Bài tập lớn môn Tự động hóa

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM  NHÂN TÀI CHO PHÁT TRIỂN Bài tập lớn môn học TỰ ĐỘNG HÓA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN GV Vũ Minh Hùng SV THỰC HIỆN: Võ Như Ngọc – 01PPR110021 Dương Văn Nhựt – 01PPR110023 Nguyễn Nhật Sang – 01PPR110027 Tống Thị Thơm – 01PPR110030 Trần Phương Ý – 01PPR110040 Ngành: Kỹ thuật Lọc Hóa dầu-K.01 Bà Rịa, tháng 12 năm 2015 Bài tập lớn – Tự động hóa Trình bày nguyên lý điều khiển, xây dựng sơ đồ khối điều khiển phân tích sách lược điều khiển cho đối tượng hình bên dưới? 1.1 Ý nghĩa hệ thống Kiểm sốt nhiệt độ dịng LGO pumparound điều chỉnh lưu lượng dòng Trong vận hành bình thường, lưu lượng dịng LGO thường giữ ổn định nhiệt lượng dòng thường điều khiển cách by pass nhiều hay lượng LGO thơng qua nhánh py pass 1.2 Nguyên lý điều khiển Bộ điều khiển UIC – 032 điều khiển nhiệt lượng đa năng, tăng khả điều khiển TIC Bộ dùng để kiểm sốt cơng suất nhiệt dịng LGO pumparoud Lượng nhiệt tính dựa việc tích hợp thơng số: lưu lượng dịng LGO pumparound đo từ FIC – 011, khác nhiệt độ dòng pumparound khỏi tháp dòng quay lại tháp đo TDI – 090 nhiệt dung riêng trung bình dịng chảy theo cơng thức: 𝑄 = 𝑚 𝐶𝑝 𝛥𝑡  𝑄 = NHÓM 𝐶𝑝 𝛥𝑡 𝐹 3600 Bài tập lớn – Tự động hóa Tín hiệu cơng suất nhiệt từ UIC – 032 gửi đến thực cấu chấp hành valve 011 – UV – 087, 011 – UV – 088 với chức valve trái ngược, trước tín hiệu gửi đến tính tốn 011 – FY – 090, FY – 091 Bộ điều khiển lưu lượng 011 – FIC – 016 Bộ suất kết lưu lượng đến block tính tốn 011 – FY – 090, FY – 091, điều chỉnh lưu lượng dòng qua valves 011 – UV – 087, 011 – UV – 088 theo hướng với nghĩa có điều khiển lưu lượng, hai valve đóng mở đồng thời độ mở (% độ mở valve) Khi giá trị so sánh lưu lượng thu từ FT – 016 lớn giá trị set point điều khiển, điều khiển xuất tín hiệu yêu cầu giảm lưu lượng đầu ra, valves 011 – UV – 087, 011 – UV – 088 đóng độ mở valve thơng qua tính tốn blocks 011 – FY – 090, FY – 091 điều khiển khởi tạo chuyển tín hiệu điện HIC – 087, HIC – 088, tổng lưu lượng dòng pumparound vào lại tháp giảm Điều khiển nhiệt lượng thường diễn chậm Do đó, điều khiển lưu lượng 011-FIC-016 thường ưu tiên điều chỉnh trước 011-UIC-032, nhằm ngăn chặn hai valve (011-UV-087/011-UV-088) đóng lại nhiệt độ dịng nhiệt lượng dịng không đáp ứng yêu cầu hệ thống Khi nhiệt lượng thu tăng giá trị đặt 011-UIC-032, suất tín hiệu yêu cầu giảm làm để giảm lại nhiệt lượng lấy ra, mà gia trị phụ thuộc vào độ chênh nhiệt TI – 077 TI – 089, nghĩa ta phải đóng bớt valve qua heat exchanger độ đóng mở khối tính 011-FY-091 011 – HIC – 088 điều khiển, đồng thời ta phải mở lớn valve bypass thơng qua khối tính 011-FY-090 điều khiển 011-HIC-087 Kết thu lưu lượng qua heat exchanger giảm, lưu lượng qua pypass tăng  nhiệt lượng giảm Gọi A tín hiệu đầu điều khiển lưu lượng: 011 – FIC – 016 B tín hiệu đầu điều khiển nhiệt lượng 011 – UIC – 032 Như tín hiệu điều valve biểu diễn sau: OPPypass = A*(1-B) OPheat