2 Experion Server chạy Redundant : VSPMT1SVRA và VSPMT1SVRB.
2 Flex Station ( chạy trên cùng Server ) : STN1 và STN2.
Controller C300 kết nối với Experion Server : Điều khiển quá trình công nghệ.
Hệ thống Sefety Manager (SM) kết nối với Experion Server : quản lý hệ thống SSD&FGS.
Terminal Server kết nối với Experion Server để thu thập dữ liệu SCADA từ thiết bị thông qua giao tiếp Modbus.
2 Server chạy Redundant với nhau trong đó Server VSPMT1SVRA đóng vai trò là Primary Server và VSPMT1SVRB đóng vai trò là Secondary Server. Hoạt động bình thường Server A chạy chính và thu thập dữ liệu, xử lý và hiển thị chính còn Server B chạy dự phòng. Bình thường 2 Server luôn được đồng bộ với nhau. Khi có sự cố Sutdown Server A thì quá trình Fail Over sẽ diễn ra và Server B sẽ đóng vai trò là Primary Server.
Experion Server giao tiếp với controller C300 để thu thập dữ liệu từ quá trình công nghệ và truyền lệnh xuống Controller C300 để thực hiện các yêu cầu từ Server. Controller C300 được cấu hình bởi công cụ phần mền Control Builder trên Server.
Hệ thống SM được cấu hình bên ngoài Server bởi máy ES-1 và hoạt động độc lập với Server. Server lấy dữ liệu từ SM để hiển thị trên WorkStation.
Hệ thống SM giao tiếp trức tiếp với Controller C300 theo giao thức tay đôi Peer to Peer mà không qua Server. Khi hệ thống SM kích hoạt ESD thì sẽ truyền dữ liệu qua C300 để dừng quá trình công nghệ.
Hai Workstation là STN1 và STN2 vừa được dùng như là trạm kỹ thuật vừa được dùng như các màn hình giao diện cho người vận hành theo dõi, thao tác.
Để cấu hình cho hệ thống ta vào công cụ Configuration Studio. Trong môi trường làm việc của Configuration Studio ta chọ Connect vào System hoặc Server :
Connect vào System : Có các System Task dùng để cấu hình cho Server, Network, Asset và Arlarm.
Connect vào Server : Có các Server Task dùng để cấu hình chương trình điều khiển PCS cho Controller C300 và SCADA database.
Ngoài ra hệ thống điều khiển, quản lý an toàn SSD&FGS của giàn được cấu hình và lập trình ngoài Experion Server. Hệ thống SSD&FGS được cấu hình trên công cụ Sefety Builder trên laptop ES nằm ngoài Experion Server.
2.1. Connect vào System Name để cấu hình cho Server, Network,
Asset và Arlarm :
Tạo và cấu hình cho Server :
Vào công cụ cấu hình hệ thống Configuration Studio : - Program/Honeywell Experion PKS/Configuration Studio:
Hình 4.1 : Configuration Studio
Connect vào SystemName : Sau khi Configuration chạy lên sẽ xuất hiện hội thoại yêu cầu chọn connect vào System hoặc Server. Ta chọn Connect vào System name.
Hình 4.2 : Connect
Trong Server Task chọn "Add a Server to this System" để tạo Server :
Hình 4.3 : Server Task
Thiết lập Server, chọn tên Server :
Hình 4.4 : Cấu hình Server
Chọn Redundant Server.
Load cấu hình hệ thống xuống Server : Sau khi tạo xong Server ta click chọn "Load system configuration to Server." Click "OK".
Hình 4.5 : Load Server
Cấu hình mạng :
Vào mục Network để cấu hình cho mạng. Ta sẽ cấu hình cho mạng máy tính của giàn bằng cách vào mục Computer để thêm các máy tính trong mạng. Các máy tính này sẽ được cấu hình làm Enginnering Station vùa làm WorkStaion cho hệ thống.
Hình 4.6 : Cấu hình mạng
Để cấu hình mạng FTE ta vào mục Devices và Add các thành phần mạng của giàn :
Hình 4.7 : Cấu hình FTE
Sau khi tạo xong các thành phần của mạng ta sẽ Load cấu hình mạng vào Experion Server.
Tạo và download Aset tới Server sử dụng Enterprise Model Builder.
Trong System Task chọn "Configuration Asset for this System". Đây là tác vụ tạo ra phả hệ tài sản cho hệ thống quản lý tài sản nhà máy. Theo như phả hệ Asset thì các thiết bị sẽ được gán tới Asset để quản lý. Do giàn TTC-1 là giàn độc lập về công nghệ nên chỉ dùng duy nhất một Asset là MT1.
