ĐỀ CƯƠNG câu hỏi THI của học PHẦN điều KHIỂN PHÂN tán

Thái nguyên ngày 27 tháng năm 2013 ĐỀ CƯƠNG CÂU HỎI THI CỦA HỌC PHẦN ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN MỤC LỤC MỤC LỤC I.CHƯƠNG 1.Hệ thống điều khiển phân tán gì? Các ứng dụng hệ thống điều khiển phân tán 2.Trình bày cấu trúc thành phần hệ thống DCS Trình bày mơ hình phân cấp hệ thống điều khiển giám sát công nghiệp 4.Trình bày cấu trúc điều khiển tập trung theo nguyên tắc vào tập trung 5.Trình bày cấu trúc điều khiển tập trung theo nguyên tắc vào phân tán 10 6.Trình bày cấu trúc điều khiển phân tán theo nguyên tắc vào tập trung 11 7.Trình bày cấu trúc điều khiển phân tán theo nguyên tắc vào phân tán 12 II.CHƯƠNG 13 1.Trình bày cấu hình hệ thống điều khiển phân tán 13 2.Trình bày BUS trường trạm vào/ra từ xa hệ thống điều khiển phân tán 14 3.Trình bày BUS hệ thống hệ thống điều khiển phân tán 15 4.Trình bày trạm điều khiển cục hệ thống điều khiển phân tán 16 5.Trình bày trạm vận hành hệ thống điều khiển phân tán 17 6.Trình bày trạm kỹ thuật hệ thống điều khiển phân tán 18 7.Trình bày nguyên tắc hệ DCS truyền thống 19 8.Trình bày nguyên tắc hệ DCS dựa PLC 20 9.Trình bày nguyên tắc hệ DCS dựa PC 21 10.Trình bày vấn đề kỹ thuật nghiên cứu hệ điều khiển phân tán 22 III.CHƯƠNG 23 Hệ thống thời gian thực gì? Các đặc điểm hệ thống thời gian thực Lấy ví dụ minh họa 23 2.Xử lý thời gian thực gì? Hệ điều hành thời gian thực gì? 24 Q trình tính tốn gì? Tác vụ(task) gì? 25 4.Trình bày phương pháp lập lịch 26 5.Trình bày kiến trúc xử lý phân tán 27 Trình bày chế giao tiếp điều khiển phân tán 28 Trình bày vấn đề đồng hóa xử lý phân tán 29 IV.CHƯƠNG 30 1.Trình bày mơ hình giao tiếp mạng theo IEC 61131-5 30 2.Trình bày nội dung chuẩn IEC-61131 31 3.Trình bày mơ hình hệ phần mềm theo tiêu chuẩn IEC-61131 32 4.Trình bày mơ hình giao tiêu chuẩn IEC-61131 33 5.Trình bày mơ hình hệ thống theo tiêu chuẩn IEC-61499 35 6.Trình bày mơ hình thiết bị theo tiêu chuẩn IEC-61499 36 7.Trình bày mơ hình tài ngun theo tiêu chuẩn IEC-61499 37 8.Trình bày mơ hình ứng dụng theo tiêu chuẩn IEC-61499 39 9.Trình bày mơ hình khối chức theo tiêu chuẩn IEC-61499 40 10.Trình bày mơ hình phân tán theo tiêu chuẩn IEC-61499 42 11.Trình bày mơ hình quản lý theo tiêu chuẩn IEC-61499 42 12.Trình bày mơ hình trạng thái hoạt động theo tiêu chuẩn IEC-61499 43 I.CHƯƠNG 1.Hệ thống điều khiển phân tán gì? Các ứng dụng hệ thống điều khiển phân tán Hệ điều khiển phân tán (Distributed Control System, DCS) khái niệm xuất xứ từ ngành công nghiệp chế biến, hệ thống điều khiển q trình tích hợp trọn vẹn nhà sản xuất Ngày nay, khái niệm DCS hiểu với nghĩa rộng nhiều, để tất hệ thống điều khiển tích hợp tồn diện có cấu trúc điều khiển phân tán Vì thế, ứng dụng hệ điều khiển phân tán phổ biến công nghiệp chế biến, mà lan rộng sang lĩnh vực khác Các hệ DCS ngày chiếm khoảng 12% thị phần thị trường tự động hóa Kiến trúc giải pháp điều khiển công nghiệp áp dụng rộng rãi lĩnh vực ứng dụng khác Vì thế, nội dung đề cập chương trình mang tính tổng qt, áp dụng ngồi ứng dụng cơng nghiệp Ví dụ, hệ thống điều khiển giám sát hệ thống giao thông, vận tải (đường bộ, đường sắt hàng không) hệ thống phân phối lượng lĩnh vực thích hợp ứng dụng phương pháp điều khiển phân tán: • Điều khiển thiết bị máy móc đơn lẻ (cơng nghiệp gia dụng): Các máy móc, thiết bị sản xuất hàng loạt, v́ yêu cầu đầu tư cho giải pháp điều khiển phải thật tiết kiệm (chương tŕnh nhỏ, tốn nhớ) Các tốn điều khiển khác nhau, từ điều khiển logic tới điều khiển phản hồi, điều khiển chuyển động, điều khiển mờ,… Các giải pháp điều khiển tiêu biểu điều khiển nhúng (μP, μC), CNC, PLC, • Tự động hóa cơng nghiệp, chia hai lĩnh vực: + Công nghiệp chế biến, khai thác: Các toán điều khiển tiêu biểu điều khiển tŕnh (process control), điều khiển tŕnh tự (sequence control), bên cạnh điều khiển logic Các thiết bị dùng phổ biến là:PLC, DCS, (I)PC, Compact Digital Controllers +Công nghiệp chế tạo, lắp ráp: Các toán điều khiển tiêu biểu điều khiển logic, điều khiển chuyển động, điều khiển kiện rời rạc Các thiết bị dùng chủ yếu PLC, CNC, PC Nay hệ DCS t́m số ứng dụng lĩnh vực • Điều khiển hệ thống giao thơng, vận tải: Đặc thù toán điều khiển logic, điều khiển kiện rời rạc Các thiết bị dùng PLC, DCS, PC, μP, μC, • Điều khiển hệ thống phân phối lượng (dầu khí, gas, điện): Kết hợp tốn điều khiển tŕnh với điều khiển kiện rời rạc, điều khiển logic, sử dụng PLC, DCS, IPC, •Tự động hóa ṭa nhà: Rơle, PLC, μp, μC, •Điều khiển giám sát hệ thống quốc pḥng: IPC, μP, μC, DSP thiết bị đặc chủng khác •Điều khiển giám sát hệ thống thủy lợi, mơi trường: PLC, IPC, • Các hệ thống điều khiển công nghiệp Chương tŕnh học đặt trọng tâm vào giải pháp điều khiển công nghiệp, chia làm hai lĩnh vực ứng dụng bản: +Công nghiệp chế biến, khai thác (Process Industry): Dầu khí, hóa dầu, hóa mỹ phẩm, dược phẩm, xi măng, giấy, +Công nghiệp chế tạo, lắp ráp (Manufactoring Industry): Công nghiệp ôtô,máy công cụ, công nghiệp điện tử, vi điện tử, thiết bị dân dụng, 2.Trình bày cấu trúc thành phần hệ thống DCS Hệ thống điều khiển giám sát N Thiết bị điều khiển tự động NI I/O I/O NI N nối trực tiếp nối qua mạng NI NI Cảm biến chấp hành N I/O network interface (giao diện mạng) input/output (vào/ra) Quá trình kỹ thuật Hình 2-1: Các thành phần hệ thống ₫iều khiển giám sát Tùy theo loại cảm biến, tín hiệu chúng đưa tín hiệu nhị phân, tín hiệu số hay tín hiệu tương tự theo chuẩn điện học thông dụng khác (1 10V, 5V, 20mA, 20mA, v.v ) Trước xử lý máy tính số, tín hiệu đo cần chuyển đổi, thích ứng với chuẩn giao diện vào/ra máy tính Bên cạnh đó, ta cần biện pháp cách ly điện học để tránh ảnh hưởng xấu lẫn thiết bị Đó chức module vào/ra (I/O) Một hệ thống điều khiển giám sát bao gồm thành phần chức sau đây: • Giao diện q trình: Các cảm biến cấu chấp hành, ghép nối vào/ra, chuyển đổi tín hiệu • Thiết bị điều khiển tự động: Các thiết bị điều khiển điều khiển chuyên dụng, điều khiển khả trình PLC (programmable logic controller), thiết bị điều chỉnh số đơn lẻ (compact digital controller) máy tính cá nhân với phần mềm điều khiển tương ứng • Hệ thống điều