4.5.1 RSlinx classic
Là một giải pháp truyền thông toàn diện được cung cấp để là cầu nối cho bộ điều khiển lập trình Allen Bradley truy cập vào nhiều loại phần mềm và các ứng dụng của Allen Bradley. Chúng bao gồm các chương trình lập trình thiết bị và các ứng dụng cấu hình như RSLogix và RSNetWorx cho tới các ứng dụng HMI như FactoryTalkView SE (Site Edition), FactoryTalk View ME (Machine Edition). Và hơn nữa là các ứng dụng thu thập dữ liệu sử dụng Microsoft Office, Web pages, Visual Basic…
Trang 59
4.5.2 RSlogix 5000
Đây là phần mềm do hãng AB hỗ trợ dùng để lập trình cho toàn bộ các PLC thuộc họ Compactlogix và Controllogix. được hỗ trợ 4 ngôn ngữ lập trình Ladder, FBD, SFC và ST. Hỗ trợ cấu hình các thiết bị khác như biến tần PowerFlex, HMI…
Trang 60
4.5.3 RSNetWorx for ControlNet
RSNetWorx for ControlNet là một chương trình cho phép cấu hình mạng ControlNet sử dụng các biểu tượng đồ họa để mô tả các đối tượng. Cho phép cấu hình các thông số trên toàn mạng và tạo nên cấu hình mạng mong muốn dưới dạng một file scanlist.
Trang 61
4.5.4 RSnetworx for Devicenet
Là chương trình chạy trên hệ điều hành Window cho phép cấu hình các thiết bị sử dụng DeviceNet. Với việc tạo ta file scanlist ta có thể xác định được vùng địa chỉ với từng đối tượng muốn điều khiển và dựa vào địa chỉ này để thực hiện các chương trình liên qua đến devicenet.
Hình 4. 11Giao diện chương trình RSnetworx for Devicenet
Trang 62
4.5.5 RSLogix5000 Fuzzy Designer v16.00
Là phần mềm được hỗ trợ bởi Rockwell Automation cho việc thiết kế các bộ điều khiển dựa trên Fuzzy logic.
Trang 63
4.5.6 Factory Talk View
Là chương trình nhúng được hỗ trợ bởi Rockwell Automation để lập trình giao diện SCADA trên máy tính(Site Edition) và HMI(Machine Edition).
Trang 64
4.5.7 Phần mềm SQL Server 2008
Được cung cấp bởi Microsoft, dùng để lưu trữ và quản lý dữ liệu.
Trang 65
CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ THỰC HIỆN
5.1 Điều khiển mô hình ổn định áp suất dùng FLC
Để kiểm chứng hiệu quả của FLC trong ứng dụng thực tế, chương trình điều khiển áp suất được viết trong môi trường RSLogix 5000.
Thông số điều khiển của FLC: Các giá trị ConstE = 1.5, ConstdE = 1, ConstO = 1 được lựa chọn dựa trên kinh nghiệm của người thiết kế.
Kết quả đáp ứng của hệ thống:
Hình 5. 1 Đáp ứng hệ thống sử dụng FLC so với PLC
Nhận xét: với thiết lập mô hình thực nghiệm đo áp suất không khí trong khoảng từ 0 – 20 kPa.
Với hệ thống sử dụng FLC, ta không cần biết các thông số hàm truyền của đối tượng điều khiển Object (hình 2.2) mà vẫn điều khiển hệ thống một cách ổn định. Chứng minh được khả năng thích nghi và ứng dụng của FLC trong việc điều khiển các đối tượng chưa biết. Khi giảm Set point, khả năng thích nghi của FLC cũng tốt hơn so với PID (hình 5.1).
𝑆𝑎𝑖 𝑠ố 𝑥á𝑐 𝑙ậ𝑝 = 𝐺𝑖á 𝑡𝑟ị đọ𝑐 𝑡𝑟ê𝑛 𝑐ả𝑚 𝑏𝑖ế𝑛(𝑚𝑎𝑥) − 𝑆𝑒𝑡𝑝𝑜𝑖𝑛𝑡 = 0.5 (𝑘𝑃𝑎)
Sai số tương đối của hệ thống = 2.5% ở mức chấp nhận được đối với đề tài tốt nghiệp.