Hình 4.8 : Vào Tạo Asset
Trong công cụ EnterPrise Model Builder - Asset Builder chọn Add New Asset:
Hình 4.9 : Tạo Asset
Cấu hình cho Asset và Download xuống Server.
Hình 4. 10 : Download Asset
2.2. Xây dựng chương trình điều khiển :
Xây dựng chương trình điều khiển hệ thống công nghệ PCS :
Để xây dựng chương trình điều khiển quá trình công nghệ ta sử dụng Control Builder để cấu hình chương trình điều khiển và download xuống Controller C300.
Trong Configuration Studio ta connect vào Server và click chọn "Control Strategy", sau đó trong mục "Proccess Control Strategy" chọn "Configure Proccess Control Strategy". Control Builder sẽ chạy lên để cấu hình chương trình điều khiển.
Hình 4.11 : Vào Control Builder
Trong Control Builder ta tạo Controller C300 theo như hình :
Hình 4.12 : Tạo Controller
Cấu hình cho Controller :
Tiếp theo ta double click vào CEEC300_1 để cấu hình cho CEE :
Hình 4.14 : Cấu hình CEE
Sau khi cấu hình xong CEE ta tiếp tục cấu hình cho IOlink bằng cách double click vào IOlink :
Hình 4.15 : Cấu hình IOlink
Tạo các module IO cho IOlink :
Cấu hình cho IO module:
Hình 4.17 : Cấu hình IO Module
Sau khi tạo xong phần cứng, ta sẽ Assign các IO module vào IOlink
Hình 4.18 : Gán các IO Module vào IOlink
Tạo các Control Module cho chương trình điều khiển :
Cấu hình cho Control Module :
Hình 4.20 : Cấu hình cho Control Module
Sau đó ta sẽ viết chương trình điều khiển cho CM bằng cách kéo thả các khối hàm từ thư viện bên trái vào CM và kết nối chúng lại theo Logic đã thiết kế trước.
Hình 4.21 : Tạo Logic cho Control Module
Sau khi đã tạo xong tất cả CM điều khiển quá trình ta thực hiện gán các CM vào CEE :
Hình 4.22 : Gán các Control Module vào CEE
Sau khi gán xong ta thực hiện Load chương trình điều khiển cho Controller theo các bước :
Chọn Controller C300_1
Chọn nút Load trên thanh công cụ
Lựa chọn trạng thái sau khi Load
Check chọn vào ô "automatically change all control elemant to the state selected in "Post Load State" after load is complete"
Click OK.
Hình 4.23 : Download chương trình điều khiển.
Hệ thống SM là hệ thống được cấu hình bên ngoài Experion Server, chạy độc lập với Server và nhận Setpoint từ Server ghi xuống. Cấu hình hệ thống SM được thực hiện theo như sau:
Dùng máy Laptop ES có kết nối với mạng FTE chạy chương trình Safety Builder.
Vào mục Network Configurator : Tạo Plant và đặt tên Plant là SSD_FGS_MT1.
Trong mục Network Configurator, vào Tab Phasical View ta tạo mạng vật lý cho hệ thống như sau:
Hình 4.24 : Tạo mạng vật lý cho SM
Bằng cách kéo thả các component trên thanh công cụ xuống Phasical View và cấu hình cho từng thành phần ta tạo được mạng vật lý của giàn :
Tên hệ thống chọn : SSD_FGS_MT1
Tên mạng : FTE_MT1 : Chọn mạng Ethernet
Tên SM controller : SSD_FGS_MT1 : Chọn Redundant Controller.
Tên Experion Server : Experion Server_MT1
Tên CEE : CEE Controller_MT1
Tên Sefety Station : Sefety Bilder_MT1
Vào Tab Logical view, ta tạo các giao tiếp logic giữa SM Controller với các hệ thống và cấu hình để truyền thông với nhau :
Safety Maneger Controller giao tiếp với Experion Server qua giao thức Experion
Safety Maneger Controller giao tiếp với C300 qua giao thức tay đôi PCDI
Safety Maneger Controller giao tiếp với Safety Builder qua giao thức Safety Builder.
Hình 4.25 : Tạo liên kết Logic cho SM
Khi tạo Point để viết chương trình ta phải xác định Point đó sẽ giao tiếp với những hệ thống nào theo khoảng địa chỉ phù hợp định sẵn ở bước này.
Vào mục Hardware Configurator tạo các Chassis và các module phần cứng :
Hình 4.26 : Tạo phần cứng cho SM
Đầu tiên ta tạo các Chassis. Cò loại Chassis là CPChassis và IOChassis
Trên CP Chassis Controller, module truyền thống USI , module nguồn cấp PSU và backup module.
