2.2.1. Giới thiệu chung về hệ 800xA
Industrial IT là một hệ điều khiển do hãng ABB phát triển, hệ cũng được phân chia thành 5 cấp như một hệ tự động hóa quá trình sản xuất và có các đặc trưng cơ bản:
− Tích hợp công nghệ thông tin.
− Tiện lợi trong việc xây dựng chương trình điều khiển, thiết kế các giao diện vận hành và giám sát quá trình sản xuất.
− Tính linh hoạt cao, thích hợp với các ứng dụng từ nhỏ tới lớn.
− Truyền thông mở, có thể lựa chọn nhiều chuẩn truyền thông quen thuộc.
− Có các gói phần mềm hỗ trợ rất mạnh trong việc lập trình ứng dụng cũng như thiết kế giao diện. Ta có thể sử dụng các thành phần đối tượng đơn lẻ nhưđộng cơ, tank chứa, máy bơm...cũng như các khối điều khiển động cơ, các khối PID… được hỗ trợ sẵn trong các thư viện để xây dựng nên hệ thống của mình hoặc có thể sử dụng các gói thiết kế sẵn cho các ứng dụng quen thuộc như hệ thống điều khiển trong nhà máy xi măng, nhà máy nhiệt điện, thủy điện, hoá chất …
38 2.2.2. Các thành phần của hệ Industrial IT
Control IT: bao gồm các thiết bị phần cứng, các gói phần mềm và các thiết bị phục vụ cho việc điều khiển thời gian thực, giám sát và quản lý các biến quá trình.
Operate IT: Gồm các bộ phần mềm và phần cứng phục vụ cho việc giao tiếp với người vận hành, cung cấp thông tin phục vụ cho việc giám sát và vận hành mọi lúc mọi nơi với nhiều cấp độ khác nhau.
Engineer IT: Là bộ công cụ phần mềm rất mạnh của ABB cho phép định cấu hình các hệ tựđộng và thiết bị quá trình một cách nhanh chóng bao gồm xử lý đồ họa, cấu trúc phần cứng và xây dựng tài liệu kỹ thuật.
Communicate IT: Gồm các công cụ phục vụ cho việc truyền thông và giao tiếp nhằm đảm bảo năng lực, độ tin cậy và tính bảo mật cao.
Design IT: Gồm phần mềm và các dịch vụ để tối ưu quá trình thiết kế mẫu mã sản phẩm, đào tạo và lập dự án.
Drive IT: Bao gồm các bộ điều khiển động cơ, van… các giải pháp phần mềm nhằm cung cấp và cải thiện hiệu quả chuyển động, mômen, tốc độ….
Advise IT: là công cụ phần mềm của ABB hỗ trợ việc tính toán các thông số quá trình, chất lượng sản phẩm, giám sát các thông số của thiết bị, chuẩn đoán lỗi và đưa ra các chỉ dẫn cho người vận hành.
Collaborate IT: Gồm các giải pháp phần mềm nhằm tăng cường sự phối hợp sản phẩm của các nhà cung cấp và sản xuất thiết bị khác nhau.
2.3.3. Gói phần mềm cho hệ Industrial IT 800xA
ABB cung cấp 2 công cụ phần mềm là ControlIT For AC800M/C và Process Portal A để giúp người sử dụng việc thao tác lập trình, thiết kế và giám sát hệ thống. ControlIT cho AC800M/C là công cụ thiết kế phần cứng và lập trình điều khiển cho các thiết bị . ControlIT gồm có 2 công cụ chính đó là Control Bulder và AC 800M connect. Còn Process Portal A cung cấp môi trường là việc như là thiết kế giao diện điều khiển giám sát và giao diện với người dùng.
39 2.3.3.1. Control Builder
Control Builder là công cụ lập trình và thực hiện các công việc bảo trì hệ thống. Control Builder M cung cấp 5 loại ngôn ngữ lập trình khác nhau:
+ Function Block Digram (FBD) + Structured Text (ST)
+ Intruction List (IL) + Ladder Diagram (LD)
+ Sequential Function Chart (SFC) 2.3.3.2. Process Portal A
Process Portal A là sản phẩm trợ giúp cho việc giám sát và điều khiển quá trình. Nó bao gồm những đặc tính hỗ trợ cho công việc điều khiển và giám sát trở nên hiệu quả hơn. Những đặc tính đó như là: trình bày những hình ảnh của một tiến trình, cách sử dụng các faceplate, trình bày những đồ thị và alarm .
Những thành phần của Process Portal A: + Operator Workplace.
+ Plant Explores Workplace. + Advanced Operator Workplace.
+ Sample Advanced Operator Workplace. + Large Operator Workplace.
2.3.3.3. Cấu trúc phần mềm trong hệ Industrial IT 800xA
Để có thể kết nối mạng AC800 M ngoài Control Builder và PPA ta cần phải sử dụng
thêm gói phần mềm AC800M connect là một sản phẩm phần mềm nằm trong ControlIT cho AC800M.
AC 800M Connect phải được cài đặt trong tất cả các máy tính trong hệ thống. Dưới đây là sơ đồ vị trí và vai trò cụ thể của từng phần mềm trong gói AC800 Connect. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
40
Hình 2.3: Vị trí và vai trò cụ thể của từng phần mềm
Trong đó :
+ Controller AC 800: là các bộđiều khiển quá trình.
+ Control Builder : dùng để thiết lập cấu hình cho hệ thống : số các bộ điều khiển được sử dụng, địa chỉ các thiết bị trong hệ thống, chế độ hoạt động đơn lẻ hay dự phòng.
+ OPC Server : kết nối dữ liệu, đưa dữ liệu từ MMS Server lên, kết nối với giao diện đồ họa để tạo nên giao diện quá trình ở trên trạm vận hành.
+ MMS Server : trao đổi dữ liệu giữa Control Builder với Controller và OPC Server.
+ Process Portal Aspect Server: thiết lập giao diện đồ họa các đối tượng trong quá trình.
+ Process Portal A Connectivity Server: kết nối các giao diện đồ họa với các tín hiệu quá trình tương ứng nhận được từ OPC Server để tạo thành giao diện quá trình.
+ Operator Workplace: là nơi theo dõi trực tiếp các diễn biến của quá trình sản xuất, các dữ liệu thời gian thực được thể hiện trên giao diện quá trình. Người vận hành cũng có thể can thiệp vào hệ thống trong phạm vi hệ thống cho phép.
Khi hoạt động ở chế độ Online, Process Portal A giao tiếp với bộ điều khiển thông qua OPC Server, sử dụng thông tin trong các đối tượng điều khiển.
41
2.3 Hệ thống điều khiển dây chuyền sản xuất xút
2.3.3. Cấu hình của hệ thống điều khiển Tñ ®iÒu khiÓn CÊp gi¸ m s¸ t CÊp ®iÒu khiÓn CÊp qu¸ tr×nh C«ng ®o¹ n tinh chÕ nuí c muèi lÇn 2
vµ ®iÖn ph©n TCP/IP Ethernet
ES PRT OS
Hình 2.4: Sơđồ phân cấp hệ thống điều khiển dây chuyến sản xuất xút ở nhà máy hoá chất - Tổng công ty giấy Việt Nam
2.3.1.1 Cấu trúc phần cứng
Hệ PLC ởđây dùng dòng sản phẩm AC800 của hãng ABB với các đặc tính kỹ thuật sau:
* CPU: sử dụng 2 CPU loại PM861, vi xử lý MPC860, 48MHz, 16MB RAM. Trong đó một cái đóng vai trò chính, cái còn lại đóng vai trò dự phòng.
* Các đầu vào tương tự: tổng cộng có 14 module tương tự, trong đó module tương tự loại:
+ AI810: có 4 module. Mỗi module có 8 đầu vào tương tự (0-10V hoặc 4- 10 mA), lập trình được.
+ AI845: có 8 module. Mỗi module có 8 đầu vào tương tự (0 – 20 mA, 4 – 20 mA, 0 – 5V, 1 – 5V), lập trình được.
42
+ AI830: có 2 module. Mỗi module có 8 đầu vào tương tự ghép nối với các RTD (như nhiệt điện trở Pt100, Cu10, Ni100, Ni120 và điện trở).
CI 8 5 1 S D 821 Pr o f i b u s DP PM861 RLM01 DI810 DI810 DI810 AI810 AI810 AI810 AI810 DI810 DI810 TCP/IP Et h er n et CI830 AO845 AO845 AO845 AO845 AI845 AI845 AI845 CI840 AI845 DO810 DO810 DO810 DO810 CI830 DO810 DO840 ES PRT OS RS2-TX DO840 AI830 AI830 CI840 AO845 AO845 DO840 DO840 Pr o f i b u s DP AI845 AI845 AI845 AO845 AO845 AI845 CI840 CI840 DI810 Pr o f i b u s DP PM861 S D 821 CI 851 AC800M Node 1 Node 2 Node 3 Node 4 Hình 2.5: Cấu hình hệ thống điều khiển của quá trình sản xuất xút
* Các đầu vào số: có 6 module vào số loại DI810. Mỗi module có 16 đầu vào số (24V một chiều) để nhận các tín hiệu khởi động, xác nhận lỗi,…….
* Các đầu ra tương tự: có 8 module ra tương tự loại AO845. Mỗi module có 8 đầu ra tương tự (4 – 20 mA).
* Các đầu ra số: tổng cộng có 9 module ra sốđể điều khiển các thiết bị báo động như còi, đèn và đưa ra các tín hiệu liên động cần thiết khác. Trong đó module ra số loại:
+ DO810: có 5 module. Mỗi module có 16 đầu ra số (24V) . + DO840: có 4 module. Mỗi module có 16 đầu ra số (24V). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
43 2.3.1.2 Hệ máy tính
Để điều khiển, giám sát toàn bộ công đoạn tinh chế nước muối lần 2 và công đoạn điện phân, nhà máy dùng hai máy tính. Trong đó một máy đóng vai trò trạm vận hành (OS – operator station), máy còn lại đóng vai trò trạm kỹ thuật (ES - engineering station).
Mỗi máy đều được trang bị bàn phím, chuột và được kết nối với máy in. 2.3.1.3 Truyền thông công nghiệp
− Lớp giám sát
Truyền thông giữa phần cứng AC800M và hai máy tính sử dụng mạng điều khiển của ABB với giao thức TCP/IP (ethernet). Việc kết nối được tiến hành qua một bộ switch RS2-TX.
Tốc độ truyền thông tối đa của hệ máy tính tới 1Gbps.
PLC (AC800M) sử dụng tốc độ truyền 10Mbps, đảm bảo khả năng truyền dữ liệu từ PLC tới máy tính lưu trữ theo thời gian thực. Ngoài ra PLC có thể nối và định địa chỉ tối đa tới 99 node với khoảng cách nhỏ hơn 1km mà không cần bộ lặp tín hiệu.
− Lớp điều khiển
+ Truyền thông giữa PLC và các node (gồm các đầu vào ra số hay tương tự S80 I/O) sử dụng Profibus DP và các cổng truyền thông CI851, CI830, CI840.
+ Profibus DP là một loại bus trường chuẩn mực, được thiết kếđặc biệt cho việc truyền thông giữa hệ thống điều khiển với các đối tượng trong quá trình sản xuất, cho phép làm việc với rất nhiều loại thiết bị của các hãng chế tạo khác nhau...
+ Ở node 1 và node 2 dùng, mỗi cái dùng tới 2 cổng truyền thông CI840 với một cái là chính và một cái dự phòng. Điều này nhằm nâng cao tính an toàn và độ tin cậy.
+ Ở cấu hình này ta còn sử dụng thêm module kết nối dự phòng RLM 01 để chuyển đổi giữa đường dẫn dự phòng với 1 đường dẫn không dự phòng liên kết với giao tiếp truyền thông CI830 (node 3 và node 4). Sở dĩ như vậy là vì ngoài những bộ quan trọng cần điều khiển an toàn và liên tục còn có các bộ phận
44
không cần yêu cầu điều khiển tin cậy do đó không cần dự phòng. Làm như thế ta sẽ giảm chi phí lắp đặt.
2.3.2 Các mạch vòng điều khiển (loop) và các điểm hiển thị, cảnh báo
Các loop của hệ thống điều khiển quá trình xản xuất xút được thống kê theo bảng dưới đây: ( theo tài liệu hướng dẫn vận hành thùng điện phân màng trao đổi ion, nhà máy hoá chất – công ty giấy Việt Nam – tài liệu số 2)
Bảng 2.1: Thống kê các Loop điều khiển
TT Loop Đại lượng điều khiển, hiển thị, cảnh báo
Đơn
vị Vị trí Loop 1 LICA – 101 mức ở bể D-110 % bể D110 2 FFIC – 102 lưu lượng của nước khử
khoáng
l/h ống nước tinh khiết bổ sung vào bể D110
3 FIC – 103 lưu lượng m3/h ống vào bộ lọc M140A/B 4 TICA – 101 nhiệt độ 0C đầu ra E142
5 LICA – 170 mức % bể D170
6 FICA – 301 lưu lượng m3/h ống nước tinh khiết vào T160A/B
7 FICA – 306 l/h đầu ra ở bể D-401, bể HCl 8 FICA – 211 lưu lượng l/h ống axit HCl vào thùng điện
phân
9 FICSA – 231 lưu lượng m3/h ống nước muối vào thùng điện phân
10 PICSA – 216 áp suất KPa Cl2 ra khỏi D260 11 PfICSA-226 áp suất KPa H2 ra khỏi D270
12 LICSA-260 mức % bể D260 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
13 LICA – 273 mức % bể D273
14 TICA – 273 nhiệt độ 0C ống xút vào D273 từ D270
15 LICSA– 270 mức % bể D270
