II. Xây dựng hệ điều khiển giám sát cho công đoạn trộn bột
2. Tích hợp hệ thống cho công đoạn trộn bột cho nhà máy xeo
Tích hợp hệ thống là một công việc hết sức quan trọng cho quá trình xây dựng hệ thống, để có cái nhìn khái quát về công việc này ta có thể diễn giải vắn tắt các công việc cần thực hiện như hình dưới:
Lựa chọn hệ điều khiển
Lựa chọn cấu hình phần cứng Lựa chọn cấu hình phần mềm
Lựa chọn thiết bị Kết nối phần cứng Thuật toán Chương trình
Hình 2.3.Tổng quan về tích hợp hệ thống
2.1. Giải pháp tự động hoá
Đối với toàn nhà máy thì số điểm vào ra có khoảng hơn 700 điểm nên việc lựa chọn hệ điều khiển cho nhà máy phải dựa trên quy mô vừa và lớn của nhà máy. Để thực hiện phương án giám sát, điều khiển cho nhà máy người ta có ba phương pháp: Hệ điều khiển dựa trên PLC hay hệ SCADA, Hệ điều khiển DCS và hệ lai DCS/PLC. Ta sẽ tìm hiểu ưu, nhược điểm của 3 loại này rồi từ đó đưa ra kết luận là dụng loại nào
• Hệ điều khiển dựa trên PLC hay SCADA: Hệ này có một máy tính trung tâm, các PLC ghép nối với nhau. Máy tính trung tâm có nhiệm vụ hiển thị kết quả đo và vận hành hệ thống, còn PLC điều khiển các quá trình theo yêu cầu. Do đó hệ thống này có tính chất tập trung cao.
- Ưu điểm của hệ thống này là có thể vận hành hệ thống từ máy tính trung tâm, có giá thành rẻ và rất thích hợp với các hệ thống vừa và nhỏ.
- Nhược điểm: Không quản lý được các hệ thống lớn, khả năng dự phòng kém, tính năng mở hạn chế và tính ổn định của hệ thống không cao do đó cũng hạn chế trong vấn đề điều khiển thời gian thực.
• Hệ điều khiển DCS: Hệ DCS là hệ điều khiển phân tán, nó cho phép điều khiển chính xác từng điểm trên dây truyền công nghệ từ trạm vận hành trung tâm. Hệ thống này bao gồm các trạm điều khiển trung tâm ( giao diện người máy), các trạm điều khiển hiện trường ( gồm các bộ CPU, các module vào ra và các module thông tin) và các thiết bị hiện trường
- Ưu điểm của loại này là có giao diện tiện lợi cho phép quan sát, điều khiển và hiển thị thông tin một cách dễ dàng; Chức năng dự phòng linh hoạt (dự phòng CPU, nguồn cấp và bus điều khiển); Khả năng đáp ứng nhanh; có tính ổn định cao và rất thích hợp với các hệ thống vừa và lớn
- Nhược điểm của hệ thống: Đối với những hệ thống nhỏ, hệ DCS tỏ ra không thích hợp do giá thành cao
• Hệ lai DCS/PLC: Cho phép điều khiển cả hệ thống nhà máy. Hệ thống này bao gồm các máy tính trung tâm, các module phân tán, các PLC ghép nối với nhau và ghép nối với module phân tán trên. Các thiết bị hiện trường gồm có các sensor, các thiết bị đo thông minh, các bộ biến truyền…thiết bị nào có ghép nối RS485/RS422 thì sẽ được ghép nối với PLC. Hệ thống mạng truyền tin của hệ có tốc độ tưong đối cao và được hỗ trợ một số chuẩn
- Ưu điểm: Hệ thích hợp với hệ thống có nhiều thiết bị truyền thông, khả năng quản lý rộng lớn
- Nhược điểm: Hệ thống phức tạp, giá thành cao, khả năng đáp ứng thời gian thực chậm do phải qua nhiều công đoạn trung gian và độ tin cậy chưa cao do PLC chưa có tính dự phòng ( chỉ có dự phòng CPU và các module)
Kết luận:
Do đặc thù của nhà máy và những tính năng ưu việt của hệ DCS so với hai hệ kia như: Tính ổn định cao, khả năng đáp ứng nhanh, tính năng thời gian thực được đảm bảo…nên hệ DCS là thích hợp nhất cho nhà máy
Qua những đặc điểm nổi trội của CENTUM CS3000 đã nên ở trên cùng với các lý do sau đây mà nó được sử dụng trong nhà máy:
+ Chức năng vận hành đơn giản, giao diện thân thiện đối với công nhân vận hành, công cụ lập trình đơn giản dễ sử dụng.
+ Hệ thống với cấu trúc mở nên ta có thể dễ dàng mở rộng khả năng quản lý và kết nối với các hệ thống khác đồng thời tận dụng được các đầu vào ra cũ cho hệ thống điều khiển mới (Hiện nay, nhà máy mới chỉ sử dụng có 4 node cho các I/O so với khả năng quản lý 10 node cho một FCU nên vẫn gây lãng phí)
+ Có chế độ bảo hành, bảo dưỡng và chăm sóc khách hàng tốt
+ Đã có một số hệ DCS của hãng YOKOGAWA đã được thực hiện tốt ở nước ta như: Nhà máy nhiệt điện phả lại dùng CENTUM CS3000, Công ty hoá chất Lâm Thao sử dụng hệ CENTUM CS1000….
+ Thiết bị của hãng phù hợp với các tiêu chuẩn và điều kiện môi trường ở nước ta.
2.2 Xây dựng cấu hình phần cứng cho hệ thống2.2.1 Lựa chọn thiết bị phần cứng 2.2.1 Lựa chọn thiết bị phần cứng
Cấu trúc phần cứng của hệ thống tương ứng với mô hình phân cấp của hệ thống DCS bao gồm: Trạm vận hành trung tâm HIS, trạm điều khiển FCS và các bus hệ thống. Ta sẽ lựa chọn các thiết bị phần cứng lần lượt cho các trạm trên: