6.1 Câc đầu văo số :
6.1.1. Kết nối :
Module đầu văo số HDI, khi lăm việc cần một điện âp văo thu nhận tín hiệu của một kính. Điện âp năy đặt giữa 2 điểm đấu nối (+) vă (-) của kính đầu văo vă phải theo đúng cực tính đê qui định. Thiết bị trạm cĩ thể cung cấp điện âp năy hoặc đưa ra một cơng tắc khơng điện (dry contact) vă điện âp năy được cung cấp từ RTU.
Nếu thiết bị trạm cung cấp điện âp thì điện âp năy nối trực tiếp với module đầu văo số như hình 13:
H A I - 0 3 0 D C D C D C P o t e n t i a l I s o l a t i o n M u l t i p l e x e r A / D C o n v e r t e r 32 S im ila r C h a nn e ls C h 1 + C h 1 - C h 2 + C h 2 - C h 3 2 + C h 3 2 - P l a n t I n t e r f a c e
Hình 2.12: HDI dùng điện âp 48VDC từ thiết bị trạm
Trường hợp thiết bị trạm đưa ra một cơng tắc khơng điện thì HDI được nối như hình 14:
Hình 2.13: HDI dùng điện âp 48VDC từ RTU
Trín hăng kẹp đấu nối tủ RTU, một điểm đầu nối, kí hiệu dấu +, sẽ được kết nối với nguồn +48V DC . Dương nguồn năy được chuyển mạch đến đm nguồn, ở một điểm đấu nối khâc, kí hiệu dấu -, vă như thế ta nhận được một kính đến kính đầu văo số.
Cịn trín bộ kết nối (connector) của module đầu văo số, một phía của câc kính đầu văo được kết nối cùng nhau vă nối với đm nguồn -48V DC, phía cịn lại sẽ nhận điện âp chuyển mạch (dương nguồn) từ câc thiết bị trạm.
6.1.2. Quâ trình xử lí đầu văo số :
Tất cả sự thay đổi trạng thâi đều được in dấu thời gian ngay lập tức với độ phđn giải 1msec tuỳ thuộc văo việc phât hiện sự thay đổi đĩ. Bởi vì bộ xử lí giao tiếp với 128 đầu văo vật lí (với CPR-021), 256 đầu văo vật lí (với CPR-02x/CPR-03x cao hơn) cho nín cĩ thể in dấu thời gian cho tất cả câc đầu văo với độ phđn giải 1msec bất chấp số điểm đo trong RTU..
Câc kính trín một module đầu văo số cĩ thể được sử dụng với câc loại chỉ thị khâc nhau chẳng hạn như câc chỉ thị đầu văo đơn (1 bít), câc chỉ thị đầu văo kĩp (2 bít), vị trí nấc phđn âp, câc đầu văo BCD,v.v....Cần lưu ý rằng câc chỉ thị dùng nhiều bít phải sử dụng câc kính đầu văo liín tiếp.
6.1.3. Câc đầu văo số đơn :
Câc đầu văo số đơn cĩ một số thơng số để người dùng cấu hình để. Câc thơng số cấu hình đĩ đưa ra câc chức năng nổi bật. Bao gồm câc chức năng chuẩn sau:
Thời gian lọc ON, ON Filter Time ( 0 - 60secs) vă thời gian lọc OFF, OFF Filter Time (0 – 60secs) được cấu hình cho từng kính. Thời gian lọc lă khoảng thời gian đầu văo ở trạng thâi On hoặc trạng thâi OFF trước khi sự thay đổi trạng thâi được chấp nhận lă hợp lệ vă được hệ thống xử lý tiếp.
Sự đảo trạng thâi (Inversion) được được cấu hình cho từng kính vă đảo giâ trị bit đầu văo trước khi được hệ thống xử lý tiếp.
Loại bỏ bằng tay (Manual Suppression) được kích hoạt nghĩa lă khơng đưa kính tín hiệu văo lăm việc vă chặn tất cả câc thay đổi trạng thâi trín kính đĩ. .
