Bài giảng Hệ thống đo và điều khiển công nghiệp - Chương 7: Một số hệ thống đo và điều khiển công nghiệp - Nguyễn Thị Huế
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN
BÀI GIẢNG
HỆ THỐNG ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP
Nguyễn Thị Huế
Bộ môn Kĩ thuật đo và Tin học công nghiệp
NỘI DUNG MÔN HỌC
Giới thiệu chung và lịch sử phát triển của các hệ thống
đo và điều khiển công nghiệp
1
Các thiết bị đo lường và chấp hành trong công nghiệp
2
3
4
5
Các bộ điều khiển khả trình
Các thiết bị giám sát trong công nghiệp
Cơ sở kĩ thuật truyền tin công nghiệp
Các giao thức công nghiệp tiêu biểu
6
7
Một số hệ thống đo và điều khiển công nghiệp tiêu biểu
2
5/20/2014
Một số hệ thống đo và điều khiển công nghiệp tiêu biểu
¢ Tổng quan chung về thiết kế hệ thống đo và điều khiển
công nghiệp
¢ IIT của ABB
¢ PCS7 của Siemens
¢ Centum CS 3000 của Yokogawa
3
Tổng quan chung
¢ Việc lựa chọn các thiết bị phần cứng phụ thuộc vào
nhiều yếu tố như: yêu cầu của bài toán công nghệ, số
lượng các điểm vào/ ra trong hệ thống …
¢ Để đưa ra giải pháp kết nối các thiết bị trong hệ thống
thành mạng công nghiệp hợp lí, thực chất là thực hiện
bài toán tích hợp. Cần thiết phải xét đến các yếu tố sau
∑ Bài toán công nghệ
∑ Các yếu tố kỹ thuật
∑ Vấn đề kinh tế
4
Tổng quan chung
Bài toán công nghệ
¢ Đây là một nhiệm vụ quan trọng trong tích hợp hệ
thống, cần thiết phải có các hiểu biết sâu sắc để lựa
chọn các giải pháp phù hợp, chẳng hạn với một ứng
dụng có thời gian đáp ứng nhanh thì giải pháp truyền
thông cũng phải tương thích và ngược lại, do đó cần
nắm vững công nghệ trước khi thực hiện bài toán tích
hợp
¢ Xuất phát từ các yêu cầu của thực tế bài toán công
nghệ để đưa ra cấu hình phần cứng đáp ứng được các
yêu cầu kỹ thuật
5
Tổng quan chung
Các yếu tố kỹ thuật
¢ Khi thiết kế hệ thống mạng cũng cần quan tâm đến
∑ Tính ổn định,
∑ Khả năng làm việc lâu dài
∑ Khả năng thay thế của các thiết bị trong mạng...
6
Tổng quan chung
Vấn đề kinh tế
¢ Đây là vấn đề cực kỳ quan trọng trong bất cứ thiết kế
mạng nào. Với các yêu cầu kỹ thuật đề ra có thể đáp
ứng bằng nhiều phương án nhưng phương án lựa chọn
phải là phương án ngoài việc thoả mãn các yêu cầu và
công nghệ và kỹ thuật thì phải thoả mãn yêu cầu về kinh
tế
¢ Chẳng hạn trong một nhà máy Xi măng nọ hệ thống
mạng dùng của Siemens với các bộ điều khiển PLC S7-
400 nhưng tất cả các Module I/O kết nối với các bộ điều
khiển này lại là loại của S7-300, thoạt nhiên chúng ta sẽ
rất ngạc nhiên, tại sao không đồng bộ hoá ??. Câu trả
lời đó là vấn đề kinh tế
7
IIT (Intergrated Infomatics Technology) của ABB
¢ IIT là một giải pháp do ABB đưa ra nhằm đưa công
nghệ thông tin vào sâu trong lĩnh vực tự động hóa, đo
lường và điều khiển, nơi mà từ trước đến nay vẫn là
mảnh đất độc quyền của các chuẩn công nghiệp.
¢ IIT được chia thành 4 cấp:
∑ Cấp trường,
∑ Cấp điều khiển
∑ Cấp mạng công ty
∑ Cấp liên mạng giữa các chi nhánh thông qua mạng
Intranet hoặc Internet.
8
Các thành phần trong hệ IIT
¢ ControlIT: Bao gồm các thiết bị phần cứng, các gói phần
mềm và các hệ phục vụ cho việc điều khiển thời gian
thực, giám sát quản lý các biến quá trình.
¢ OperateIT: Bao gồm các thiết bị phần cứng, phần mềm
phục vụ cho việc giao tiếp với người vận hành, cung
cấp các thông tin cho việc phục vụ giám sát điều hành ở
mọi nơi và mọi cấp.
¢ EngineerIT: Là công cụ rất mạnh của ABB cho phép
định cấu hình các hệ thống tự động và các thiết bị quá
trình một cách nhanh chóng và tiện lợi.
¢ CommunicateIT: Bao gồm các công cụ phục vụ cho việc
truyền thông và giao tiếp nhằm đảm bảo năng lực, độ tin
cậy và tính bảo mật cao.
9
Các thành phần trong hệ IIT
¢ DesignIT: Gồm các phần mềm và các dịch vụ để tối ưu
quá trình thiết kế mẫu mã sản phẩm, đào tạo và lập dự
án.
¢ DriveIT: Bao gồm các thiết bị điều khiển các cơ cấu
chấp hành.
¢ AdviseIT: Gồm các công cụ phần mềm hỗ trợ việc tính
toán các thông số quá trình, chất lượng sản phẩm,
chuẩn đoán lỗ, lãi và đưa ra các chỉ dẫn cần thiết cho
người vận hành.