exchanger = A*B NHÓM Bài tập lớn – Tự động hóa 1.3 Sơ đồ khối điều khiển 1.4 Sách lược điều khiển Trong hệ thống điều khiển dòng LGO pumparound trên, sách lược điều khiển dùng cho điều khiển chủ yếu điều khiển phản hồi Đây sách lược điều khiển an tồn ổn định, cho độ xác cao Điều khiển nhiệt lượng: Bộ điều khiển 011 – UIC – 032 so sánh giá trị phản hồi với giá trị set point hệ thống, sau xuất tín hiệu điều khiển đến cấu chấp hành valves FC – UV – 087, FO – UV – 088 thơng qua tính tốn FY – 090, FY – 091và HIC – 087, HIC – 088, điều khiển theo nguyên lý nêu Điều khiển lưu lượng: Bộ điều khiển lưu lượng 011 – FIC – 016, nhận tín hiệu phản hồi từ FT – 016 sau so sánh giá trị với giá trị set point hệ thống, suất tín hiệu điều khiển đến cấu chấp hành valves thơng qua qua tính tốn FY – 090, FY – 091và HIC – 087, HIC – 088, điều khiển theo nguyên lý điều khiển nêu NHĨM 4 Bài tập lớn – Tự động hóa Trình bày nguyên lý điều khiển, xây dựng sơ đồ khối điều khiển phân tích sách lược điều khiển cho đối tượng hình bên dưới? 2.1 Mục đích, ý nghĩa hệ thống Duy trì tổng lượng dầu thô đến Crude Charge Heater giá trị mong muốn Cần nhiệt độ dòng khỏi lò đốt cho nhiệt độ đạt giá trị yêu cầu Việc điều chỉnh lượng nhiên liệu vào lò đốt phụ thuộc vào nhiệt độ dòng lò 2.2 Nguyên lý điều khiển Dựa nguyên lý điều khiển chính: Điều khiển cân lưu lượng, tất lưu lượng dòng vào lò đốt nguyên lý cân nhiệt, tất nhiệt độ dòng có giá trị Vịng điều khiển hệ điều khiển PID điển hình dạng Analog: u = 𝑘𝑝 𝑒 + 𝑘𝑖 ∫ 𝑒𝑑𝑡 + 𝑘𝑑 𝑑𝑒 𝑑𝑡 Nhưng DCS khơng hiểu tín hiệu trên, ta phải chuyển dạng digital: NHĨM Bài tập lớn – Tự động hóa 𝑢(𝑘 ) = 𝑢(𝑘 – 1) + 𝑘1 𝑒(𝑘 ) + 𝑘2 𝑒(𝑘 – 1) … Với k = 1, 2, 3, 4… k bước nhảy sampling time Trong q trình hoạt động bình thường, lị đốt H – 1101 có tất dịng dâu thơ cần gia nhiệt, dòng đến H – 1101 thông qua valve FO – FV – 071 đến FO – FV – 078 Tương tự có dịng dầu thơ đạt nhiệt độ mong muốn khỏi tháp, nhiệt độ dòng đo transmitters 011 – TT – 224 đến TT – 231 Tất điều khiển điều khiển lưu lượng tổng 011 – FIC – 069 Giá trị PV (process value) 011 – FIC – 069 cung cấp tính tốn 011 – FY – 093 FY – 093 tính tốn lưu lượng trung bình (PV) có cân nhiệt độ cân lưu lượng theo hàm sau: 𝑃𝑉 = 𝐹𝑇 – 71 𝑇𝑇 – 224 + 𝐹𝑇 – 72 𝑇𝑇 – 225 + ⋯ 𝐹𝑇 – 78 𝑇𝑇 – 231 𝑇𝑇 – 224 + 𝑇𝑇 – 225 + ⋯ 𝑇𝑇 – 231 Sau đó, điều khiển tổng lưu lượng FIC – 069 cung cấp trở lại giá trị SP (set point) cho FY – 093, tính tốn chia giá trị set point nhận phù hợp cân lưu lượng cân nhiệt độ, xuất tín hiệu điều khiển đến điều khiển lưu lượng cho valve (FIC – 071…FIC – 078) sau điều khiển lưu lượng lại đưa tín hiệu điều khiển đến valve, đóng mở độ mở valve theo yêu cầu Cân đạt tất lưu lượng dòng vào nhiệt độ dòng 2.3 Sơ đồ khối điều khiển NHÓM Bài tập lớn – Tự động hóa 2.4 Sách lược điều khiển Sách lược điều khiển hệ thống điều khiển tầng Bộ điều khiển 011 – FIC – 069 xem vòng điều khiển thứ 1, nhận giá trị PV đến từ 011 – FY – 093 so sánh với giá trị set point từ hệ thống, đưa tín