- S4, S5 xác định vị trí đầu và cuối đê điều khiển động cơ nâng mũi khoan S2 xác định có vật cẩn khoan
Câu 2 Hãy trình bày cấu trúc và các thành phần cơ bản của
c ấ u trúc chung của hệ SCADA:
C ấu trúc chung của h ệ SCADA được minh hoạ trong hình vẽ sau:
H ồ th è n g <SIÒU k h ió i gi, m S11
Thiõt bM IQ i khiQi tù ®§ ng N I FO N I FO N I
CIỊm b iõ i vụ chÊp hpnh N I N I N I - o Nèi trùc tìỘD •o Nèi qua m1 ng
NI: (Netw ork lnterface)
Giao dicn nr^ng
1/0: (InpuưO utput)
Vpo/Ra
Q óa kủ ứiuÊt
Trong h ệ ứiống điều khiển giám sát, các cảm biến và cơ cấu chấp hành đóng vai trò là giao diện giữa thiết bị điều khiển với quá trình kỹ thuật. Còn h ệ thống điều khiển giám sát đóng vai trò là giao diện giữa người và máy. Các thiết bị và các bộ phận của h ệ thống được ghép nối với nhau theo kiểu điểm- điểm (Point to Point) hoặc qua mạng truyền thông. Tín hiệu thu đƯỢc từ cảm biến có th ể là tín hiệu nhị phân, tín hiệu sô hoặc tương tự. Khi x ử lý trong máy tính, chúng phải được chuyển đổi cho phù hỢp với các chuẩn giao diện vào/ra của máy tính.
Câu 3. Trình bày ưu và nhược của h ệ điểu khiển tập trung và phân tán? 2
điểm
Ngày nay cấu trúc điều khiển tập trung thường chỉ được áp dụng cho những h ệ thống nhỏ với các máy móc vận hành đơn giản bởi giá thành thấp. Tuy nhiên cấu trúc này còn có những hạn chê như:
- Công việc nối dây phức tạp, sô lượng cáp lớn, giá thành cao.
- V iệc mở rộng h ệ thống gặp nhiều khó khăn, độ linh hoạt không cao. - ĐỘ tin cậy kém do sự phụ thuộc vào một thiết bị điều khiển duy nhất,
có th ể dùng giải pháp lắp thêm thiết bị điều khiển d ự phòng nhưng sẽ dẫn đến chi phí cao.
- Phương pháp truyền dẫn tín hiệu giữa các thiết bị trường và thiết bị điều khiển dễ chịu ảnh hưởng của nhiễu gây ra sai sô lớn.
- Phạm vi ứng dụng hạn hẹp.
1.0
M ộ t h ệ đ iểu k h iể n phân tán thư ờ ng bao gồm :
- Trung tâm điều hành quá trình.
- Trung tâm điều khiển là các máy tính điều khiển, máy tính công nghiệp, máy tính phối hỢp được nối với nhau và nối với trung tâm điểu hành qua các bus.
- Các bộ điều khiển tại chỗ như thiết bị vào/ra, cơ cấu chấp hành, cảm biến được nối với trung tâm điều khiển qua bus trường (Field bus). Ưu điểm của đ iề u k h iể n phân tán:
- Thay đổi cách nối điểm - điểm bằng mạng truyền thông, thời gian lắp đ ặt nhanh chóng.
- Độ tin cậy, tính linh hoạt và năng suất được nâng cao nhờ xử lý phân
tán.
- Cấu trúc đơn giản dễ dàng chẩn đoán, báo trì, bảo dưỡng h ệ thống. - V iệc sử dụng các giao diện chuẩn quốc tế nâng cao khả năng tương tác
giữa các thành phần.
- Có th ể tích hỢp các h ệ thống mới và cũ, dễ dàng m ở rộng h ệ thống và k ết nối với h ệ thống thông tin ở cấp trên.