khiển giám sát: Các thiết bị phần mềm giao diện người máy, trạm kỹ thuật, trạm vận hành, giám sát 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, chế thực chức an tồn Trình bày mơ hình phân cấp hệ thống điều khiển giám sát công nghiệp Càng cấp chức mang tính chất đòi hỏi u cầu cao độ nhanh nhạy, thời gian phản ứng Một chức cấp thực dựa chức cấp dưới, khơng đòi hỏi thời gian phản ứng nhanh cấp dưới, ngược lại lượng thông tin cần trao đổi xử lý lại lớn nhiều Thông thường, người ta coi ba cấp thuộc phạm vi hệ thống điều khiển giám sát Tuy nhiên, biểu thị hai cấp (quản lý công ty điều hành sản xuất) giúp ta hiểu thêm mơ hình lý tưởng cho cấu trúc chức tổng thể cho cơng ty sản xuất cơng nghiệp Tính toán giá thành, lãi suất thống kê số liệu sản xuất, kinh doanh, xử lý đơn đặt hàng, kế hoạch tài nguyên Đánh giá kết quả, lập kế hoạch sản xuất, bảo dưỡng máy móc, tính tốn tối ưu hố sản xuất Giám sát, vận hành, Điều khiển cao cấp, Lập báo cáo Điều khiển, điều chỉnh, bảo vệ, an tồn ghi chép tường trình Đo lường, truyền động, chuyển đổi tín hiệu QL cơng ty Điều hành sản xuất Điều khiển giám sát Cấp điều khiển trình Điều khiển Chấp hành Cấp trường Quá trình kỹ thuật Hình 2-2: Mơ hình phân cấp chức hệ thống ₫iều khiển giám sát Cấp chấp hành Các chức cấp chấp hành đo lường, truyền động chuyển đổi tín hiệu trường hợp cần thiết Thực tế, đa số thiết bị cảm biến (sensor) hay cấu chấp hành (actuator) có phần điều khiển riêng cho việc thực đo lường/truyền động xác nhanh nhạy Các thiết bị thơng minh đảm nhận việc xử lý thô thông tin, trước đưa lên cấp điều khiển Cấp điều khiển Nhiệm vụ cấp ₫iều khiển nhận thông tin từ cảm biến, xử lý thơng tin theo thuật tốn định truyền đạt lại kết xuống cấu chấp hành Khi điều khiển thủ cơng, nhiệm vụ người đứng máy trực tiếp đảm nhiệm qua việc theo dõi công cụ đo lường, sử dụng kiến thức kinh nghiệm để thực thao tác cần thiết ấn nút đóng/mở van, điều chỉnh cần gạt, núm xoay v.v Trong hệ thống điều khiển tự động đại, việc thực thủ cơng nhiệm vụ thay máy tính Cấp điều khiển giám sát Cấp điều khiển giám sát có chức giám sát vận hành trình kỹ thuật Khi đa số chức đo lường, điều khiển, điều chỉnh, bảo toàn hệ thống cấp sở thực hiện, nhiệm vụ cấp điều khiển giám sát hỗ trợ người sử dụng việc cài đặt ứng dụng, thao tác, theo dõi, giám sát vận hành xử lý tình bất thường Ngồi ra, số trường hợp, cấp thực toán điều khiển cao cấp điều khiển phối hợp, điều khiển trình tự điều khiển theo cơng thức (ví dụ chế biến dược phẩm, hố chất) Khác với cấp dưới, việc thực chức cấp điều khiển giám sát thường khơng đòi hỏi phương tiện, thiết bị phần cứng đặc biệt máy tính thơng thường (máy tính cá nhân, máy trạm, máy chủ, termimal, ) Mục đích phân cấp * Định nghĩa cấp theo chức năng, không phụ thuộc lĩnh vực cơng nghiệp cụ thể Mỗi cấp có chức đặc thù khác * Với ngành công nghiệp, lĩnh vực ứng dụng có mơ hình tương tự với số cấp nhiều * Ranh giới cấp rõ ràng * Càng cấp chức mang tính chất đòi hỏi yêu cầu cao độ nhanh nhạy, thời gian phản ứng * Càng cấp định quan trọng hơn, lượng thông