Cấu trúc hệ thống điều khiển phân tán.pdf

Tài liệu về Cấu trúc hệ thống điều khiển phân tán. Chương 1Hệ thống ₫iềukhiểnphân tán8/14/2006Chương 2: Cấutrúchệ thống 2Chương 2: Cấutrúchệ thống© 2006 - HMSChương 2: Cấutrúchệ thống2.1 Cấu trúc cơ bảncủa một HTĐK&GS2.2 Mô hình phân cấp chức năng2.3 Các cấu trúc vào/ra2.4 Các cấu trúc điều khiển 3Chương 2: Cấutrúchệ thống© 2006 - HMS2.1 Cấutrúccơ bản một HTĐK&GSHỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁTHỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁTMÁY TÍNH ĐIỀU KHIỂNĐO LƯỜNG VÀ TRUYỀN ĐỘNGI/OI/OHỆ THỐNG KỸ THUẬTNối qua mạngNối thông thường 4Chương 2: Cấutrúchệ thống© 2006 - HMSCác 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 hệthống kỹ thuật thông qua các thiết bị đo lường vàtruyền 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. 5Chương 2: Cấutrúchệ thống© 2006 - HMS2.2 Mô hình phân cấp chứcnăngHỆ THỐNG KỸ THUẬTĐIỀUKHIỂNGIÁMSÁTGiám sát, vận hành, chẩn đoánĐiềukhiểncaocấp, phốihợpQuảnlýdữ liệu, lập báo cáoĐIỀUKHIỂNĐiềukhiển, điềuchỉnh,Bảovệ, an toàn,Ghi chép, cảnh giớiCHẤPHÀNH& CẢMBIẾNĐolường, truyền độngChấp hành, đóng/cắtChuyển đổitínhiệuĐIỀUHÀNHSẢNXUẤTĐiềukhiểncaocấp, phốihợpQuảnlýdữ liệu, lập báo cáoTối ưu hoá sảnxuấtQ. LÝCÔNG TYTính toán giá thành, lãi suấtThống kê số liệusảnxuất, kinh doanh,Xử lý đơn đặt hàng, kế hoạch tài nguyênCấptrườngĐiềukhiểnquá trìnhQuảnlýthông tin 6Chương 2: Cấutrúchệ thống© 2006 - HMSMục ₫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 thểcó 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 độnhanh 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 7Chương 2: Cấutrúchệ thống© 2006 - HMS2.3 Cấutrúcvào/raI/O: input/outputA: actuator S: sensorA SA SA SHIỆN TRƯỜNGMTĐKI/OPHÒNG ĐIỀU KHIỂNA SA SA Sa) Vào/ra tích hợpMTĐKI/O4-20mA0-10V .4-20mA0-10V .b) Vào/ra kiểu moduleÎ Nối dây truyềnthốngVào/ra tập trung (central I/O) 8Chương 2: Cấutrúchệ thống© 2006 - HMSVào/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 9Chương 2: Cấutrúchệ thống© 2006 - HMSVào/ra phân tán (distributed I/O)SASAMTĐKCompact I/OSAbus trườngPHÒNG ĐIỀU KHIỂNHIỆN TRƯỜNGSASASAModular I/OÎ Ưu điểm nhiều, song vẫncònnối dây truyềnthốngCòn gọi là vào/ra từ xa (remote I/O) 10Chương 2: Cấutrúchệ thống© 2006 - HMSVào/ra phân tán vớibus trường chuẩn Tiếtkiệm chi phí dây dẫnvàcônglắp đặt: Từ bộđiềukhiểnxuống tới các vào/ra phân tán chỉ cầnmột đường truyền duynhất. 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 phápbảotoàndữ 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) [...]... 2: Cấutrúchệ thống © 2006 - 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 20 Chương 2: Cấutrúchệ thống © 2006 - HMS Điềukhiển phân tán sử dụng bus trường Phân đoạn 1 MTĐK 1 MTGS MTGS PHÒNG ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM HIỆN TRƯỜNG bus hệ thống TRẠM ĐIỀU KHIỂN... Mơ hình phân cấp chức năng 2.3 Các cấu trúc vào/ra 2.4 Các cấu trúc điều khiển 7 Chương 2: Cấutrúchệ thống © 2006 - 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 Ỵ Nối dây truyềnthống Vào/ra tập trung (central I/O) 10 Chương 2: Cấutrúchệ thống ©... 