Trang 66 Nguyên nhân chủ yếu của sai số do đặc tuyến của cảm biến PSA-01 chưa chuẩn (điện áp đọc về dao động trong khoảng 0.955V thay vì 1V).
Bộ điều khiển Fuzzy được thiết kế và thử nghiệm chưa hoàn hảo dẫn đến việc khi hạ Set point từ rất cao xuống thấp (16kPa xuống 4kPa) sẽ xảy ra hiện tượng vọt lố tương tự như PID, sai số lúc này có thể lên đến 50%, quá trình này có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng một hàm sigmoid nhân với Set point để tạo ra giá trị ngõ vào được mềm hóa với thời gian quá độ mong muốn. Việc hoàn thiện bảng luật mờ sẽ được thực hiện trong tương lai.
5.2 Kết quả giải pháp dự phòng cho hệ thống
Kết quả dự phòng và chuẩn đoán lỗi hệ thống được kiểm nghiệm qua các trường hợp sau:
Khởi động hệ thống: CPU 32 hoạt động bình thường(PS), CPU 31 ở chế độ chờ dự phòng(SS). HMI được kết nối đến CPU31. Màn hình SCADA trên máy tính được kết nối đến CPU32.
• Khi PS chuyển sang chế độ program mode:
PS không đưa ra các tín hiệu điều khiển hệ thống nữa. Đồng thời chương trình dự phòng trong SS phát hiện trạng thái này và thực hiện việc chuyển quyền điều khiển. Trên màn hình giám sát của SS người giám sát có thể quan sát được trạng thái program mode của PS.
Trang 67
Hình 5. 2 PS chuyển sang chế độ program mode
• Xảy ra lỗi trong chương trình
Khi PS xảy ra lỗi làm và ngừng hoạt động. Lúc này SS lấy quyền điều khiển và chuyển sang chế độ master. SS ngừng trao đổi thông tin với PS và màn hình giám sát PS mất chức năng giám sát. Từ màn hình giám sát SS ta có thể quan sát thấy trạng thái lỗi của PS.
• Lỗi mất nguồn trên chassis PS:
Trường hợp PS đang chiếm quyền điều khiển, nếu SS bình thường không có sự cố lỗi thì sẽ ở trạng thái chờ. Trong sự cố này tạo ra lỗi mất nguồn cho PS, khi đó SS sẽ lấy quyền điều khiển, đồng thời trên màn hình giám sát của SS cũng hiện lỗi mất nguồn của PS.
Trang 68
Hình 5. 3Đáp ứng hệ thống khi có sự cố
5.3 Kết quả cảnh báo lỗi trên màn hình HMI và SCADA
Kết quả cảnh báo được hiển thị trên màn hình HMI(CPU31) và màn hình giám sát SCADA trên máy tính (CPU32) giúp cho việc vận hành, sửa chữa và bảo dưỡng được thuận lợi.
Trang 69
Hình 5. 5 Màn hình SCADA từ máy tính
5.4 Lưu trữ dữ liệu trên SQL Server
Dữ liệu từ Factory Talk trên máy tính được lưu trữ vào SQL Server để kiểm tra, quản lý, phân tích khi cần.
Trang 70
CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
6.1 Kết luận
Sau khi thực hiện đề tài tốt nghiệp, nhóm đã hoàn thành được các yêu cầu đặt ra trong việc thiết kế hệ thống "Điều khiển thông minh và giải pháp dự phòng". Kết quả thực nghiệm đã đạt được những ưu điểm và có những hạn chế như sau:
Ưu điểm:
Dự phòng được các trường hợp lỗi ở cấp độ CPU như: lỗi chương trình(Major Fault), CPU bị chuyển sang chế độ Program mode, lỗi CPU bị mất nguồn. Trong thời gian cho phép đối với các mô hình thực nghiệm.
