ĐIỀU KHIỂN
3.1 Thiết lập hệ thống.
3.1.1 Cấu hình cơ bản
Như đã trình bày tại Chương 1, phần tổng quan, ta đưa ra một số nhận xét khái quát về Phú Mỹ GDC như sau:
Đặc điểm địa hình: Công trình được xây dựng dàn trải trên diện tích khoảng 10ha với 7 nhánh vận chuyển khí và các đầu dò khí, khói, lửa, …Tổng số I/O chưa kể dự phòng là khoảng 500 I/O.
Yêu cầu vận hành: Do đặc trưng của ngành công nghiệp khí từ phía vận chuyển, xử lý cũng như từ các các hộ tiêu thụ khí đó là đặt yêu cầu cao về tính an toàn, liên tục, ổn định, khả năng bảo trì cục bộ từng phần hệ thống, có khả năng thay thế thiết bị linh hoạt ngay cả khi đang vận hành ...
Kết nối, mở rộng: Hệ thống được xây dựng phải đảm bảo có thể kết nối linh hoạt với các hệ thống khác như SCADA, Giám sát rung, Rò rỉ đường ống, … cũng như đảm bảo khả năng mở rộng trong tương lai.
Từ những đặc điểm trên, cấu hình cơ bản hệ thống điều khiển tại Phú Mỹ GDC được đề xuất như hình 3.1. bao gồm các thành phần sau:
Cấu hình cơ bản của hệ thống điều khiển DCS cho trung tâm phân phối khí Phú Mỹ được minh họa trên hình 3.1, bao gồm các thành phần sau:
- Các trạm vận hành OS1, OS2 và OS3.
- Trạm kỹ thuật ES và các công cụ phát triển. - Bộ điều khiển cục bộ LCS.
37
OS1 OS2 OS3 ES
LCS(S7-300) (S7-300) ET (4) ET (5) ET (6) ET (7) ET (8) ET (9) ET (10) ET (11) ET (12) System Bus P ro fi b u s D P PCS ESD F&G
Hình 3.1. Sơ đồ tổng quan hệ thống điều khiển
a) Trạm vận hành.
Cấu hình hệ thống điều khiển DCS của trung tâm phân phối khí Phú Mỹ dược xây dựng với 3 trạm vận hành chính là OS1, OS2 và OS3, là các máy tính PC chạy trên nền Windows Server 2003 và được đặt tại phòng điều khiển trung tâm. Trạm vận
38
hành OS1 tương ứng với hệ thống điều khiển quá trình (PCS), trạm vận hành OS2 chịu trách nhiệm về ESD, trạm vận hành OS3 dùng cho hệ thống F&G. Các trạm vận hành này hoạt động song song và độc lập với nhau. Tuy nhiên, các phần mềm chạy trên tất cả các trạm OS1, OS2 và OS3 hoàn toàn giống nhau, vì thế trong trường hợp cần thiết mỗi trạm cũng có thể thay thế chức năng của các trạm khác.
Chức năng chính của các trạm vận hành gồm có:
- Hiển thị các hình ảnh tổng quan, hình ảnh điều khiển từng cụm thiết bị, các đồ thị thời gian thực, và quá khứ, …
- Hiển thị các lưu đồ công nghệ, các lựa chọn điều khiển.
- Hỗ trợ vận hành hệ thống qua các công cụ thao tương tác: đóng, ngắt, cài đặt thông số vận hành, ….
- Xử lý, lưu trữ và quản lý dữ liệu theo dõi vận hành.
- Chẩn đoán hệ thống, hỗ trợ người vận hành và bảo trì hệ thống. - Hỗ trợ lập báo cáo và in lịch sử vận hành một cách tự động
b) Trạm kỹ thuật (ES) và các công cụ phát triển.
Trạm kỹ thuật là nơi cài đặt các phần mềm cho phép đặt cấu hình cho hệ thống, tạo và theo dõi các chương trình ứng dụng điều khiển và giao diện người máy, đặt cấu hình và tham số hóa các thiết bị trường. Cũng giống như các trạm vận hành, ES là một máy tính chạy trên nền Windows Server 2003.
c) Bus hệ thống (system bus).
