HỆ THỐNG ĐIỀU KHIẾN PHÂN TÁN

Khi đọc qua tài liệu này, phát sai sót nội dung chất lượng xin thông báo để sửa chữa thay tài liệu chủ đề tác giả khác Tài li u bao g m nhi u tài li u nh có ch đ bên Ph n n i dung b n c n có th n m gi a ho c cu i tài li u này, s d ng ch c Search đ tìm chúng Bạn tham khảo nguồn tài liệu dịch từ tiếng Anh đây: http://mientayvn.com/Tai_lieu_da_dich.html Thông tin liên hệ: Yahoo mail: thanhlam1910_2006@yahoo.com Gmail: frbwrthes@gmail.com Chương Hệ thống ₫iều khiển phân tán Chương 1: Mở ₫ầu 8/17/2006 Chương 1: Mở ₫ầu 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Mục đích phạm vi đề cập môn học Các nội dung giảng Phương pháp học đánh giá kết Các nguồn tài liệu tham khảo Giới thiệu khái niệm Tổng quan lĩnh vực ứng dụng Lược sử phát triển giải pháp điều khiển Sự tiến hóa tới hệ thống điều khiển phân tán Chương 1: Mở đầu © 2006 - HMS 1.1 Mục ₫ích phạm vi ₫ề cập Phạm vi đề cập ƒ Các hệ thống điều khiển đại có kiến trúc phân tán công nghiệp nhiều lĩnh vực khác Mục đích: Sinh viên nắm ƒ Các khái niệm tổng quan HTĐK&GS đại công nghiệp ƒ "state of the art" công nghệ HTĐK, kiến trúc giải pháp ĐK, truyền thông CN, công nghệ PM ƒ Sơ lược nhiệm vụ phát triển, nguyên tắc thiết kế giải pháp hệ thống điều khiển công nghiệp Chương 1: Mở đầu © 2006 - HMS Ví dụ: PlantScape (Honeywell) Chương 1: Mở đầu © 2006 - HMS Ví dụ: PlantScape (Honeywell) Chương 1: Mở đầu © 2006 - HMS Tính chất liên ngành môn học Hệ phân tán Công nghệ truyền thông Khoa học máy tính (Communication) Mạng truyền thông công nghiệp (Computer) Kỹ thuật điều khiển (Control) Điều khiển trình Hệ điều khiển phân tán Công nghệ phần mềm ĐK-TĐH Điều khiển máy Điều khiển chuyển động MÔ HÌNH 3C+ (Control + Computer + Communication + …) Chương 1: Mở đầu © 2006 - HMS Nội dung ƒ Cấu trúc hệ thống điều khiển giám sát: Mô hình phân cấp, thành phần chức ƒ Các kiến trúc giải pháp hệ thống điều khiển phân tán (DCS, PLC-based DCS, PC-based DCS, FCS) ƒ Cơ sở lý luận điều khiển phân tán ƒ Cơ sở công nghệ phần mềm: Xử lý phân tán, công nghệ hướng đối tượng, phần mềm thành phần ƒ Hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu (SCADA) ƒ Các chuẩn giao tiếp công nghiệp: MMS, OPC, XML, ƒ Độ tin cậy tính sẵn sàng hệ thống ƒ Các hướng nghiên cứu ứng dụng Chương 1: Mở đầu © 2006 - HMS Phân bố chương trình ƒ 14 giảng ƒ hai buổi thực hành: Lập trình phân tán với mô hình COM/DCOM – Lập trình COM-Server sử dụng Visual C++ – Lập trình COM-Client (HMI) sử dụng Visual Basic ƒ Tiểu luận (nhóm 2/4 người): – viết 15-20 trang – trình bày 15 phút – thảo luận 5-10 phút Chương 1: Mở đầu © 2006 - HMS 1.2 Phương pháp học ₫ánh giá ƒ Nghe, đọc, hỏi, thảo luận, trình bày ƒ Thực hành chủ động liên hệ thực tế ƒ Đánh giá kết hợp trình bày tiểu luận thi trắc nghiệm (không sử dụng tài liệu) Bài giảng Tiểu luận (30%) Tài liệu Thực hành Chương 1: Mở đầu Điểm Trắc nghiệm (70%) © 2006 - HMS Khai báo biến ƒ Kiểu biến: – – – – – Kiểu bản, Kiểu dẫn xuất, Kiểu tổng quát Khối chức năng, Khối chương trình © 2004, HOÀNG MINH SƠN ƒ Từ khóa © HMS – Bắt đầu với VAR, VAR_INPUT, VAR_OUTPUT, VAR_IN_OUT, VAR_EXTERNAL, VAR_GLOBAL, VAR_ACCESS, VAR_TEMP VAR_CONFIG – Có thể kèm theo thuộc tính RETAIN, NON_RETAIN, CONSTANT, AT – Kết thúc với END_VAR Chương 9: Chuẩn