Loại bỏ tự động (Automatic Suppression) ngăn chặn một câch tự động bất kì thay đổi trạng thâi năo nếu số thay đổi được phât hiện ra vượt quâ giâ trị giới hạn trong một khoảng thời gian định trước. Thơng số năy nhằm ngăn ngừa một kính lỗi, cĩ thể tạo ra dữ kiện thay đổi trạng thâi liín tục.
6.1.4. Câc đầu văo số kĩp :
Hai kính đầu văo số liín tiếp cĩ thể được nhĩm lại với nhau vă được coi như lă một chỉ thị kĩp. Câc tín hiệu chỉ thị kĩp cĩ một số thơng số cấu hình chính như sau:.
Thời gian lọc trạng thâi hợp lệ - Valid State Filter Time (0 - 60secs) vă thời gian lọc trạng thâi khơng hợp lệ - Invalid State Filter Time (0 – 60secs), hai thơng số năy được cấu hình cho từng tín hiệu kĩp. Câc thơng số thời gian năy lă những thời gian mă trạng thâi văo của câc kính đơn phải hợp lệ (01 hoặc 10) hoặc khơng hợp lệ (00 hoặc 11) trước khi sự chuyển trạng thâi được cho lă hợp lệ vă được hệ thống xử lý tiếp.
Sự đảo trạng thâi (Inversion) được được cấu hình cho từng kính vă đảo giâ trị bit đầu văo trước khi được hệ thống xử lý tiếp.
Loại bỏ bằng tay (Manual Suppression) được kích hoạt nghĩa lă khơng đưa kính tín hiệu văo lăm việc vă chặn tất cả câc thay đổi trạng thâi trín kính đĩ. .
Loại bỏ tự động (Automatic Suppression) ngăn chặn một câch tự động bất kì thay đổi trạng thâi năo nếu số thay đổi được phât hiện ra vượt quâ giâ trị giới hạn trong một khoảng thời gian định trước.
Việc loại bỏ tự động lă một đặc điểm tự điều chỉnh: phât hiện số sự kiện của câc kính đầu văo vượt quâ mức giới hạn trong một khoảng thời gian nhất định vă ngăn chặn những kính “cĩ vấn đề” từ cho đến khi thời điểm câc kính năy ổn định trở lại. Thơng số năy nhằm ngăn chặn câc chỉ thị sai mă xuất hiện liín tục vă ngăn ngừa để chúng khỏi tạo ra câc dữ kiện vượt quâ số dữ kiện cĩ nghĩa.
Số sự kiện (1-64) vă giới hạn thời gian mă sự kiện xảy ra (1-30 secs) trước khi điểm đo bị ngăn chặn cĩ thể được cấu hình trín cơ sở một hệ thống. Ngoăi ra cấu hình trín cơ sở một hệ thống lă chu kì (1-30mins) mă trong suốt chu kì đĩ điểm đo phải ổn định trước khi điểm đĩ khơng được loại bỏ vă việc bâo câo của câc sự kiện lại được kích hoạt.
Hình 2.14: Loại bỏ tự động câc đầu văo số.
6.1.6. Câc chỉ thị vị trí nấc phđn âp nhị phđn :
Câc chỉ thị vị trí nấc phđn âp cĩ thể được thu thập bằng một số câc chỉ thị số liín tiếp mă mỗi chỉ thị nối với một vị trí nấc phđn âp của mây biến âp. Chỉ một chỉ thị được kích hoạt để chỉ thị một nấc phđn âp hợp lệ.
Câc chỉ thị nấc phđn âp nhị phđn cĩ một số thơng số chính do người dùng cấu hình như sau:
• Nấc đầu tiín (Start Tap) được cấu hình cùng tương ứng với kính chỉ thị vật lý. Câc kính liín tiếp miíu tả câc vị trí nấc liín tiếp.
• Nấc cao nhất (maximum number of taps ): cĩ thể cấu hình đến 31.
• Loại mây biến âp (Transformer type ): cĩ thể chọn tự ngẫu (Auto- wound) hoặc hai cuộn dđy (double-wound).
• Thời gian hợp lệ (Validation time) (0-60secs) cĩ thể được thiết lập cấu hình cho chỉ thị nấc của từng mây biến âp.
• Thời gian hợp lệ (0-10mins) (Validation time) cĩ thể được thiết lập cấu hình cho chỉ thị nấc của từng mây biến âp (khơng phải ON
hoặc nhiều hơn một đầu văo tại cùng một thời điểm ) được chấp nhận.
• Đảo trạng thâi (Inversion) cĩ thể cấu hình cho chỉ thị vật lý của từng mây biến âp trước khi chubgs được xử lý tiếp.
6.1.7. Câc chỉ thị BCD :
Câc đầu văo BCD cĩ thể được xuất phât từ một số chỉ thị số liín tiếp. RTU sẽ cung cấp từ 1 đến 4 con số BCD cộng một vạch chọn hoặc câc đầu văo hợp lệ để ký hiệu rằng câc con số lă hợp lệ.
Câc đầu văo BCD cĩ một số thơng số cấu hình được kết hợp với chúng như:
• Số con số BCD cĩ thể được thiết lập cấu hình từ một con số (0-9) tới 4 con số (0-9999). Mỗi con số yíu cầu 4 kính đầu văo số độc lập.
• Thời gian hợp lệ (0-60secs) cĩ thể được thiết lập cấu hình đối với mỗi đầu văo BCD cho việc xâc nhận tính hợp lệ câc chỉ đầu văo BCD vững. Như một sự lựa chọn , một tín hiệu hợp lệ cĩ thể được sử dụng để xâc định khi năo giâ trị BCD lă hợp lệ. Văo lúc chuyển tiếp của tín hiệu hợp lệ thì giâ trị BCD được đọc vă được ghi lại.
• Việc chuyển từ 0 sang 1 hoặc 1 sang 0 của đầu văo hợp lệ cĩ thể được lựa chọn cho việc đọc câc đầu văo BCD.
6.2 Quâ trình điều khiển :
6.2.1. Việc kết nối thiết bị :
Nguồn cung cấp 48V DC +/-25% (tức lă 36-60V DC) cấp cho câc rơle trín module đầu ra số. Nguồn năy phải được nối từ điện âp cung cấp cho RTU bằng connector ở phía trước module đầu ra số.
Module đầu ra số đưa ra một cặp tiếp điểm khơng điện (dry contact, a volt free contact) cho mỗi kính. Thiết bị trạm cĩ thể dùng cặp tiếp điểm khơng điện năy hoặc cần một điện âp ra vă RTU phải cung cấp điện âp đĩ.
Nếu thiết bị trạm dùng cặp tiếp điển khơng điện cho mỗi kính thì cĩ thể được kết nối trực tiếp với module đầu ra số như hình sau:
Hình 2.15: HD0 dùng điện âp 48VDC từ thiết bị ngoăi
Trường hợp thiết bị trạm yíu cầu đầu ra một điện âp cho mỗi kính thì việc kết nối RTU cĩ một chút phức tạp vă được trình băy như hình sau:
Hình 2.16: HD0 dùng điện âp 48VDC từ RTU
6.2.2. Quâ trình xử lí đầu ra số :
RTU hỗ trợ cho một số loại đầu ra vă một số giao thức. Chúng được chia lăm 2 loại, câc đầu ra điều khiển (Control Ouputs) vă câc đầu ra khơng điều khiển (Non-Control Ouputs). Câc đầu ra khơng điều khiển lă câc đầu ra tiếp điểm chuẩn mă quâ trình hoạt động được chốt hoặc được kích xung. Câc đầu ra khơng điều khiển được sử dụng đối với quâ trình hoạt động ở đầu ra với mục đích chung. Tuy nhiín câc đầu ra điều khiển địi hỏi câc yíu cầu hoạt động nghiím ngặt vì câc lí do an toăn vă được sử dụng chung đối với quâ trình hoạt động của mây ngắt ở đĩ tính an toăn được đặt lín hăng đầu.