Tên CPChassis có module IOM và các IO module. Khi tạo IOChassis ta sẽ kéo thả IOChassis trên thanh công cụ xuống. Có 2 loại IOChassis là IOCHAS-NR ( Non-Redundant ) và IOCHAS-R ( Redundant ). Ta chọn IOCHAS-R.
Sau đó ta tạo các module IO cần thiết. Click chọn vào IOChassis, ta nhấn phải chuột vào các vị trí trống cần tạo module IO sẽ hiện lên danh sách các IO module.Ta chọn IO module cần tạo, hệ thống sẽ tự động tạo một cặp IO module sát nhau.
Sau khi đã tạo xong phần cứng, ta vào mục Point Configurator tạo các Point cần thiết của dự án :
Thường có 3 loại Point cần phải tạo cho một FLD ( Function Logic Diagram ):
- Point allocated to hardware : đây là point đại diện cho field device.
- Communication Point : Đây là point truyền nhận tín hiệu từ truyền thông ( Vidu nhận tín hiệu Inhibit một tín hiệu báo cháy từ Experion DCS ).
- System Point : Là những Diagnostic Point của Safety Maneger.
Hình 4.27 : Tạo Point cho SM
Cấu hình cho point :
Chọn loại Point, đặt tênTag Number, mô tả point.
Định địa chỉ : Địa chỉ phần cứng PLC và địa chỉ giao tiếp với các thành phần trong mạng.
Một số cài đặt khác tùy từng loại Point.
Hình 4.29 : Cấu hình cho Point
Sau khi đã tạo xong các point sẽ tạo các FLD (Function Logic Diagram) để thực hiện chương trình điều khiển. Để tạo FLD, ta chọn Application Editor. Trên thanh công cụ ta chọn Select FLD, một khung chọn sẽ cho ta chọn FLD cần viết :
Hình 4.30 : Tạo FLD mới
Về FLD Number : Từ FLD 1 đến FLD 89 SM dùng cho Legend và Comment. Từ FLD 90 đến FLD 2399 là các Programable FLD. FLD chương trình điều khiển phải nằm trong khoảng này. FLD 2400 về sau là các Function Block. Các FB này do người dùng tạo ra như các thư viện để dùng cho việc viết chương trình điều khiển.
Khi thêm FLD xong ta kéo thả các khối Logic trên thanh công cụ vào và nhúng các Point đã tạo vào trong FLD cho phù hợp với Logic :
Hình 4.31 : Cấu hình cho FLD
Sau khi tạo xong, ta thoát ra khỏi FLD vừa làm bằng cách nhấp vào một FLD bất kỳ khác. Sẽ có hộp hội thoại xác nhận có lưu thay đổi hay không. Ta lưu thay đổi và tiến hành Compile chương trình.
Vào mục Aplication Compiler. Hiện lên hội thoại yêu cầu xác nhận có compile chương trình hay không. Chọn Yes để Compile. Đợi đến khi nào báo
Aplication compile corectly.
Sau khi Compile xong, ta tiến hành download chương trình ứng dụng xuống SM Controller. Khi chương trình ứng dụng đã chạy đúng theo thiết kế, ta sẽ vào Quick Buider để lấy dữ liệu lên DCS.
Do SM là hệ thống chạy độc lập với Server nên để lấy dữ liệu từ SM lên Server để giám sát và truyền lệnh thì cần phải sử dụng công cụ Quick Builder.
2.3. Cấu hình SCADA Database :
Công cụ Quick Builder là công cụ để lấy dữ liệu từ các data source bên ngoài hệ thống Experion Server. Các Data đó được gọi là các SCADA point. Mỗi một đối tượng phần cứng được ánh xạ bởi một Channel.
Hình 4.32 : Kết nối SCADA
Chạy Configuration Studio, Connect vào Server, vào Control Strategy, vào Build Channel để chạy Quick Builder lên.
Tạo Channel : Trên Menu bên trái chọn Channel.
Vào File/Add new để tạo một Channel mới vào. Một Channel đại diện cho một thiết bị phần cứng như một PLC, Terminal Server...
Tạo Channel và cấu hình cho Channel :
Ta tạo 3 Channel :
Channel SSD_FGS đại diện cho hệ thống SM Channel TS đại diện cho Terminal Server. Channel DCI đại diện cho PLC DCI
Tiến hành Download các Channel vào Server sau khi tạo xong.
Tạo và cấu hình cho Controller :
Hình 4.34 : Tạo Controller
Mỗi một Controller đại diện cho một nhóm các Point có cùng kiểu như Analog Point hay Digital Point thuộc cùng một Channel. Như vậy một Channel có thể có một hoặc nhiều Controller.