16 FICA- 221 lưu lượng l/h nước tinh khiểt từ P434 vào D273
45
17 FIC – 601 lưu lượng l/h ống HCl vào T310
18 LICSA– 601 mức % tháp T310
19 PICA– 601 áp suất KPa tháp T310
20 AICA– 601 PH NaOH từ P274A/B
21 FIC – 602 lưu lượng m3/h Na2SO3 ra khỏi P324 Bảng 2.2: Thống kê các điểm hiển thị và cảnh báo TT Điểm hiển thị, cảnh báo Đại lượng hiển thị, cảnh báo Đơn vị Vị trí hiển thị, cảnh báo 1 PI – 101 áp suất MPa ống hơi nước áp suất thấp 2 FI – 104 lưu lượng m3/h ống hơi nước áp suất thấp 3 FQ – 104 thể tích m3 ống hơi nước áp suất thấp 4 FI – 101 lưu lượng m3/h ống nước muối sơ bộ vào bể D110 5 FQ – 101 thể tích ống nước muối sơ bộ vào bể D110 6 PAH/PAL - 103 áp suất MPa bộ lọc M140A 7 PAH/PAL - 104 áp suất MPa bộ lọc M140B 8 LIA – 102 mức % bể D130 9 LISA – 105 mức % bể X101 10 LIA – 103 mức % bể D141 11 LIA – 104 mức % bể D150
12 FIA – 303 lưu lượng l/h ống NaOH 32%
13 FIA – 304 lưu lượng l/h ống đưa HCl vào tháp T160A/B
14 LISA– 303 mức % bể X166
15 FIA – 302 lưu lượng m3/h ống nước muối ra khỏi T160A/B 16 PAL – 305 áp suất MPa Thiết bị khí nén
17 PAL – 306 áp suất MPa ống khí nén 18 PAL – 302 áp suất MPa ống nước làm mát
46
19 PAL – 307 áp suất MPa ống hơi nước áp suất thấp 20 PAL – 303 áp suất MPa ống của quá trình xử lý nước
21 LIA – 302 mức % bể D430
22 LIA – 304 mức % bể D401
23 FI – 305 lưu lượng l/h Nước tinh khiết đi vào ống dd HCl ra khỏi D401
24 PAL – 301 áp suất MPa ống dd HCl ra khỏi D401 25 PAL – 304 áp suất MPa ống nước tinh khiết
26 TIA – 234 nhiệt độ 0C ống NaOH ra khỏi thùng điện phân 27 FISA – 232 lưu lượng m3/h ống NaOH vào thùng điện phân
28 IISA – 230 cường độ dòng điện KA Thùng điện phân R230 29 EI – 230 điện áp V Thùng điện phân R230 30 EDISA – 230 điện áp V Thùng điện phân R230 31 PAL – 250 áp suất MPa Z250
32 PISA – 217 áp suất KPa ống ra clo của bể D260 tới R230
33 PDISA –
200 áp suất KPa Chênh áp H2và Cl2 (D-260,270) 34 PISA – 227 áp suất KPa ống ra hiđrô của bể D270 tới R230 35 FISA – 232 lưu lượng m3/h Đường ống NaOH đến R230 36 TI – 260 nhiệt độ 0C bể D260
37 TIA – 264 nhiệt độ 0C nước muối ra khỏi bể D260 tới E264 38 AIA – 264 PH nước muối ra khỏi bể D260 tới E264
39 II – 264A/B cường độ dòng
điện A bơm P-264A/B
40 II – 274A/B cường độ dòng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
điện A bơm P-274A/B 41 TI – 274 nhiệt độ 0C dịch Catốt ra khỏi E274 42 FI – 274 lưu lượng m3/h dịch Catốt ra khỏi E274
47 43 FQ – 274 thể tích m3 dịch Catốt ra khỏi E274 44 IISA – 230 cường độ dòng điện KA bộ FICA 221 45 LIA – 280 mức % bể D280 46 LIA – 290 mức % bể D290
47 TIA – 601 nhiệt độ 0C ống từ E310 tới D319A 48 AIA – 602 điện áp mV
49 TI – 602 nhiệt độ 0C E132
2.4.1. Các đầu vào ra
Các đầu vào ra được bố trí trên các Module vào ra như bảng dưới đây: (theo tài liệu: The 7,000 t/a caustic soda project of Bai Bang paper company, Vietnam. Technical Document. June, 2003 – tài liệu số 3)
Bảng 2.3: Bố trí đầu vào ra tương tự và số
Trạm vào
ra Module vào ra Tên ký hiệu Định nghĩa biến vào/ra FT101 Lưu lượng (LL) NaCl vào D110 FT102 LL nước khử khoáng vào D100 FT103 LL dd NaCl trước khi vào M140 A/B LT101 mức bể D110
FT301 LL nước tinh khiết và T160A/B FT305 LL nước khử khoáng vào dd HCl FT306 LL dd HCL ra khỏi bể D- 401 AI845 (module 1& 2: chính và dự phòng) PT601 LL dd NaCl loãng ra khỏi T-310 FT601 LL dd HCl vào T -310 FT602 LL dd Na2CO3 ra khỏi P-324 LT601 Mức của T-310