Phần xây dựng hệ thống điều khiển CENTUM CS3000 cho công đoạn trộn bột cho nhà máy xeo, nhà máy giấy

lêi nãi ®Çu

Ngµy nay trªn thÕ giíi, sù ph¸t triÓn kh«ng ngõng cña c«ng nghÖ chÕ t¹o thiÕt bÞ

tù ®éng ho¸ vµ nh÷ng thµnh tùu trong kü thuËt vi m¹ch, c«ng nghÖ th«ng tin ®· cho phÐp

c¸c chuyªn gia tÝch hîp hÖ thèng cã c¸c gi¶i ph¸p kü thuËt linh ho¹t, tèi u, an toµn vµ

hoµn toµn tù ®éng ho¸. Ngêi sö dông cã kh¶ n¨ng ®iÒu hµnh, quan s¸t vµ qu¶n lý toµn bé

d©y chuyÒn s¶n xuÊt trong nhµ m¸y b»ng c¸c thiÕt bÞ gän nhÑ, lµm viÖc th«ng minh vµ

cã ®é tin cËy cao. Mét trong c¸c gi¶i ph¸p kü thuËt hiÖn ®¹i nhÊt ®Ó tÝch hîp hÖ thèng lµ

tÝch hîp c¸c m¹ng c«ng nghiÖp (Industrial Network). M¹ng c«ng nghiÖp cña c¸c h·ng tù

®éng ho¸ hµng ®Çu trªn thÕ giíi ®Òu ®îc tÝch hîp theo chuÈn ISO. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ

c¸c thiÕt bÞ trong m¹ng kh«ng chØ riªng cña mét h·ng chÕ t¹o mµ cßn lµ thiÕt bÞ cña h·ng

kh¸c cã thÓ tÝch hîp thµnh mét m¹ng hoµn chØnh. Do vËy sÏ ®¹t ®îc mét kÕt qu¶ tèt nhÊt

vÒ kü thuËt vµ kinh tÕ.

ViÖc trao ®æi th«ng tin gi÷a c¸c hÖ thèng tù ®éng ho¸ víi c¸c thiÕt bÞ ph©n t¸n ®-

îc th«ng qua c¸c m¹ng th«ng tin c«ng nghiÖp chuÈn. Víi øng dông cña m¹ng th«ng tin

trong nhiÒu lÜnh vùc cña c¸c nghµnh c«ng nghiÖp kh¸c nhau ®· chøng minh c«ng nghÖ

nµy ®¹t ®îc ®é tin cËy cao.

M¹ng c«ng nghiÖp trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y ®· ®îc sö dông trong nhiÒu lÜnh vùc

nh hµng kh«ng, dÇu khÝ, ®iÖn n¨ng, chÕ biÕn thùc phÈm, c«ng nghiÖp s¶n xuÊt xi m¨ng,

c«ng nghiÖp giÊy, c«ng nghiÖp khai th¸c má ... Nh÷ng h·ng c«ng nghiÖp chÕ t¹o thiÕt bÞ

tù ®éng ho¸, mµ gi¶i ph¸p kü thuËt cña hä ®îc ®Þnh híng nh trªn lµ ABB, Honeywell,

siemens vµ Yokogawa.

ë ViÖt Nam m¹ng c«ng nghiÖp còng ®îc sö dông trong nhiÒu nhµ m¸y nh: Ph¶

L¹i, L©m Thao, B·i B»ng ,…...Do ®ã, ®Ó cã ®îc c¸c ®Þnh híng theo híng ph¸t triÓn míi,

trong ®Ò tµi tèt nghiÖp cña m×nh em tËp chung nghiªn cøu øng dông Centum CS3000.

Trong ph¹m vi cña ®Ò tµi, chóng em ®· thùc hiÖn nh÷ng néi dung sau:

PhÇn 1: Nghiªn cøu hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph©n t¸n CENTUM CS3000: §Ò cËp ®Õn

c¸c vÊn ®Ò c¬ b¶n cña m¹ng truyÒn th«ng vµ th«ng tin c«ng nghiÖp, ®a ra m« h×nh ph©n

cÊp, c¸c thiÕt bÞ phÇn cøng, chøc n¨ng liªn kÕt m¹ng trong hÖ thèng, ®ång thêi cßn ®a ra

qu¸ tr×nh t¹o mét dù ¸n míi.