Channel 1 địa chỉ IP : 10.1.0.63 và 10.1.0.64 vì hệ thống SM được cấu hình Redundant nên có 2 địa chỉ IP.
SSD_FGS có 2 Controller :
SSD_FGS_AI : Đại diện cho các tín hiệu Analog của hệ thống SM
SSD_FGS_DI : Đại diện cho các tín hiệu Digital của hệ thống SM
Channel 2 : Địa chỉ IP : 10.1.1.60 :
TS có 9 Controller đại diện cho các thiết bị :
Controller TS_P1_BUS : Đại diện cho máy cắt Q4
Controller TS_P1_EDG : Đại diện cho máy phát dự phòng
Controller TS_P1_EGA : Đại diện cho máy cắt Q1
Controller TS_P1_MDG : Đại diện cho máy phát chính
Controller TS_P1_MTI : Đại diện cho máy cắt Q5
Controller TS_P4_MMDI : Đại diện cho các tín hiệu Digital của bộ đo Micromotion
Controller TS_P4_MMRO: Đại diện cho các thanh ghi Read Only của bộ đo Micromotion.
Controller TS_P4_MMRW : Đại diện cho các thanh ghi Read/Write của bộ đo Micromotion.
Channel 3 địa chỉ IP 10.1.1.61 : DCI có 1 Controller là DCI_MODBUS đại diện cho các địa chỉ Modbus của hệ thống DCI.
Sau khi tạo xong ta Download các Controller vào Server.
Hình 4.35 : Cấu hình Controller
Tạo Point : Tạo Point để ánh xạ các địa chỉ phần cứng vào trong Experion Server. Mỗi Point trong Quick Builder đại diện cho một địa chỉ phần cứng bên ngoài Server. Để tạo Point Database ta sẽ Add từng point một và cấu hình cho point đó. Mỗi Point được tạo phải thuộc Controller đã tạo trước đó và có địa chỉ phần cứng thực tế xác định trong mục "PV Source Address".
Hình 4.36 : Tạo và cấu hình Point
Sau khi tạo xong Point ta sẽ Download từng Point hoặc tất cả hoặc từng nhóm các Point vào Server.
3. Ứng dụng thực hiện chương trình điều khiển vào hệ thống công nghệ :
3.1. Hệ thống tích hợp PCS và SSD trên các cụm công nghệ :
Sơ đồ quá trình công nghệ :
Hình 4.37 : Sơ đồ công nghệ
Cụm Well Head : Prodution Wells
Khu vực đầu giếng được thiết kế với 9 đầu giếng khai thác và 3 giếng ép vỉa. 9 giếng khai thác được bảo vệ bởi tủ Well Control Panel.
Sơ đồ làm việc của một giếng khai thác :
Hình 4.38 : Sơ đồ cây thông
Giếng làm việc được thiết kế gồm có :
Transmitter áp suất đọc giá trị áp suất làm việc của giếng truyền tín hiệu về hệ thống PCS giúp người trực vận hành theo dõi áp suất trên phong điều khiển. Transmitter được thiết kế để theo dõi liên tục áp suất làm việc của giếng và đưa ra cảnh báo cho người vận hành trong trường hợp áp suất làm việc của giếng thấp hơn hoặc cao hơn giá trị Setpoint đặt trước.
Well Control Panel :
Giếng có 3 van an toàn được điều khiển bởi tủ Well Control Panel. Tủ WCP là tủ điều khiển khí nén/ thủy lực theo nguyên tắc luôn duy trì áp suất thủy lực cho các van hoạt động. Bất cứ khi nào áp suất thủy lực xuống dưới giá trị cho phép thì van sẽ đóng lại. Áp suất thủy lực được bơm và duy trì nhờ các bơm khí nén/thủy lực.
Áp suất thủy lực cấp cho Van an toàn nhánh và van an toàn trung tâm là 120 Bar
Áp suất thủy lực cấp cho van an toàn sâu là 320 Bar Khí nuôi cấp cho tủ sau khi qua Regulator là 4 Bar . Sơ đồ nguyên lý của tủ WCP :
Hình 4.39 : Sơ đồ tủ đầu giếng
Hoạt động của tủ WCP :
Tủ WCP dùng để dừng khẩn cấp khi có các tác động từ hệ thống dừng khẩn cấp SSD hoặc các tác động từ các yếu tố bất thường đến từ quá trình công nghệ. Một giếng được bảo vệ bởi 3 van là van an toàn nhánh, van an toàn trung tâm và van an toàn sâu.
PSD : Một Switch Hi/Lo pressure theo dõi áp suất trên đường ra của từng