Câu 4. Trình bày mô hình phân cáp của mạng SCADA và chức năng cơ bản của từng cấp? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2điểm điểm
Câu 5. HÕ thèng ®iÒu kh ió n tr^n c-1 sẽ h õ SIMATIC? 3 điểm
Mô hình phân cấp: Toàn bộ hệ thống điều khiển giám sát được phân chia thành các cấp chức năng như hình v ẽ minh hoạ dưới đây:
QuHn lý c«ng <y § iò i hịinh s Un xuÊt 2 l r § ïQi khiQi gi4 m s 41 ồoẵo õann c o c a Iu u u OQG u o o o o o o 20C a a o a 0 0 0 1 = 3 0 o o o * Ĩ Ĩ § iQi khiQi r ChÊp hpnh Ị^ i i i ị ^
Qóa twtih kü thuËt
Đ ể sắp xếp, phân loại các chức năng tự động hoá của một h ệ thống điều khiển và giám sát người ta thường sử dụng mô hình như trên, v ớ i loại mô hình này các chức năng được phân thành nhiều cấp khác nhau, từ dưới lên trên. Càng ở những cấp dưới thì các chức năng càng mang tính chất cơ bản hơn, đòi hỏi yêu cáu cao hơn v ề độ nhanh nhạy, thời gian phản ứng. Một
chức năng ở cấp trên được thực hiện dựa trên các chức năng ở cấp dưới nhưng ngƯỢc lạ i lượng thông tin cần trao đổi và x ử lý lạ i lớn hơn nhiều.
V iệc phân cấp chức năng sẽ tiện lợi cho việc thiết k ê h ệ thống và lựa chọn thiết bị. Tuỳ thuộc vào mức độ tự động hoá và cấu trúc h ệ thống cụ th ể mà ta có mô hình phân cấp chức năng.
Cấp chấp hành: Các chức năng chính của cấp chấp hành là đo lường, dẫn động và chuyển đổi tín hiệu trong trường hỢp cần thiết. Thực tế, đa sô các thiết bị cảm biến hay chấp hành cũng có phần điều khiển riêng cho việc thực hiện đo lường/truyền động được chính xác và nhanh nhạy. Các thiết bị thông minh (có bộ vi x ử lý riêng) cũng có th ể đảm nhận việc x ử lý và chuẩn bị thông tin trước khi đưa lên cấp trên điều khiển.
Cấp điều khiển: Nhiệm vụ chính của cấp điều khiển là nhận thông tin từ các bộ cảm biến, x ử lý các thông tin đó theo một thuật toán nhất định và truyền đ ạt lạ i k ết quả xuống các bộ chấp hành. Máy tính đảm nhận việc theo dõi các công cụ đo lường, tự thực hiện các thao tác như ấn nút mở/đóng van, điều chỉnh cần gạt, núm xoay,... Đặc tính nổi b ậ t của cấp điều khiển là x ử lý thông tin. Cấp điều khiển và cấp chấp hành hay được gọi chung là cấp trường
(Field level) chính vì các bộ điều khiển, cảm biến và chấp hành được cài đặt trực tiếp tại hiện trường gần k ề với hệ thống kỹ thuật.
Cấp điều khiển giám sát: có chức năng giám sát và vận hành một quá trình kỹ thuật, có nhiệm vụ hỗ trỢ người sử dụng trong việc cài đặt ứng dụng, thao tác theo dõi, giám sát vận hành và x ử lý những tình huống b ất thường._____________________________________________________________
Câu 6. Trình bày mạng truyền thông công nghiệp SIMATIC NET và chuẩn giao thức PPI
2điểm điểm
SIMATIC NET là mạng truyền thông cho phép k ết nối với các bộ điều khiển của SIEMENS, các máy tính chủ, các trạm làm việc. SIMATIC NET bao gồm
các mạng truyền thông, các thiết bị truyền d ữ liệu, các phương pháp truyền thông d ữ liệu, các giao thức và dịch vụ truyền d ữ liệu giữa các thiết bị, các module cho phép k ết nối mạng LAN (CP - Communication Processor hoặc IM - Interface Module).
