4. Cấu trúc của luận văn
1.3.1. Cấu hình phần cứng
1.3.2.1. Máy tính điều khiển và giám sát (HIS0164, HIS0163)
Hình 1-8. HIS0164 & HIS0163
Trạm vận hành và trạm kỹ thuật (Máy tính điều khiển và giám sát) là 2 máy tính được chạy trên hệ điều hành Microsoft Windows 7 Professional SP1, RAM 4 GB, 64 bit. Các trạm vận hành có thể hoạt động song song, độc lập với nhau. Để tiện cho việc vận hành hệ thống, người ta thường sắp xếp mỗi trạm vận hành tương ứng với một phân đoạn hoặc một phân xưởng. Tuy nhiên, các phần mềm chạy trên hai trạm hoàn toàn giống nhau, vì thế trong trường hợp cần thiết mỗi trạm đều có thể thay thế chức năng của các trạm kia.
Các chức năng tiêu biểu của một trạm vận hành gồm có:
• Hiển thị các hình ảnh chuẩn (hình ảnh tổng quan, hình ảnh nhóm, hình ảnh từng mạch vòng, hình ảnh điều khiển trình tự, các đồ thị thời gian thực và đồ thị quá khứ)
• Hiển thị các hình ảnh đồ họa tự do (lưu đồ công nghệ, các phím điều khiển) • Hỗ trợ vận hành hệ thống qua các công cụ thao tác tiêu biểu, các hệ thống hướng
dẫn chỉ đạo và hướng dẫn trợ giúp
• Tạo và quản lý các công thức điều khiển (cho điều khiển mẻ) • Xử lý các sự kiện, sự cố
• Xử lý, lưu trữ và quản lý dữ liệu
• Chẩn đoán hệ thống, hỗ trợ người vận hành và bảo trì hệ thống • Hỗ trợ lập báo cáo tự động
1.3.1.2. Trạm điều khiển cục bộ (FCS)
Trạm điều khiển cục bộ (tủ điều khiển) được xây dựng theo cấu trúc module. Các thành phần chính bao gồm:
Hình 1-9. FCS - Bộ cung cấp nguồn
- Bộ điều khiển trung tâm Duplexed Field Control Unit - Giao diện với bus hệ thống
- Giao diện với bus trường
- Các module vào/ra số cũng như tương tự, gồm có
+ Mô đun vào tương tự (4-20 mA, 16 kênh) AAI141-S00/A4S00 + Mô đun ra tương tự (4-20 mA, 16 kênh) AAI543-S00/A4S00 + Mô đun vào số (32 kênh, 24VDC, cách ly) ADV151-P10/B5S00 + Mô đun ra số (32 kênh, 24VDC, cách ly) ADV551-P10/D5S00 - Mô đun truyền thông Foundation Fieldbus.
Trong cấu trúc vào/ra tập trung, các module vào/ra được nối với CPU thông qua bus nội bộ đằng sau giá đỡ (backplane-bus). Các module này cùng hãng sản suất với CPU.
Các chức năng do trạm điều khiển cục bộ (tủ điều khiển) đảm nhiệm bao gồm:
Điều khiển quá trình (process control): Điều khiển các mạch vòng kín (nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, mức.). Hầu hết các mạch vòng đơn được điều khiển trên cơ sở luật PID, giải quyết bài toán điều khiển điều chỉnh, điều khiển tỉ lệ, điều khiển tầng. Các hệ thống hiện đại cho phép điều khiển mờ, điều khiển dựa mô hình (model-based control), điều khiển thích nghi, ...
Điều khiển trình tự (sequential control, sequence control)
Điều khiển logic
Thực hiện các công thức (recipe control)
Đặt các tín hiệu đầu ra về trạng thái an toàn trong trường hợp có sự cố hệ thống
Lưu trữ tạm thời các tín hiệu quá trình trong trường hợp mất liên lạc với trạm vận hành
Nhận biết các trường hợp vượt ngưỡng giá trị và tạo các thông báo báo động. Trạm điều khiển cục bộ có tính năng kiểm tra và sửa lỗi (error checking and correcting, ECC), cũng như cho phép lựa chọn cấu hình dự phòng.
