Phần mềm Centum CS3000 là phần mềm chạy trên máy trạm vận hành/giám sát (HIS) của hệ điều khiển quá trình Centum CS3000 của YOKOGAWA. Đây là một gói công cụ phục vụ cho việc giám sát, vận hành (các thông điệp hệ thống, cảnh báo, tình trạng hệ thống, đồ hoạ, các nhóm điều khiển, đồ thị, báo cáo, …). Đồng thời nó cũng hỗ trợ công việc thiết kế (thiết kế điều khiên bằng Control Drawing, thiết kế đồ hoạ bằng Graphic Builder) và mô phỏng (Test Function), ngoài ra còn có chức năng chạy kiểm tra ảo mà không cần FCS.
a) Xây dựng mô hình và cấu trúc điều khiển với Control Drawing Builder
Control Drawing Builder cho phép lập trình bằng các Function Block sẵn có đồng thời cho phép kết nối giữa các file Control Drawing khác nhau, hoặc kết nối giữa giá trị thực từ kết nối vật lý với các khối trong các file Control Drawing. Thƣ viện Function Block phục vụ mục đích điều khiển là chính nên có nhiều hạn chế so với Matlab. Tuy nhiên, cũng có thể sử dụng một số Function Block để mô hình hóa đối tƣợng.
a.1) Cấu trúc Function Block :
36
* Các Input / Output Terminal để trao đổi dữ liệu với các khối, thiết bị bên ngoài.
* Các chức năng xử lý Input / Output / Calculating / Alarm Processing.
* Các hằng và các biến sử dụng trong việc tính toán xử lý đƣợc gọi chung là “data item”.
Hình 2.3. Cấu trúc Function Block
a.2) Các Function Block cơ bản
* Các Function Block trong thƣ viện của Drawing Builder phân loại theo các nhóm: + Nhóm điều khiển – điều chỉnh
+ Nhóm tính toán số học và logic + Nhóm điều khiển tuần tự + Nhóm Faceplate
+ Nhóm lƣu đồ chức năng + Nhóm giám sát khối + Nhóm offsite
Trong đó, với mục tiêu mô phỏng quá trình và cấu trúc điều khiển, có thể sử dụng một số Function Block trong nhóm điều khiển – điều chỉnh và nhóm tính toán số học – logic là: LAG, INTEG, PID, CALCU, DLAY.
37 * LAG
LAG là khối quán tính bậc nhất, có thể sử dụng để tạo ra các khâu lọc, hoặc mô phỏng đặc tính của quá trình.
Hình 2.4. Khâu quán tính bậc nhất - LAG
(2.1) trong đó:
: giá trị tính toán đầu vào
CPV : giá trị tính toán đầu ra
Ti : first-order lag time (Ti = I – scan period)
I : first-order lag time setpoint, hằng số thời gian
Gain : hệ số khuếch đại
Các tham số: hằng số thời gian I và hệ số khuếch đại I có thể đƣợc đặt trong quá trình chạy Test Function hoặc đặt cố định trong các khối tính toán đa năng CALCU.
* INTEG
38
INTEG là khối tích phân, thực hiện tính toán giá trị tích phân của đầu vào (2.2)
Hằng số thời gian tích phân (tính bằng giây) có thể thay đổi bằng thông số I trong quá trình chạy kiểm tra thử (Test Function) hoặc đặt cố định trong các khối tính toán đa năng CALCU.
* PID
Khối điều khiển PID thực hiện hầu hết các chức năng điều khiển, thông qua các tác động điều khiển: tỉ lệ, tích phân, vi phân dựa trên sai lệch giữa biến quá trình đƣa về (PV) so với giá trị đặt (SV).
(2.3) trong đó:
: thay đổi giá trị điều khiển
: sai lệch giữa biến quá trình và giá trị đặt
PV : giá trị đo từ quá trình
SV : giá trị đặt
: giá trị thay đổi của sai lệch
: chu kì điều khiển
39 * Khâu tính toán CALCU
Hình 2.7. Khâu CALCU
Khối tính toán đa năng CALCU cho phép viết các câu lệnh lập trình tính toán cũng nhƣ gán giá trị cho các thông số của các Function Block khác sử dụng ngôn ngữ lập trình Vusual Basic. CALCU cũng có các hàm và các cấu trúc điều khiển cho phép thực hiện các tính toán số học và logic rất hiệu quả.
b) Xây dựng mô hình giao diện của Graphic Builder
Graphic Builder có các chức năng chuyên dụng phục phụ thiết kế các cửa sổ Graphic Windows.