tin cần trao đổi xử lý lớn * Phân cấp tiện lợi cho công việc thiết kế hệ thống 4.Trình bày cấu trúc điều khiển tập trung theo nguyên tắc vào tập trung MTĐK Phòng điều khiển trung tâm I/O Hiện trường A S Phân đoạn A A S Phân đoạn n Phân đoạn I/O: input/output S A: actuator S: sensor Hình 2-3: Cấu trúc điều khiển tập trung với vào/ra tập trung Ưu nhược điểm: +Cơng việc nối dây phức tạp, chi phí cho cáp dẫn cao: số lượng lớn cáp nối, cấu trúc phức tạp, công thiết kế, lắp đặt lớn +Kém tin cậy: Phương pháp truyền dẫn tín hiệu tương tự thiết bị trường thiết bị điều khiển dễ chịu ảnh hưởng nhiễu, gây sai số mà khơng có khả phát +Kém linh hoạt: Khó mở rộng phải lại cáp dẫn, khơng thể lựa chọn module vào/ra hãng khác +Khó chẩn đốn lỗi: Một mặt lỗi truyền tín hiệu khó phát ra, mặt khác lỗi thiết bị khó định vị đưa kết luận chẩn đoán +Phù hợp với hệ thống qui mơ nhỏ: Phạm vi địa lý hẹp, máy tính điều khiển, số lượng vào/ra khơng lớn 5.Trình bày cấu trúc điều khiển tập trung theo nguyên tắc vào phân tán MTĐK Phòng ĐK trung tâm bus trường Hiện trường I/O I/O S A S S I/O A S A S A A Hình 2-4: cấu trúc điều khiển tập với vào phân tán Ưu nhược điểm: Sử dụng bus trường cấu trúc vào/ra phân tán mang lại ưu điểm sau: +Tiết kiệm dây dẫn cơng dây, nối dây +Giảm kích thước hộp điều khiển +Tăng độ linh hoạt hệ thống nhờ sử dụng thiết bị có giao diện chuẩn khả ghép nối đơn giản +Thiết kế bảo trì dễ dàng nhờ cấu trúc đơn giản +Khả chẩn đoán tốt (các thiết bị hỏng phát dễ dàng) +Tăng độ tin cậy toàn hệ thống 10 Trình bày vấn đề đồng hóa xử lý phân tán +Đồng hóa tín hiệu vào/ra Cấu trúc vào/ra phân tán sử dụng bus trường làm nảy sinh vấn đề chưa xét tới lý thuyết điều khiển số Đó khơng đồng tín hiệu vào/ra thời gian trễ kênh khác nhau, khó xác định Có hai cách giải sau: • Đặt cấu hình bus chọn chu kỳ điều khiển cho chu kỳ bus nhỏ nhiều so với chu kỳ điều khiển để bỏ qua thời gian trễ kênh khác • Sử dụng loại bus trường có hỗ trợ đồng hóa đầu vào/ra, ví dụ ProfibusDP + Đồng hóa thời gian Giữa trạm điều khiển cục trạm vận hành cần có đồng hóa thời gian cách chặt chẽ, vấn đề liên quan hệ trọng tới tính xác độ tin cậy thơng tin điều khiển, vận hành, thông báo báo động Để đồng hoá thời gian hệ điều khiển phân tán, trạm vận hành chọn làm qui chiếu, tất trạm khác nối với bus hệ thống đồng hoá thời gian theo trạm thông qua thông báo gửi đồng lọat Trong số hệ thống mạng có hỗ trợ trực tiếp việc đồng hóa thời gian, người ta chọn thiết bị đặc chủng (time master) phục vụ mục đích Ta định nghĩa trạm vận hành làm qui chiếu thời điểm có trạm mang tín hiệu đồng hố, trạm bị lỗi trạm lại tự động hoạt động 29 IV.CHƯƠNG 1.Trình bày mơ hình giao tiếp mạng theo IEC 61131-5 Đối tượng chuẩn IEC 61131-5 dịch vụ thiết bị điều khiển khả trình (PLC) thực hiện, dịch vụ PLC yêu cầu từ thiết bị khác, thể qua hàm khối chức sử dụng lập trình với IEC 611315 Phạm vi chuẩn bó hẹp việc giao tiếp PLC PLC thiết bị khác, theo kiến trúc Client/Server 30 2.Trình bày nội dung chuẩn IEC-61131 IEC 61131 tiêu chuẩn điểu khiển khả trình PLC thiết