hiệu điều khiển đến cấu chấp hành thơng qua khối tính tốn FY – 093 điều khiển lưu lượng dòng vào Các điều khiển lưu lượng dòng vào FIC – 071…FIC – 078 hoạt động dựa giá trị lưu lượng set point cung cấp từ khối tính tốn FY – 093, đem so sánh giá trị với giá trị thu từ transmitters, điều khiển lưu lượng cung cấp tín hiệu điều khiển valves Trình bày ngun lý điều khiển, xây dựng sơ đồ khối điều khiển phân tích sách lược điều khiển cho đối tượng hình bên dưới? 3.1 Mục đích, ý nghĩa hệ thống Mục đích hệ thống đưa độ sụt áp hệ thống giá trị nhỏ tốt điều khiển độ chênh lệch nhiệt độ dòng lưu chất song song qua cold preheat NHÓM Bài tập lớn – Tự động hóa 3.2 Nguyên lý điều khiển Dựa nguyên lý điều khiển chính: Điều khiển chênh lệch nhiệt độ dòng điều khiển áp tối thiểu Nếu giá trị PV phản hồi TDIC-007 cao giá trị SP nghĩa nhiệt độ 011TI-007A cao bình thường 011-TI-007B thấp bình thường, giá trị từ 011-TDIC-007 tăng Trong vận hành bình thường, muốn tăng nhiệt độ dịng sau rời khỏi E-1104 011-TV-007B đóng bớt lại mở thêm 011-TV-007A để làm giảm nhiệt độ sau rời khỏi E-1103A/B Bộ 011-TY-007A 011-TY-007B tính tốn dùng để xác định độ mở valve valves, giá trị khỏi tính tốn tiếp tục vào tính toán thứ 011-TY-007C 011-TY-007D đưa giá trị áp xuống nhỏ việc so sánh với giá trị từ PIC-144 chọn giá trị thấp 3.3 Sơ đồ khối 3.4 Sách lược điều khiển Sách lược điều khiển hệ thống điều khiển phân vùng NHÓM Bài tập lớn – Tự động hóa Với trường hợp valve 011-TV-007B đóng bớt lại để làm tăng nhiệt độ dòng sau rời khỏi E-1104 mở thêm valve 011-TV-007A để làm giảm nhiệt độ sau rời khỏi E-1103A/B Trình bày nguyên lý điều khiển, xây dựng sơ đồ khối điều khiển phân tích sách lược điều khiển cho đối tượng hình bên dưới? 4.1 Mục đích hệ thống Điều khiển chênh lệch nhiệt độ hai dòng song song khỏi Heat Preheat (TDIC-015) để từ điều chỉnh độ mở van điều khiển TV-015A TV-015B 4.2 Sơ đồ khối điều khiển NHÓM Bài tập lớn – Tự động hóa 4.3 Nguyên lý sách lược điều khiển Dòng nguyên liệu từ H-1101 E-1100 đo nhiệt độ TT-275 TT-014 thị TI-275 TI-014 Sau giá trị đầu hai thị đưa vào điều khiển TDIC-015 Bộ điều khiển TDIC-015 điều khiển kép, giá trị đầu dùng để điều khiển TV-015A TV-015B thơng qua tính tốn TY-015A TY015B TDIC-015 điều khiển phân vùng Tín hiệu đầu TDIC-015 Độ mở van TV-015A: 0% TV-015B: 100% NHÓM 10 Bài tập lớn – Tự động hóa bị FT-036 truyền tín hiệu FIC-036, mức chất lỏng D-1104 tăng lên phản hồi lại từ LT-047 9.2 Sơ đồ khối điều khiển 10 Trình bày nguyên lý điều khiển, xây dựng sơ đồ khối điều khiển phân tích sách lược điều khiển cho đối tượng hình bên dưới? 10.1 Nguyên lý sách lược điều khiển Đây hệ thống điều khiển mức bình D-1113 điều khiển lựu lượng tháo khỏi D-1104 Đối với sơ đồ điều khiển mức bình D-1113, mức D-1113 đo LT-038, sau truyền đến LIC-038 Tín hiệu đầu LIC038 làm set point cho FIC-032, điều khiển lưu lượng Lưu lượng dòng từ D-1113 đo FT-032 sau truyền đến FIC-032, so sánh với set point, từ cho tín hiệu điều khiển độ mở valve FV-032 Đây điều khiển tầng cascade NHÓM 20 Bài tập lớn – Tự động hóa Sơ đồ điều khiển lưu lượng bình D-1104 điều khiển tỉ lệ Lưu lượng dòng LPG tháo từ Stabilizer Reflux Drum, D-1104 điều khiển 011FQIC-037, điểm set point tính tốn tỷ lệ lưu lượng dòng vật chất vào thiết bị Stabilizer (được điều khiển qua 011-FIC-032, điều khiển valve FV-032, hệ số dựa hàm lượng Pentant đo dịng LPG thơng qua Pentant analyzer 011-AIC-004 Hàm lượng Pentane đo hai vị trí AE-004, sau AT 004 truyền tín hiệu đo đến 011-AIC-004 so sánh với giá trị set point Cụm tính tốn 011-FY-068 tính tốn giá trị đầu dựa cơng thức sau: Output to 011-FQIC-037 set point = F x R x A Trong đó:  F: lưu lượng dòng từ D-1113, dòng nguyên liệu Stabilizer  R: số tỉ lệ mong muốn LPG dòng nguyên liệu Stabilizer  A: giá trị đầu pentane analyzer 011-AIC-004 Giá trị đầu 011AIC-004 nằm khoảng 0,9-1,1 giá trị đo với giá trị set point Nếu pentane analyzer khơng hoạt động, tín hiệu đầu 011-AIC-004 trì giá trị thời điểm trước có cố Tín hiệu tính tốn 011-FY-068 set point cho 011-FQIC-037 FT037 đo lưu lượng dòng từ D-1104, sau truyền tín hiệu 011-FQIC-037 Tại 011FQIC-037, so sánh với giá trị set point sau đưa tín hiệu điều khiển độ mở valve FV-037 NHĨM 21 Bài tập lớn – Tự động hóa 10.2 Sơ đồ khối điều khiển Nhiễu 011-AIC-004 R X + - 011-FQIC-037 011-FV-037 Lưu lượng dòng tháo từ D-1104 F Nhiễu Mức set point+ - 11 011-LIC038 + - 011-FIC-032 011-FV-032 Mức đáy bình D-1113 Chiều cao H Trình bày nguyên lý điều khiển, xây dựng sơ đồ khối điều khiển phân tích sách lược điều khiển cho đối tượng hình bên dưới? 11.1 Nguyên lý sách lược điều khiển Đây hệ thống điều khiển áp suất main fractionator accumulator drum D- 1103 Hệ thống điều khiển sử dụng sách lược điều khiển phản hồi Tín hiệu điệu NHĨM 22 Bài tập lớn – Tự động hóa khiển thay đổi độ mở valve, từ thay đổi áp suất bên D-1103, áp suất đo phản hồi lại hệ thống điều khiển so sánh với giá trị set point Phân tích sách lược điều khiển Giá trị áp suất set point cài đặt từ DCS Tín hiệu áp suất thiết bị đo PT-064, sau truyền PIC-064, điều khiển áp suất Tại đây, giá trị PV áp suất so sánh với giá trị set point cài đặt để đưa tín hiệu điều khiển Trong trường hợp áp suất thấp giá trị cài đặt, PIC-064 đưa tín hiệu điều khiển khoảng 0-33%, đến PY-064A, PY-064A tính tốn độ mở van PV-064A để đưa khí Flue gas vào D-1103 để tăng áp suất D-1103 lên Trong trường hợp áp suất cao giá trị cài đặt, PIC-064 đưa tín hiệu điều khiển khoảng 33-67% đến PY064B, tính tốn độ mở valve PV-064B, tháo bớt khí khỏi D-1103 đưa đến RFCC Trong trường hợp áp suất cao nữa, PIC-064 đưa tín hiệu điều khiển khoảng 67-100% đến PY-064C, tính tốn độ mở valve PV-064C, tháo khí ngồi đuốc đốt NHĨM 23 Bài tập lớn – Tự động hóa 11.2 Sơ đồ khối điều khiển 12 Trình bày nguyên lý điều khiển, xây dựng sơ đồ khối điều khiển phân tích sách lược điều khiển cho đối tượng hình bên dưới? 12.1 Nguyên lý sách lược điều khiển Đây hệ thống điều khiển áp suất Naptha