Kiến trúc PC-based Control trong hệ thống điều khiển phân tán.pdf

Kiến trúc PC-based Control trong hệ thống điều khiển phân tán.

© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 1Chương 1Hệ thống ₫iềukhiểnphân tán8/27/2005Chương 5: Kiến trúc PC-based Control 2© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 5: Kiến trúc PC-based Control© 2005 - HMSChương 5: Kiến trúc PC-based Control5.1 Tạisaosử dụng giải pháp PC5.2 Các vấn đề cơ bản của giải pháp PC5.3 Cấu hình cơ bảnmột hệ PC-based ControlCác loạigiải pháp khác nhau5.4 Hệ điều khiển phân tán trên nền PC5.5 Các điểmmấuchốt trong kiến trúc PC-based Control 3© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 5: Kiến trúc PC-based Control© 2005 - HMS Hiệunăng tính toán cao với giá thành thấp, chu kỳđiềukhiểncóthể xuống tới1ms Kiếntrúcmáytínhphổ thông, quen thuộc Tính năng mở–Hệđiều hành thông dụng–Nốimạng đơn giản–Lậptrìnhtự do, công cụ lậptrìnhmạnh–Sử dụng các thành phầnchuẩn(off-the-shelf components) => component-based system (khác với integrated system) Có thể kếthợpcácchứcnăng điềukhiển cơ sở, điềukhiểncaocấpvàvận hành-giám sát (all-in-one system),  Dễ dàng ghép nốivớicácứng dụng cấptrên Độ tin cậyngàycàngđượccảithiện Ghép nối vào/ra đơn giản qua bus trường5.1 Tại sao sử dụng giải pháp IPC? 4© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 5: Kiến trúc PC-based Control© 2005 - HMSThị trường PC-based Control ở châu Âu(Theo Computerzeitung 5/1998)165.3345665.478.701002003004005006007001998 2000 2002 2004Doanh số dự báo (Triệu USD) 5© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 5: Kiến trúc PC-based Control© 2005 - HMSCác phạmvi ứng dụng tiêu biểu Các dây chuyềnchế tạo, lắpráp, đóng bao:– Thay thế giải pháp PLC truyềnthống => Slot-PLC, Soft-PLC–Kếthợpchứcnăng điềukhiểnvàvận hành-giám sát tạichỗ– Độ tin cậy không phảilàvấn đề đáng lo ngại Điềukhiển chuyển động:– Thay thế giải pháp CNC truyềnthống => Soft-CNC– Điềukhiểntaymáy Điềukhiểnmột nhóm thiếtbị, máy móc đơn lẻ Điềukhiển quá trình: công nghệ thựcphẩm, dượcphẩm, xử lý nướcsạch, nướcthải, CN bán dẫn, . SCADAÖ Khả năng xử lý nhanh, hỗnhợp, linh hoạt, dễ tíchhợp HMI và các chứcnăng cao cấp 6© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 5: Kiến trúc PC-based Control© 2005 - HMS5.2 Các vấn ₫ề cơ bản củagiảiphápPC Nâng cao độ tin cậy: –Sử dụng các chủng loại PC công nghiệphoặcítraphảilàPC cóthương hiệutin cậy–Nếucóthể, nên sử dụng FlashROM thay cho đĩacứng–Cầnhệđiều hành tốt, hoạt động ổn định–Loạitrừ hoàn toàn các chương trình ứng dụng khác–Cầngiải pháp dự phòng nóng trong trường hợpcầnthiết Đảmbảotínhnăng thờigianthực:–Hệđiều hành thờigianthựchoặcítralà HĐH đa nhiệmcóđápứng phần cơ bảnvề tính năng thờigianthực (quan trọng nhất: chu kỳđiềukhiểnvà độ rung, jitter) Lậptrìnhthuậntiện–Nếu dùng ngôn ngữ bậc cao: cầnthư việnmạnh, dễ sử dụng–Tốthơnhết: công cụ lậptrìnhtrực quan + phầnmềm khung 7© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 5: Kiến trúc PC-based Control© 2005 - HMS5.3 Cấuhìnhcơ bảnMTĐKBus trường, bus thiếtbịA S A SA S A SI/O I/ODesktop-PC PC-104 CompactPCISingle Board ComputerÂBắtbuộcsử dụng vào/ra từ xa hoặcthiếtbị bus trường 8© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 5: Kiến trúc PC-based Control© 2005 - HMSSlot-PLC, Embedded PLC PC + PLC dướidạng một card ISA/PCI PLC cho điềukhiển, PC cho lậptrình& vận hành-giám sát PLC hoạt động độclập, chỉ sử dụng nguồncấptừ PC PLC đượccàiđặthệđiều hành TGT Lập trình hoàn toàn tương tự như cho PLC thôngthường Giao tiếp PC <=> PLC đơn giản qua bus PCI/ISA Ưu điểm: gọnnhẹ, tương đốitin cậy Nhược điểm: –Chưalợidụng đượcthế mạnh thựcsự củaPC–Ítcósự lựachọncáckhối vào/ra 9© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 5: Kiến trúc PC-based Control© 2005 - HMSCấutrúcphầncứng Slot-PLCCPUMultiport-MemoryRAMEPROMPowersupplyBusdriverCPU RAMInterfacesPCSlot-PLCMonitorKeyboardSerialParallelField busPC BusPowersupplyAI/OS I/O 10© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 5: Kiến trúc PC-based Control© 2005 - HMSMô hình phầnmềmSlot-PLCPC BIOS + ISA/PCI InterfacePC Operating System(WinNT, Win200, Linux, .) PLCProgramSCADA/HMIApplicationCông cụ lậptrìnhPLCCông cụ SCADA/HMIPLC Operating SystemISA/PCI InterfaceVí dụ sảnphẩm:– Phoenix Contact: PC WORX (sử dụng Interbus)– Siemens: WinAC, Component-based Automation [...]... trúc PC-based Control © 2005 - HMS Chương 5: Kiến trúc PC-based Control 5.1 Tạisaosử dụng giải pháp PC 5.2 Các vấn đề cơ bản của giải pháp PC 5.3 Cấu hình cơ bảnmột hệ PC-based Control Các loạigiải pháp khác nhau 5.4 Hệ điều khiển phân tán trên nền PC 5.5 Các điểmmấuchốt trong kiến trúc PC-based Control 7 © 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 5: Kiến trúc PC-based Control © 2005 - HMS 5.3 Cấuhìnhcơ bản MTĐK Bus... PC-104 CompactPCI Single Board Computer  Bắtbuộcsử dụng vào/ra từ xa hoặcthiếtbị bus trường © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 1Chương 1 Hệ thống ₫iềukhiểnphân tán 8/27/2005 Chương 5: Ki ến trúc PC-based Control 11 © 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 5: Kiến trúc PC-based Control © 2005 - HMS Soft-PLC, SoftLogic  PC thựchiệnvớivaitrònhư mộtPLC  Yêu cầuphầnmềmchạy(PLC runtime engine)  Mơ hình lập trình...20 © 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 5: Kiến trúc PC-based Control © 2005 - HMS DCS, PLC hay PC? DCS PLC PC Qui mô ứng dụng vừa/lớnvừa/nhỏ vừa/nhỏ Thời gian >100ms > 20ms > 1ms Điềukhiểnliêntụcrờirạclai Tính sẵn sàng ++ + +/o Giá thành cao vừaphảivừaphải Phát triển++++/++ Tính năng mở oo++ Chủđộng o + ++ 14 © 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 5: Kiến trúc PC-based Control © 2005 - HMS Mơ hình giao tiếp... bus PC Bus Power supply A I/O S I/O 4 © 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 5: Kiến trúc PC-based Control © 2005 - HMS Thị trường PC-based Control ở châu Âu (Theo Computerzeitung 5/1998 ) 165.3 345 665.4 78.7 0 100 200 300 400 500 600 700 1998 2000 2002 2004 Doanh số dự báo (Triệu USD) 12 © 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 5: Kiến trúc PC-based Control © 2005 - HMS Mơ hình phầnmềm Soft-PLC BIOS Operating System (WinNT,... phịng nóng trong trường hợpcầnthiết  Đảmbảotínhnăng thờigianthực: Hệ iều hành thờigianthựchoặcítralà HĐH đa nhiệmcóđáp ứng phần cơ bảnvề tính năng thờigianthực (quan trọng nhất: chu kỳđiềukhiểnvà độ rung, jitter)  Lậptrìnhthuậntiện –Nếu dùng ngơn ngữ bậc cao: cầnthư việnmạnh, dễ sử dụng –Tốthơnhết: cơng cụ lậptrìnhtrực quan + phầnmềm khung 2 © 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 5: Kiến trúc PC-based Control ©... HMS Mơ hình giao tiếp qua COM và OPC SCADA/HMI (VB, Delphi, ) Giao diện COM PM Điềukhiển (C, C++, ) SCADA (WinCC) PM Điềukhiển (C, C++, ) SCADA (iFIX) OPC Server Giao diện COM thơng thường: Hiệusuấtcao Khótíchhợp các cơng cụ chun dụng Giao diệnOPC: Hiệusuấtkhácao Đanăng 17 © 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 5: Kiến trúc PC-based Control © 2005 - HMS Trạmvậnhành/Trạmkỹ thuật  Cấuhìnhphầncứng tiêu biểu: –... lậptrìnhPLC Cơng cụ SCADA/HMI Ví dụ sảnphẩm: – Softing: 4Control (nhiềuloại bus trường) – Siemens: WinLC 6 © 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 5: Kiến trúc PC-based Control © 2005 - HMS 5.2 Các vấn ₫ề cơ bản củagiảiphápPC  Nâng cao độ tin cậy: –Sử dụng các chủng loại PC cơng nghiệphoặcítraphảilàPC có thương hiệutin cậy –Nếucóthể, nên sử dụng FlashROM thay cho đĩacứng –Cầnh điều hành tốt, hoạt động ổn định –Loạitrừ hoàn... > 40GB –Giaodiện Fast Ethernet  Cấuhìnhphầnmềmtiêubiểu Hệ iều hành: NT/2000/XP – SCADA Runtime – COM/OPC Client – ĐốivớiES: Cơngcụ lập trình, cơng cụ SCADA,  Phương pháp tạo ứng dụng –Cơngcụ SCADA/HMI chun dụng, độclập –Cóthể sử dụng bổ sung: C/C++, Java, 9 © 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 5: Kiến trúc PC-based Control © 2005 - HMS Cấutrúcphầncứng Slot-PLC CPU Multiport- Memory RAM EPROM Power supply Bus driver CPU . nhau5.4 Hệ điều khiển phân tán trên nền PC5.5 Các điểmmấuchốt trong kiến trúc PC-based Control 3© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 5: Kiến trúc PC-based Control . SƠNChương 1Chương 1Hệ thống ₫iềukhiểnphân tán8 /27/2005Chương 5: Kiến trúc PC-based Control 2© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 5: Kiến trúc PC-based Control 2005