¢ CollaborateIT: Gồm các công cụ phần mềm nhằm tăng
cường sự phối hợp, tương thích với các sản phẩm của
cung cấp phần cứng và phần mềm khác.
10
IIT (Intergrated Infomatics Technology) của ABB
11
Cấp hiện trường - Các thiết bị vào/ ra phân tán
¢ Các thiết bị vào/ ra phân tán bao gồm các thiết bị như
Sensor, Actuator… nằm tại hiện trường. Chúng thực
hiện chức năng của các thiết bị ở cấp chấp hành.
¢ Trong các hệ thống mạng ngày nay, các thiết bị ở hiện
trường phần lớn là các thiết bị thông minh có khả năng
giao tiếp theo các giao thức công nghiệp, tức là tuân
theo các hệ thống Bus trường (Fieldbus).
12
Cấp hiện trường - Các thiết bị vào/ ra phân tán
¢ Khi xây dựng hệ thống bus trường (fieldbus) cho giải
pháp IIT, ABB đã đặt ra các yêu cầu sau:
∑ Hệ thống phải dễ sử dụng tích hợp mềm dẻo
∑ Là hệ thống mở, tức là phải hỗ trợ các giao thức
công nghiệp được chấp nhận như: Profibus,
Foundation Fieldbus,…
∑ Thay đổi cấu hình không ảnh hưởng đến các thành
phần đang chạy và hệ thống có dự phòng ở những
nơi cần thiết
∑ Có tính tích hợp thông tin, có thể truy cập vào mọi
loại thông tin ở bất cứ đâu và dữ liệu phải được thể
hiện ở dạng gần gũi với người sử dụng.
13
Cấp hiện trường - Các thiết bị vào/ ra phân tán
¢ Hình sau mô tả các thiết bị và /ra phân tán và quản lí
chúng trong mạng công nghiệp.
14
Cấp hiện trường - Các thiết bị vào/ ra phân tán
¢ Kiến trúc Fieldbus làm biến mất dần các I/O vào ra, các
thiết bị thông minh hơn, có thể nối thẳng vào đường bus
¢ Từ bộ điều khiển đến tất cả các sensor, thiết bị chấp hành
chỉ cần một đường bus.
∑ Thuận lợi cho điều khiển phân tán,
∑ Giảm được lượng dây,
∑ Có thể truy xuất dữ liệu quá trình,
∑ Cấu hình và chẩn đoán trạng thái
từ xa.
15
Cấp hiện trường - Các thiết bị vào/ ra phân tán
¢ Phân cấp và đặt cấu hình cho thiết bị trường, bên cạnh
đó Fieldbus còn quản lý thiết bị bằng Process Portal A
(phần mềm) thông qua các thông điệp chẩn đoán và bổ
sung các giá trị đo.
16
Cấp hiện trường - Các thiết bị vào/ ra phân tán
¢ Để đảm bảo hệ thống vận hành tin cậy IIT thiết kế dự
phòng ở tất cả các cấp của Fieldbus.
¢ Ta có thể thấy từ trạm vận hành, giám sát đã có sự dự
phòng, cho đến các đường bus và các thiết bị chấp
hành.
¢ Riêng bộ điều khiển ta chỉ thể hiện một bộ vì bản thân
trong bộ điều khiển đó đã thiết kế 2 CPU trong đó 1
CPU luôn chạy và 1 CPU ở trạng thái chờ, sẵn sàng
hoạt động khi CPU kia có sự cố.
17
Cấp hiện trường - Các thiết bị vào/ ra phân tán
¢ IIT được thiết kế ngay từ đầu đã mang tính mở. Điều đó
thể hiện ở chỗ: ta có thể sử dụng cả Profibus,
Foundation Fieldbus và trực tiếp cả các thiết bị HART
18
Cấp hiện trường - Các thiết bị vào/ ra phân tán
¢ Một số tính năng mà ABB Fieldbus cung cấp cho các
tiến trình công nghiệp dùng mạng máy tính công nghiệp:
∑ Tính tích hợp thông tin: ta có thể truy cập vào các
thiết bị trường để cấu hình hoặc chẩn đoán,… từ
trạm vận hành (Operator Workplace). Từ đó ta có thể
có sự cố.
∑ Hiệu quả kinh tế cao: quản lý tài nguyên, thiết bị một
cách tối ưu, cung cấp đầy đủ các tính năng cho phù
hợp nhất với thiết bị.
∑ Hệ thống có tính năng mở: có thể áp dụng cho từng
vùng, từng ứng dụng với các đặc thù khác nhau.
19
Cấp điều khiển
Các Module xử lý (Processor Modules-PM).
¢ AC800M:
∑ AC800M là loại CPU phù hợp cho các ứng dụng lớn,
từ những ứng dụng điều khiển logic cơ bản đến những
điều khiển chính, phức tạp hoặc bất cứ một loại hình
∑ Mỗi trạm AC800M có thể bao gồm module xử lý,
module truyền thông, modul nguồn cung cấp có thể
ghép trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua cáp truyền
thông. Với các trạm AC800M có thể sử dụng với nhiều
loại
module
xử
lý
như:
PM856,PM860,PM861,PM864,…
20
Tải về để xem bản đầy đủ
88 trang
25100
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Hệ thống đo và điều khiển công nghiệp - Chương 7: Một số hệ thống đo và điều khiển công nghiệp - Nguyễn Thị Huế", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_he_thong_do_va_dieu_khien_cong_nghiep_chuong_7_mot.pdf