PhÇn 2: PhÇn x©y dùng hÖ thèng ®iÒu khiÓn CENTUM CS3000 cho c«ng ®o¹n trén

bét cho nhµ m¸y xeo, nhµ m¸y giÊy B·i B»ng: §a ra ®îc thùc tr¹ng cña nhµ m¸y vµ qu¸

tr×nh x©y dùng hÖ ®iÒu khiÓn cho c«ng ®o¹n nµy, bao gåm c¶ chän thiÕt bÞ phÇn cøng vµ

c¸c ®iÓm ®o lêng ®iÒu khiÓn

1

PhÇn 1

nghiªn cøu hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph©n t¸n centum cs3000

ch¬ng 1

tæng quan chung vÒ hÖ thèng th«ng tin c«ng nghiÖp

I. Kh¸i niÖm c¬ b¶n.

HÖ thèng TruyÒn th«ng th«ng tin c«ng nghiÖp thùc chÊt lµ mét qu¸ tr×nh trao ®æi

th«ng tin gi÷a hai thiÕt bÞ víi nhau theo kiÓu truyÒn th«ng ®îc quy ®Þnh tríc, ®îc gäi lµ

c¸c ®èi t¸c truyÒn th«ng. §èi t¸c nµy cã thÓ ®iÒu khiÓn hoÆc quan s¸t c¸c tr¹ng th¸i cña

®èi t¸c kia cã thÓ thùc hiÖn theo nhiÒu c¸ch kh¸c nhau.

§èi t¸c truyÒn th«ng thùc chÊt lµ c¸c thiÕt bÞ cã kh¶ n¨ng tham gia vµo qu¸ tr×nh

truyÒn th«ng. C¸c ®èi t¸c truyÒn th«ng cã thÓ cïng n»m trong mét thiÕt bÞ, vÝ dô nh c¸c

CPU, c¸c module,... lµ c¸c thiÕt bÞ cã kh¶ n¨ng tham gia vµo qu¸ tr×nh truyÒn th«ng.

Tr¹m lµ thiÕt bÞ (nh c¸c hÖ thèng tù ®éng ho¸, thiÕt bÞ lËp tr×nh, panel ®iÒu hµnh

OP, c¸c thiÕt bÞ ngo¹i vi kh¸c) ®îc ghÐp nèi vµo mét hay nhiÒu m¹ng con (Subnetwork ).

M¹ng con (Subnetwork ) lµ sù liªn kÕt thèng nhÊt cña c¸c phÇn tö vËt lý tham gia

vµo qu¸ tr×nh truyÒn th«ng trong m¹ng, còng nh cña ph¬ng ph¸p truyÒn th«ng chung ®Ó

®¶m b¶o sù trao ®æi d÷ liÖu trong m¹ng ®îc thùc hiÖn.

C¸c thµnh viªn trong m¹ng Subnetwork kh«ng nèi víi nhau theo kiÓu truyÒn th«ng

qua l¹i, mµ cã mét cÊu tróc vËt lý chung cña mét m¹ng Subnetwork ( MPI, PROFIBUS,

ModBus, DeviceNet, ControlNet, Industrial Ethernet ) cÊu tróc nµy ®îc gäi lµ m«i trêng

truyÒn th«ng (Tranfer medium).

M¹ng (Network) lµ sù liªn kÕt th«ng nhÊt cña mét hay nhiÒu m¹ng con kiÓu kh¸c

nhau, nã liªn kÕt tÊt c¶ c¸c tr¹m ®Ó cã thÓ truyÒn th«ng víi nhau.

2

Subnetwork

Subnetwork

H×nh 1.1 M¹ng truyÒn th«ng

Nèi lµ tæ chøc logic gi÷a hai ®èi t¸c truyÒn th«ng trong m¹ng ®Ó thùc hiÖn mét dÞch

vô truyÒn th«ng nhÊt ®Þnh nµo ®ã. Nèi liªn kÕt trùc tiÕp víi dÞch vô truyÒn th«ng. Mçi

mét nèi cã cã hai ®iÓm kÕt thóc, hai ®iÓm nµy cã chøa ®ùng th«ng tin vÒ ®Þa chØ cña ®èi

t¸c truyÒn th«ng vÒ cÊu tróc ®êng truyÒn. Nh÷ng hµm truyÒn th«ng ®îc sö dông cho

®iÓm cuèi côc bé ®Ó chØ ®êng nèi.

Nh÷ng hµm truyÒn th«ng ®îc thiÕt lËp s½n ë c¸c phÇn mÒm chuyªn dông ®Ó ®¸p

øng c¸c ®ßi hái cña dÞch vô truyÒn th«ng. C¸c hµm truyÒn th«ng thùc hiÖn viÖc truyÒn d÷

liÖu gi÷a c¸c ®èi t¸c truyÒn th«ng, cã thÓ ®iÒu khiÓn c¸c ®èi t¸c truyÒn th«ng ( vÝ dô nh

ngõng truyÒn th«ng ) hoÆc gi¸m s¸t c¸c tr¹ng th¸i tøc thêi.