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 Chương 2: Cấutrúchệ thống © 2006 - HMS 2.2 Mơ hình phân cấp... 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) 4 Chương 2: Cấutrúchệ thống © 2006 - HMS Các thành phầncơ bản  Hệ thống máy tính điều khiển: Các hệ thống máy tính điều khiển chun dụng hoặc phổ thơng.  Giao diện quá trình: Giao diện giữa các MTĐK với hệ thống kỹ thuật thông qua các... kếthợpcấu trúc vào/ra tập trung hoặc vào/ra trực tiếpvới bus trường.  Các máy tính điềukhiểnlàmviệc hồn tồn độclậpvới nhau => độ tin cậycao  Hồn tồn khơng có sự phốihợpgiữa chúng để cùng chia sẻ giải quyết cùng một nhiệmvụ.  Mộtsố môi trường công nghiệp không cho phép lắp đặtcácthiếtbị điềukhiểntạihiệntrường. 2 Chương 2: Cấutrúchệ thống © 2006 - HMS Chương 2: Cấutrúchệ thống 2.1 Cấu trúc cơ... 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 hố sảnxuất Q. LÝ CƠNG TY Tính tốn giá thành, lãi suất Thống. .. => trí tuệ phân tán (distributed intelligence) MTĐK bus trường PHỊNG ĐIỀU KHIỂN HIỆN TRƯỜNG S AS AS AS A S AS A 14 Chương 2: Cấutrúchệ thống © 2006 - HMS Điềukhiển song song: ưuvànhược ₫iểm  Cấutrúccổđiểnnhất  Thường đượcsử dụng cho các hệ thống có qui mô vừavànhỏ, đặcbiệttiêubiểu trong các ngành công nghiệpchế tạo, lắpráp (các dây chuyền song song độclậpvới nhau)  Các thiếtbịđiềukhiển được đặttạihiệntrường ... doanh, Xử lý đơn đặt hàng, kế hoạch tài ngun Cấp trường Điềukhiển q trình Quảnlý thơng tin 17 Chương 2: Cấutrúchệ thống © 2006 - HMS Điềukhiểntậptrung: ưuvànhược ₫iểm  Độ tin cậythấp: Tập trung chứcnăng điềukhiểnvàxử lý thông tin tạimột máy tính duy nhất  Độ linh hoạtthấp: Mở rộng cũng như thay đổimộtphần trong hệ thống địi hỏiphảidừng tồn bộ hệ thống.  Hiệunăng kém: Tồn bộ thơng tin đềuphải đưavề trung... HMS Vào/ra phân tán vớibus trường chuẩn  Tiếtkiệm chi phí dây dẫnvàcơnglắp đặt: Từ bộđiềukhiển xuống tới các vào/ra phân tán chỉ cầnmột đường truyền duy nhất.  Cấutrúcđơngiản: Thiếtkế và bảotr hệ thống dễ dàng hơn.  Tăng độ tin cậycủahệ thống: –Truyềnkỹ thuậtsố => hạnchế lỗi đượchạnchế –Nếucólỗitruyềnthơngcũng dễ dàng phát hiệnnhờ các biện pháp bảotoàndữ liệucủahệ bus.  Tăng độ linh hoạtcủahệ thống: ... lớn hơn.  Phân cấp tiện lợi cho công việc thiếtkế hệ thống 12 Chương 2: Cấutrúchệ thống © 2006 - HMS Vào/ra trựctiếp vớithiếtbị bus trường  Cấutrúcđơngiản, dễ thiếtkế và lắp đặt  Giảm chi phí cáp truyền, các khối vào/ra và các phụ kiện khác  Giảmkíchthướctủđiềukhiển  Đưavàovận hành và khả năng chẩn đốn các thiếtbị trường qua mạng mộtcáchdễ dàng.  Khả năng tích hợpcácchứcnăng điềukhiểntựđộng . Chương 1Hệ thống ₫iềukhiểnphân tán8 /14/2006Chương 2: Cấutrúchệ thống 2Chương 2: Cấutrúchệ thống 2006 - HMSChương 2: Cấutrúchệ thống2 .1 Cấu trúc cơ bảncủa. hình phân cấp chức năng2.3 Các cấu trúc vào/ra2.4 Các cấu trúc điều khiển 3Chương 2: Cấutrúchệ thống 2006 - HMS2.1 Cấutrúccơ bản một HTĐK&GSHỆ THỐNG ĐIỀU