đoán

 ƒ 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

8/11/15

6

Vào ra phân tán

8/11/15

7

Ưu nhược điểm của vào ra phân tán

 Tiết kiệm chi phí dây dẫn và công lắp đặt: Từ bộ điều khiển xuống tới các vào/ra phân tán chỉ cần một đường truyền duy nhất.

 Cấu trúc đơn giản: Thiết kế và bảo trì hệ thống dễ dàng hơn.

 Tăng độ tin cậy của hệ thống:

– Truyền kỹ thuật số => hạn chế lỗi được hạn chế – Nếu có lỗi truyền thông cũng dễ dàng phát hiện nhờ các biện pháp bảo toàn dữ liệu của

hệ bus.

 Tăng độ linh hoạt của hệ thống:

– Tự do hơn trong lựa chọn các thiết bị vào/ra – Tự do hơn trong thiết kế cấu trúc hệ thống

– Khả năng mở rộng dễ dàng hơn

 Vào/ra phân tán không nhất thiết phải đặt gần tại hiện trường

8/11/15

8

Thiết bị trường và thiết bị BUS trường

8/11/15

9

Vào/ra trực tiếp với thiết bị BUS trường

 Cấu trúc đơn giản, dễ thiết kế và lắp đặt

 Giảm chi phí cáp truyền, các khối 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)

8/11/15

10

Điều khiển cục bộ/song song

8/11/15

11

Điều khiển cục bộ/song song

các ngành công nghiệp chế tạo, lắp ráp (các dây chuyền song song độc lập với nhau)

Điều khiển tập trung

8/11/15

13

Điều khiển tập trung

 Độ tin cậy thấp: Tập trung chức năng điều khiển và xử lý thông tin tại một máy tính duy nhất

 Độ linh hoạt thấp: Mở rộng 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

 Chỉ phù hợp với các ứng dụng qui mô nhỏ

8/11/15

14

Điều khiển phân tán

8/11/15

15

Điều khiển phân tán

các trạm cục bộ (ở vị trí không xa với quá trình kỹ thuật)

tiếp hoặc thông qua các máy tính giám sát trung tâm (MTGS)

nhờ sự phân tán chức năng xuống các cấp dưới

như lập trình cao cấp, điều khiển trình tự, điều khiển theo công thức

và ghép nối với cấp điều hành sản xuất

8/11/15

16

Điều khiển phân tán sử dụng BUS trường

8/11/15

17

Các hệ thống điều khiển

Đối với điều khiển hệ rời rạc:

 PLC – Programmable Logic Controller ( Bộ điều khiển logic khả trình)

 PAC – Programmable Automation Controllers (Bộ điều khiển tự động hóa khả trình)

 SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition (Điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu)

Đối với tự động hóa quá trình:

 DCS – Distributed Control System (Hệ điều khiển phân tán)

 PAS – Process Automation System (Hệ tự động hóa quá trình)

 PCS – Process Control System (Hệ điều khiển quá trình)

 PKS – “Process Knowledge System”

 ECS – “Enterprise Control System”

8/11/15

18

Về công nghệ, hệ PLC và DCS khá giống nhau

Supervisory Control Business Integration Engineering

Network

Network Field Device

Field Device

8/11/15

19

20

Phát triển cho các ứng dụng khác nhau

8/11/15

21

So sánh 2 hệ PLC/HMI và DCS

8/11/15

22

Cấu trúc hệ PLC+HMI

8/11/15

23

Đặc điểm của PLC

Ưu điểm

việc công nghiệp

trường từ máy tính điều khiển

Kiến trúc dạng máy tính của PLC

8/11/15

25

Phần cứng của PLC

8/11/15

26

Ví dụ: S7-300 và S7-400 của Siemens

8/11/15

27

Các chức năng thông dụng của PLC

- Xử lý các giá trị vào/ra:

 Chuyển đổi D/A, A/D, lọc nhiễu

 Hạn chế tín hiệu ra

- Điều khiển:

 Điều khiển logic, khóa liên động, điều khiển trình tự

 Điều chỉnh tự động: Điều khiển PID, điều khiển mờ

- Tự chẩn đoán

- Xử lý truyền thông

8/11/15

28

Các tính năng qua trọng của PLC

• Tính năng thời gian thực– Hiệu năng CPU, dung lượng bộ nhớ– Xử lý đa nhiệm, theo sự kiện và theo thời gian– Chu kỳ vòng quét, chu kỳ tác vụ

• Khả năng ghép nối vào/ra– Các loại tín hiệu vào/ra– Vào/ra phân tán

– Ghép nối bus trường, bus thiết bị

• Lập trình thuận tiện– Ngôn ngữ theo chuẩn quốc tế IEC 61131-3– Khả năng điều khiển lai (liên tục, trình tự và logic)– Thư viện khối chức năng mạnh

• Khả năng ghép nối truyền thông– Khả năng hỗ trợ các chuẩn giao thức– Khả năng lập trình phân tán

8/11/15

29

Phương pháp lập trình cho PLC

8/11/15

30

Thiết bị HMI chuyên dụng

 Operator Pannel (OP), Touch Pannel (TP)

 Thiết kế gọn, độ bền công nghiệp cao, giá thành cao

 Riêng cho một họ PLC (giao thức độc quyền) hoặc cho nhiều họ PLC (giao thức mở)

Thiết bị HMI chuyên dụng

8/11/15

32

Phần mềm HMI/SCADA chuyên dụng

 Thông thường chạy trên PC + Windows

 Có khả năng ghép nối với nhiều loại PLC của nhiều hãng

 Phát triển ứng dụng bằng cách soạn thảo và cấu hình thay cho lập trình

 Có hơn 50 sản phẩm có mặt trên thị trường

 Các sản phẩm nổi tiếng:

– iFIX (Intellution, GE Fanuc) – InTouch, Factory Suits (Wonderware) – WinCC (Siemens)

– RSView (Rockwell Automation) 8/11/15

33

Thanks for your attention

8/11/15

34