V.1. NHỮNG VẤN ĐỀ THIẾT BỊ VAè SẢN XUẤT TẠI NHAè MÁY XIMĂNG HẢI VÂN
Như đó núi ở chương trước nhà mỏy ximăng Hải Võn là một nhà mỏy sản xuất ximăng cú mức độ tự động hoỏ cao, chỉ cú hai khõu đưa nguyờn liệu vào phểu và quỏ trỡnh đúng bao là cần đến cụng nhõn cũn toàn bộ đều được tiến hành bằng tự động. Thực ra, việc sử dung cụng nhõn ở khõu đúng bao là do hiệu quả kinh tế, tiền cụng nhõn ở nước ta núi chung là rẻ cũn việc tự động hoỏ khõu này núi chung là tiến hành được nhưng thiết bị nú đắt khụng mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Quỏ trỡnh tự động hoỏ của nhà mỏy sẽ được điều khiển từ xa thụng qua hệ DCS cho phộp giỏm sỏt, thu thập cài đặt cỏc thụng số điều khiển quỏ trỡnh. Việc điều khiển này do phũng điều khiển trung tõm. Nhõn viờn điều khiển tại phũng trung tõm dựng bộ đàm liờn lạc với cỏc nhõn viờn điều khiển tại chổ. Số lượng cỏc nguyờn liệu đầu vào là clinker, thạch cao, phụ gia đều được điều khiển tại phũng trung tõm này. Một số dữ liệu thu thập ở dạng analog sẽ được chuyển qua card A/D rồi truyền qua cỏc thiết bị I/O từ đú truyền về bộ điều khiển trung tõm. Bộ điều khiển trung tõm xử lý xong chuyển qua bộ D/A rồi truyền xuống cỏc thiết bị xử lớ.
Theo mụ hỡnh phõn cấp chức năng của một nhà mỏy cụng nghiệp thỡ mụ hỡnh mạng của nhà mỏy ximăng Hải Võn cú thể chia thành hai cấp điều khiển ở giao thức trường sử dụng giao thức truyền thụng Interbus_S cũn ở cấp giỏm sỏt thỡ dựng giao thức truyền thụng Ethernet. Cấu hỡnh của nú như sau:
Ethernet
Interbus_s PLCS595 PLCS595
u
Host
Computer ComputerStandy
r
Distribute d I/O I/O System
(Cụm nghiền) (Cụm phụ gia, thạch cao I/O System và clinker)
I/O System (Cụm đúng bao)
Hỡnh V.1 : Cấu hỡnh mạng nhà mỏy
Ta thấy ở cấp giỏm sỏt chỳng ta cú một HostComputer là một mỏy tớnh trang bị phần mềm POCID-DC cú cỏc thiết bị ngoại vi như màn hỡnh màu, bàn phớm chức năng và một mỏy in để in lại dữ liệu. Ngoài ra ở cấp này cũn cú một mỏy tớnh
Standy Computer cú chức năng thay thế Host Computer. Cỏc thiết bị trong cấp này được liờn kết với nhau thụng qua giao thức Ethernet.
Ở cấp điều khiển gồm cỏc PLC S5-95u để thực hiờn việc điều khiển đúng ngắt. Cỏc PLC này cú thể trao đổi dữ liệu với nhau thụng qua giao thức Interbus_S. Cuối cựng ở cỏc cấp chấp hành là cỏc thiết bị I/O, cú gắn cỏc card A/D, thu thập dữ liệu tương tự và số của cỏc thiết bị chấp hành (như van, động cơ, cảm biến).
Hiện nay, ở cấp điều khiển của nhà mỏy đang sử dụng PLC S5-95u, đõy là thiết bị đó cũ nờn nếu cú sự cố xảy ra thỡ khú tỡm cỏc thiết bị thay thế. Ngoài ra, ta thấy ở cấp giỏm sỏt, việc xử lý dữ liệu của PC là rất nhiều như việc giỏm sỏt cỏc hoạt động của cỏc thiết bị I/O vừa ra lệnh cho cỏc PLC hoạt động vừa thu thập dữ liệu, xử lý dữ liệu để đưa ra tớn hiệu điều khiển, vừa thụng bỏo cỏc trạng thỏi bỏo động, tức là thực hiện toàn bộ quỏ trỡnh điều khiển thời gian thực. Như vậy sẽ làm cho tốc độ xữ lý và mức độ tự động hoỏ khụng cao.