Với hệ thống SIMATIC NET, SIEMENS cung cấp h ệ thống truyền thông mở cho nhiều cấp khác nhau của các quá trình tự động hoá trong môi trường công nghiệp. H ệ truyền thông SIMATIC NET dựa trên nhiều tiêu chuẩn quốc tế ISO/OSI (International Standardization Organisation / Open System Interconnection). Cơ SỞ của các h ệ thông truyền thông này là các mạng cục bộ (LANs), có th ể thực hiện theo nhiều cách khác nhau: điện học, quang học, không dây hoặc k ết hỢp cả ba cách trên.
Theo các yêu cầu v ề chức năng các lớp trong tổ chức điều hành, quản lý sản xuất thì mạng công nghiệp được chia thành nhiều cấp bao gồm: cấp điều hành quản lý, cấp phân xưởng, cấp trường và cấp cơ cấu chấp hành - cảm biến - đối tượng. Theo phương pháp tổ chức h ệ thống như trên SIMATIC cung cấp các loại sub-net như:
- M ạng PPI. - M ạng MPI. - M ạng AS-i.
- M ạng PROFIBUS.
Mạng PPI:
pic S7-200
PPI
pc/pg
PPI (Point to Point Interface) thực hiện truyền thông nối tiếp điểm tới điểm. Ghép nôi điểm tới điểm có th ể là ghép nối giữa hai thiết bị tự động hoá với nhau, hay ghép nối giữa thiết bị với máy tính hoặc với thiết bị truyền thông khác.
PPI có những tính chất đặc ừ ưng sau đây:
- Ghép nối giữa hai thiết bị truyền thông một cách trực tiếp hay thông qua driver đặc biệt.
- Có th ể sử dụng các thủ tục riêng được định nghĩa truyền kiểu ASCII.
Câu 7. Trình bày mạng truyền thông công nghiệp SIMATIC NET và chuẩn giao thức MPI
2điểm điểm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
SIMATIC NET là mạng truyền thông cho phép k ết nối với các bộ điều khiển của SIEMENS, các máy tính chủ, các trạm làm việc. SIMATIC NET bao gồm các mạng truyền thông, các thiết bị truyền d ữ liệu, các phương pháp truyền thông d ữ liệu, các giao thức và dịch vụ truyền d ữ liệu giữa các thiết bị, các module cho phép k ết nối mạng LAN (CP - Communication Processor hoặc IM
- Interface Module).
Với hệ thống SIMATIC NET, SIEMENS cung cấp h ệ thống truyền thông mở cho nhiều cấp khác nhau của các quá trình tự động hoá trong môi trường công nghiệp. H ệ truyền thông SIMATIC NET dựa trên nhiều tiêu chuẩn quốc tê ISO/OSI (International Standardization Organisation / Open System Interconnection). c ơ sở của các h ệ thông truyền thông này là các mạng cục bộ (LANs), có th ể thực hiện theo nhiều cách khác nhau: điện học, quang học, không dây hoặc k ết hỢp cả ba cách trên.
Theo các yêu cầu v ề chức năng các lớp trong tổ chức điều hành, quản lý sản xuất thì mạng công nghiệp được chia thành nhiều cấp bao gồm: cấp điều hành quản lý, cấp phân xưởng, cấp trường và cấp cơ cấu chấp hành - cảm biến - đối tượng. Theo phương pháp tổ chức h ệ thống như trên SIMATIC cung cấp các loại sub-net như:
- M ạng PPI. - M ạng MPI. - M ạng AS-i.
- M ạng PROFIBUS.
