Đồ án Thiết kế hệ điều khiển hệ thống điều hoà không khí công suất lớn dùng máy lạnh kiểu Water chiller

®iÒu khiÓn chÝnh x¸c. b) Dùa trªn sè l­îng, tÝnh chÊt cña c¸c tÝn hiÖu vµo ra cña bé ®iÒu chØnh ta cã sè l­îng ®Çu vµo vµ ra nh­ sau: T¹i 16 AHU, OAH vµ hÖ thèng n­íc l¹nh: CÇn cã 18 tÝn hiÖu ®Çu vµo analog cña PLC (øng víi 16 tÝn hiÖu nhiÖt ®é t¹i ®­êng håi kh«ng khÝ cña 16 AHU vµ 1 tÝn hiÖu nhiÖt ®é ®­êng ra cña kh«ng khÝ l¹nh t­¬i t¹i OAH vµ mét tÝn hiÖu tõ bé ®Æt tÝn hiÖu ®Æt ®Ó cho gi¸ trÞ nhiÖt ®é ®Æt cho kh«ng khÝ phßng). CÇn 1 ®Çu vµo digital: ®äc tÝn hiÖu tõ b¶o vÖ liªn ®éng t¹i c¸c ®éng c¬ b¬m n­íc l¹nh (sè 1) (tõ c¸c tñ ®iÒu khiÓn ®iÖn cÊp tr­êng: mÊt pha, lÖch pha, háng ®éng c¬, qu¸ t¶i). CÇn 17 tÝn hiÖu ra analog: tÝn hiÖu nµy ®i qua bé khuÕch ®¹i ®Ó ®iÒu khiÓn dßng ®iÖn ®Õn van ®iÖn tõ. CÇn 1 tÝn hiÖu ®Çu ra sè dïng ®ãng tiÕp ®iÓm cho chu«ng, ®Ìn b¸o ®éng (sè 1) khi hÖ thèng dõng do cã tÝn hiÖu b¶o vÖ liªn ®éng t¹i c¸c b¬m n­íc l¹nh sang, gióp ng­êi vËn hµnh kÞp thêi chuyÓn sang chÕ ®é ch¹y m¸y dù phßng hoÆc xö lý. T¹i côm chiller vµ hÖ thèng n­íc lµm m¸t: CÇn cã 5 tÝn hiÖu ®Çu vµo analog cña PLC: 2 tÝn hiÖu ®o nhiÖt ®é n­íc l¹nh, 2 tÝn hiÖu vÞ trÝ cña trôc ®éng c¬ servo (hay tÝn hiÖu vÞ trÝ c¸nh dÉn h­íng) øng víi 2 m¸y chiller vµ mét tÝn hiÖu ®Ó ®Æt tÝn hiÖu nhiÖt ®é n­íc l¹nh ®Æt tõ bé ®Æt tÝn hiÖu nhiÖt ®é. CÇn 14 ®Çu vµo digital: 3 tÝn hiÖu ®äc tÝn hiÖu b¶o vÖ liªn ®éng c¸c ®éng c¬ qu¹t th¸p gi¶i nhiÖt, ®éng c¬ b¬m, ®éng c¬ m¸y nÐn (tõ c¸c tñ ®iÒu khiÓn cÊp tr­êng); mét tÝn hiÖu tõ l­u l­îng l¸ ch¾n thÓ hiÖn cã hay kh«ng cã n­íc cho th¸p gi¶i nhiÖt (®­êng èng cÊp n­íc th¸p gi¶i nhiÖt); 4 tÝn hiÖu tõ r¬le ¸p suÊt thÊp vµ r¬le ¸p suÊt cao (côm 2 chiller), 4 tÝn hiÖu tõ r¬le nhiÖt ®é dÇu, mét tÝn hiÖu b¸o chiller 1 ho¹t ®éng, 1 tÝn hiÖu b¸o chiller 2 ho¹t ®éng. 2 tÝn hiÖu sè ra ®Ó ®­a tÝn hiÖu ®Õn bé ®iÒu khiÓn cña ®éng c¬ servo. CÇn 7 tÝn hiÖu ®Çu ra sè dïng ®ãng tiÕp ®iÓm cho chu«ng, ®Ìn b¸o ®éng (sè 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) khi hÖ thèng dõng do cã tÝn hiÖu b¶o vÖ liªn ®éng ®iÖn sang t¹i m¸y nÐn (sè 2) hoÆc b¬m n­íc lµm m¸t (sè 3) hoÆc c¸c qu¹t th¸p gi¶i nhiÖt (sè 4), c«ng t¾c l­u l­îng kÕ ë tr¹ng th¸i më (sè 5), r¬le ¸p suÊt cña chiller 1 hë (sè 6), r¬le nhiÖt ®é dÇu chiller 1 (sè 7), r¬le ¸p suÊt cña chiller 2 hë (sè 8), r¬le nhiÖt ®é dÇu chiller 2 (sè 9) gióp ng­êi vËn hµnh kÞp thêi chuyÓn sang chÕ ®é ch¹y m¸y dù phßng hoÆc xö lý. §Çu nèi truyÒn th«ng theo chuÈn truyÒn dÉn RS-485. c) Nh­ vËy bé ®iÒu khiÓn dïng PLC ph¶i cã: 21 ®Çu vµo analog (4¸20 mA). 