IEC 61131-3 © 2005 - HMS 11 Ký hiệu biến trực tiếp ƒ Tiền tố – – – – – – – – I Q M X không ghi B W D L Biến đầu vào (Input) Biến đầu (Output) Biến nhớ (Memory) bit, mặc định BOOL bit, mặc định BYTE 16 bit, mặc định WORD 32 bit, mặc định DWORD 64 bit, mặc định LWORD © 2004, HOÀNG MINH SƠN ƒ Ví dụ: © HMS – – – – – – %QX75, %Q75 %IW215 %QB7 %MD48 %IW2.5.7.1 %Q* Chương 9: Chuẩn IEC 61131-3 Bit vị trí 75 Từ vào vị trí 215 Byte vào vị trí Từ đúp vào vị trí ô nhớ 48 Từ vào kênh 1, slot 7, rack 5, station Đầu vào chưa định vị trí © 2005 - HMS 12 Ví dụ khai báo biến © 2004, HOÀNG MINH SƠN V A R RETAIN AT %I W 6.2 : WORD; AT % M W :INT; EN D_VA R V A R_GL OB AL LIM_S W _S5 AT %IX27 : BO OL = TRUE; CO N V_START AT %QX25 : BO O L; TE MPERATURE AT %IW 28: INT; C2 AT %Q* : BYTE; EN D_VA R V A R INAR Y AT %IW6 :A R R A Y [0 9] OF INT; EN D_VAR VAR CO N DITION_RED : BO O L = 1; IBOUNCE : W O R D = 16#FF00; M Y D U B : D W O R D; A W O R D , B W ORD, C W O RD : INT = 8; M YSTR: STRING[10]; © HMS EN D_VA R Chương 9: Chuẩn IEC 61131-3 © 2005 - HMS 13 Các khối tổ chức chương trình (POU) ƒ Hàm (FUNCTION) – Tương tự hàm PASCAL, nhiều vào, xác – Như hệ tĩnh, trạng thái – Có giá trị sử dụng lại ƒ Khối chức (FUNCTION BLOCK) – – – – Tương tự lớp lập trình HĐT, có nhiều đầu Như hệ động, có trạng thái Phân biệt kiểu thể nghiệm theo ngữ cảnh Có giá trị sử dụng lại © 2004, HOÀNG MINH SƠN ƒ Chương trình (PROGRAM) © HMS – Về giống khối chức – Truy cập biến trực tiếp (biến vào/ra, biến nhớ trực tiếp) biến toàn cục – Không có giá trị sử dụng lại Chương 9: Chuẩn IEC 61131-3 © 2005 - HMS 14 Khai báo sử dụng hàm KHAI BÁO HÀM (* Khai báo hàm *) Name Data Type Data Type Data Type P1 P2 P3 FUN CTIO N fct1: REAL Data Type VAR_INPUT a, b: REAL; c : REAL:= 1.0; END_VA R Các tham số hình thức SỬ DỤNG HÀM © 2004, HOÀNG MINH SƠN Name © HMS X 0.25 P1 P2 P3 fct1:= a*b/c; EN D_FU N CTIO N (* Gọi hàm *) y := fct1(a:= x, b:= 2.0); Các tham số thực Chương 9: Chuẩn IEC 61131-3 © 2005 - HMS 15 Khai báo sử dụng khối chức KHAI BÁO KHỐI CHỨC NĂMG FUN CTIO N_BLO C K Example V A R_INPUT FB_NAME Data Type Data Type Data Type P1 P2 P3 O1 O2 Data Type Data Type X: B O O L; Y: B O O L; EN D_VA R V A R_OUTPUT Các tham biến hình thức Z: B O O L; EN D_VA R SỬ DỤNG KHỐI CHỨC NĂNG Tên biến thể nghiệm fb1 INTERN AL_STATE: BO O L; © 2004, HOÀNG MINH SƠN FB_NAME © HMS X 0.25 P1 P2 P3 VAR O1 O2 EN D_VA R Y (* statements offunctionblock body *) EN D_FU N CTIO N_BLO C K Các tham số thực Chương 9: Chuẩn IEC 61131-3 © 2005 - HMS 16 Các ngôn ngữ lập trình ƒ Các ngôn ngữ lập trình văn (textual languages): – Instruction List (IL) : Một dạng hợp ngữ – Structured Text (ST): Giống PASCAL – Các thành phần SFC sử dụng phối hợp ƒ Các ngôn ngữ đồ họa (graphical languages): – Ladder Diagram (LD): Giống mạch rơ le – Funtion Block Diagram (FBD): Giống mạch nguyên lý – Sequential Funtion Charts (SFC): Xuất xứ từ mạng Petri/Grafcet Instruction List (IL) LD A C:= A AND NOT B © 2004, HOÀNG MINH SƠN ANDN B © HMS ST C Function Block Diagram (FBD) AND A Structured Text (ST) Sequential Function Charts Ladder Diagram (LD) A B C C -| | |/| ( ) B Chương 9: Chuẩn IEC 61131-3 © 2005 - HMS 17 Các ngôn ngữ văn bản: IL ST © 2004, HOÀNG MINH SƠN ƒ Các yếu tố chung: TYPE END_TYPE