DÞch vô truyÒn th«ng vµ phÇn mÒm chuyªn dông m« t¶ c¸c hµm truyÒn th«ng víi

c¸c tiªu chuÈn ®Þnh tríc, nh trao ®æi d÷ liÖu, ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ, gi¸m s¸t c¸c thiÕt bÞ vµ

cµi ®Æt ch¬ng tr×nh.

Mét phÇn mÒm chuyªn dông kh«ng cÇn ph¶i tho¶ m·n tÊt c¶ c¸c nhiÖm vô mµ dÞch

vô truyÒn th«ng yªu cÇu. DÞch vô truyÒn th«ng cã thÓ chÊp nhËn c¸c phÇn mÒm truyÒn

th«ng chuyªn dông kh¸c nhau.

Trong khi thùc hiÖn truyÒn th«ng, mét viÖc kh«ng thÓ thiÕu ®îc lµ khai b¸o giao

thøc truyÒn th«ng ( Protocol). Protocol thùc chÊt lµ sù tho¶ thuËn x¸c ®Þnh mét quy t¾c

trao ®æi d÷ liÖu nhÊt ®Þnh gi÷a c¸c ®èi t¸c truyÒn th«ng ®Ó x¸c ®Þnh dÞch vô truyÒn th«ng

®îc sö dông. Trong giao thøc truyÒn th«ng cÊu tróc truyÒn d÷ liÖu ®îc ®Þnh nghÜa: ®êng

truyÒn vËt lý, kiÓu l¾p ®Æt c¸c ®êng nèi, b¶o vÖ d÷ liÖu vµ tèc ®é truyÒn.

§êng truyÒn vËt lý dïng ®Ó chuyÓn c¸c tÝn hiÖu ®iÖn tö gi÷a c¸c tr¹m. C¸c tÝn hiÖu

®iÖn tö ®ã biÓu thÞ c¸c gi¸ trÞ d÷ liÖu díi d¹ng xung nhÞ ph©n. Khi lùa chän ®êng truyÒn

vËt lý cÇn chó ý tíi c¸c ®Æc trng c¬ b¶n cña chóng lµ d¶i th«ng (d¶i th«ng cña ®êng

truyÒn chÝnh lµ ph¬ng truyÒn - ®îc tÝnh b»ng sè lîng bit ®îc truyÒn ®i trong mét gi©y.

3

Th«ng lîng cßn ®îc ®o b»ng mét ®¬n vÞ kh¸c lµ baud. Baud biÓu thÞ sè lîng thay ®æi tÝn

hiÖu trong mét gi©y.

§é suy gi¶m lµ ®é ®o sù suy yÕu cña tÝn hiÖu trªn ®êng truyÒn. Nã còng phô thuéc

vµo ®é dµi cña c¸p. NhiÔu ®iÖn tõ (EMI- Electromagnetic Interference ) g©y ra bëi nhiÔu

®iÖn tõ bªn ngoµi lµm ¶nh hëng

MËt ®é d÷ liÖu lµ ®é lín cña ph¹m vi lu tr÷ d÷ liÖu kh«ng thay ®æi víi qu¸ tr×nh.

Ph¹m vi lu tr÷ d÷ liÖu mµ lín h¬n mËt ®é d÷ liÖu cã thÓ lµm sai d÷ liÖu tæng thÓ. §iÒu ®ã

cã nghÜa ph¹m vi lu gi÷ sè liÖu mµ lín h¬n mËt ®é d÷ liÖu th× cã thÓ xÈy ra t¹i mét thêi

®iÓm nµo ®ã mËt ®é d÷ liÖu bao gåm c¶ khèi d÷ liÖu cò vµ khèi d÷ liÖu míi.

II. NhiÖm vô cña hÖ thèng th«ng tin c«ng nghiÖp

1. Kh¸i niÖm hÖ thèng th«ng tin c«ng nghiÖp

HÖ thèng th«ng tin c«ng nghiÖp lµ mét kh¸i niÖm míi trong kü thuËt th«ng tin

hiÖn ®¹i. Nã lµm nhiÖm vô thu nhËn, biÕn ®æi th«ng tin trong qu¸ tr×nh ®o lêng ®iÒu

khiÓn vµ ®ang lµ xu híng cña nÒn c«ng nghiÖp tù ®éng ho¸ c¸c qu¸ tr×nh.

HÖ thèng bao gåm c¸c qu¸ tr×nh:

- Thu thËp th«ng tin tõ ®èi tîng

- Gia c«ng, xö lý th«ng tin

- TruyÒn th«ng tin trªn kªnh liªn l¹c

- Lu gi÷ th«ng tin

- T×m kiÕm th«ng tin ®Ó chän ra nh÷ng th«ng tin kh¸c nhau….

