II. Giới thiệu cấu trúc phần cứng:
2. Trạm điều khiển hiện trờng: Field Control Station.
Trạm điều khiển hiện trờng FCS thực hiện chức năng điều khiển nhà máy. Phần cứng chung đợc sử dụng cho các trạm điều khiển khu vực trong các hệ thống CENTUM CS 1000 và CENTUM CS 3000 là PFCS và PFCD (gọi chung là PFCS). Phần cứng chỉ đ- ợc sử dụng trong hệ thống CENTUM CS3000 cho các trạm điều khiển khu vực là các khối điều khiển AFS10S, AFS10D, AFS20S và AFS20D (gọi chung là LFCS).
Trong cấu hình chuẩn của PFCS, các thành phần chính của nó gồm 2 khối Nest vào/ra (I/O module Nest) chứa các mô đun vào/ra để chuyển các tín hiệu đi và về từ thiết bị. Bằng việc thêm 1 rack mở rộng vào/ra, một PFCS có thể có tới 5 nest mô đun vào/ra. LFCS bao gồm các Node, I/O Nest và mạng tín hiệu RIO bus.
♦ PFCS Trạm điều khiển đơn. ♦ PFCD Trạm điều khiển kép.
♦ AFS10S Trạm điều khiển đơn kiểu rack treo. ♦ AFS10D Trạm điều khiển kép kiểu rack treo. ♦ AFS20S Trạm điều khiển đơn kiểu tủ.
♦ AFS20D Trạm điều khiển kép kiểu tủ.
Tất cả các kiểu trạm điều khiển khu vực này gọi tổng quát là FCS. Với centum CS3000, FCS có những loại sau:
• Standard FCS ( LFCS và KFCS)
FCS sử dụng RIO Bus để kết nối giữa khối điều khiển FCS với các module vào ra và các module khác
KFCS sử dụng ESB bus và ER bus để kết nối giữa khối điều khiển FCS với các module vào ra và các module khác
LFCS phù hợp với điều khiển sử dụng số lợng lớn dữ liệu vào ra trong khi đó KFCS phù hợp với ứng dụng điều khiển cần tốc độ cao.
• Compact type FCS ( SFCS hay PFCS)
FCS này thờng đợc đặt gần thiết bị hoặc quá trình mà nó điều khiển, thờng sử dụng cho việc kết nối với hệ thống phụ.
- Đối với KFCS: FCU (Field control unit ) và các node đợc nối với nhau bằng bus ESB (Extended Serial Backboard ) hoặc bus ER (Enhanced Remote) - Đối với LFCS: FCU và các node đợc nối với nhau qua RIO bus.
- Đối với SFCS : Không có node , FCU và I/O unit đợc nối trên cùng một backplate.
2.1 Standard FCS cho FIO (KFCS)
Standard FCS cho FIO (KFCS) gồm có một FCU, ESB bus, EB bus và các node unit
- FCU (Field Control Unit) bao gồm card và unit, nó thực hiện việc tính toán điều khiển cho FCS. Với FCU kép , Card của bộ xử lý gồm hai chiếc, các thiết bị: nguồn, card giao tiếp với ESB bus và đều đợc dự phòng kép.
- ESB bus và ER bus
ESB bus (Extended Serial Backboard Bus) là bus truyền thông sử dụng để kết nối các local node, đợc cài trên cùng cabinet với FCU. Bus này đợc dự phòng kép. Khoảng cách lớn nhất có thể truyền là 10 m
ER bus ( Enhanced )là bus truyền thông dùng để kết nối các node ở xa với FCU. Việc kết nối này thực hiện bằng các module giao tiếp với ER bus ( đợc cài đặt trên cùng cabinet với FCU hoặc một vị trí xa cabinet này). Khoảng cách lớn nhất có thể truyền là 185 m ( sử dụng cáp đồng trục 10 base2 ) hoặc 500 m (với cáp 10base5) và có thể đạt tới 2 km khi có sử dụng các bộ lặp quang
- Node unit (NU) trên KFCS
Node unit (NU) trên KFCS là đơn vị xử lý tín hiệu làm nhiệm vụ chuyển đổi và truyền tín hiệu vào ra số hoặc tơng tự nhận đợc từ các thiết bị hiện trờng. Trên NU có các ESB bus node unit cài đặt ở trạm FCS và ER bus node unit cài đặt trên cabinet. Để kết nối, node unit có một module ghép nối ESB hoặc module ghép nối ER và các module vào ra.
Hình sau đây mô tả cấu tạo và cách kết nối của node với FCU
2.2 Standard FCS cho RIO (LFCS)
Đối với Standard FCS cho RIO (LFCS), FCU nối tới các node bởi RIO bus. Ta có thể chọn dự phòng cho FCU của CPU và RIO bus. Có thể đặt ở cabinet hoặc đặt ở trên rack ( rack mounting).
CPU dự phòng : Đơn hoặc đôi ( kiểu dự phòng kép ). Kiểu lắp đặt : Trên cabinet hoặc rack
RIO bus : Đơn hoặc dự phòng đôi • Field control Unit (FCU) cho RIO
FCU cho RIO gồm có processor, các card và các unit. Với FCU kép, card xử lý (processor card ), nguồn cấp ( power unit ) và card ghép nối RIO (RIO unit interface card ) đều đợc dự phòng kép .
• RIO bus
RIO bus ( Remote I/O bus ) nối FCU tới các I/O node và có thể đợc dự phòng kép. I/O node không nhất thiết phải ở trên FCU cabinet, chúng có thể đợc đặt ở xa. Nếu ta dùng cáp xoắn đôi bọc kim thì có thể đặt cách xa 750 m, và nếu sử dụng bộ lặp cùng với sợi quang thì khoảng cách có thể lên đến 20 km.
• Node
Node bao gồm các unit làm nhiệm vụ kết nối giữa các tín hiệu số và tín hiệu tơng tự , các khối giao diện node đợc truyền thông bằng RIO bus với các FCU.
-Khối giao diện Node : Node interface unit (NIU)
Khối giao diện Node bao gồm card truyền thông RIO bus và card nguồn, cả hai đều đợc dự phòng.
- Khối I/O bao gồm các I/O module Nest mà nó chứa các module vào ra và đợc kết nối với bộ xử lý.
2.3 Compact FCS (SFCS)
Với loại SFCS này thì có nguồn cấp và CPU đợc dự phòng kép. Trên FCS này gồm có: Bộ xử lý ( processor unit), bộ nối bus điều khiển ( control bus coupler units ), nguồn pin (battery units) , đầu ra công tắc(contact output unit), board nguồn cấp, các module vào ra, rack mở rộng
Hình dới đây là của một compack FCS với các rack mở rộng
Hình 3.5. Cấu hình của một Compack FCS
2.4 Cấu hình vào ra :(I/O Module Nests and I/O Modules,Các kiểu Nest module vào/ra) vào/ra)
Cấu hình các thiết bị vào/ra:
2.4.1 Nest.
Các kiểu Nest:
Có 9 kiểu Nest mô đun vào/ra nh trong bảng sau:
Bảng 3.7 Các loại Nest mô đun vào/ra–