Hệ thống giám sát SCADA hầu như đã hiển thị được hầu hết các lỗi cơ bản hệ thống nói trên, giao diện giám sát dễ nhìn giúp người dùng có thể biết được chính xác lỗi, thông qua các trạng thái đèn báo hoặc mã lỗi và màn hình alarm.
Hệ thống đã điều khiển được ổn định áp suất mô hình bể nước khi thay đổi các mức áp suất khác nhau với đáp ứng ở mức tốt.
Hạn chế:
Mạng dự phòng chưa ở cấp độ dự phòng toàn diện mà chỉ dừng lại ở việc đưa ra giải pháp dự phòng ở cấp độ CPU.
Mô hình áp suất sử dụng trong đề tài là hệ SISO nên chưa thể kiểm nghiệm được hiệu quả của bộ điều khiển FUZZY với những hệ MIMO. Đồng thời đáp ứng chưa đạt mức tốt nhất (sai số 2.5%).
Trang 71
6.2 Hướng phát triển
Phát triển và cải thiện bộ điều khiển, để có thể điều khiển được các mô hình có nhiều ngõ ra.
Giải pháp dự phòng Output Switching chỉ là một giải pháp tạm thời nhằm tiết kiệm chi phí, khắc phục các sự cố trên cấp độ CPU, nếu có điều kiện thuận lợi và trang thiết bị đầy đủ thì việc phát triển giải pháp dự phòng dùng phần cứng (sử dụng các module redundant) là một trong những cách mang lại hiệu quả và năng suất cao nhất. Đồng thời xây dựng một giải pháp dự phòng toàn diện từ nguồn, CPU, module nhằm đảm bảo cho hệ thống luôn luôn hoạt động bình thường dù có bất cứ sự cố nào xảy ra trong hệ thống.
Nâng cao hình thức giao diện SCADA để dễ dàng hơn trong giám sát đối tượng mà quy mô đối tượng lớn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Ali Zilouchian, Mo Jamshidi, “Intelligent Control System Using Soft Computing Methodologies”, pp. 212 – 235.
[2] Farid Golnaraghi, Benjamin C.Kuo, “Automatic Control Systems”.
[3] Nguyễn Việt Hùng, Nguyễn Tấn Đời, Trương Ngọc Anh, Tạ Văn Phương, “Điều khiển thông minh”, Khoa Điện – Điện tử, Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật.
[4] 1756 ControlLogix Communication Modules Specifications, Rockwell Automation, 1756-TD003J-EN-E, 2017.
[5] ControlNet Network Configuration, Rockwell Automation, CNET-UM001E-EN-P- 2016.
[6] DeviceNet Network Configuration, Rockwell Automation, DNET-UM004C-EN-P - June 2016.
[7] EtherNet/IP Network Configuration, Rockwell Automation ENET-UM006A-EN-P - March 2019.
[8] Logix5000 Controllers Controller Information and Status, Rockwell Automation, 1756-PM015B-EN-P, 2008.
[9] Logix5000 Controllers Generals Instructions Reference Manual, Rockwell Automation, 1756-RM003R-EN-P, 2016
[10] Logix5000 Controllers Major, Minor, and I/O Faults, Rockwell Automation, 1756-
PM014J-EN-P, 2016.
[11] Logix5000 Controllers Messages, Rockwell Automation, 1756-PM012G-EN-
[12] PowerFlex 20-COMM-D DeviceNet Adapter, Rockwell Automation, 20COMM- UM002G-EN-P, 2013
[13] PowerFlex® 700S Adjustable Frequency AC Drive - Phase II, Rockwell Automation,
20D-QS002B-EN-P, 2005
[14] Software Output Switching, Rockwell Automation, PN 957236-69.
[15] Website: www.plctalk.net
[16] Website: www.rockwelautomation.com
[17] Website : https://www.autonicsonline.com/image/pdf/PSA,PSB.pdf
[18] Website: www.wikipedia.org
[19] Fuzzy logic membership function, researchhubs. Available at:
http://researchhubs.com/post/engineering/fuzzy-system/fuzzy-membership- function.html