2 ®Çu vµo analog (0¸ 10V). 15 ®Çu vµo digital. 17 ®Çu ra analog (4¸20 mA). 10 ®Çu ra digital. TÝn hiÖu tõ b¶o vÖ liªn ®éng b¸o sang cã møc tÝn hiÖu 380V - xoay chiÒu. V× thÕ ta ph¶i dïng mét bé c¸ch ly quang ®Ó gi¶m ®iÖn ¸p tõ møc 380 xuèng cßn 10V ®Ó b¶o vÖ PLC. Trªn c¬ së ®ã ta chän bé c¸ch ly quang (Opto – Coupler) – PC847. C¸c ®Çu vµo analog 4¸20 mA lµ nguån dßng 2 d©y, sÏ ®­îc phèi hîp trë kh¸ng vµo (500W) ®Ó cã ®iÖn ¸p 2¸10V (b»ng 50% thang ®o cho phÐp 0¸10V) phï hîp víi ®iÖn ¸p cña module analog; chän trë kh¸ng kh«ng lµm ¶nh h­ëng ®Õn nguån dßng, víi nguån nµy cho phÐp ®iÖn trë tèi ®a lµ 2000W. d) CÊu tróc cña bé ®iÒu khiÓn PLC cÇn dïng lµ: Víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn vµ sè ®Çu vµo, ®Çu ra nh­ trªn th× hÖ PLC cÇn cã nh÷ng module sau (h×nh 5.8): Mét module CPU – 314 cã g¾n s½n cæng truyÒn th«ng theo chuÈn RS 485. Mét module nguån cÊp l¹i 5 A - 0¸24 VDC. Mét module phôc vô ghÐp nèi IM ®Ó qu¶n lý c¸c module më réng. Mét module vµo/ra sè (®Çu vµo/®Çu ra) = 16/16. Hai module cã 8 ®Çu vµo t­¬ng tù. Hai module cã 8 ®Çu ra t­¬ng tù. Hai module vµo/ra t­¬ng tù = 4/2. S¬ ®å cÊu tróc vµo/ra ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh 5.9. Module nguån 5A CPU 314 Module IM Module DI/DO Module AI ModuleAI ModuleAO Module AO ModuleAI/AO ModuleAI/AO Rack më réng H×nh 5.8 – C¸c module cÇn dïng trong bé ®iÒu khiÓn AC §éng c¬ servo 1 CPU 314 S7-300 tkkh 8 AHU R 4¸20mA PIW272…287 vÞ trÝ trôc ®éng c¬ servo1(gãc) chiller 1 0¸10V tkkt, tnlr1, t®kk 1OAH,chiller1 R 4¸20mA PIW336…343 tkkh 8 AHU R 4¸20mA PIW288…303 vÞ trÝ trôc ®éng c¬ servo2(gãc) chiller 2 0¸10V t®nl, tnlr2 chiller 2 R 4¸20mA PIW352…359 PQW320…335 c«ng t¾c l­u l­îngkÕ R¬le ¸p suÊt thÊp chiller 1 R¬le ¸p suÊt cao chiller 1 I 0.0 I 0.2 I 0.3 I 0.6 I 0.1 R¬le ¸p suÊt thÊp chiller 2 R¬le ¸p suÊt cao chiller 2 I 0.7 I 1.0 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.2 §Ìn,chu«ng sè1 RS 485 4¸20mA PQW336…339 4¸20mA PQW352…355 4¸20mA AI module – 8 AI module – 8 PQW304…319 4¸20mA AO module -8 AO module -8 AI/AO module -4/2 AI/AO module -4/2 AI/AO module -4/2 DI/DO module -16/16 R¬le nhiÖt ®é dÇu thÊp chiller 1 R¬le nhiÖt ®é dÇu cao chiller 1 I 1.1 I 1.2 R¬le nhiÖt ®é dÇu thÊp chiller 2 R¬le nhiÖt ®é dÇu cao chiller 2 I 1.3 I 1.4 DI/DO module -16/16 Q0.1 Q0.0 §éng c¬ servo 2 Q 0.7 Q1.0 Q1.1 Q0.6 PC847 I 1.5 I 1.6 b¸o chiller 1 ho¹t ®éng I 0.4 b¸o chiller 2 ho¹t ®éng I 0.5 §Ìn,chu«ng sè2 §Ìn,chu«ng sè3 §Ìn,chu«ng sè4 §Ìn,chu«ng sè5 §Ìn,chu«ng sè6 §Ìn,chu«ng sè7 §Ìn,chu«ng sè8 Q1.2 §Ìn,chu«ng sè9 H×nh 5.9 – S¬ ®å cÊu tróc c¸c cæng vµo/ra víi PLC 5.3. X©y dùng phÇn mÒm 5.3.1. Hµm truyÒn ®¹t cña c¸c vßng ®iÒu khiÓn víi c¸c th«ng sè tèi ­u. a) Hµm truyÒn ®¹t cña vßng ®iÒu chØnh nhiÖt ®é: Bé ®iÒu chØnh thùc hiÖn theo luËt ®iÒu khiÓn PID, cã hµm truyÒn ®¹t lµ: WN = = Nh­ vËy, bé ®iÒu chØnh nhiÖt ®é cã tham sè lµm viÖc lµ: Kp = 125; Ti = 2350(s); Td = 60(s) a) Hµm truyÒn ®¹t cña vßng ®iÒu chØnh n¨ng suÊt l¹nh: Bé ®iÒu chØnh thùc hiÖn theo luËt ®iÒu khiÓn PI, cã hµm truyÒn ®¹t lµ: WG = = Nh­ vËy, bé ®iÒu chØnh n¨ng suÊt l¹nh cã tham sè lµm viÖc lµ: Kp = 302; Td = 1280(s). §©y chÝnh lµ c¸c th«ng sè lµm viÖc cña hai bé ®iÒu chØnh sÏ dïng ®Ó lËp tr×nh trªn PLC. c) Module mÒm PID cña PLC S7 - 300 PhÇn mÒm Step 7 cung cÊp c¸c module mÒm PID dïng trong ch­¬ng tr×nh cña PLC ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c ®èi t­îng cã m« h×nh liªn tôc nh­: van, ®éng c¬, møc… TÝn hiÖu ra mang quy luËt ®iÒu khiÓn cña PLC cã nhiÒu d¹ng vµ ®­îc ®­a ®Õn c¬ cÊu chÊp hµnh qua c¸c module vµo ra kh¸c nhau nh­: Qua cæng ra t­¬ng tù. Qua cæng ra sè. Qua cæng ra ph¸t xung tèc ®é cao. Module mÒm PID ®­îc hoµn thiÖn th«ng qua c¸c khèi hµm FB nhiÒu chøc n¨ng hoÆc t¹o ra tÝnh linh ho¹t cao trong thiÕt kÕ. Ta cã thÓ chän chøc n¨ng nµy hoÆc lo¹i bá chøc n¨ng kh«ng cÇn thiÕt cho hÖ thèng nh­: Chän luËt ®iÒu khiÓn P, PI, PID th«ng qua viÖc khai b¸o tham sè cho khèi d÷ liÖu ®i kÌm (DB – Data Block). Ngoµi ra cong cã mét sè chøc n¨ng kh¸c cã thÓ ®Æt nh­: ®Þnh trÞ, hÖ sè sai lÖch… TÝn hiÖu ra khái bé ®iÒu chØnh nhiÖt ®é vµ ®iÒu chØnh n¨ng suÊt m¸y l¹nh lµ tÝn hiÖu dßng 0¸5mA, ®i vµo bé khuÕch ®¹i råi vµo c¸c van ®iÖn tõ vµ bé ®iÒu khiÓn cña ®éng c¬ servo. Module mÒm PID FB41 “CONT_C” cã tÝn hiÖu ra lµ tÝn hiÖu t­¬ng tù phï hîp víi tÝn hiÖu vµo cña bé khuÕch ®¹i ®Õn van ®iÖn tõ vµ module mÒm PID FB42 “CONT_S” cã tÝn hiÖu ra lµ tÝn hiÖu sè phï hîp víi tÝn hiÖu vµo cña bé ®iÒu khiÓn cña ®éng c¬ servo v× thÕ ®å ¸n nµy sÏ hai module mÓm nµy sö dông nã. 5.3.2. Ph©n tÝch sù lµm viÖc cña hÖ thèng. Khi cã tÝn hiÖu an toµn tõ: tÝn hiÖu an toµn liªn ®éng sè 1, sè 2, sè 3, sè 4; tÝn hiÖu ®ãng c«ng t¾c l­u l­îng kÕ; tÝn hiÖu an toµn tõ r¬le ¸p suÊt cao, thÊp; r¬le nhiÖt ®é cao, thÊp dÇu chiller 1 hoÆc tÝn hiÖu an toµn tõ r¬le ¸p suÊt cao, thÊp r¬le nhiÖt ®é cao, thÊp dÇu chiller 2 vµ tÝn hiÖu chiller ho¹t ®éng th× ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn tù ®éng trong PLC míi thùc hiÖn. C¸c tÝn hiÖu nµy ®­îc ®äc vµo tõ c¸c cæng I 0.0, I 0.1, I 0.2, I 0.3, I 0.4, I 0.6, I 0.7, I 1.0, I 1.3, I 1.4 hoÆc I 0.0, I 0.1, I 0.2, I 0.3, I 0.5, I 0.6, I 1.1, I 1.2, I 1.5, I 1.6 víi møc logic lµ 0 vµ 1. Khi I 0.0, I 0.1, I 0.2, I 0.3 ë møc logic 0 t­¬ng øng víi tÝn hiÖu an toµn, cã thÓ cho PLC ho¹t ®éng Khi I 0.0, I 0.1, I 0.2, I 0.3 ë møc logic 1 t­¬ng øng víi tÝn hiÖu kh«ng an toµn, kh«ng thÓ cho PLC ho¹t ®éng. Khi I 0.4 ë møc logic 1 t­¬ng øng víi tÝn hiÖu chiller 1 ho¹t ®éng, ë møc 0 t­¬ng øng víi tÝn hiÖu chiller 1 kh«ng ho¹t ®éng. Khi I 0.5 ë møc logic 1 t­¬ng øng víi tÝn hiÖu chiller 2 ho¹t ®éng, ë møc 0 t­¬ng øng víi tÝn hiÖu chiller 2 kh«ng ho¹t ®éng. Khi I 0.6 ë møc logic 0 t­¬ng øng víi c«ng t¾c l­u l­îng ®ãng, cã n­íc, PLC ho¹t ®éng. Khi I 0.6 ë møc logic 1 t­¬ng øng víi c«ng t¾c l­u l­îng më, kh«ng cã n­íc, PLC kh«ng ho¹t ®éng. Khi I 0.7 vµ I 1.0 ë møc logic 0 t­¬ng øng víi r¬le ¸p suÊt ë tr¹ng th¸i ®ãng, an toµn cho chiller 1, PLC cã thÓ cho ho¹t ®éng chiller 1. Khi I 0.7 vµ I 1.0 ë møc logic 1 t­¬ng øng víi r¬le ¸p suÊt ë tr¹ng th¸i më, kh«ng an toµn cho chiller 1, PLC kh«ng thÓ cho ho¹t ®éng chiller 1. Khi I 1.1 vµ I 1.2 ë møc logic 0 t­¬ng øng víi r¬le ¸p suÊt ë tr¹ng th¸i ®ãng, an toµn cho chiller 2, PLC cã thÓ cho ho¹t ®éng chiller 2. Khi I 1.1 vµ I 1.2 ë møc logic 1 t­¬ng øng víi r¬le ¸p suÊt ë tr¹ng th¸i më, kh«ng an toµn cho chiller 2, PLC kh«ng thÓ cho ho¹t ®éng chiller 2. T­¬ng tù nh­ vËy ®èi víi r¬le nhiÖt ®é dÇu. §äc tÝn hiÖu tõ c¸c ®Çu ®o (tkkh, tkkt, tnlr) vµ tÝn hiÖu ®Æt t®kk, t®nl tõ bé ®Æt tÝn hiÖu nhiÖt ®é göi vÒ qua c¸c cæng cña 2 module 8 cæng vµo analog vµ 2 module vµo/ra – 4/2. TÝn hiÖu vµo tkkh cña AHU 1 tõ cæng PIW 272 (chØ lËp tr×nh ®¹i diÖn cho AHU 1, lËp tr×nh cho c¸c AHU cßn l¹i lµ hoµn toµn t­¬ng tù, chØ cÇn thay ®æi ®Þa chØ cña ®Çu vµo vµ ®Çu ra t­¬ng øng víi mçi AHU ®ã, chØ ®­a ra lÖnh gäi khèi). TÝn hiÖu vµo tnlr1 cña chiller 1 tõ cæng PIW 338. TÝn hiÖu vµo t®kk cña kh«ng khÝ tõ cæng PIW 340. TÝn hiÖu vµo vÞ trÝ trôc servo 1 tõ chiller 1 tõ cæng PIW 342. TÝn hiÖu vµo t®nl cña n­íc l¹nh tõ cæng PIW 352. TÝn hiÖu vµo tnlr2 cña chiller 2 tõ cæng PIW 354. TÝn hiÖu vµo vÞ trÝ trôc servo 2 tõ chiller 2 tõ cæng PIW 356. TÝn hiÖu ra cña AHU1 tõ cæng PQW 304. TÝn hiÖu ra ®Õn servo 1 cña chilller 1 tõ cæng Q 0.0. TÝn hiÖu ra ®Õn servo 2 cña chiller 2 tõ cæng Q 0.1. So s¸nh gi¸ trÞ nhiÖt ®é cña kh«ng khÝ, tøc lµ so s¸nh gi¸ trÞ nhiÖt ®é kh«ng khÝ ®Æt t®kk víi gi¸ trÞ kh«ng khÝ håi tkkh t¹i ®­êng vÒ cña AHU 1 ta ®­îc gi¸ trÞ sai lÖch ts0. ts0 = tkkh – t®kk Gäi khèi ch­¬ng tr×nh FB41 “CONT_C”. NÕu ts0 > tn0 th× thùc hiÖn quy luËt ®iÒu chØnh vµ göi tÝn hiÖu ra vµo cæng t­¬ng tù trªn module ra t­¬ng tù (tn0: gi¸ trÞ ®é nhËy cña bé ®iÒu chØnh thø nhÊt, gi¸ trÞ mÆc ®Þnh nµy lµ ‘0’). Khi cã tÝn hiÖu chiller 1 ho¹t ®éng, so s¸nh gi¸ trÞ ®Æt cña n­íc nhËn ®­îc tõ bé ®Æt tÝn hiÖu nhiÖt ®é n­íc l¹nh t®nl víi gi¸ trÞ cña n­íc l¹nh ra khái chiller 1, ta ®­îc gi¸ trÞ sai lÖch nhiÖt ®é n­íc l¹nh lµ ts1. ts1 = tnlr1 – t®nl Gäi khèi ch­¬ng tr×nh FB42 “CONT_S” thø nhÊt. NÕu ts1 > tn1 th× thùc hiÖn ®iÒu khiÓn, tÝn hiÖu ra ®­îc göi vµo mét vïng nhí ®· x¸c ®Þnh. Trong ®ã tn1 lµ gi¸ trÞ ®é nhËy cho bé ®iÒu khiÓn thø hai, mÆc ®Þnh gi¸ trÞ nµy lµ tn1 = 0). KÕt thóc ch­¬ng tr×nh tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®­îc göi tíi bé ®iÒu khiÓn cña ®éng c¬ servo1 ®Ó ®iÒu khiÓn ®éng c¬ servo thuéc chiller1. Khi cã tÝn hiÖu chiller 2 ho¹t ®éng, so s¸nh gi¸ trÞ ®Æt cña n­íc nhËn ®­îc tõ bé ®Æt tÝn hiÖu nhiÖt ®é n­íc l¹nh t®nl víi gi¸ trÞ cña n­íc l¹nh ra khái chiller 2, ta ®­îc gi¸ trÞ sai lÖch nhiÖt ®é n­íc l¹nh lµ ts2. ts2 = tnlr2 – t®nl Gäi khèi ch­¬ng tr×nh FB42 “CONT_S” thø hai. NÕu ts2 > tn2 th× thùc hiÖn ®iÒu khiÓn, tÝn hiÖu ra ®­îc göi vµo mét vïng nhí ®· x¸c ®Þnh. Trong ®ã tn2 lµ gi¸ trÞ ®é nhËy cho bé ®iÒu khiÓn thø hai, mÆc ®Þnh gi¸ trÞ nµy lµ tn2 = 0). KÕt thóc ch­¬ng tr×nh tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®­îc göi tíi bé ®iÒu khiÓn cña ®éng c¬ servo1 ®Ó ®iÒu khiÓn ®éng c¬ servo thuéc chiller1. KÕt thóc ch­¬ng tr×nh tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®­îc göi tíi bé ®iÒu khiÓn cña ®éng c¬ servo 2 ®Ó ®iÒu khiÓn ®éng c¬ servo thuéc chiller 2 khi chiller 2 ho¹t ®éng. NÕu khi ch­¬ng tr×nh ®ang thùc hiÖn mµ cã tÝn hiÖu b¸o sù cè x¶y ra t¹i phÇn b¶o vÖ th× ch­¬ng tr×nh con xö lý ng¾t sÏ ®­îc thùc hiÖn gåm nh÷ng viÖc sau: TruyÒn th«ng cho PC b¸o ph¹m vi sù cè cïng víi thêi gian lóc vi ph¹m sù cè. B¸o ®éng b»ng chu«ng, ®Ìn b¸o. §­a hÖ thèng PLC vÒ tr¹ng th¸i STOP. 5.3.3. L­u ®å thùc hiÖn: trang bªn 5.3.4. Lùa chän chÕ ®é lµm viÖc cho PLC: Tõ ch­¬ng tr×nh qu¶n lý cña phÇn mÒm Step 7 ta chän chÕ ®é lµm viÖc cho PLC, tøc lµ ta sÏ t¹o mét hÖ thèng PLC lµm viÖc ®­îc tõ c¸c module. Muèn vËy ta ph¶i ®Æt cÊu h×nh cho nã (gåm c¸c module liªn quan) nh­ sau: B¶ng cÊu h×nh cøng cña c¸c module trong tr¹m PLC. B¶ng c¸c tham sè x¸c ®Þnh chÕ ®é lµm viÖc cña c¸c module. §Æt cÊu h×nh ghÐp nèi gi÷a PC víi PLC ®Ó cã thÓ ®æ ch­¬ng tr×nh vµo PLC. Khai b¸o c¸c khèi logic chøa ch­¬ng tr×nh øng dông ®­îc