- M ạng ETHERNET công nghiệp. M ạng MPI:
MPI (Multi Point Interface) là một subnet của SIMATIC. Mạng MPI được sử dụng cho cấp trường hay cấp phân xưởng với yêu cầu v ề khoảng cách giữa các trạm không lớn. Mạng chỉ cho phép liên k ết với một sô thiết bị của SIMATIC như S7/M7 và C7. Thiết lập mạng MPI phục vụ cho mục đích ghép nối một sô lượng hạn chế các ư ạm (không quá 32 trạm) và dung lượng truyền thông nhỏ với tốc độ truyền tối đa là 187,5 Kbps. Phương pháp thâm
nhập đường dẫn được chọn cho mạng MPI là Token Passing.
pc/pg
N. ----71
1/ M
S7-300 OP S7-400
Mạng MPI có những đặc điểm c ơ bản sau:
- Các thiết bị trong mạng thuộc SIMATIC S7/M7 và C7 vì vậy cho phép thiết lập mạng đơn giản.
- M ạng được thiết lập với sô lượng hạn chế các thành viên và chỉ có khả năng trao đổi một dung lượng thông tin nhỏ.
- Truyền thông thông qua bảng d ữ liệu toàn cục gọi tắ t là GD ( Global Data). Bằng phương pháp này cho phép thiết lập bảng truyền thông giữa các trạm trong mạng trước khi thực hiện truyền thông.
Có khả năng liên k ết nhiều CPU và PG/OP với nhau.
Câu 8. Trình bày mạng truyền thông công nghiệp SIMATIC NET và chuẩn giao thức AS-i
2điểm điểm
của SIEMENS, các máy tính chủ, các trạm làm việc. SIMATIC NET bao gồm các mạng truyền thông, các thiết bị truyền d ữ liệu, các phương pháp truyền thông d ữ liệu, các giao thức và dịch vụ truyền d ữ liệu giữa các thiết bị, các module cho phép k ết nối mạng LAN (CP - Communication Processor hoặc IM - Interface Module).
Với hệ thống SIMATIC NET, SIEMENS cung cấp h ệ thống truyền thông mở cho nhiều cấp khác nhau của các quá trình tự động hoá trong môi trường công nghiệp. H ệ truyền thông SIMATIC NET dựa trên nhiều tiêu chuẩn quốc tế ISO/OSI (International Standardization Organisation / Open System Interconnection). c ơ sở của các h ệ thống truyền thông này là các mạng cục bộ (LANs), có th ể thực hiện theo nhiều cách khác nhau: điện học, quang học, không dây hoặc k ết hỢp cả ba cách trên.
Theo các yêu cầu v ề chức năng các lớp trong tổ chức điều hành, quản lý sản xuất thì mạng công nghiệp được chia thành nhiều cấp bao gồm: cấp điều hành quản lý, cấp phân xưởng, cấp trường và cấp cơ cấu chấp hành - cảm biến - đối tượng. Theo phương pháp tổ chức h ệ thông như trên SIMATIC cung cấp các loại sub-net như:
- M ạng PPI. - M ạng MPI. - M ạng AS-i.
- M ạng PROFIBUS.
- M ạng ETHERNET công nghiệp. M ạng MPI:
C7 AS-i bus □ <*> 1=1 CD o □ □ o S7-200 -4a► □ I B S T HH □ □ □ □ 1_1 LJ □ 1 I I t I tZD Ũ n - o ; Logo! A > V V
AS-i (Actuator Sensor Interface) giao diện cảm biến cơ cấu chấp hành, mạng chỉ có một chủ duy nhất. Phương pháp thâm nhập đường dẫn là phương pháp Master - Slave, một phương pháp hoàn toàn tối Ưu cho những mạng chỉ có duy nhất một thiết bị là chủ. AS-i sẽ có cấu trúc thật là đơn giản nếu như các cơ cấu chấp hành và các cảm biến đều là các thiết bị kiểu sô
(Digital InpuưDigital Output - DI/DO), khi thiết bị kiểu analog phải sử dụng các bộ chuyển đổi tín hiệu chuẩn của SIEMENS. Trong mạng chỉ có ư ạm chủ có quyền điều khiển quá trình trao đổi thông tin. Trạm chủ (Master) gọi tuần tự từng trạm tớ (Slave) tới một và đòi hỏi các trạm này gửi d ữ liệu lên trên trạm chủ hoặc nhận d ữ liệu từ ư ạm chủ.