Tõ ®ã ta cã thÓ ®a ra ®Þnh nghÜa vÒ mét hÖ thèng th«ng tin c«ng nghiÖp nh sau :

Mét hÖ thèng tù ®éng ®o, ®iÒu khiÓu vµ gia c«ng th«ng tin theo mét Algorithm nµo

®Êy, ®îc kÕt nèi trong hÖ thèng m¹ng thùc hiÖn viÖc truyÒn tin gi÷a c¸c ®èi t¸c truyÒn

th«ng trong hÖ thèng ®ã theo mét giao thøc c«ng nghiÖp th× ®îc gäi lµ hÖ thèng th«ng tin

c«ng nghiÖp

S¬ ®å khèi cña hÖ thèng:

- §èi tîng nghiªn cøu: Lµ c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghÖ

4

§èi t­îng

nghiªn cøu

Bé ®iÒu

khiÓn

Ng­êi thao

t¸c

ThiÕt bÞ

gia c«ng

th«ng tin

BiÕn

truyÒn vµ

l­u gi÷

HiÓn

thÞ

ThiÕt bÞ

thu nhËn

th«ng tin

- ThiÕt bÞ thu nhËn th«ng tin: Qu¸ tr×nh ®o vµ biÕn ®æi thµnh tÝn hiÖu chuÈn nh c¸c

sensor, c¸c tranmiter...

- ThiÕt bÞ gia c«ng: ChÝp vi xö lý hoÆc m¸y tÝnh PC

- BiÕn truyÒn vµ thiÕt bÞ lu gi÷ : Th«ng tin ®îc truyÒn trªn c¸c ®êng d©y nhê c¸c

thñ tôc giao thøc m¹ng

- ThiÕt bÞ thÓ hiÖn: Th«ng tin ®îc thÓ hiÖn theo nhiÒu c¸ch

+ C¸c thiÕt bÞ cò nh: - Dông cô kim chØ

- Dông cô tù ghi

- Dông cô sè

+ C¸c thiÕt bÞ hiÖn ®¹i: Mµn h×nh gi¸m s¸t, C¸c hiÓn thÞ sè...

- Bé ®iÒu khiÓn: Bé ®iÒu khiÓn dïng cho c¸c hÖ thèng nhá lµ c¸c Microcontroller, cßn

c¸c hÖ thèng lín lµ c¸c CPU lµm viÖc nh mét m¸y tÝnh c«ng nghiÖp

2. NhiÖm vô cña hÖ thèng th«ng tin c«ng nghiÖp :

HÖ thèng th«ng tin c«ng nghiÖp thùc hiÖn c¸c nhiÖm vô sau :

2.1. §o lêng: Sö dông ph¬ng ph¸p thùc nghiÖm ®Ó nhËn ®îc íc lîng vÒ sè lîng cña ®èi t￾îng th«ng qua viÖc so s¸nh víi mÉu . §©y lµ qu¸ tr×nh quan träng nhÊt bëi tõ kÕt qu¶

nµy sÏ phôc vô cho c¸c bíc tiÕp theo trong hÖ thèng

2.2. KiÓm tra: Lµ so s¸nh tr¹ng th¸i cña ®¹i lîng kiÓm tra víi mÉu vµ ®a ra tÝn hiÖu ®Ó

®¸nh gi¸ .

2.3. NhËn d¹ng: X¸c ®Þnh xem cã sù t¬ng øng gi÷a ®¹i lîng cÇn kiÓm tra víi mÉu hay

kh«ng

2.4 . §iÒu khiÓn: Tõ c¸c kÕt qu¶ ®o nhËn ®îc chóng sÏ ®îc tÝnh to¸n theo c¸c luËt ®iÒu

khiÓn ®Ó ®a tÝn hiÖu ra ®iÒu khiÓn ®èi tîng

2.5 . ChuÈn ®o¸n: §Ó gióp cho hÖ thèng lµm viÖc hiÖu qu¶ cÇn thiÕt ph¶i chuÈn ®o¸n

t×nh tr¹ng thiÕt bÞ. Mét hÖ thèng chuyªn kiÓm tra t×nh tr¹ng ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ th× ®îc

gäi lµ hÖ thèng chuÈn ®o¸n kü thuËt .

2.6 . TÝnh to¸n: §©y lµ qu¸ tr×nh tÝnh to¸n theo c¸c Algorithm tõ c¸c ®¹i lîng ®Çu vµo ®Ó

®a ra quyÕt ®Þnh.

