Ngôn ngữ SFC

X Không xp loại Tr c Không xp loại Không xp loại Không xp loại Y Sự ki n, trạng thái hoặc sự

4 Các k iu mảng, ví d:

10.1.5 Ngôn ngữ SFC

SFC mơ tả tiến trình hoạt động tuần tự của một chương trình điều khiển. SFC được xây dựng trên cơ sở mạng Petri và chuẩn IEC 848 Grafcet, với các thay đổi cần thiết để có thể thực hiện chức năng điều khiển thay vì chỉ là một chuẩn tài liệu mô tả.

SFC bao gồm các bước (Step) và các chuyển tiếp (Transition). Mỗi bước đại diện cho một trạng thái cụ thể của hệ thống được điều khiển. Một chuyển tiếp được gán một điều kiện logic, khi trở thành “đúng” sẽ kết thúc bước và kích hoạt bước sau. Một bước được liên kết với một khối hành động (Action Block) để thực hiện các thao tác điều khiển. Các khối hành động trong SFC đều có thể được lập trình bởi một ngơn ngữ IEC bất kỳ, kể cả chính SFC, trong khi các điều kiện chuyển tiếp có thể được lập trình bằng bốn ngôn ngữ IL, LD, FBD hoặc ST. SFC cũng cho phép mơ tả các q trình phân nhánh cạnh tranh hoặc các quá trình phân nhánh song song.

SFC cho phép sử dụng các bước lớn (macro step), trong đó mỗi bước lớn lại có thể được biểu diễn bằng một SFC khác. Nhờ vậy ta có thể mơ hình hóa ứng dụng, lập trình ứng dụng ở nhiều mức trừu tượng, tạo điều kiện thuận lợi cho giải quyết các bài tốn phức tạp.

Hình 10-5: Một ví dụ SFC ₫ơn giản

10.2 Lập trình với ngơn ngữ bậc cao

Bên cạnh sử dụng các ngôn ngữ lập trình chun dụng, việc lập trình với ngơn ngữ bậc cao phục vụ các mục đích sau đây:

• Mở rộng thư viện khối chức năng • Thể hiện một số chức năng mở rộng • Lập trình cho hệ DCS trên nền PC

Ngôn ngữ thường được sử dụng nhất là C/C++. Với các công cụ mạnh trong tay, việc lập trình các thuật tốn điều khiển trở nên dễ dàng. Bên cạnh các luật điều khiển logic hoặc các bộ điều khiển phản hồi PID, thì khả năng thực

Step 1 N FILL

Step 3

Step 2 S Empty

Transition 1

© 2005, Hồng Minh Sơn hiện các thuật tốn điều khiển cao cấp cũng hồn tồn khơng bị giới hạn bởi ngơn ngữ lập trình. Các luật điều khiển này có thể được sử dụng lại nhiều lần, vì vậy có thể xây dựng thành một thư viện lớp. Bên cạnh các yếu tố như tham số bộ điều khiển và chu kỳ lấy mẫu, cần lưu ý giải quyết hợp lý các vấn đề thực tế như giới hạn đầu vào, chuyển đổi chế độ điều khiển bằng tay/tự động, hiệu ứng reset windup (ở bộ điều khiển PID).

Để đưa các mã viết bằng C/C++ bổ sung vào thư viện khối chức năng trong một hệ DCS, người lập trình cần tuân thủ theo một qui định nhất định. Thông thường, việc này không dễ dàng và địi hỏi tính năng mở của hệ thống.

11 CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT

11.1 Giới thiệu chung về các hệ điều khiển giám sát

Điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA) là một phần không thể thiếu được trong một hệ thống tự động hóa hiện đại. Từ những năm gần đây, tiến bộ trong các lĩnh vực truyền thông công nghiệp và công nghệ phần mềm đã thực sự đem lại nhiều khả năng mới, giải pháp mới.