Một số tính năng của trạm điều khiển cục bộ (tủ điều khiển):
Tính năng thời thực
Độ tin cậy và tính sẵn sàng
Lập trình thuận tiện, cho phép sử dụng/cài đặt các thuật toán cao cấp
Khả năng điều khiển lai (liên tục, trình tự và logic).
1.3.1.3. Thiết bị đo
Transmitters lưu lượng
- Size: DN005-DN1200
- Ứng dụng: chất lỏng dẫn điện từ 0,5 μS như nước cấp, nước thải, hóa chất, nước muối, vữa, acid, sút...
- Độ chính xác: 0,35 % optional 0,2 % - Áp suất hoạt động: tối đa 20 Bar @ 120
độ C
- Nhiệt độ: 150 độ C
- Lớp lót: PTFE, PFA, EPDM, Ceramic - Điện cực: SS316, Ti, Ta, HasteloyC - Kết nối: Flange, wafer các chuẩn ANSI,
DIN, JIS.
- Nguồn cấp: 24VDC/220VAC
- Ngõ ra: 4-20 mA w Hart , xung, relay. - Nhà sản xuất: YOKOGAWA – Trung
Quốc
Transmitters chênh áp
DPharp EJX được ra đời 2004 cung cấp giải pháp công nghệ tiên tiến nhất về sự ổn định. Nhóm sản phẩm DPharp EJX được cung cấp chứng nhận tiêu chuẩn an
toàn IEC61508, tùy chọn ngõ ra, đáp ứng nhanh, hiệu suất làm việc cao chịu được quá áp. Các sản phẩm ứng dụng cảm biến DPharp EJX được dùng để đo chênh lệch áp suất, đo lưu lượng dòng chảy, đo mức chất lỏng và các ứng dụng đo áp suất khác.
Màng cách ly được kết nối với cảm biến thông qua ống truyền áp lực chứa đầy chất lỏng. EJA118W sử dụng để đo áp suất khác biệt chất lỏng, khí đốt, lưu lượng hơi
Hình 1-10. Transmitters lưu lượng ADMAG AXF025G
nước, mức chất lỏng, mật độ và áp suất. Cảm biến chênh áp YOKOGAWA có chức năng chuẩn đoán phát hiện các bất thường như sự tắc nghẽn.
Ngõ ra: 4-20 mA Tầm đo: 2-100 kPa Độ chính xác: ± 0,1 5% Nhà sản xuất: YOKOGAWA – Nhật Bản 1.3.1.4. Thiết bị chấp hành - Động cơ:
KĐB 3 pha, công suất 0,75kW như hình 1-12
- Biến tần:
Hai biến tần dùng để điều khiển tốc độ của động cơ của Siemens
- Rơ le:
Các rơ le trung gian 24VDC được lắp đặt trong tủ động lực
Hình 1-12. Động cơ bơm nước FORERUN
Hình 1-14. Rơ le trung gian IDEC - RU48- C- D24
1.3.1.5. Mô hình đối tượng bình nước cấp
Hình 1-15. Đối tượng bình nước cấp
Bình nước cấp chế tạo bằng thép không gỉ. Đường kính: 0,25m. Khoảng cách 2 đầu đo mức: 1m
1.3.1.6. Bus hệ thống
Bus hệ thống có chức năng nối mạng trạm điều khiển cục bộ với trạm vận hành và trạm kỹ thuật. Các hệ thống mạng được sử dụng nhiều nhất là Ethernet, Profibus- FMS và ControlNet.
Đặc điểm của việc trao đổi thông tin qua bus hệ thống là lưu lượng thông tin lớn, vì vậy tốc độ đường truyền phải tương đối cao. Tính năng thời gian thực cũng là một yêu cầu được đặt ra (nhất là đối với bus điều khiển), tuy nhiên không nghiêm ngặt như với bus trường. Thời gian phản ứng thường chỉ yêu cầu nằm trong phạm vi 0,1s trở lên. Số lượng trạm tham gia thường không lớn và nhu cầu trao đổi dữ liệu không có đột biến lớn. Vì vậy đối với mạng Ethernet, tính bất định của phương pháp truy nhập bus CSMA/CD thường không phải là vấn đề gây lo nghĩ.