2.7. TruyÒn th«ng: §©y lµ qu¸ tr×nh rÊt quan träng trong hÖ thèng th«ng tin c«ng nghiÖp

bëi ngµy nay khi c¸c ®èi t¸c tham gia truyÒn th«ng lµ rÊt lín th× vÊn ®Ò truyÒn th«ng tin

®¶m b¶o kh«ng lçi vµ hiÖu qu¶ lµ vÊn ®Ò ®Æt lªn hµng ®Çu .

3. C¸c lo¹i hÖ thèng th«ng tin c«ng nghiÖp .

3.1. Ph©n lo¹i hÖ thèng theo s¬ ®å cÊu tróc.

3.1.1. HÖ thèng víi cÊu tróc song song.

5

- §Æc ®iÓm : C¸c kªnh lµm viÖc ®éc lËp víi nhau.

- ¦u ®iÓm : §é tin cËy cao, tèc ®é truyÒn th«ng tin cao, nÕu háng mét kªnh c¸c

kªnh kia vÉn ho¹t ®éng.

- Nhîc ®iÓm tèn kÐm d©y dÉn, hÖ thèng rÊt phøc t¹p vµ chØ kinh tÕ trong ph¹m vi

mét nhµ m¸y.

3.1.2. HÖ thèng víi cÊu tróc nèi tiÕp.

- §Æc ®iÓm: HÖ thèng biÕn tÝn hiÖu song song thµnh nèi tiÕp, mçi tÝn hiÖu chiÕm mét

kho¶ng thêi gian do ngêi thiÕt kÕ quyÕt ®Þnh vµ phô thuéc vµo sai sè, tèc ®é cña hÖ thèng

yªu cÇu

- ¦u ®iÓm : tiÕt kiÖm d©y dÉn dÉn ®Õn gi¸ thµnh rÎ

- Nhîc ®iÓm: §é tin cËy thÊp

3.1.3. HÖ thèng víi cÊu tróc song song nèi tiÕp.

6

®èi t￾îng

s

C§CH

C§CH

C§CH

MUX

Xö lý

th«ng

tin

®o

HiÓn

thÞ

®èi t￾îng

s

§o l­êng

§o l­êng

§o l­êng

MUX

C§

C

H

H

Xö lý th«ng

tin ®o

HiÓn thÞ

- ¦u ®iÓm : §é tin cËy t¨ng sè kªnh t¨ng

- Nhîc ®iÓm : Phøc t¹p , thêng ®îc sö dông trong c¸c hÖ thèng lín

3.1.4. HÖ thèng kiÓm tra tù ®éng .

§¹i lîng ®o ®îc so s¸nh víi mÉu cho toµn hÖ thèng, sau ®ã ®îc ®a vÒ ®Ó xö lý kÕt

qu¶ ®o ph©n tÝch vµ ®iÒu khiÓn

3. 2. Ph©n lo¹i theo m«i trêng truyÒn ®Én.

- HÖ thèng h÷u tuyÕn: Lµ hÖ thèng sö dông c¸c ®êng truyÒn th«ng tin th«ng thêng

nh c¸p ®«i d©y xo¾n, c¸p ®ång trôc...Tèc ®é truyÒn cã thÓ lªn tíi hµng Mb/s

- HÖ thèng truyÒn v« tuyÕn: Lµ hÖ thèng sö dông sãng v« tuyÕn truyÒn ®i trong

kh«ng gian, ®êng truyÒn nµy rÊt thÝch hîp víi nh÷ng khu vùc ®Þa h×nh phøc t¹p

mµ ë ®ã kh¶ n¨ng thùc hiÖn mét ®êng truyÒn h÷u tuyÕn lµ kh«ng hiÖn thùc. Tèc

®é truyÒn cã thÓ lªn ®Õn hµng Gb/s

- HÖ thèng c¸p quang: §©y lµ m«i trêng truyÒn dÉn ®Æc biÖt, tÝn hiÖu truyÒn trªn

®êng truyÒn lµ tÝn hiÖu quang sö dông c¸c bíc sãng trong vïng hång ngo¹i. C¸p

quang cã rÊt nhiÒu u ®iÓm nh: kh¶ n¨ng chèng nhiÔu ®iÖn tõ cao, tÝnh b¶o mËt,

tèc ®é truyÒn...

3. 3. Ph©n lo¹i theo môc ®Ých .