VAR END_VAR VAR_INPUT END_VAR VAR_OUTPUT END_VAR VAR_IN_OUT END_VAR VAR_EXTERNAL END_VAR VAR_TEMP END_VAR VAR_ACCESS END_VAR VAR_GLOBAL END_VAR VAR_CONFIG END_VAR FUNCTION END_FUNCTION FUNCTION_BLOCK END_FUNCTION_BLOCK PROGRAM END_PROGRAM STEP END_STEP TRANSITION END_TRANSITION ACTION END_ACTION © HMS Chương 9: Chuẩn IEC 61131-3 © 2005 - HMS 18 Instruction List (IL) Cú pháp câu lệnh NHÃN TOÁN TỬ/HÀM START: LD ANDN ST LD ST TOÁN HẠNG CHÚ THÍCH %IX1 %MX5 %QX2 2#00010001 %QB3 (* PUSH BUTTON *) (* NOT INHIBITED *) (* FAN ON *) © 2004, HOÀNG MINH SƠN Lệnh phức hợp © HMS AND( LD OR ) %IX1 %IX2 AND( OR ) %IX1 %IX2 Accu đa năng: chứa "giá trị tức thời" • Thích hợp với kiểu liệu khác • Mã thực cụ thể trình biên dịch tạo • Chuẩn không qui định cờ trạng thái accu Chương 9: Chuẩn IEC 61131-3 © 2005 - HMS 19 Structured Text (ST) ƒ Ngôn ngữ hoàn toàn mới, dựa PASCAL/C ƒ Ưu điểm: Đơn giản, mạnh – – – – Lập trình mức cao Dễ mô tả nhiệm vụ điều khiển Lập trình có cấu trúc Các lệnh điều khiển chương trình (IF, WHILE, FOR, ) ƒ Nhược điểm: Mã chậm, lớn – Phụ thuộc nhiều vào chất lượng trình biên dịch – Không phải hệ PLC/DCS hỗ trợ © 2004, HOÀNG MINH SƠN ƒ Lựa chọn hay không? © HMS – Qui mô ứng dụng – Tỉ lệ đầu tư phần cứng/phát triển phần mềm – Điều khiển đơn giản hay điều khiển cao cấp Chương 9: Chuẩn IEC 61131-3 © 2005 - HMS 20 Các ngôn ngữ ₫ồ họa: LD, FBD SFC ƒ Các yếu tố chung: – Ký hiệu mô tả khối đường nét: – Hướng dòng mạng z z z Power flow Signal flow Activity flow – Đánh giá mạng (network evaulation) – Các yếu tố điều khiển thực thi z z Các ký hiệu nhảy Các ký hiệu kết thúc © 2004, HOÀNG MINH SƠN ƒ Lựa chọn ngôn ngữ phù hợp: © HMS – LD cho mạch điều khiển logic – FBD cho điều khiển tương tự (ĐK trình) điều khiển logic – SFC cho điều khiển trình tự, phối hợp sử dụng LD FBD Chương 9: Chuẩn IEC 61131-3 © 2005 - HMS 21 Ladder Diagram I1 I2 O1 Tiếp điểm thường mở (NO) I3 Tiếp điểm thường đong (NC) P Tiếp điểm nhận biết sườn xung lên N Tiếp điểm nhận biết sườn xung xuống C1 I1 CTU 50 CU Q PV CV Cuộn dây (đầu ra) © 2004, HOÀNG MINH SƠN Cuộn dây âm (đầu nghịch đảo) © HMS Chương 9: Chuẩn IEC 61131-3 S Cuộn dây đặt R Cuộn dây xoá P Cuộn dây cảm nhận sườn xung lên N Cuộn dây cảm nhận sườn xung xuống © 2005 - HMS 22 Function Block Diagram C1 & I1 CTU I2 50 I3 CU Q PV CV LED >> Safety R TC001 PID © 2004, HOÀNG MINH SƠN TT001 AI SP001 SP PV OUT M001 TY001 AO CV IN MAN © HMS Chương 9: Chuẩn IEC 61131-3 © 2005 - HMS 23 Sequential Function Chart (SFC) ƒ Step: Một bước thực điều khiển trình tự – Có thể bao gồm nhiều hành động kèm – Có bước tích cực – Trạng thái hệ thống xác định qua bước tích cực ƒ Transition: Chuyển tiếp, thực điều kiện chuyển tiếp thỏa mãn – Lập trình ST, FBD, LD IL Initial T1 Active T2 Final T3 © 2004, HOÀNG MINH SƠN ƒ Action: Hành động với bước – Nằm "Action Block" – Được kiểm soát thực thi qua "Qualifier" – Lập trình ST, FBD, LD IL © HMS Chương 9: Chuẩn IEC 61131-3 © 2005 - HMS 24 Các loại chuyển tiếp SFC S1 S1 S2 S2 a) Đơn giản S1 S3 b) Phân nhánh cạnh tranh (phân nhánh OR) © 2004, HOÀNG MINH SƠN S2 © HMS S4 d) Chuyển tiếp lựa chọn Kết hợp kiểu OR Chương 9: Chuẩn IEC 61131-3 S3 S3 S2 c) Phân nhánh song song (phân nhánh AND) S3 S2 S4 e) Chuyển tiếp đồng (Kết hợp kiểu AND) © 2005 - HMS 25