6.2.3. Câc đầu ra điều khiển :
Bất kì sự điều khiển số vật lý cĩ thể được gân như một đầu ra điều khiển 3 tầng. Câc đầu ra điều khiển năy phải chịu sự kiểm tra vă cĩ những giới hạn trong quâ trình hoạt động. Câc đầu ra điều khiển cĩ thể được cấu hình với câc thơng số sau cho từng điểm:
a) Tín hiệu được chốt (latched) hoặc được kích xung (pulsed).
b) Dùng tín hiệu được chốt khi đầu ra được lệnh đến một trạng thâi nhất định vă giữ ở trạng thâi đĩ cho đến khi được lệnh đến trạng thâi ngược lại.
c) Tín hiệu xung cho phĩp kính đầu ra được kích đến trạng thâi “ON” trong khoảng thời gian được cấu hình (thường văi giđy). Sau khoảng thời gian năy tín hiệu trở về trạng thâi “OFF”. Cĩ 4 tùy chọn để cấu hình độ rộng xung.
Độ rộng xung cĩ thể được chỉ định như một phần của lệnh điều khiển gửi từ Trung tđm điều khiển.
Như một phần của giao thức IEC 870, độ rộng xung cĩ thể được cấu hình “Long Pulse”. Lệnh điều khiển gửi từ Trung tđm điều khiển yíu cầu một đầu ra nhất định được điều khiển với thời gian xung dăi “Long Pulse”.
Như một phần của giao thức IEC 870, độ rộng xung cĩ thể được cấu hình “Short Pulse”. Lệnh điều khiển gửi từ Trung tđm điều khiển yíu cầu một đầu ra nhất định được điều khiển với thời gian xung ngắn “Short Pulse”.
Độ rộng xung cĩ thể được cấu hình cho từng kính đầu ra cụ thể vă lệnh được gửi từ Trung tđm điều khiển cĩ thể chỉ rõ việc sử dụng độ rơng xung của kính năy trong khoảng kích xung.
Tất cả đầu ra điều khiển được hoạt động với quâ trình hoạt động 3 bước. Điều năy cĩ nghĩa rằng cĩ 3 mẫu tin riíng biệt được phât trong trình tự điều khiển đến bộ điều khiển đầu ra thật sự để lăm hoạt động một đầu ra. Ba bước đĩ lă chọn lựa (Selection), xâc định (Arm) vă thực hiện (Execute). Mỗi bước của trình tự điều khiển phải nhận được một phản hồi xâc thực (positive) từ bộ điều khiển đầu ra thực tế trước khi bắt đầu bước tiếp theo. Chỉ khi cả 3 bước được hoăn tất vă dữ liệu đê chứa trong mỗi giai đoạn lă nhất quân thì đầu ra mới được kích hoạt thật sự. Bất cứ sự khơng nhất quân năo trong câc giai đoạn sẽ đưa đến kết quả lă trình tự điều khiển sẽ bị hủy (aborted) vă bị xĩa (cleared down). Tại mỗi bước cĩ một thời khoảng Timeout được khở tạo bởi cả giao diện của giao thức vă bộ kích đầu ra. Nếu khơng nhận được một phản hồi trong khoảng thời gian Timeout thì phản phản hồi đĩ được coi lă khơng xâc thực (negative) vă trình tự điều khiển sẽ bị hủy bỏ (aborted) vă bị xĩa (cleared down).
Hình 2.17: Trình tự điều khiển
Phần cứng cho câc đầu ra điều khiển đưa ra khâi niệm Lựa chọn / Xâc định / Thực hiện (Select/Arm/Execute) với sự xâc minh lại (read-back verification). Câc tiếp điểm đầu ra của kính được đĩng tại giai đoạn xâc định (Arm) vă sự xâc minh lại được sử dụng để kiểm tra rằng mạch của card đầu ra số hoạt động tốt. Tuy nhiín chỉ tại giai đoạn Thực hiện (Execute) thì nguồn moiứ thực sự được cấp cho câc lín cặp tiếp điểm đầu ra bởi việc kích hoạt câc rơle chuyển mạch.