- HÖ thèng ®o lêng: §ã lµ c¸c hÖ thèng cã nhiÖm vô ®o lêng c¸c ®¹i lîng vËt lý,

th«ng tin ra b»ng sè hoÆc mang tÝnh chÊt sè lîng

- HÖ thèng kiÓm tra tù ®éng vµ ®iÒu khiÓn: §Ó thùc hiÖn viÖc kiÓm tra (hay ®iÒu

khiÓn ) cÇn thiÕt ph¶i cã gi¸ trÞ ®Æt vµ so s¸nh ®¹i lîng kiÓm tra víi chóng

- HÖ thèng chÈn ®o¸n kü thuËt: Trªn c¬ së cña kÕt qu¶ ®o so s¸nh víi mÉu ®Ó ®a

ra c¸c c¶nh b¸o vÒ t×nh tr¹ng thiÕt bÞ

- HÖ thèng nhËn d¹ng : Lµ hÖ thèng nhËn biÕt th«ng tin ®o cã gièng mÉu kh«ng

7

§èi

t­îng

§L

§L

§L

§L

§L

§L

MUX

MUX

C§

C

H

C§

C

H

MUX

Xö lý

th«ng

tin

®o

HiÓn

thÞ

3. 4. Ph©n lo¹i hÖ thèng theo kho¶ng c¸ch.

- HÖ thèng gÇn: Lµ hÖ thèng ho¹t ®éng trong ph¹m vi nhµ m¸y b¸n kÝnh 2 Km. Nã

thêng sö dông c¸c chuÈn th«ng tin nh RS422, RS485....

- HÖ thèng xa: Lµ hÖ thèng ho¹t ®éng víi b¸n kÝnh lín h¬n 2 Km. Ngêi ta thêng

sö dông c¸c ph¬ng ph¸p ®iÒu chÕ tÝn hiÖu nh ®iÒu chÕ tÇn sè, ®iÒu chÕ pha...

3. 5. Ph©n lo¹i theo quy m« hiÖn ®¹i ho¸

3.5.1. HÖ thèng tËp trung quy m« nhá:

CÊu tróc tiªu biÓu cña mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn tËp trung ®îc minh ho¹ nh h×nh

bªn. Mét m¸y tÝnh duy nhÊt ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c qu¸ tr×nh con. C¸c bé c¶m biÕn vµ c¬ cÊu

chÊp hµnh ®îc nèi trùc tiÕp ®iÓm - ®iÓm víi c¸c m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn trung t©m qua c¸c

cæng vµo ra cña nã. §Æc ®iÓm chung nhÊt cña hÖ thèng nµy lµ toµn bé qu¸ tr×nh xö lý tËp

chung ë mét thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn duy nhÊt

¦u ®iÓm cña hÖ thèng nµy lµ thÝch hîp víi c¸c lo¹i m¸y mãc vµ thiÕt bÞ vµ c¸c

®iÓm ®o Ýt bëi sù ®¬n gi¶n, dÔ thùc hiÖn vµ gi¸ thµnh mét lÇn cho m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn.

Tuy nhiªn cÊu tróc nµy còng cã h¹n chÕ nh: ViÕc nèi d©y phøc t¹p, gi¸ thµnh cao,

viÖc më réng hÖ thèng gÆp khã kh¨n. §é tin cËy cña hÖ thèng phô thuéc hoµn toµn vµo

mét m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn duy nhÊt. NÕu muèn n©ng cao ®é tin cËy cña hÖ thèng ph¶i

dïng thªm mét m¸y tÝnh dù phßng cho m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn dÉn ®Õn gi¸ thµnh cao

§iÓn h×nh cho c¸c hÖ thèng cã cÊu tróc tËp trung lµ c¸c hÖ thèng:

- CAMAC : Computer Application for Measurement and Control.

- SCADA : Supervisory Control and Data Acquisition.

CÊu tróc cña mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn tËp trung :

3.5.2. HÖ thèng cã cÊu tróc ph©n t¸n :

M¸y tÝnh ®iÒu

khiÓn trung t©m

C¬ cÊu

chÊp

hµnh

C¬ cÊu

chÊp

hµnh

C¬ cÊu

chÊp

hµnh

C¶m

biÕn

C¶m

biÕn

Qu¸ tr×nh con 1 Qu¸ tr×nh con 2 Qu¸ tr×nh con n

C¶m

biÕn

8

§Ó kh¾c phôc sù phô thuéc vµo mét m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn vµ t¨ng tÝnh linh ho¹t æn

®Þnh cña hÖ thèng, trong cÊu tróc ph©n t¸n mçi qu¸ tr×nh con ( hay mét nhãm qu¸

tr×nh con ) ®îc ®iÒu khiÓn, gi¸m s¸t bëi mét m¸y tÝnh riªng

§Æc ®iÓm cña hÖ thèng cã cÊu tróc ph©n t¸n lµ viÖc ph©n bè chøc n¨ng theo chiÒu

réng vµ theo chiÒu s©u, kÕt hîp víi viÖc sö dông m¹ng truyÒn th«ng thay cho ph¬ng