so¹n th¶o. Chän giao diÖn PC/PLC. PhÇn mÒm Step 7 ®· ®­îc cµi ®Æt trªn m¸y PC. Chän giao diÖn MPI – ISA Card (trong cöa sæ Install/Remove module). Tèc ®é truyÒn 9600 bps. PLC ®­îc nèi qua cæng RS485. STOP §äc tÝn hiÖu tõ 2 cæng vµo AO vµ AI/AO TÝnh t¹i bé ®iÒu chØnh thø 1: ts0 = tkkh1- t®kk Gäi khèi hµm FB41 “CONT_C”, thùc hiÖn bé ®iÒu chØnh thø nhÊt. TÝnh t¹i bé ®iÒu chØnh thø 2: ts1 = tnlr1- t®nl Gäi khèi hµm FB42 “CONT_S” thø nhÊt, thùc hiÖn bé ®iÒu chØnh thø 2. B¾t ®Çu §äc tÝn hiÖu tõ cæng vµo module DI/DO víi tªn tõ 0.0 ®Õn 1.4 I0.0 = I0.1= I0.2 = I 0.3 = 0 I0.6 = 0 I 0.7 = I 1.0 = 0 I1.2 = I1.3 = 0 I1.5 = I1.6 = 0 SAI SAI SAI §óNG §óNG §óNG I1.3 = I1.4 = 0 SAI SAI SAI §óNG §óNG §óNG TruyÒn th«ng tÝn hiÖu nhiÖt ®é kh«ng khÝ vµ n­íc l¹nh ®Õn PC KÕt thóc I0.4 = 1 I0.5 = 1 SAI §äc tÝn hiÖu tõ 2 cæng vµo AO vµ AI/AO TÝnh t¹i bé ®iÒu chØnh thø 1: ts0 = tkkh1- t®kk Gäi khèi hµm FB41 “CONT_C”, thùc hiÖn bé ®iÒu chØnh thø nhÊt. TÝnh t¹i bé ®iÒu chØnh thø 2: ts2 = tnlr2- t®nl Gäi khèi hµm FB42 “CONT_S” thø hai, thùc hiÖn bé ®iÒu chØnh thø 2. SAI §óNG Khi ch­¬ng tr×nh ph¸t hiÖn thÊy s­ên lªn t¹i c¸c tÝn hiÖu b¶o vÖ (nh­ phÇn trªn) TruyÒn th«ng ghi nhËn sù cè: nhiÖt ®é, thêi ®iÓm B¸o ®éng chu«ng, ®Ìn §­a hÖ thèng PLC vÒ tr¹ng th¸i STOP Ch­¬ng tr×nh con xö lý ng¾t a) Më Project ®Ó lµm viÖc: Project nµy sÏ chøa tÊt c¶ nh÷ng th«ng tin ta lµm sau ®©y (cÊu h×nh tr¹m PLC, ch­¬ng tr×nh…) b»ng c¸ch chän New – Project/Library. X©y dùng cÊu h×nh cøng cho tr¹m PLC. B­íc x©y dùng nµy gióp cho hÖ ®iÒu hµnh S7 – 300 hiÓu ®­îc cÊu h×nh cña tr¹m PLC gåm nh÷ng phÇn ®· chän trong thiÕt kÕ. Khi thÊy thiÕu 1 phÇn, hÖ ®iÒu hµnh sÏ b¸o lçi: phÇn cøng cña tr¹m PLC. B­íc x©y dùng nµy gióp cho hÖ ®iÒu hµnh S7 – 300 hiÓu ®­îc cÇu h×nh cña tr¹m PLC gåm nh÷ng phÇn ®· chän trong thiÕt kÕ. Khi thÊy thiÕu 1 phÇn, hÖ ®iÒu hµnh sÏ b¸o lçi: phÇn cøng cña tr¹m PLC. LÖnh chän Insert ® Program ® S7 Program ® Hardware. LÖnh chän cÊu h×nh gåm: Rack 300 + PS 307 – 5A. CPU 314 víi ®Þa chØ MPI lµ 2. IM – 300. DI/O - 16/16. 2 module AI – 8. 2 module AO – 8. 2 module AI/O - 4/2. CÊu h×nh phÇn cøng chän nh­ trong h×nh 5.10: H×nh 5.10 – CÊu h×nh phÇn cøng chän trong Step 7. b) §Æt tham sè quy ®Þnh chÕ ®é lµm viÖc cho module: §Æt chÕ ®é cho CPU lµm viÖc víi thêi gian vßng quÐt cùc ®¹i lµ 150ms. §Æt cÊu h×nh cho cæng vµo, ra vµ vµo/ra t­¬ng tù lµ module AI, AO lµm viÖc víi ®iÖn ¸p ± 10V. §Æt cÊu h×nh cho cæng vµo, ra vµ vµo/ra t­¬ng tù lµ module AI/AO lµm viÖc víi ®iÖn ¸p t¹i ®Çu ra lµ 0...10V. §Æt cÊu h×nh cho cæng