Hệ thống điều khiển phân tán - chương 4

Hệ thống điều khiển phân tán - chương 4

© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 1Chương 1Hệ thống ₫iềukhiểnphân tán8/27/2005Chương 4: KiếntrúcDCS 2© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 4: Kiến trúc DCS© 2005 - HMSChương 4: KiếntrúcDCS4.1 Giớithiệu chungPhạmvi ứng dụng4.2 Cấuhìnhcơ bảncủacáchệ DCSGiớithiệu các thành phầnchínhCác ví dụ sảnphẩmminhhọa4.3 Các điểmmấuchốt trong kiếntrúcDCS4.4 So sánh kiến trúc PLC/HIM với DCS 3© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 4: Kiến trúc DCS© 2005 - HMS4.1 Giớithiệuchung về DCS DCS = Distributed Control System –Tiến hóa từ giải pháp DDC, phân tán chứcnăng điềukhiểnxuống nhiềubộđiềukhiểnnốimạng–Hệđiều khiển tích hợp trọn vẹncủa một nhà sản xuất (tíchhợpvề phầncứng, phầnmềmvàchứcnăng) Hệ DCS đầu tiên: TDC2000 của Honeywell (1975) Các sảnphẩmtiêubiểu:– ABB: Advant OCS, IndustrialIT– Emerson (Fisher-Rosemount): PROVOX, DeltaV– Honeywell: PlantScape– Invensys (Foxboro): I/A Series– Siemens: Teleperm, PCS7– Yokogawa: Centum CS1000/CS3000 4© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 4: Kiến trúc DCS© 2005 - HMSPhạmvi ứng dụng củaDCS Chủ yếu trong công nghiệpchế biến:–Hóachất, hóa dầu, thựcphẩm, mỹ phẩm, dượcphẩm– Khai thác dầu khí, than– Điệnnăng, xi măng, giấy– Luyện kim, cán thép– . Ưu điểm:– Tính tích hợpcao(phầnmềm, phầncứng, giao tiếp, chứcnăng điềukhiểnvàgiámsát)–Pháttriển ứng dụng trực quan, linh hoạt, đơngiản, gầngũivới công nghệ– Độ tin cậy cao nhờ khả năng độclậpcảnh giới, chẩn đoán lỗicủacáctrạm, cấu trúc phân tán và cấuhìnhdự phòng Nhược điểm:– Giá thành hệ thống tương đốicao–Nhiềuhệ thống thể hiệntínhđóng kín 5© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 4: Kiến trúc DCS© 2005 - HMS4.2 Cấuhìnhcơ bản một hệ DCSPROCESSSystem bus/ Control NetworkLANLocal Control Unit (LCU)OSOSESOperator StationEngineering StationRemote I/O (RIO)4-20mAFieldbusAlarm PrinterReport Printer 6© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 4: Kiến trúc DCS© 2005 - HMSCác thành phầnchính Khối điềukhiểncụcbộ (LCU), bộđiềukhiển: Chứcnăng điềukhiểncơ sở và giám sát (chủ yếu cho cácbiếntương tự), có thể cảđiềukhiểncaocấp Vào/ra từ xa (RIO), vào/ra phân tán Trạmvận hành: Chứcnăng giao diệnvận hành & giámsát, quảnlýdữ liệu Trạmkỹ thuật: Phát triểnphầnmềm, cấuhìnhvàchẩnđoán hệ thống Bus hệ thống (system bus, data highway), bus điềukhiển Tùy chọn: Các loạitrạmchủ, các máy tính điềukhiểncao cấp, các loại bus trường, bus thiếtbị (Foundation Fieldbus, DP, DeviceNet .) 7© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 4: Kiến trúc DCS© 2005 - HMSVí dụ: DeltaV (Fisher-Rosermount)EngineeringWorkstationOperatorWorkstationApplicationServerOperatorWorkstationDeltaVControllersFast Ethernet 8© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 4: Kiến trúc DCS© 2005 - HMSVí dụ: PlantScape (Honeywell) 9© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 4: Kiến trúc DCS© 2005 - HMSVí dụ: Centum CS3000 (Yokogawa)Remote I/O NodesLocalI/O NodesHISEWSHistorian/ PerformancePlant EthernetFCSVnetEWS: Engineering WorkstationHIS: Human Interface Station 10© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 4: Kiến trúc DCS© 2005 - HMSVí dụ: PCS7 (Siemens) [...]... ĐiềukhiểnPID, điềukhiểntỉ lệ, điều khiểntầng, điềukhiểnmờ – Điềukhiểntrìnhtự, điềukhiển khóa liên động – Điềukhiểncaocấp: ĐiềukhiểnMPC, điềukhiểntheocơng thức, điềukhiển thích nghi  Tự chẩn đốn  Xử lý truyền thơng 8 © 20 04, HỒNG MINH SƠN Chương 4: Kiến trúc DCS © 2005 - HMS Ví dụ: PlantScape (Honeywell) 3 © 20 04, HỒNG MINH SƠN Chương 4: Kiến trúc DCS © 2005 - HMS 4. 1 Giớithiệuchung về DCS  DCS = Distributed... dùng bus chuẩn hóa  Phân tán chưatriệt để (chứcnăng điềukhiểnvẫnchỉ nằm ở các bộđiềukhiển) 20 © 20 04, HỒNG MINH SƠN Chương 4: Kiến trúc DCS © 2005 - HMS Ví dụ bố trí phịng ₫iềukhiển trung tâm 21 © 20 04, HỒNG MINH SƠN Chương 4: Kiến trúc DCS © 2005 - HMS Bus hệ thống  Chứcnăng: –Nốimạng các bộđiềukhiểnvớicáctrạmvận hành/trạmkỹ thuật –Nốimạng các bộđiềukhiểnvới nhau (bus điềukhiển)  Đặc điểmkỹ thuật: –Mạng...© 20 04, HOÀNG MINH SƠN Chương 1Chương 1 Hệ thống ₫iềukhiểnphân tán 8/27/2005 Chương 4: Ki ếntrúcDCS 10 © 20 04, HỒNG MINH SƠN Chương 4: Kiến trúc DCS © 2005 - HMS Ví dụ: PCS7 (Siemens) 26 © 20 04, HỒNG MINH SƠN Chương 4: Kiến trúc DCS © 2005 - HMS 4. 4 So sánh DCS và PLC/HMI  Ngày càng giống nhau về: –Cấutrúcphầncứng –Phạmvi chứcnăng –Ngơnngữ... tiêu biểu: – Đặtcấuhìnhhệ thống, lưutrữ và quảnlýdữ liệucấuhìnhhệ thống – Tham số hóa, đưacácthiếtbị trường vào vận hành –Lậptrìnhđiềukhiển (LD, FBD/CFC, SFC, C/C++/BASIC, ) –Thử nghiệmvàgỡ rốichương trình –Tạogiaodiệnngười-máy và các chứcnăng điềukhiểngiám sát khác – Quan sát và chẩn đoán lỗihệ thống 7 © 20 04, HỒNG MINH SƠN Chương 4: Kiến trúc DCS © 2005 - HMS Ví dụ: DeltaV (Fisher-Rosermount) Engineering Workstation Operator Workstation Application Server Operator Workstation DeltaV Controllers Fast... thể cảđiềukhiểncaocấp  Vào/ra từ xa (RIO), vào/ra phân tán  Trạmvận hành: Chứcnăng giao diệnvận hành & giám sát, quảnlýdữ liệu  Trạmkỹ thuật: Phát triểnphầnmềm, cấuhìnhvàchẩn đốn hệ thống  Bus hệ thống (system bus, data highway), bus điều khiển  Tùy chọn: Các