ph¸p dïng d©y nèi vµ b¶ng ®iÖn cæ ®iÓn. Bªn c¹nh viÖc sö dông c¸c côm vµo ra t¹i

chç vµ c¸c thiÕt bÞ chÊp hµnh th«ng minh, ngêi ta cßn ®a ra c¸c lo¹i m¸y tÝnh chÊp

hµnh nhá (vÝ dô nh c¸c bé ®iÒu khiÓn chuyªn dông, c¸c lo¹i vi ®iÒu khiÓn...) xuèng

c¸c vÞ trÝ liÒn kÒ víi c¸c qu¸ tr×nh kü thuËt. S¬ ®å chung cña hÖ thèng cã cÊu tróc

ph©n t¸n nh díi. Trong cÊu tróc nµy, trung t©m ®iÒu khiÓn bao gåm c¸c tr¹m kü thuËt

(ES – Engineering Station), tr¹m thao t¸c vËn hµnh OS (Operation Station) vµ tr¹m

phôc vô SS (Server Station) lµ c¸c m¸y tÝnh c«ng nghiÖp kÕt hîp víi trung t©m ®iÒu

hµnh s¶n xuÊt.

T¹i cÊp ®iÒu khiÓn vµ gi¸m s¸t bao gåm c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn t¹i chç nh c¸c bé vi

®iÒu khiÓn, c¸c module vµo ra t¹i chç, c¸c thiÕt bÞ c¶m øng vµ c¬ cÊu chÊp hµnh ®îc

nèi lªn trung t©m.

Nh×n chung, hÖ thèng cÊu tróc ®iÒu khiÓn ph©n t¸n ra ®êi kh¾c phôc ®îc tÝnh n¨ng

thêi gian thùc, tiÕt kiÖm d©y dÉn, ®é æn ®Þnh cao, linh ho¹t vµ ph¹m vi qu¶n lý réng.

HÖ thèng nµy ®îc giíi thiÖu chi tiÕt ë phÇn sau.

9

CÊu tróc hÖ thèng ph©n t¸n

3.5.3.HÖ thèng tÝch hîp.

Ngoµi nhiÖm vô ®o lêng vµ ®iÒu khiÓn ra, hÖ cßn cã chøc n¨ng qu¶n lý kü thuËt vµ

kinh tÕ

Tr¹m thao t¸c

OS

M¸y tÝnh

®iÒu khiÓn

Tr¹m kü thuËt

ES

Tr¹m phôc vô

SS

M¸y tÝnh

®iÒu khiÓn

M¸y tÝnh

®iÒu khiÓn

Bé ®iÒu khiÓn Qu¸ tr×nh

I/O

Qu¸ tr×nh

I/O

A S A S

10

Ch¬ng 2

kh¸i qu¸t vÒ hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph©n t¸n DCS

I. Mét sè lý thuyÕt vÒ hÖ thèng m¹ng.

1. CÊu tróc m¹ng vµ giao thøc c«ng nghiÖp.

1.1 CÊu tróc m¹ng (topology).

Topology lµ cÊu tróc liªn kÕt m¹ng, lµ tæng hîp cña c¸c mèi liªn kÕt, ë ®©y liªn

kÕt ®îc hiÓu lµ mèi liªn hÖ vËt lý hoÆc logic gi÷a c¸c ®èi t¸c truyÒn th«ng. Liªn kÕt

vËt lý c¸c ®èi t¸c lµ c¸c tr¹m truyÒn th«ng ®îc liªn kÕt qua m«i trêng vËt lý. Liªn kÕt

logic th× c¸c ®èi t¸c lµ c¸c tr¹m truyÒn th«ng kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i lµ phÇn cøng mµ

cã thÓ lµ ch¬ng tr×nh hÖ thèng, øng dông trªn mét tr¹m nªn quan hÖ cã tÝnh logic. Víi

mét ®èi t¸c vËt lý øng dông thêng cã nhiÒu ®èi mèi liªn kÕt logic ®îc x©y dông trªn

c¬ së mét mèi liªn kÕt vËt lý.

* C¸c kiÓu liªn kÕt logic :

+ liªn kÕt ®iÓm - ®iÓm : chØ cã 2 ®èi t¸c tham gia, vÒ vËt lý th× 2 tr¹m nµy ®îc nèi

chung 1 ®êng d©y.

+ liªn kÕt ®iÓm - nhiÒu ®iÓm : nhiÒu tr¹m nèi chung víi 1 tr¹m chñ. C¸c ®èi t¸c sÏ

nèi chung 1 ®êng d©y.

+ liªn kÕt nhiÒu ®iÓm – nhiÒu ®iÓm : nhiÒu ®èi t¸c tham gia vµ th«ng tin ®îc trao

®æi theo nhiÒu híng. Chóng ®Òu nèi trªn 1 ®êng d©y. §©y lµ ®Æc trng cña m¹ng truyÒn

th«ng trong ®iÒu khiÓn ph©n t¸n.