vµo ra sè lµ ± 24V. §Æt tÝch cùc ng¾t khi xuÊt hiÖn s­ên lªn t¹i cæng vµo I0.0 ®Õn I1.4 Gäi mµn h×nh so¹n th¶o c¸c khèi ch­¬ng tr×nh: So¹n th¶o trong khèi OB1 (ch­¬ng tr×nh qu¶n lý). Khi cã tÝn hiÖu bËt chiller 1 So¹n th¶o khèi FB41, cho bé ®iÒu chØnh thø nhÊt theo luËt PID. So¹n th¶o khèi FB42 thø nhÊt cho chiller1, cho bé ®iÒu chØnh thø 2 theo luËt PID So¹n th¶o trong khèi SFC 28, cho ch­¬ng tr×nh con xö lý ng¾t truyÒn th«ng theo kho¶ng thêi gian ®Þnh tr­íc ®Ó göi tÝn hiÖu ®Õn PC. Khi cã tÝn hiÖu bËt chiller 2, chiller 1 kh«ng ho¹t ®éng So¹n th¶o khèi FB41, cho bé ®iÒu chØnh thø nhÊt theo luËt PID. So¹n th¶o khèi FB42 thø hai cho chiller 2, cho bé ®iÒu chØnh thø 2 theo luËt PID. So¹n th¶o trong khèi SFC 28, cho ch­¬ng tr×nh con xö lý ng¾t truyÒn th«ng theo kho¶ng thêi gian ®Þnh tr­íc ®Ó göi tÝn hiÖu ®Õn PC. Sau khi so¹n th¶o xong th× ta Ên nót Download ® ch­¬ng tr×nh vµ cÊu h×nh tr¹m sÏ ®æ lªn PLC (PLC lóc ®ã ph¶i bËt c«ng t¾c ë STOP). Sau khi n¹p ch­¬ng tr×nh vµ cÊu h×nh xong ta chuyÓn vÞ trÝ c«ng t¾c PLC tõ STOP sang RUN ® PLC sÏ ch¹y theo ch­¬ng tr×nh võa n¹p vµo. 5.3.5. So¹n th¶o ch­¬ng tr×nh: Ch­¬ng tr×nh chÝnh OB1 Network 1: A( O I 0.0 // ®äc tÝn hiÖu an toµn liªn ®éng O I 0.1 O I 0.2 O I 0.3 ) JC KT // nÕu sù cè th× kh«ng lµm viÖc A I 0.6 // ®äc tÝn hiÖu an toµn tõ c«ng t¾c l­u l­îng JC KT // nÕu sù cè th× kh«ng lµm viÖc A I 0.4 // kiÓm tra tÝn hiÖu bËt chiller 1 JCN CH2 // chuyÓn ®Õn kiÓm tra tÝn hiÖu b¸o bËt chiller 2 vµ //chiller 1 kh«ng bËt A( O I 0.7 // ®äc tÝn hiÖu an toµn tõ r¬le ¸p suÊt chiller 1 O I 1.0 ) JC KT // chuyÓn ®Õn nh·n kÕt thóc A( O I 1.3 // ®äc tÝn hiÖu an toµn tõ r¬le nhiÖt ®é dÇu chiller 1 O I 1.4 ) JC KT Network 2: CALL FC 1 // gäi khèi tÝnh to¸n thø nhÊt t¹i AHU1 CALL “CONST_C”, DB1 // gäi khèi ®iÒu chØnh PID lo¹i FB41 “CONST_C” // víi khèi DB1 thùc hiÖn bé ®iÒu chØnh AHU1 CALL FC 2 // gäi khèi tÝnh to¸n thø hai t¹i m¸y chiller 1 CALL “CONST_S”, DB2 // gäi khèi ®iÒu khiÓn PID lo¹i FB42, DB2 thùc hiÖn // bé ®iÒu chØnh t¹i chiller 1 CALL “D_TOD_DT” // gäi khèi FC3 phôc vô cho tÝn hiÖu ng¾t t¹i SFC 28 IN1 :=# D#2007-5-11 // Ngµy/th¸ng/n¨m ®Þnh ph¸t tÝn hiÖu ng¾t IN2 :=# TOD#14:30:10.0 //Giê/phót/gi©y ®Þnh ph¸t tÝn hiÖu RET_VAL:=#Start_date_time //D÷ liÖu hîp lÖ cho SFC28 CALL SFC 28 // ®Æt thêi ®iÓm ph¸t tÝn hiÖu ng¾t OB_NR :=10 SDT :=#Start_date_time PERIOD :=W#16#201 // mét phót ph¸t mét lÇn RET_VAL:=MW100 L MD 0 // ®äc « nhí MD 0 T MD 9 // l­u d÷ liÖu khi ng¾t theo thêi gian vµo « nhí MD 9 L MD3 T MD10 L STD // ®äc thêi ®iÓm ng¾t