Bus hệ thống có chức năng nối Trạm điều khiển cục bộ LCS với OS1, OS2, OS3 ES và kết nối mở rộng. Hệ thống mạng được sử dụng ở đây là hệ thống mạng thông dụng trong công nghiệp, mạng Ethernet. Nhằm đảm bảo tốc độ và lưu lượng trao thông tin lớn, cũng như thuận tiện cho xu hướng mở rộng sau này.
d) Bus trường (field bus).
Hệ thống Bus trường có chức năng ghép nối LCS với các module vào ra mở rộng ET và các trạm vào ra phân tán (nếu cần do nhu cầu mở rộng tương lai). Do yêu các yêu cầu về kỹ thuật loại bus được sử dụng ở đây là Profibus –DP (loại bus đang được hỗ trợ mạnh trong công nghiệp).
e) Trạm điều khiển cục bộ (LCS).
39
Mỹ, trạm điều khiển cục bộ LCS được lựa chọn bộ điều khiển PLC S7 300 với CPU 317-2PN-2DP có đặc tính kỹ thuật như ở bảng 3.1. Hệ thống sử dụng 9 mô đun mở rộng phân tán kiểu ET200M chi tiết trong bảng 3.2-3.4.
Bảng 3.1. Các đặc tính kỹ thuật của CPU 317-2PN-2DP
Bộ xử lý trung tâm CPU 317-2PN-2DP
RAM 256 Kibyte
Đồng hồ thời gian thực Có
Ngôn ngữ lập trình Step 7
Cấu trúc chương trình Cấu trúc tuyến tính
Các kiểu khối - Khối tổ chức (OB)
- Khối hàm (FBs) - Hàm (FC)
- Khối dữ liệu (DB)
- Các hàm hệ thống (SBF,SFC) Số lượng tối đa các khối 2048FC, 2048FB, 2048DB
Dung lượng tối đa 64 Kibyte
Xử lý chương trình - Theo vòng quét tự do (OB1) - Theo thời gian (OB35) - Theo thời gian thực (OB10) - Theo ngắt (OB40)
- Khi khởi động lại (OB100) Số lượng bộ đếm
+ dải đếm
512 0 đến 999 Số lượng bộ thời gian
+dải thời gian
512
10ms đến 9990 s
Cờ (Flag) 4096 byte
Khối dữ liệu (data block) Size, max
2048
Number range 1 to 16000 64 Kibyte
Local data 32 kibyte
Tổng số đầu vào/ra số 65536
Tổng số đầu vào/ra tương tự 4096
Kết nối DP (Master/slaver) 1 (CPU 342-5)
1 (built-in, master/slaver) Điện áp nguồn
Dải điện áp cho phép
24VDC
20,4 đến 28,8 VDC
40
Công suất tiêu hao 4,5 W
Phần mềm
+ phần mềm điều khiển + Kiểm tra quá trình +S7- Graph +S7- HiGraph +S7-SCL +CFC Có Có Có Có Có Có
3.1.2 Cấu hình chi tiết phần cứng trạm điều khiển cục bộ.
Như đã phân tích ở trên, do số lượng đầu vào đầu ra ở các nhánh là khá lớn, do nhu cầu về dự phòng, xu hướng mở rộng, ghép nói giữa các hệ thống trong tương lai, … vì thế các trạm điều khiển cục bộ được lựa chọn là PLC S7-300 loại CPU 317-2PN-2DP, được đặt ở phòng máy trung tâm
Hình 3.2. Cấu hình phần cứng chung của hệ thống PCS.
Trạm điều khiển cục bộ LCS được xây dựng theo cấu trúc module. Các thành phần chính bao gồm:
- Bộ nguồn cung cấp: ở đây là nguồn PS307 10A.
- Khối xử lý trung tâm CPU: Các CPU được lựa chọn là CPU 317-2PN/DP có tích hợp sẵn hệ thống Profibus-DP, và hỗ trợ các bộ điều khiển PID.
- Giao diện với bus hệ thống. - Giao diện với bus trường.
41
cũng như tương tự. Các ET được đặt tại phòng máy trung tâm. Mỗi ET, sử dụng cáp tín hiệu nhiều lõi kéo tới các hộp đấu dây Junction box chống cháy nổ đặt tại hiện trường. Từ hộp đấu dây, các đôi cáp lẻ được kết nối tới từng thiết bị cụ thể.