Topology ®îc hiÓu lµ c¸ch s¾p xÕp, tæ chøc vÒ mÆt vËt lý cña m¹ng vµ còng lµ s¾p xÕp

logic cña c¸c nót m¹ng.

*Mét sè kiÓu topology:

- Topology h×nh sao

CÊu tróc h×nh sao lµ mét cÊu tróc mµ cã mét tr¹m trung t©m quan träng h¬n tÊt c¶

c¸c nót kh¸c, nót nµy sÏ ®iÒu khiÓn sù truyÒn th«ng toµn m¹ng. C¸c thµnh viªn kh¸c ®îc

kÕt nèi víi nhau qua tr¹m trung t©m. KiÓu liªn kÕt vËt lý ë ®©y lµ ®iÓm - ®iÓm nhng vÒ

11

mÆt liªn kÕt logic th× cã thÓ lµ ®iÓm – nhiÒu ®iÓm. CÊu tróc nµy cã nhîc ®iÓm lµ tèn d©y

dÉn, nÕu cã sù cè ë trung t©m sÏ lµm tª liÖt toµn bé c¸c m¹ng truyÒn th«ng trong m¹ng v×

vËy tr¹m trung t©m thêng ph¶i cã ®é tin cËy rÊt cao

CÊu tróc nµy thêng ®îc ¸p dông trong c¸c ph¹m vi nhá thêng ®îc dïng ®Ó më

réng cÊu tróc kh¸c

- Topology vßng lÆp:

Trong cÊu tróc nµy c¸c ®èi t¸c ®îc nèi thµnh vßng kÝn. Th«ng tin truyÒn theo 1

chiÒu, u ®iÓm lµ tÝn hiÖu ®îc truyÒn ®i xa vµ ng¨n kh¶ n¨ng x¶y ra xung ®ét. Cã hai lo¹i

m¹ng vßng lµ m¹ch vßng cã ®iÒu khiÓn trung t©m vµ lo¹i m¹ch vßng kh«ng cã ®iÒu

khiÓn trung t©m. Víi m¹ch vßng cã ®iÒu khiÓn trung t©m mét tr¹m chñ sÏ ®¶m nhËn viÖc

truy cËp ®êng truyÒn. Víi m¹ch vßng kh«ng cã ®iÒu khiÓn trung t©m, c¸c tr¹m ®Òu b×nh

®¼ng nh nhau trong quyÒn nhËn vµ ph¸t tÝn hiÖu. Nh vËy, viÖc kiÓm so¸t ®êng truyÒn do

c¸c tr¹m tù ph©n chia

- Topology bus:

Trong cÊu tróc nµy c¸c ®èi t¸c truyÒn th«ng ®îc nèi trªn cïng mét d©y dÉn chung.

Víi cÊu tróc daisy chain c¸c ®èi t¸c truyÒn th«ng ®îc nèi trùc tiÕp vµo ®êng truyÒn. CÊu

tróc trunk- line/ drop-line th× cã c¸c d©y nèi tõ c¸c thiÕt bÞ tíi ®êng bus chung. CÊu tróc

nµy cã u ®iÓm lµ ®¬n gi¶n vµ tiÕt kiÖm d©y dÉn do dïng chung mét ®êng dÉn duy nhÊt,

bªn c¹nh ®ã cßn cã u ®iÓm lµ tÝnh ®¬n gi¶n, dÔ thùc hiÖn. V× vËy mµ cÊu tróc nµy rÊt phæ

biÕn trong m¹ng c«ng nghiÖp. Tuy nhiªn viÖc dïng chung mét ®êng dÉn ®ßi hái viÖc

ph©n chia thêi gian sö dông thÝch hîp ®Ó tr¸nh xung ®ét tÝn hiÖu gäi lµ ph¬ng ph¸p truy

cËp ®êng truyÒn. Tuy nhiªn mét nhîc ®iÓm dÔ thÊy lµ tÊt c¶ c¸c tr¹m cã kh¶ n¨ng ph¸t vµ

lu«n l¾ng nghe ®êng dÉn ®Ó ph¸t hiÖn ra mét th«ng tin cã ph¶i göi cho m×nh hay kh«ng

nªn ph¶i thiÕt kÕ sao cho ®ñ t¶i vµ sè tr¹m tèi ®a. §©y chÝnh lµ lý do ph¶i h¹n chÕ sè tr¹m

trong mét ®o¹n, khi cÇn më réng m¹ng th× ph¶i l¾p thªm bé lÆp.

12

CÊu tróc trunk – line/drop line CÊu tróc daisy chain

D

B

C

A