Chuong 1-Cac Khai niem _HHTTCN

ĐẠI HỌC ĐÔNG Á BÀI GIẢNG: HỆ THỐNG THÔNG TIN CÔNG NGHIỆP ĐẠI HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Chương 1: Các khái niệm hệ đo & điều khiển Công nghiệp Giảng viên: ThS Trịnh Thế Vinh Mobi: 09 353 09 12/3/2005 888 Email: vpmity@gmail.com Chương 1: Các khái niệm hệ đo & điều khiển Công nghiệp 1.1 Chức hệ thông đo điều khiển CN 1.1.1 Chức điều khiển trình 1.1.2 Chức điều khiển logic, liên động cảnh báo 1.1.3 Chức giao tiếp người hệ thống 1.1.4 Chức thu thập quản lý thông tin 1.2 Các khái niệm hệ thiết bị đại CN: 1.2.1 Smart Device 1.2.2 PLC ( Programmable Logic Controller) 1.2.3 SCADA ( Supervisory Control And Data Acquisition) 1.2.4 DCS(Distributed Control System) 1.1 Chức hệ thông đo điều khiển CN Chức điều khiển trình - Điều khiển trình nhiệt độ, áp suất, lưu lượng Theo hàm thời gian - Các điều khiển tương tự 4-20 mA - Các điều khiển lai, số - DCS Chức điều khiển Logic, liên động, cảnh báo - Điều khiển logic, liên động thiết bị , điều khiển tuần tự, cảnh báo - Relay điện, Timer, Counter - IC số - PLC Chức giao tiếp người hệ thống - Người vận hành theo dõi q trình, điều khiển trình, thay đổi Setpoint - Panel điều khiển, công tắc, nút ấn, chiết áp Đèn báo, đồng hồ (Analog, digital) - Giao diện máy tính dựa phần mềm HMI Chức thu thập quản lý thông tin - Đo, thu thập quản lý thông tin -bằng tay (thủ công) - Các đồng hồ tự ghi, relay tự rơi, recorder - Sử dụng máy tính Smart Device - Thiết bị số sở uP có khả xử lý thơng tin - Hiển thị chỗ hay từ xa - Mềm dẻo, kinh tế - Có khả tự động kiểm tra, chuẩn đoán PLC (Programmable Logic Controller) Thiết bị điều khiển khả trình (PLC, programmable logic controller) loại máy tính điều khiển chuyên dụng, nhà phát minh người Mỹ Richard Morley lần đưa ý tưởng vào năm 1968 Dựa yêu cầu kỹ thuật General Motors xây dựng thiết bị có khả lập trình mềm dẻo thay cho mạch điều khiển logic cứng, hai công ty độc lập Allen Bradley Bedford Associates (sau Modicon) đưa trình bày sản phẩm Các thiết bị xử lý tập lệnh logic bản, 128 điểm vào/ra (1 bit) 1kByte nhớ - Thiết bị số sở uP - Phát triển để thay cho Relay,Timer - Sử dụng để điều khiển trình, liên động với đầu I/O số - Chương trình viết ngơn ngữ Ladder Logic PLC (Programmable Logic Controller) SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) Điều khiển giám sát (và thu thập liệu) -Hỗ trợ người việc quan sát điều khiển từ xa -Có giao diện người-máy -HMI (Human-Machine Interface) - Giao diện người-máy + Thành phần hệ SCADA, + Các phương tiện quan sát/thao tác cấp thấp -Các trạm điều khiển giám sát trung tâm + Engineering Station (ES) + Operator Station (OS) + Server Station (SS) -Các trạm thu thập liệu trung gian + Remote Terminal Unit (RTU ) + Data Collection Unit (DCU): PLC, PC, I/O SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) - Hệ thống truyền thông + Mạng truyền thông công nghiệp + Mạng viễn thông/truyền liệu đường dài (vô tuyền, hữu tuyến) + Các thiết bị chuyển đồi, dồn kênh (Modem, Multiplexer - Các công cụ phát triển ứng dụng *Giao diện người-máy (HMI) +Sơ đồ hệ thống, sơ đồ cơng nghệ + Hiển thị biến q trình qua "thiết bị ảo" + Đồ thị thời gian thực, đồ thị liệu tĩnh + Các phím thao tác, nút điều khiển (controls • Hỗ trợ trao đổi tin tức (Messaging), xử lý kiện (Event), cố (Alarm) • * Hỗ trợ việc thống kê lập báo cáo (Reporting) - Phần mềm kết nối với nguồn liệu (drivers cho PLC, module vào/ra, cho hệ thống bus trường) * Cơ sở liệu trình, liệu cấu hình hệ thống Hệ người dùng Hệ nhiều người dùng Hệ Web Client Hệ phân tán Hệ chạy dự phòng Communication DCS ( Distributed Control System) - Các thiết bị điều khiển số + Phần cứng phần mềm thu thập thông tin - Đường truyền tốc độ cao -Các module bố trí phân tán -Mỗi Module thực chức riêng - Có giao diện để nối máy tính điều khiển giám sát điều khiển DCS ( Distributed Control System) DCS ( Distributed Control System) DCS ( Distributed Control System) DCS ( Distributed Control System) DCS Truyền thông - Các hệ sử dụng điều khiển trình đặc chủng theo kiến trúc riêng nhà sản xuất - Các hệ cũ thường đóng kín, tuân theo chuẩn giao tiếp công nghiệp, điều khiển sử dụng thường làm nhiệm vụ điều khiển trình, phải sử dụng kết hợp PLC cho toán điều khiển logic điều khiển trình tự -Các hệ có tính mở tốt hơn, số điều khiển lai đảm nhiệm chức điều khiển trình, điều khiển trình tự điều khiển logic (hybrid controller) - Để hỗ trợ toán điều khiển trình diễn đồng thời,khối xử lý trung tâm cài đặt hệ điều hành thời gian thực, đa nhiệm - riêng nhà sản xuất phát triển sản phẩm thông dụng pSOS, TSOS, VRTX, Chu kỳ thời gian nhỏ thực mạch vòng điều khiển thường nằm khoảng 10-100ms, trường hợp đặc biệt (ví dụ cho nhà máy điện) tới 1ms DCS ( Distributed Control System) - Một số sản phẩm tiêu biểu với tên trạm điều khiển cục liệt kê đây: • AdvantOCS (ABB): Advant Controller, hệ điều hành riêng • Freelance 2000 (ABB): D-PS D-FC, hệ điều hành pSOS • DeltaV (Fisher-Rosermount): Visual Controller, hệ điều hành TSOS • PlantScape (Honeywell): PlantScape Controller, hệ điều hành riêng Centum CS1000/CS3000 (Yokogawa): PFCx-E, AFS10x/AFS20x, hệ điều hành ORKID - DSC PLC Một số hệ DCS PLC tiêu biểu SattLine (ABB), Process Logix (Rockwell), Modicon TSX (Schneider Electric), PCS7 (Siemens),… • Thực chất, ngày đa số PLC vừa sử dụng cho tốn điều khiển logic điều khiển trình Tuy nhiên, PLC sử dụng hệ điều khiển phân tán thường có cấu hình mạnh, hỗ trợ điều khiển trình tự với phương pháp lập trình đại (ví DCS ( Distributed Control System) DSC PC Giải pháp sử dụng máy tính cá nhân (PC) trực tiếp làm thiết bị điều khiển bàn tới rộng rãi, mà trở thành thực tế phổ biến năm gần Nếu so sánh với điều khiển khả trình (PLC) điều khiển DCS đặc chủng mạnh PC khơng nằm tính mở, khả lập trình tự do, hiệu tính tốn cao đa chức năng, mà cịn khía cạnh kinh tế Các bước tiến lớn kỹ thuật máy tính, cơng nghiệp phần mềm cơng nghệ bus trường yếu tố thúc đẩy khả cạnh tranh PC điều khiển công nghiệp DCS PC hướng giải pháp tương đối mới, có số sản phẩm thị trường PCS7 (Siemens, giải pháp Slot-PLC), 4Control (Softing), Stardom (Yokogawa),Ovation (Westinghouse-Emerson Process Management) … Hướng giải pháp thể nhiều ưu điểm mặt giá thành, hiệu tính tốn tính mở Một trạm điều khiển cục máy tính cá nhân cơng nghiệp cài đặt hệ điều hành thời gian thực card giao diện bus trường card giao diện bus hệ thống