Những tính chât đặc trưng của AS-i: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- AS-i là mạng tối ưu cho các thiết bị chấp hành và cảm biến số. Quá trình trao đổi d ữ liệu được thực hiện thông qua đường dẫn từ cơ cấu chấp hành/cảm biến với trạm chủ, đường dẫn này đồng thời là đường cung cấp nguồn cho các cảm biến.
- AS-i có th ể ghép nối với các cơ cấu chấp hành có kích thước 1 bit đến 8 bit theo tiêu chuẩn IP 65 và liên k ết trực tiếp với quá trình.
- H oạt động của AS-i không cần thiết lập cấu hình trước.
Câu 9. T rình bày m ạn g tru y ề n thông công n g h iệp SIMATIC NET và ch u ẩn giao th ứ c PROFIBUS
2 đ iểm SIMATIC NET là mạng truyền thông cho phép k ết nối với các bộ điều khiển
của SIEMENS, các máy tính chủ, các trạm làm việc. SIMATIC NET bao gồm các mạng truyền thông, các thiết bị truyền d ữ liệu, các phương pháp truyền thông d ữ liệu, các giao thức và dịch vụ truyền d ữ liệu giữa các thiết bị, các module cho phép k ết nối mạng LAN (CP - Communication Processor hoặc IM - Interface Module).
Với hệ thống SIMATIC NET, SIEMENS cung cấp h ệ thống truyền thông mở cho nhiều cấp khác nhau của các quá trình tự động hoá trong môi trường công nghiệp. H ệ truyền thông SIMATIC NET dựa trẽn nhiều tiêu chuẩn quốc tế ISO/OSI (International Standardization Organisation / Open System Interconnection), c ơ sở của các h ệ thống truyền thông này là các mạng cục bộ (LANs), có th ể thực hiện theo nhiều cách khác nhau: điện học, quang học, không dây hoặc k ết hỢp cả ba cách trên.
Theo các yêu cầu v ề chức năng các lớp trong tổ chức điều hành, quản lý sản xuất thì mạng công nghiệp được chia thành nhiều cấp bao gồm: cấp điều hành quản lý, cấp phân xưởng, cấp trường và cấp cơ cấu chấp hành - cảm biến - đối tượng. Theo phương pháp tổ chức h ệ thống như trên SIMATIC cung cấp các loại sub-net như:
- M ạng PPI. - M ạng MPI. - M ạng AS-i.
- M ạng PROFIBUS.
- M ạng ETHERNET công nghiệp.
Mạng PROFIBUS:
PROFIBUS - Process Field Bus. Đây là m ột chuẩn truyền thông được
SIEMENS phát triển từ năm 1987 Ưong DIN 19245. PROFIBUS được thiết lập theo phương pháp h ệ truyền thông mở, không phụ thuộc vào nhà chê tạo
(Open Communication Network) phục vụ cho các cấp phân xưởng và cấp trường. M ạng PROFIBUS tuân theo chuẩn EN 50170 cho phép k ết nối các bộ điều khiển PLC, các thiết bị vào/ra phân tán, các bộ lập trình PC/PG, các cơ cấu chấp hành, các thiết bị hãng khác.
Các loại PROFIBUS:
Mạng PROFIBUS được cung cấp theo ba chủng loại tương thích nhau:
PROFIBUS - DP (Distributed Peripheral) phục vụ cho việc trao đổi thông tin nhỏ nhưng đòi hỏi tốc độ truyền nhanh. PROFIBUS - DP được xây dựng tối Ưu cho việc k ết nối các thiết bị trường với máy tính điều khiển. PROFIBUS - DP phát triển nhằm đáp ứng yêu cầu cao v ề tính năng thời gian trong trao đổi d ữ liệu, giữa cấp điểu khiển cũng như các bộ PLC hoặc các