stabilizer accumulator drum D- 1104 Hệ thống điều khiển sử dụng sách lược điều khiển phản hồi Tín hiệu điệu khiển thay đổi độ mở valve, từ thay đổi áp suất bên D-1104, áp suất đo phản hồi lại hệ thống điều khiển so sánh với giá trị Set point Phân tích sách lược điều khiển Giá trị áp suất set point cài đặt từ DCS Tín hiệu áp suất thiết bị đo PT-068, sau truyền PIC-068, điều khiển áp suất Tại đây, giá trị PV áp suất so sánh với giá trị set point cài đặt để đưa tín hiệu điều khiển Trong trường hợp áp suất cao (high) giá trị cài đặt, PIC-068 đưa tín hiệu điều khiển khoảng 0-50%, đến PY-068B, PY-068B tính tốn độ mở van PV068B để tháo bớt khí đưa đến RFCC Trong trường hợp áp suất cao (high high) so NHÓM 24 Bài tập lớn – Tự động hóa với giá trị cài đặt, PIC-068 đưa tín hiệu điều khiển khoảng 50-100% đến PY-068C, tính tốn độ mở valve PV-068C, tháo khí ngồi đuốc đốt 12.2 Sơ đồ khối điều khiển áp suất D-1104 13 Trình bày nguyên lý điều khiển, xây dựng sơ đồ khối điều khiển phân tích sách lược điều khiển cho đối tượng hình bên dưới? 13.1 Nguyên lý sách lược điều khiển Đây hệ thống điều khiển áp suất Temperated water accumulator drum D- 1115 Hệ thống điều khiển sử dụng sách lược điều khiển phản hồi Tín hiệu điệu NHĨM 25 Bài tập lớn – Tự động hóa khiển thay đổi độ mở valve, từ thay đổi áp suất bên D-1115, áp suất đo phản hồi lại hệ thống điều khiển so sánh với giá trị Set point Phân tích sách lược điều khiển: Giá trị áp suất set point cài đặt từ DCS Tín hiệu áp suất thiết bị đo PT-109, sau truyền PIC-109, điều khiển áp suất Tại đây, giá trị PV áp suất so sánh với giá trị set point cài đặt để đưa tín hiệu điều khiển Trong trường hợp áp suất thấp (low) giá trị cài đặt, PIC-109 đưa tín hiệu điều khiển khoảng 0-50%, đến PY-109A, PY-109A tính tốn độ mở van PV109A để đưa khí Nitrogen vào D-1115 để tăng áp suất D-1115 lên Trong trường hợp áp suất cao (high) giá trị cài đặt, PIC-109 đưa tín hiệu điều khiển khoảng 50100% đến PY-109B, tính tốn độ mở valve PV-109B, tháo bớt khí khỏi D-1115 đưa đến Safety Location 13.2 Sơ đồ khối điều khiển áp suất D-1115 14 Giải thích thành phần cấu trúc điều khiển giải pháp tự động hóa (cho Nhà máy Lọc dầu Dung quất) hình bên dưới? Cơ bản, hệ thống điều khiển phân tán bao gồm thành phần sau: module điều khiển; module I/O có nhiệm vụ giao tiếp với thiết bị ngồi trường, biến đổi tính hiệu từ analog sang digital ngược lại; workstation với hệ thống server, hệ thống lưu trữ, hệ thống giao với người dùng cung cấp phần mềm hỗ trợ người vận hành Các module tương tác với qua mạng giao tiếp Ethernet, fieldbus, profibus,… NHÓM 26 Bài tập lớn – Tự động hóa Các thành phần bên hệ thống Application Control Environment ACE thực tảng máy tính máy chủ cấp Nó thực thiết lập chức căng điều khiển logic khơng có kết nối trực tiếp với I/O thiết bị Nó truy cập (đọc viết) thông tin từ C200 / C300, FIM, nút ACE khác mạng Các ACE có quyền truy cập vào tất thơng tin hệ thống, vmột điều khiển giám sát cho toàn hệ thống