loạitrạmchủ, các máy tính điềukhiển cao cấp, các loại bus trường, bus thiếtbị (Foundation Fieldbus, DP, DeviceNet ) 14 © 20 04, HỒNG... lệnh Hệ thống hướng dẫnchỉđạo –Hướng dẫntrợ giúp –Bảotr hệ thống  Quảnlýdữ liệu quá trình –Xử lý, lưutrữ –Phụcvụ truy vấn  Xử lý các sự kiện, sự cố –Gửi thông báo, yêu cầu xác nhận –Bảng hiểnthị tóm tắt, bảng hiểnthị chi tiết  Hỗ trợ lập báo cáo tựđộng 6 © 20 04, HỒNG MINH SƠN Chương 4: Kiến trúc DCS © 2005 - HMS Các thành phầnchính  Khối điềukhiểncụcbộ (LCU), bộđiềukhiển: Chức năng điềukhiểncơ... MINH SƠN Chương 4: Kiến trúc DCS © 2005 - HMS Các chức năng của bộ₫iềukhiển  Xử lý và giám sát các giá trị vào/ra: –Chuyển đổi D/A, A/D, lọc nhiễu, chuyển thang – Giám sát ngưỡng giá trị, tạo các thơng báo báo động –Lưutrữ tạmthời các giá trị vào/ra –Hạnchế tín hiệura, đặtcáctínhiệuravề trạng thái an tồn trong trường hợpcósự cố  Điềukhiển: – Điềuchỉnh tựđộng: ĐiềukhiểnPID, điềukhiểntỉ lệ, điều khiểntầng,... phát triểntíchhợp (điềukhiểncơ sở, điềukhiểncaocấp, HMI, ), cơ sở dữ liệu toàn cục – PLC/HMI: Cấuhìnhphầncứng tương đốitự do, cơng cụ lập trình PLC và cơng cụ SCADA/HMI độclậpvới nhau, cơ sở dữ liệu độclập=> phứctạphơn Ö DCS ≠ PLC+HMI 2 © 20 04, HỒNG MINH SƠN Chương 4: Kiến trúc DCS © 2005 - HMS Chương 4: KiếntrúcDCS 4. 1 Giớithiệu chung Phạmvi ứng dụng 4. 2 Cấuhìnhcơ bảncủacáchệ DCS Giớithiệu các... phầnchính Các ví dụ sảnphẩmminhhọa 4. 3 Các điểmmấuchốt trong kiếntrúcDCS 4. 4 So sánh kiến trúc PLC/HIM với DCS 17 © 20 04, HỒNG MINH SƠN Chương 4: Kiến trúc DCS © 2005 - HMS Các chứcnăng củatrạmvậnhành  Hiểnthị: – Các hình ảnh chuẩn: hình ảnh tổng quan, hình ảnh nhóm, hình ảnh từng mạch vịng, hình ảnh điềukhiểntrìnhtự – Các hình ảnh đồ họatự do: lưu đồ cơng nghệ, các phím điềukhiển –Cácđồ thị thờigianthựcvàđồ... (Fisher-Rosermount) Engineering Workstation Operator Workstation Application Server Operator Workstation DeltaV Controllers Fast Ethernet 24 © 20 04, HỒNG MINH SƠN Chương 4: Kiến trúc DCS © 2005 - HMS KiếntrúcDCS"truyềnthống"  Kiếntrúc"đóng kín" –Hỗ trợ ít các chuẩn cơng nghiệp –Phương pháp lập trình riêng – Khó tích hợpsảnphẩm hãng thứ 3 (phầncứng, phầnmềm)  Bộđiềukhiển: –Chuyêndụng, đặcchủng –Chỉđiềukhiển các quá trình liên tụchoặctheomẻ  Giao diện quá trình: – 4- 2 0mA, HART –Vào/ratập trung . cố Điềukhiển:– Điềuchỉnh tựđộng: ĐiềukhiểnPID, điềukhiểntỉ lệ, điềukhiểntầng, điềukhiểnmờ– Điềukhiểntrìnhtự, điềukhiển khóa liên động– Điềukhiểncaocấp: ĐiềukhiểnMPC,. 20 04, HOÀNG MINH SƠNChương 1Chương 1Hệ thống ₫iềukhiểnphân tán8 /27/200 5Chương 4: KiếntrúcDCS 2© 20 04, HOÀNG MINH SƠNChương 4: Kiến trúc DCS© 2005 - HMSChương