Giống như nhiều từ viết tắt có tính chất truyền thống khác, khái niệm SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) cũng được hiểu với những ý nghĩa hơi khác nhau, tuỳ theo lĩnh vực ứng dụng và theo thời gian. Có thể, khi nói tới SCADA người ta chỉ liên tưởng tới một hệ thống mạng và thiết bị có nhiệm vụ thuần túy là thu thập dữ liệu từ các trạm ở xa và truyền tải về một khu trung tâm để xử lý. Các hệ thống ứng dụng trong cơng nghiệp khai thác dầu khí và phân phối năng lượng là những ví dụ tiêu biểu. Theo cách hiểu này, vấn đề truyền thông được đặt lên hàng đầu. Trong nhiều trường hợp, các khái niệm SCADA và "None-SCADA" lại được dùng để phân biệt các giải pháp điều khiển giám sát dùng công cụ phần mềm chuyên dụng (ví dụ FIX, InTouch, WinCC, Lookout, ...) hay phần mềm phổ thông (Access, Excel, Visual Basic, Delphi, JBuilder, ...). ở đây, công nghệ phần mềm là vấn đề được quan tâm chủ yếu.

Nói một cách khái qt, một hệ SCADA khơng có gì khác là một hệ thống điều khiển giám sát, tức là một hệ thống hỗ trợ con người trong việc quan sát và điều khiển từ xa, ở cấp cao hơn hệ điều khiển tự động thơng thường. Đương nhiên, để có thể quan sát và điều khiển từ xa cần phải có hệ thống truy nhập (khơng chỉ thu thập!) và truyền tải dữ liệu, cũng như cần phải có giao diện người-máy (Human-Machine Interface, HMI). Tùy theo trọng tâm của nhiệm vụ mà người ta có thể có những cách nhìn khác nhau.

Như ta thấy, HMI là một thành phần trong một hệ SCADA, tuy nhiên không phải chỉ ở cấp điều khiển giám sát, mà ngay ở các cấp thấp hơn người ta cũng cần giao diện người-máy phục vụ việc quan sát và thao tác vận hành cục bộ. Vì lý do giá thành, đặc tính kỹ thuật cũng như phạm vi chức năng, ở các cấp gần với quá trình kỹ thuật này các OP chuyên dụng chiếm vai trò quan trọng hơn.

Sự tiến bộ trong công nghệ phần mềm và kỹ thuật máy tính PC, đặc biệt là sự chiếm lĩnh thị trường của hệ điều hành Windows NT cùng với các công nghệ của Microsoft đã thúc đẩy sự phát triển của các công cụ tạo dựng phần mềm SCADA theo một hướng mới, sử dụng PC và Windows NT làm nền phát triển và cài đặt. Từ phạm vi chức năng thuần tuý là thu thập dữ liệu cho việc quan sát, theo dõi quá trình, một hệ SCADA ngày nay có thể đảm nhiệm vai trị điều khiển cao cấp, điều khiển phối hợp. Phương pháp điều khiển theo mẻ, điều khiển theo công thức (batch control, recipe control) là những ví dụ tiêu

Trong giải pháp điều khiển phân tán, hệ thống truyền thông ở các cấp dưới (bus trường, bus chấp hành-cảm biến) đã có sẵn. Nếu như mạng máy tính của một cơng ty cũng đã được trang bị (chủ yếu dùng Ethernet), thì cơ sở hạ tầng cho việc truyền thơng khơng cịn là vấn đề lớn phải giải quyết. Chính vì vậy, trọng tâm của việc xây dựng các giải pháp SCADA trong thời điểm hiện nay là vấn đề lựa chọn công cụ phần mềm thiết kế giao diện và tích hợp hệ thống.

Trong một hệ điều khiển phân tán, chức năng SCADA là một thành phần không thể thiếu được. Như vậy có thể nói, một hệ DCS bao giờ cũng có chức năng SCADA, trong khi một hệ SCADA theo đúng nghĩa của nó khơng thể là một hệ DCS.

Các hệ DCS trên nền PC

Các vấn đề kỹ thuật