bị ngoại vi kèm với Chuẩn IEC 61131 bao gồm phần, phần đến quan trọng nhất: • Phần (General Information): Đưa định nghĩa chung đặc tính chức tiêu biểu cho hệ thống điều khiển sử dụng PLC, ví dụ chế thực tuần hồn, ảnh q trình, thiết bị lập trình giao diện người-máy • Phần (Equipment requirements): Đặt yêu cầu điện học, học chức cho thiết bị; định nghĩa phương pháp kiểm tra thử nghiệm kiểu thiết bị tương ứng Các yêu cầu định nghĩa nhiệt độ, độ ẩm, cung cấp nguồn, độ kháng nhiễu, phạm vi tín hiệu logic sức bền học thiết bị • Phần (Programming languages): Định nghĩa ngôn ngữ lập trình cho thiết bị điều khiển khả trình Ngồi ba ngơn ngữ kinh điển biểu đồ hình thang (Ladder Diagram, LD), biểu đồ khối chức (Function Block Diagram, FBD) liệt kê lệnh (Instruction List, IL), ngơn ngữ bậc cao kiểu văn có cấu trúc (Structured Text, ST) phương pháp lập trình đồ họa phục vụ biểu diễn thuật toán điều khiển trình tự SFC (Sequential Function Chart) chuẩn hóa • Phần (Guidelines for users): Đưa nguyên tắc đạo cho người sử dụng trình dự án, từ phân tích hệ thống lựa chọn thiết bị, vận hành bảo trì hệ thống • Phần (Communication): Đề cập tới phương pháp truyền thông PLC PLC thiết bị khác sở khối hàm chuẩn Các dịch vụ truyền thông mở rộng chuẩn ISO/IEC 9506-1/2, thực chất tập dịch vụ qui định MMS 31 3.Trình bày mơ hình hệ phần mềm theo tiêu chuẩn IEC-61131 Mỗi PLC thời điểm có cấu hình (configuration) Một cấu hình bao gồm hay nhiều tài nguyên (resource) bên đặc trưng cho khả xử lý tín hiệu PLC Mỗi tài nguyên bao gồm chương trình (program) hoạt động điều khiển tác vụ (task) Chương trình xây dựng nên từ khối chức (function block) yếu tố ngơn ngữ khác (có thảy ngơn ngữ lập trình định nghĩa phần này) Các biến toàn cục (global variable) lối truy cập (access path) chế giao tiếp chương trình tài nguyên với CONFIGURATION RESOURCE RESOURCE TASK TASK TASK PROGRAM PROGR A M PROGRAM FB FB TASK PROGRAM FB GLOBAL and DIRECTLY and INSTANCE-SPECIFIC FB REPRESENTED VARIABLES INITIALIZATIONS ACCESS PATHS Communication function ( See IEC 1131-5) Execution control path or Variable access paths FB Function block Variable Hình 7-1: Mơ hình hệ phần mềm theo tiêu chuẩn IEC-61131 32 4.Trình bày mơ hình giao tiêu chuẩn IEC-61131 Như biểu diễn Hình 7-2, giá trị biến truyền trực tiếp nội chương trình cách kết nối đầu đơn vị ngôn ngữ tới đầu vào đơn vị ngôn ngữ khác Mối liên kết biểu diễn cách trực quan ngôn ngữ đồ họa ẩn ngôn ngữ văn FB1 a FB2 b Hình 7-2: Giao tiếp bên chương trình Giá trị biến truyền chương trình cấu hình thơng qua biến tồn cục kiểu biến x biểu diễn Hình 7-3 Biến khai báo EXTERNAL tất chương trình sử dụng CONFIGURATION C PROGRAM A VAR_EXTERNAL x: BOOL; END_VAR PROGRAM B VAR_EXTERNAL x: BOOL; END_VAR FB1 FB2 FB_X FB_Y a Hình 7-3: x VAR_GLOBAL x: BOOL; END_VAR x Giao ti ế p gi ữ a ch ươ ng trình m biến toàn cục b ột c ấ u hình Hình 7-4 biểu diễn cách giao tiếp đa thông qua khối chức giao tiếp Chi tiết loại khối chức mô tả IEC 61131-5, lưu ý rằng, sử dụng khối chức truyền thông, giá trị biến truyền phận chương