điều khiển Experion Station cung cấp giao diện người dùng cổng thơng tin quan sát q trình cơng nghệ Người vận hành sử dụng hình phần mềm tiêu chuẩn để giám sát quản lý trình hệ thống Wireless Devices bao gồm thiết bị sử dụng sóng khơng dây wireless sử dụng trình vận hành bảo dưỡng, giúp người vận hành field theo dõi, thay đổi thông số hệ thống trường hợp cần thiết,… FTE (Fault Tolerant Ethernet) dùng để bảo vệ hệ thống có cố xảy trình Các mạng FTE kết nối thành cụm nhóm chẳng hạn máy chủ trạm, thường liên kết với đơn vị trình Nó cung cấp kênh liên lạc nút để hệ thống chịu đựng xảy lỗi đơn lẻ nhiều lỗi đồng thời FTE đảm bảo nhanh chóng phát phục hồi trường hợp cố giao với thời gian chuyển mạch giây Nó cho phép nút Ethernet kết nối với mạng điều khiển FTE, liên tục kiểm tra tình trạng đường truyền thơng để đảm bảo tính sẵn sàng cao Uniformance Process History Database PHD có vai trị cung cấp lịch sử q trình hệ thống cho mục đích phân tích Nó thu thập, lưu trữ xử lý liệu liên tục cung cấp liệu thu thập cho người phân tích Remote Engineering Tools: cơng cụ điều khiển kĩ thuật từ xa Việc truy xuất thông tin điều khiển diễn từ xa, thông qua hệ thống mạng, không thiết phải thực phịng điều khiển Như điều khiển, truy xuất liệu từ khu hành văn phịng NHĨM 27 Bài tập lớn – Tự động hóa ESVT (Experion-TPS Server) subserver có chức Experion server Như hình vẽ, ESVT giúp hệ thống kết nối với hệ thống điều khiển Local Control TPS, TDC3000… Server: nơi chứa xử lý liệu Kết nối hệ thống với Control system C200, C300 Các thiết bị kết nối với PM I/O 15 Giải thích cấu trúc điều khiển hệ thống điều khiển phân tán hình bên dưới? Có thể lấy Nhà máy Lọc dầu Dung Quất để minh họa rõ cấu trúc điều khiển 15.1 Cấu hình Cấu hình hệ điều khiển phân tán minh họa hình bên dưới, bao gồm thành phần sau: - Các trạm điều khiển cục (local control station, LCS), đơi cịn gọi khối điều khiển cục (local control unit, LCU) trạm trình (process station, PS) - Các trạm vận hành (operator station, OS) - Trạm kỹ thuật (engineering station, ES) công cụ phát triển - Hệ thống truyền thơng (field bus, system bus) Đây cấu hình tối thiểu, cấu hình cụ thể chứa thành phần khác NHÓM 28 Bài tập lớn – Tự động hóa trạm vào/ra từ xa (remote I/O station), điều khiển chuyên dụng, 15.2 Trạm điều khiển cục Thông thường, trạm điều khiển cục xây dựng theo cấu trúc module Các thành phần bao gồm: - Bộ cung cấp nguồn, thơng thường có dự phịng - Khối xử lý trung tâm (CPU), lựa chọn loại có dự phịng - Giao diện với bus hệ thống, thơng thường có dự phịng - Giao diện với bus trường sử dụng cấu trúc vào/ra phân tán - Các module vào/ra số tương tự, đặc biệt module vào/ra an toàn cháy nổ Các chức trạm điều khiển cục đảm nhiệm bao gồm: - Điều khiển trình (process control): Điều khiển mạch vịng kín (nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, độ pH, độ đậm đặc, ) Hầu hết mạch vòng 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 thích nghi, - Điều khiển trình tự (sequential control, sequence control) - Điều khiển logic - Thực công thức (recipe control) - Đặt tín hiệu đầu trạng thái an tồn trường hợp có cố hệ thống - Lưu trữ tạm thời tín hiệu q trình trường hợp liên lạc với trạm vận hành - Nhận biết trường hợp vượt ngưỡng giá trị tạo thông báo báo động Bất kể chủng loại thiết bị sử dụng, yêu cầu quan trọng mặt kỹ thuật đặt cho trạm điều khiển cục là: NHĨM - Tính thời thực - Độ tin cậy tính sẵn sàng 29 Bài tập lớn – Tự động hóa 15.3 - Lập trình thuận tiện, cho phép sử dụng/cài đặt thuật toán cao cấp - Khả điều khiển lai (liên tục, trình tự logic) Bus trường trạm vào/ra từ xa Khi sử dụng cấu trúc vào/ra phân tán, trạm điều khiển cục bổ sung module giao diện bus để nối với trạm vào/ra từ xa (remote I/O station) số thiết bị trường thông minh Các yêu cầu chung đặt với bus trường tính thời gian thực, mức độ đơn giản giá thành thấp Bên cạnh đó, mơi trường dễ cháy nổ cịn yêu cầu kỹ thuật đặc biệt khác chuẩn truyền dẫn, tính điện học linh kiện mạng, cáp truyền, Các loại bus trường hỗ trợ mạnh ProfibusDP, Foundation Fieldbus, DeviceNet AS-I Trong mơi trường địi hỏi an tồn cháy nổ Profibus-PA Foundation Fieldbus H1 hai hệ sử dụng phổ biến Một trạm vào/ra từ xa thực chất có cấu trúc khơng khác so với trạm điều khiển cục bộ, thiếu khối xử lý trung tâm cho chức điều khiển Thông thường, trạm vào/ra từ xa đặt gần với trình kỹ thuật, tiết kiệm nhiều cáp truyền đơn giản hóa cấu trúc hệ thống Trạm vào/ra từ xa đặt vị trí với trạm điều khiển cục bộ, nhiên không lợi dụng ưu điểm cấu trúc Khác với cấu trúc vào/ra tập trung, cấu trúc vào/ra phân tán cho phép sử dụng trạm vào/ra từ xa nhà cung cấp khác với điều kiện có hỗ trợ loại bus trường qui định Tuy nhiên, để khai thác tối đa khả cơng cụ phần mềm tích hợp đảm bảo tương thích hồn tồn thành phần hệ DCS, việc dùng trọn sản phẩm hãng giải pháp an toàn 15.4 Trạm vận hành Trạm vận hành trạm kỹ thuật đặt phịng điều khiển trung tâm Các trạm vận hành hoạt động song song, độc lập với Để tiện cho việc vận hành hệ thống, người ta thường xếp trạm vận hành tương ứng với phân đoạn phân xưởng Tuy nhiên, phần mềm chạy tất trạm hoàn toàn giống nhau, trường hợp cần thiết trạm thay chức trạm khác Các chức tiêu biểu trạm vận hành gồm có: NHĨM 30 Bài tập lớn – Tự động hóa - Hiển thị hình ảnh chuẩn (hình ảnh tổng quan, hình ảnh nhóm, hình ảnh mạch vịng, hình ảnh điều khiển trình tự, đồ thị thời gian thực đồ thị khứ) - Hiển thị hình ảnh đồ họa tự (lưu đồ cơng nghệ, phím điều khiển) - Hỗ trợ vận hành hệ thống qua công cụ thao tác tiêu biểu, hệ thống hướng dẫn đạo hướng dẫn trợ giúp - Tạo quản lý công thức điều khiển (cho điều khiển mẻ) - Xử lý kiện, cố - Xử lý, lưu trữ quản lý liệu - Chẩn đoán hệ thống, hỗ trợ người vận hành bảo trì hệ thống - Hỗ trợ lập báo cáo tự động Khác với trạm điều khiển, hầu hết hệ DCS đại sử dụng sản phẩm thương mại thơng dụng máy tính cá nhân (cơng nghiệp) chạy WindowsNT/2000, máy tính trạm chạy UNIX Cùng với hình màu lớn (thường 19 inch) với độ phân giải cao để theo dõi trình sản xuất, trạm vận hành đại có thiết bị thao tác chuẩn bàn phím chuột Một trạm vận hành bố trí theo kiểu người sử dụng (một nhiều hình), nhiều người sử dụng với với nhiều Terminals (hình bên dưới) Các phần mềm trạm vận hành kèm đồng với hệ thống, song thường hỗ trợ chuẩn phần mềm chuẩn giao tiếp công nghiệp TCP/IP, DDE (Dynamic Data Exchange), OLE (Object Linking and Embedding), ODBC (Open Data Base Connection), OPC (OLE for Process Control) NHÓM 31 Bài tập lớn – Tự động hóa Đặc điểm tiêu biểu trạm vận hành đại sử dụng kỹ thuật giao diện người-máy kiểu đa cửa sổ với phần tử giao diện chuẩn Tuy nhiên, việc thiết kế hình giao diện cơng nghiệp khác với giao diện ứng dụng văn phòng, địi hỏi kiến thức tổng hợp q trình cơng nghệ, mỹ thuật công nghiệp, tâm lý học công nghiệp công nghệ phần mềm 15.5 Trạm kỹ thuật công cụ phát triển Trạm kỹ thuật nơi cài đặt công cụ phát triển, cho phép đặt cấu hình cho hệ thống, tạo theo dõi chương trình ứng dụng điều khiển giao diện người máy, đặt cấu hình tham số hóa thiết bị trường Việc tạo ứng dụng điều khiển hầu hết thực theo phương pháp khai báo, đặt tham số ghép nối khối chức có sẵn thư viện Cũng trạm vận hành, thiết bị sử dụng thơng thường máy tính cá nhân (công nghiệp) chạy Windows95/98/NT/2000 UNIX Một số đặc tính tiêu biểu cơng cụ phát triển trạm kỹ thuật là: - Các công cụ phát triển tích hợp sẵn hệ thống - Cơng việc phát triển (Engineering) khơng u cầu có phần cứng DCS chỗ - Các ngơn ngữ lập trình thông dụng sơ đồ khối hàm (FBD-Function Block Diagram, CFC-Continuous Function Chart) biểu đồ tiến trình (SFC-Sequential Function Chart), tương tự IEC61131-3 FBD SFC NHÓM 32 Bài tập lớn – Tự động hóa - Một dự án nhiều người phối hợp phát triển song song - Giao diện với hệ thống cấp (CAD/CAM, MES, PPS, ERP, ) Trong số hệ thống, người ta không phân biệt trạm vận hành trạm kỹ thuật, mà sử dụng bàn phím có khóa chuyển qua lại hai chế độ vận hành phát triển 15.6 Bus hệ thống Bus hệ thống có chức nối mạng trạm điều khiển cục với với trạm vận hành trạm kỹ thuật Trong đa số hệ thống ứng dụng, người ta lựa chọn cấu hình có dự phịng cho bus hệ thống Thêm nữa, để cải thiện tính thời gian thực, nhiều mạng riêng biệt (có thể có dự phịng) sử dụng để ghép nối trạm điều khiển cục (bus điều khiển, control bus) Giải pháp mạng đặc chủng riêng công ty, dựa mạng chuẩn quốc tế Các hệ thống mạng sử dụng nhiều Ethernet, Profibus-FMS ControlNet Đặc điểm việc trao đổi thông tin qua bus hệ thống lưu lượng thơng tin lớn, tốc độ đường truyền phải tương đối cao Tính thời gian thực yêu cầu đặt (nhất bus điều khiển), nhiên không nghiêm ngặt với bus trường Hình minh họa cấu hình tiêu biểu hệ điều khiển phân tán đại Bên cạnh thành phần mơ tả, cấu hình tiêu biểu thường có thêm số trạm server, máy tính phân tích, máy in, số điều khiển cục chuyên dụng, NHĨM 33 Bài tập lớn – Tự động hóa NHÓM 34 ... phải chuyển dạng digital: NHĨM Bài tập lớn – Tự động hóa