Thụng qua việc khảo sỏt qui trỡnh sản xuất ximăng cũng như nghiờn cứu lớ thuyết về truyền thụng mạng cụng nghiệp ta tiến hành lập trỡnh trờn PLC S7 thay thế S5 cho cụm phối liệu, trờn cơ sở của cụm phối liệu này ta cú thể dể dàng làm cho cỏc cụm cũn lại.
V.2. NHỮNG VẤN ĐỀ CHÚ í KHI THIẾT KẾ MẠNG CễNG NGHIỆP
Việc thiết kế mạng đũi hỏi lập kế hoạch và đỏnh giỏ cẩn thận cỏc lựa chọn. Mục đớch cuối cựng là đạt được hiệu năng mạng tối đa với chi phớ vừa phải. Phải điều tra những yờu cầu về trao đổi thụng tin đối với từng hệ tự động hoỏ cụ thể. Chiến lược và kế hoạch tổng thể là bước quan trọng nhất trong thiết kế mạng. Cỏc yếu tố phải cõn nhắc là:
Chi phớ Hiệu năng
Độ tin cậy hay tớnh sẵn sàng Tớnh năng mạng hay dịch vụ
Khả năng chịu đựng mụi trường xung quanh Phương tiện vật lý
Khả năng mở rộng Bảo trỡ
An ninh
1. Chi phớ
Chi phớ nối mạng bao gồm chi phớ ban đầu và cỏc chớ phớ tiếp theo. Chi phớ ban đầu bao gồm mua phần cứng và phần mềm mới, chi phớ thiết kế, lắp đặt và đưa vào hoạt động. Cỏc chi phớ tiếp theo gồm việc bảo trỡ phần cứng và phần mềm , chi phớ vận hành và sửa chữa mạng, chi phớ mở rộng mạng và thay đổi cấu hỡnh.
2. Hiệu năng
Nếu mạng hoạt động khụng hiệu quả, thỡ thậm chớ những hoạt động trao đổi tin bỡnh thường cũng khú khăn và cỏc ứng dụng điều khiển quỏ trỡnh cần hiệu năng tớnh toỏn lớn sẽ trở nờn bất khả. Tốc độ và tải của mạng là những yếu tố chớnh trong việc đỏnh giỏ hiệu năng mạng. Điều quan trọng là phải xỏc định và phõn tớch cỏc ứng dụng, hoạt động và luồn giao thụng mạng núi chung. Cỏc số đo hiệu năng điển hỡnh gồm:
Tốc độ truyền : là tốc độ bit/s của dữ liệu truyền qua mạng.
Thời gian phản hồi : là thời gian cần thiết để trả lời một yờu cầu của ứng dụng hay của người dựng. Nú bao gồm thời gian nơi gửi và nơi nhận dựng để xử lớ cỏc thụng điệp yờu cầu, phản hồi và thời gian truyền qua mạng .
Mức tận dụng: Là tỉ lệ sử dụng băng thụng so với dung lượng băng thụng. Khụng cú qui tắc rừ ràng nào để đạt được mức tận dụng tối đa Thụng lượng: là số bit mang thụng tin trong thời gian truyền qua mạng. 3. Độ tin cậy hay tớnh sẵn sàng
Độ tin cậy của thiết bị được định nghĩa là xỏc suất thiết bị hoạt động tốt theo qui cỏch trong một khoảng thời gian nhất định. Người ta thường biểu thị độ tin cậy của một thiết bị qua thời gian trung bỡnh giữa những lần hỏng húc (MTBF-Mean Time Between Failure).
Để tăng mức sẵn sàng của một mạng, ta phải cõn nhắc cỏc điểm sau:
Cỏc quỏ trỡnh tới hạn (critical processes) cần phải tỏch biệt ra thành cỏc mạng con cú thể hoạt động độc lập nếu mạng chớnh hỏng. Thớ dụ, cỏc quỏ trỡnh chế tạo do một điều khiển tế bào theo dừi cú thể tiếp tục miễn là điều khiển cú điện, kể cả khi mạng cú lỗi.
Cấu hỡnh mạng càng đơn giản càng tốt. Topo mạng càng lớn càng phức tạp thỡ càng dễ cú lỗi.
Từng thiết bị phải cú độ tin cậy cao.