Giao diện RTU sẽ chỉ cho phĩp chỉ một lệnh 3 bước đơn (single three-stage command) được hoạt động tại một thời điểm. Vì thế khi lệnh 3- tầng (three-stage command) đang được thực hiện thì một lệnh đầu ra điều khiển khâc từ Trung tđm điều khiển sẽ khơng được kích hoạt.
6.2.4. Câc đầu ra khơng điều khiển (Non-Control Output):
Câc đầu ra khơng điều khiển lă câc đầu ra được kích hoạt bởi quâ trình hoạt động một bước vă khơng phải chịu câc điều kiện cho phĩp hoặc câc sự kiểm tra vă câc hạn chế năo. Câc điều khiển năy cĩ thể được cấu hình lă quâ trình chốt hoặc kích xung cho từng tín hiệu. Đối với câc đầu ra được kích xung thì chiều dăi xung cĩ thể được cấu hình cho từng tín hiệu.
6.3 Câc đo lường tương tự :
6.3.1. Việc kết nối thiết bị :
Câc đo lường tương tự từ câc transducer được giâm sât bằng câc module đầu văo tương tự. Module đầu văo tương tự kết nối đến câc transducer đo lường tại trạm như hình sau:
Hình 2.18: Sơ đồ kết nối cho câc tín hiệu đo lường tương tự.
6.3.2. Quâ trình xử lí đầu văo tương tự :
Dải tín hiệu văo của của module tương tự lă từ -20mA đến +20mA. Cĩ thể cấu hình một dải bất kỳ nằm trong khoảng từ -20mA đến 20mA cho từng tín hiệu tương tự. Câc nguồn đầu văo cĩ câc khoảng bất kì trong khoảng trín cĩ thể được thiết lập cấu hình trín cơ sở 1 kính để phù hợp với câc bộ chuyển đổi riíng biệt.
Thời gian quĩt câc đầu văo tương tự được đặt bởi thời gian biến đổi đối với bộ chuyển đổi A/D trín module. Đối với câc module trín đầu văo tương tự được cung cấp tất cả 32 kính vă được quĩt trong 2 giđy. Tất cả câc module đầu văo tương tự đều được quĩt song song. Vì thế, nếu cĩ 1 module đầu văo tương tự hoặc 200 module thì tất cả chúng đều được quĩt trong 2 giđy.
6.3.3. Câc đo lường đầu văo tương tự :
Câc đầu văo tương tự cĩ 1 số thơng số cấu hình mă câc thơng số cấu hình đĩ đưa ra câc chức năng đặc biệt khi thiết lập cấu hình. Câc thơng số đĩ được trình băy chi tiết như sau:
Để cung cấp cho câc dải transducer khâc nhau, dải đầu văo mỗi kính tương tự cĩ thể được cấu hình. Điều năy cho phĩp cấu hình câc dảikhâc nhau như –5mA đến +5mA vă từ 0 đến 10mA. Dải chết ( deadband ) được cấu hình cho từng kính nhằm trânh câc
tín hiệu văo khỏi bị nhiễu vă tạo ra câc dao động tương tự bín trong RTU vă được đưa về Trung tđm điều khiển.
Hệ số trơn (smoothing factor) được cung cấp cho từng kính nhằm đảm bảo rằng nhiễu quâ độ (transient interference) khơng gđy ra câc dao động biến đổi đối với giâ trị được bâo câo thật sự vă cĩ thể gđy ra sự vượt quâ giới hạn giả. Với hệ số năy, chỉ một số phần trăm câc thay đổi giâ trị văo được bâo câo trong mỗi chu kỳ quĩt. Điều năy dẫn đến câc tâc dụng từng bước một đối với câc giâ trị được bâo câo. Hệ số năy được cấu hình cho từng kính.
6.3.4. Vị trí nấc phđn âp tương tự :
Câc chỉ thị vị trí nấc phđn âp cĩ thể được thu thập từ một kính đầu