3.2.1 Lựa chọn thiết bị điều khiển cho hệ thống
Hệ thống điều khiển giám sát nhà máy thủy điện Đồng Nai 5 bao gồm hệ thống bổ trợ hoạt động bên cạnh các thiết bị hiện hữu của nhà máy. Hệ thống bổ trợ bao gồm các thành phần :
• Phần mềm điều khiển giám sát đặt tại phòng điều khiển trung tâm, đóng vai trò như là Gateway và HMI giám sát hoạt động của hệ thống.
• Thiết bị điều khiển bao gồm Module CPU và các Module Digital Input và Module Digital Output thu thập dữ liệu còn thiếu từ nhà máy.
• Các Transducer thu thập dữ liệu đo lường của 02 tổ máy gửi về thiết bị điều khiển.
Hình 3.18 Sơ đồ tổng quan hệ thống
Trên thực tế có nhiều bộ điều khiển mạnh của các hãng nổi tiếng như Siemens, Mitsubishi, Omron, Schneider, Beckhoff,…Tuy nhiên, để lựa chọn cho hệ thống bổ trợ, thiết bị điều khiển phải đáp ứng những yêu cầu của EVN. Dưới đây là bảng so sánh các thông số của 2 dòng PLC mạnh của các hãng nổi tiếng là ABB, Siemens :
Bảng 3.1 Bảng so sánh các tính năng của thiết bị điều khiển
STT Yêu cầu với thiết bị điềukhiển
S7-1200 PLC AC700F
Đáp ứng Không đáp ứng Đáp ứng Không đáp ứng
1 Bộ vi xử lý ít nhất 16 bit
2
Bộ biến đổi tương tự/số ADC 12bit (11bit+1bit dấu)
3 Giao thức truyền tin với trung tâm điều độ
4 Giao tiếp với rơ-le bảo vệ và các thiết bị điện tử thông minh (IED)
5 Thời gian cập nhật thông tin, tín hiệu nhanh
6 Đồng bộ thời gian, có
khả năng ghi lại sự kiện
7 Kết nối với các Remote IO để điều khiển phân tán trong nhà máy
8 Có hệ thống dự phòng, xử lý lỗi nhanh
Là dòng PLC mạnh của hãng ABB, AC 700F hỗ trợ đầy đủ các giao thức truyền thông như IEC 101/104, Modbus TCP/RTU, OPC,… cùng với đó đáp ứng những yêu cầu cẩn thiết của đối với thiết bị điều khiển. Chính vì vậy trong đồ án này em đã lựa chọn PLC AC 700F là bộ điều khiển đồng thời đóng vai trò như một thiết bị RTU thu thập và truyền dữ liệu.
3.2.1.1. Bộ điều khiển AC700F
Hình 3.19 Bộ điều khiển AC 700F
AC700F là một dòng PLC mạnh của ABB, được sử dụng hiệu quả trong hệ thống tự động hóa nhà máy. Ngoài ra nó còn là thành phần cốt lõi trong hệ Freelance- hệ thống điều khiển phân tán của hãng ABB cho các ứng dụng về điều khiển quá trình, kết hợp những ưu điểm tốt nhất của DCS và PLC.
Bộ điều khiển AC700F có thể kết nối với Module I/O S700 qua cắm trực tiếp vào Module CPU hoặc có thể kết nối điều khiển từ xa qua Profibus. Có thể kết nối tối đa tám Module với một bộ điều khiển. Các I/O của bên thứ ba có thể được kết nối thông qua một bus nối tiếp Modbus ASCII/RTU hoặc qua Profibus. AC700F giờ đây cũng cung cấp khả năng linh hoạt mở rộng thông qua một thẻ SD có thể cắm được để sao lưu bộ điều khiển và cập nhật firmware.
Hình 3.21 Mức cấu hình nhỏ nhất của trạm xử lý AC 700F
Trạm xử lý cơ bản này có thể được mở rộng bằng cách sử dụng tối đa 8 Module I/O trực tiếp. Các Modules I/O được kết nối từ bên phải. Một thiết bị đầu cuối I/O mới được kết nối với mỗi thiết bị của các Module I/O này và sau đó Module I/O tương ứng được kết nối với nó. Các Modules I/O có thể được kết hợp theo ý muốn. Tuy nhiên cần lưu ý rằng không tháo dỡ các thiết bị đầu cuối nằm giữa các Module I/O riêng lẻ. Thiết bị đầu cuối CPU cùng với Mô-đun CPU luôn được đặt ở tận cùng bên trái của hệ thống. Chỉ có PROFIBUS-Module CM 772F hoặc Dummy Module Coupler TA 724 có thể được cắm vào bên trái của Module CPU.
3.2.1.2. Giới thiệu phần mềm Control Builder F
Control Builder F là công cụ lập trình cho các bộ điều khiển AC700F, AC800F trong hệ thống phần mềm Freelance của hãng ABB. Phần mềm Control Builder F hỗ trợ các tính năng sau :
- Cấu hình phần cứng theo yêu cầu từng dự án cho các dòng PLC AC700F và AC800F (bao gồm cấu hình các CPU, các Module IO tập trung cũng như phân tán và cả cấu hình truyền thông giữa PLC và các thiết bị khác). - Tính năng lập trình PLC: hỗ trợ 5 ngôn ngữ lập trình chuẩn IEC 61131-1
(ST, FBD, IL, LD, SFC).
- Có khả năng quản lý một số lượng biến quá trình lớn.
- Cho phép người dùng tham khảo tài liệu phần mềm trực tuyến dễ dàng. - Cho phép online thiết bị và gỡ lỗi chương trình khi cần thiết.
- Giao diện đồ họa dễ sử dụng: bên cạnh hiển thị các chương trình thì trang hiển thị phần cứng cũng cho người đọc và làm có cái nhìn tổng quan về hệ thống.
Hình 3.24 Quản lý số lượng lớn biến quá trình
Hình 3.25 Lập trình ngôn ngữ FBD cho PLC 3.2.1.3. Module I/O S700
Hệ AC 700F được kết nối với PC thông qua giao thức LAN và nối với hệ Module S700 thông qua cắm trực tiếp hoặc kết nối điều khiển từ xa qua Profibus. Các tủ LCU của 02 tổ máy được phân bố gần nhau nên em lựa chọn các Module IO cắm trực tiếp với Module CPU của PLC AC 700F. Các thiết bị được lựa chọn trong hệ thống bao gồm :
• PM 783F : Module CPU với 8MB SDRAM và 4MB FLASH ROM, hoạt
động với nguồn 24 VDC.