4. Cỏc dịch vụ mạng
Điển hỡnh gồm cỏc dịch vụ: Truyền file
Kết nối terminal với mỏy trạm Dowload hay upload chương trỡnh Dowload hay upload tập dữ liệu Kớch hoạt chương trỡnh
Gửi và nhận dữ liệu ngắn Hổ trợ cỏc ứng dụng phõn tỏn
5. Khả năng chống chịu mụi trường
Cỏc mạng truyền dữ liệu nhiều khi phải làm việc trong cỏc khu vực nguy hiểm hoặc chịu những điều kiện khắc nghiệt. Trong cỏc hệ tự động hoỏ cụng nghiệp, mạng truyền dữ liệu phải chịu được nhiễu điện từ , nhiễu tần số radio, khớ và chất lỏng ăn mũn, nhiệt độ hay thời tiết khắc nghiệt. Trong mụi trường cụng nghiệp, cỏc nhiễu điện từ mạnh cú thể làm biến dạng gúi tin, dẫn tới phải truyền lại nhiều lần, tăng tải mạng và cuối cựng giảm thụng lượng.
6. Đường truyền vật lớ
Việc lựa chọn cỏp mạng : cỏp đặc, cỏp xoắn đụi, cỏp quang ... căn cứ vào những cõn nhắc về kinh tế, và yờu cầu kỹ thuật cụ thể.
7. Khả năng mở rộng
Trong bối cảnh cụng nghệ và kinh doanh liờn tục thay đổi, rất ớt mạng cú thể bất di bất dịch mói. Trong thiết kế mạng luụn tớnh đến khả năng mở rộng sau này.
8. Bảo trỡ
Mạng nào cũng cần phải bảo trỡ và sửa chữa . Một thiết kế tốt sẽ cho phộp bảo trỡ sớm, nõng cấp và cấu hỡnh lại mà khụng ảnh hưởng hoặc ảnh hưởng rất ớt tới hoạt động của mạng.
9. An ninh mạng
Cỏc mục tiờu của bảo mật mạng là:
Giảm thiểu khả năng đột nhập bằng cỏc thiết bị và thủ tục bảo vệ Phỏt hiện cỏc vụ đột nhập mạng càng sớm càng tốt
Cú khả năng nhận diện thụng tin đó bị tấn cụng và cỏc thụng tin trạng thỏi điều khiển cần thiết để phục hồi
V.3 CẤU HèNH MẠNG VAè CÁC THIẾT BỊ PHẦN CỨNG
Cấu hỡnh chuẩn do hóng SIEMEN đề xuất dựa trờn cỏc thiết bị của hóng, cấu hỡnh này gồm đầy đủ 3 cấp :cấp trường, cấp điều khiển và cấp điều khiển giỏm sỏt,
dựa trờn nền tảng hai giao thức chớnh là PROFIBUS DP cho bus trường và Industrial ETHERNET cho bus hệ thống
Sau đõy là một số thụng số về cỏc giao thức để ta lựa chọn
1. Mạng Industrial Ethernet.
Mạng Industrial Ethernet (IEEE 802.2) dựa trờn cơ sở Ethernet thường nhưng được thiết kế lại cho sử dụng phự hợp trong mụi trường cụng nghiệp và do tổ chức IEA (Industrial Ethernet Association) quản lý
Industrial Ethernet là một mạng dành cho cấp giỏm sỏt của mạng truyền thụng giữa cỏc mỏy tớnh và những bộ điều khiển logic khả trỡnh. Nú được sử dụng để truyền dữ liệu với lượng lớn và cú thể được sử dụng để truyền qua khoảng cỏch lớn. Về mặt vật lý, Ethernet là một mạng cỏp điện dựa trờn một cỏp đồng trục cú vỏ bọc, một đụi dõy xoắn hoặc một mạng cỏp quang.
Phương phỏp truy nhập là CSMA/CD. Trước khi truyền, mỗi trạm phải kiểm tra liệu cỏc trạm khỏc cú đang phỏt hay khụng. Nếu khụng cú trạm nào đang phỏt thỡ nú cú thể bắt đầu gởi (phỏt) ngay lập tức. Nếu xung đột xảy ra vỡ hai trạm bắt đầu phỏt đồng thời, chỳng phải dừng cả quỏ trỡnh truyền và lặp lại truyền thụng ngay sau khi đợi một khoảng thời gian ngẫu nhiờn.
Theo phương phỏp truy cập được sử dụng, tất cả cỏc trạm trờn Industrial Ethernet đều cú quyền ngang nhau.