trình, chương trình cấu hình hay cấu hình khác nhau, chí chương trình chạy PLC với hệ thống khác PLC 33 CONFIGURATION C PROGRAM CONFIGURATION D rcv1 PROGRAM RCV send SEND FB1 FB_ RD1 SD1 FB2 FB_ b a Hình 7-4: Giao tiếp qua khối chức Sau cùng, điều khiển khả trình hệ thống khơng phải PLC truyền liệu qua lại thông qua lối truy cập biểu diễn Hình 7-5, sử dụng chế định nghĩa IEC 61131-5 CONFIGURATION C CONFIGURATION D P1 PROGRAM B PROGRAM A FB1 FB_X a Z 'CSX' TO_FB2 FB2 READ RD1 VAR_1 FB_Y b VAR_ACCESS CSX: P1.Z : REAL READ_ONLY; Hình 7-5: Giao ti ế p qua đườ ng d ẫ n truy cậ p 34 5.Trình bày mơ hình hệ thống theo tiêu chuẩn IEC-61499 Chuẩn IEC mô tả hệ thống đo lường - điều khiển q trình cơng nghiệp dạng tập hợp thiết bị kết nối lại liên lạc với thông qua hay nhiều mạng truyền thơng Hình 7-6 Các mạng tổ chức theo thứ bậc Hệ thống mạng truyền thông Thiết bị Thiết bị Thiết bị Thiết bị Ứng dụng A Ứng dụng B Ứng dụng C Quá trình kỹ thuật Hình 7-6: Mơ hình hệ thống theo IEC 61499 Mỗi chức thực hệ thống đo lường - điều khiển mơ hình hóa ứng dụng hình vẽ Một ứng dụng nằm thiết bị nhất, ứng dụng C hình vẽ, phân tán số thiết bị, ứng dụng A B Ví dụ, ứng dụng chứa hay nhiều vòng điều khiển việc lấy mẫu đầu vào thực thiết bị, tính toán điều khiển thực thiết bị khác việc chuyển đổi đầu lại tiến hành thiết bị thứ ba 35 6.Trình bày mơ hình thiết bị theo tiêu chuẩn IEC-61499 Như biểu diễn Hình 7-7, thiết bị chứa giao diện, ngồi có khơng chứa tài nguyên mạng khối chức Hình 7-7: Mơ hình thiết bị theo IEC 61499 (ví dụ thiết bị Hình 7-6 Giao diện trình thành phần thiết bị có nhiệm vụ ánh xạ cấp điều khiển bên (thiết bị đo tương tự, thiết bị vào/ra phân tán, ) tài nguyên bên thiết bị Thông tin trao đổi cấp điều khiển bên tài nguyên thể dạng luồng liệu kiện Giao diện truyền thông thành phần thiết bị có nhiệm vụ ánh xạ mạng truyền thơng phía tài ngun bên thiết bị Các dịch vụ cung cấp giao diện bao gồm : • Biểu diễn thơng tin truyền tới tài nguyên thành dạng liệu kiện • Cung cấp dịch vụ khác để hỗ trợ việc lập trình, đặt cấu hình, dò lỗi… 36 7.Trình bày mơ hình tài ngun theo tiêu chuẩn IEC-61499 Chuẩn IEC coi tài nguyên đơn vị chức năng, chứa thiết bị vốn có quyền độc lập điều khiển hành vi Tài ngun tạo ra, đặt cấu hình, thể tham số, khởi động, xóa, mà khơng ảnh hưởng đến tài nguyên khác bên thiết bị Chức tài nguyên nhận liệu và/hoặc kiện từ giao diện truyền thông giao diện trình, xử lý liệu/sự kiện gửi tr lại liệu/sự kiện tới giao diện truyền thơng/q trình theo yêu cầu ứng dụng sử dụng tài nguyên Giao diện truyền thông Ứng dụng cục Ánh xạ truyền thông ( Hoặc phần cục ứng dụng phân tán) Sự kiện Khối chức giao diện dịch vụ Dữ liệu Khối chức giao diện dịch vụ Thuật tốn Ánh xạ q trình Giao diện q trình Các hàm dịch vụ Hình 7-8: Mơ hình tài ngun Như , tài ngun mơ hình hóa bao gồm thành phần sau : • Một nhiều ứng dụng cục (hay thành phần cục ứng dụng phân tán) Các biến kiện quản lý phần biến đầu vào, biến đầu ra, kiện đầu vào, kiện đầu khối chức thực phép toán cần cho ứng dụng • Thành phần ánh xạ trình có nhiệm vụ ánh xạ liệu kiện ứng dụng giao diện trình Như biểu diễn hình, điều thực khối chức phục vụ giao tiếp Khối chức phục vụ giao tiếp khối chức thơng thường chun biệt hóa cho nhiệm vụ • Thành phần ánh xạ truyền thơng có nhiệm vụ ánh xạ liệu kiện ứng dụng giao diện truyền thông Như biểu diễn hình, điều thực khối chức phục vụ giao tiếp 37 • Bộ phận lập lịch có nhiệm vụ điều khiển thực thi khối hàm bên ứng dụng dòng liệu truyền chúng tuân theo yêu cầu thời gian trình tự định xuất kiện, liên kết khối hàm thông tin khác chu kỳ mức ưu tiên 38 8.Trình bày mơ hình ứng dụng theo tiêu chuẩn IEC-61499 Mỗi ứng dụng mô hình hóa dạng mạng khối chức (function block network) Mạng cấu thành từ nút mạng khối chức liên kết nút mạng liên kết liệu (data connections) liên kết kiện (event connections) Một ứng dụng phân tán nhiều tài nguyên thuộc hay nhiều thiết bị Mỗi tài nguyên sử dụng mối liên hệ nhân ứng dụng để định phản ứng thích hợp kiện phát sinh từ giao diện truyền thơng, giao diện q trình, từ thân tài nguyên từ tài nguyên khác Các phản ứng bao gồm : • Sự lập lịch thực thi thuật tốn (bên tài ngun) • Việc thay đổi biến • Sản sinh tín hiệu • Tương tác với giao diện truyền thông giao diện trình Ứng dụng định nghĩa cách mối liên hệ khối chức chứa bên minh họa hình vẽ, cụ thể luồng kiện (event flow) luồng liệu (data flow) Chính luồng kiện định việc lập lịch thực thi tài nguyên bên ứng dụng Luồng kiện ∗ ∗ ∗ Luồng liệu Hình 7-9:Mơ hình ứng dụng 39 9.Trình bày mơ hình khối chức theo tiêu chuẩn IEC-61499 Mỗi khối chức thực biến thể (function block instance) kiểu khối chức (function block type) tương tự đối tượng biến thể lớp Các đặc tính khối chức năng: • Tên biến (là tên khối chức đó) tên kiểu (là tên kiểu khối chức mà thuộc) • Một tập đầu vào kiện, dùng để nhận kiện đến từ liên kết kiện với bên ngồi Chính kiện đầu vào ảnh hưởng tới việc thực thi thuật toán bên khối chức • Một tập đầu kiện, dùng để đẩy kiện liên kết kiện với bên tùy thuộc thực thi thuật tốn số yếu tố khác • • Một tập đầu vào liệu, chúng ánh xạ tới biến đầu vào tương ứng Một tập đầu liệu, chúng ánh xạ tới biến đầu tương ứng • Dữ liệu nội bộ, chúng ánh xạ tới tập biến nội • Các đặc trưng chức năng, xác định cách kết hợp liệu nội với thuật toán khối chức Đầu vào kiện Đầu kiện Tên khối Luồng kiện Điều khiển Thực (Che giấu) Luồng kiện Tên kiểu Luồng liệu Thuật toán ( Che giấu) Luồng liệu Dữ liệu nội (Che giấu) Đầu vào liệu Đầu liệu Năng lực tài nguyên (Lập lịch, ánh xạ truyền thơng,ánh xạ q trình) Hình 7-10: Mơ hình khối chức Thuật tốn bên khối hàm, ngun tắc, khơng nhìn thấy từ bên ngoài, người cung cấp khối hàm mơ tả theo cách Thêm nữa, khối hàm chứa bên biến nội hay thông tin trạng 40 thái tồn khơng đổi lần gọi thuật tốn khối hàm chúng không truy cập từ bên Mỗi kiểu khối chức yếu tố phần mềm rõ đặc tính tất biến thể thuộc kiểu đó, bao gồm : • Tên kiểu • Số lượng, tên, tên kiểu trật tự đầu vào kiện đầu kiện • Số lượng, tên, kiểu liệu trật tự biến đầu vào, biến đầu biến nội Đặc tả kiểu khối chức ngồi phần chung kể có thêm phần định nghĩa chức đặc trưng khối phụ thuộc vào loại khối cụ thể Có thảy loại khối chức : • Khối chức đơn vị chức nhỏ nhất, phân chia • Khối chức kết hợp (Siêu khối) loại khối chức hợp thành từ nhiều khối chức khác nhỏ • Khối chức dịch vụ giao tiếp loại khối chức cung cấp dịch vụ giao diện khối chức khác với tài nguyên mạng truyền thơng tài ngun q trình cơng nghệ điều khiển 41 10.Trình bày mơ hình phân tán theo tiêu chuẩn IEC-61499 Một ứng dụng cụ thể phân tán cách phân bố khối chức vào tài nguyên khác nằm hay nhiều thiết bị Bởi chi tiết bên khối chức khơng nhìn thấy ứng dụng sử dụng khối chức phi đơn vị nhỏ không phân chia phân tán Nghĩa là, chia nhỏ khối chức để phân tán nhiều tài nguyên; thành phần chứa bên khối chức phải nằm tài nguyên Các mối liên hệ chức khối chức không phép bị ảnh hưởng phân tán Tuy nhiên, so với ứng dụng tập trung, yếu tố thời gian độ tin cậy chức truyền thơng có ảnh hưởng đáng kể tới yếu tố thời gian độ tin cậy toàn ứng dụng phân tán 11.Trình bày mơ hình quản lý theo tiêu chuẩn IEC-61499 Việc quản lý tài nguyên bên thiết bị mơ hình theo hai cách • Trong thiết bị, có tài nguyên tạo riêng để qun lý tất c lại Nó cung cấp tập dịch vụ qun lý cho tài nguyên khác dùng chung • Mỗi tài nguyên có phận qun lý riêng Nói cách khác, dịch vụ qun lý phân tán khắp tất c tài nguyên bên thiết bị 42 12.Trình bày mơ hình trạng thái hoạt động theo tiêu chuẩn IEC-61499 Bất kỳ hệ thống thiết kế, bàn giao công việc, đưa vào vận hành, trì bảo dưỡng cuối sau hoàn thành nhiệm vụ - hủy bỏ Điều mơ hình hóa gọi vòng đời hệ thống Đến lượt mình, đơn vị chức cấu thành nên hệ thống thiết bị, tài ngun, ứng dụng có vòng đời riêng Để hỗ trợ cho đơn vị chức thời điểm vòng đời nó, hành động khác phải thực Để phân biệt xem hành động thực để trì tính tồn vẹn đơn vị chức năng, trạng thái hoạt động phải định nghĩa, ví dụ “Đang hoạt động”, “Có thể cấu hình”, “Đã nạp”, “Đã dừng”… Mỗi trạng thái hoạt động đơn vị chức rõ hành động chấp nhận hành vi mong muốn tương ứng Hệ thống tổ chức theo cách khối chức sở hữu nhận quyền thay đổi trạng thái khối chức khác Một đặc điểm bật IEC 61499 u cầu cơng cụ phần mềm tn theo chuẩn phải có khả trao đổi thơng tin với Cụ thể IEC 61499-2 yêu cầu nhà sản xuất thiết bị phần cứng hay thư viện phần mềm phải cung cấp đủ thông tin cần thiết cho việc sử dụng sản phẩm họ cách hiệu đảm bảo quyền sở hữu trí tuệ Điều thực cách sử dụng ngôn ngữ XML IEC 61499-2 định nghĩa tập thẻ (tag) cấu trúc tài liệu XML chuẩn, dựa vào nhà sản xuất mơ tả sản phẩm Tuân theo tập thẻ chung, sản phẩm làm việc trực tiếp với (interoperability) 43 ... đơn điều khiển sở luật PID, giải toán điều khiển điều chỉnh, điều khiển tỉ lệ, điều khiển tầng Các hệ thống đại cho phép điều khiển mờ, điều khiển dựa mơ hình (model-based control), điều khiển. .. thống điều khiển phân tán gì? Các ứng dụng hệ thống điều khiển phân tán Hệ điều khiển phân tán (Distributed Control System, DCS) khái niệm xuất xứ từ ngành công nghiệp chế biến, hệ thống điều khiển. .. 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 tốn điều