T MD11 L MW100 T MD12 // LÖnh truyÒn th«ng L MD9 T L MD10 T L MD11 T L MD12 T Net W // Göi d÷ liÖu lªn m¹ng. A I 0.0 // KiÓm tra sù cè JC SC1 // nh¶y ®Õn nh·n sù cè SC1 A I 0.1 JC SC2 A I 0.2 JC SC3 A I 0.3 JC SC4 A I 0.6 JC SC5 A( O I 0.7 O I 1.0 ) JC SC6 A( I 1.3 I 1.4 ) JC SC7 BEU // hÕt 1 chu kú. KT: BE CH2: A( O I 1.1 // ®äc tÝn hiÖu an toµn tõ r¬le ¸p suÊt chiller 2 O I 1.2 ) JC KT A( O I 1.5 // ®äc tÝn hiÖu an toµn tõ r¬le nhiÖt ®é dÇu chiller 2 O I 1.6 ) JC KT Network 3: CALL FC 1 // gäi khèi tÝnh to¸n thø nhÊt t¹i AHU1 CALL “CONST_C”, DB1 // gäi khèi ®iÒu chØnh PID lo¹i FB41 “CONST_C” // víi khèi DB1 thùc hiÖn bé ®iÒu chØnh AHU1 CALL FC 4 // gäi khèi tÝnh to¸n thø hai t¹i m¸y chiller 1 CALL “CONST_S”, DB3 // gäi khèi ®iÒu khiÓn PID lo¹i FB42, DB2 thùc hiÖn // bé ®iÒu chØnh t¹i chiller 1 CALL “D_TOD_DT” // gäi khèi FC3 phôc vô cho tÝn hiÖu ng¾t t¹i SFC 28 IN1 :=# D#2007-5-11 // Ngµy/th¸ng/n¨m ®Þnh ph¸t tÝn hiÖu ng¾t IN2 :=# TOD#14:30:10.0 // Giê/phót/gi©y ®Þnh ph¸t tÝn hiÖu RET_VAL:=#Start_date_time // D÷ liÖu hîp lÖ cho SFC28 CALL SFC 28 // ®Æt thêi ®iÓm ph¸t tÝn hiÖu ng¾t OB_NR :=10 SDT :=#Start_date_time PERIOD :=W#16#201 //mét phót ph¸t mét lÇn RET_VAL:=MW101 L MD 0 T MD 13 L MD6 T MD14 L STD T MD15 L MW101 T MD16 // LÖnh truyÒn th«ng. L MD13 T L MD14 T L MD15 T L MD16 T Net W //Göi d÷ liÖu lªn m¹ng. A I 0.0 // KiÓm tra sù cè JC SC1 // nh¶y ®Õn nh·n sù cè SC1 A I 0.1 JC SC2 A I 0.2 JC SC3 A I 0.3 JC SC4 A I 0.6 JC SC5 A( O I 1.1 O I 1.2 ) JC SC8 A( I 1.5 I 1.6 ) JC SC9 BEU // hÕt mét chu kú. SC1: L MD9 T MD17 L MD10 T MD18 L MD11 T MD19 L MD12 T MD20 //LÖnh truyÒn th«ng L MD9 T L MD10 T L MD11 T L MD12 T Net W //Göi d÷ liÖu lªn m¹ng. = Q 0.2 // B¸o ®éng chu«ng, ®Ìn sè 1. BE // dõng hÖ thèng SC2: // hoµn toµn t­¬ng tù SC1, chØ kh¸c = Q 0.3 // B¸o ®éng chu«ng, ®Ìn sè 2. SC3: = Q 0.4 // B¸o ®éng chu«ng, ®Ìn sè 3. SC4: = Q 0.5 // B¸o ®éng chu«ng, ®Ìn sè 4. SC5: = Q 0.6 // B¸o ®éng chu«ng, ®Ìn sè 5. SC6: = Q 0.7 // B¸o ®éng chu«ng, ®Ìn sè 6. SC7: = Q1.0 // B¸o ®éng chu«ng, ®Ìn sè 7. SC8: L MD13 SC9: // hoµn toµn t­¬ng tù SC8, chØ kh¸c = Q 1.2 // B¸o ®éng chu«ng, ®Ìn sè 9. T MD21 L MD14 T MD22 L MD15 T MD23 L MD16 T MD204 //LÖnh truyÒn th«ng L MD13 T L MD14 T L MD15 T L MD16 T Net W //Göi d÷ liÖu lªn m¹ng. = Q 1.1 // B¸o ®éng chu«ng, ®Ìn sè 8. BE // dõng hÖ thèng So¹n th¶o khèi FC 1: L PIW272 // ®äc gi¸ trÞ nhiÖt ®é kh«ng khÝ håi t¹i AHU1 ITD // chuyÓn thµnh sè nguyªn 32 bits DTR // biÕn ®æi thµnh sè thùc L 3.276700e+003 // chia cho sè thùc 3276.7 /R // tÝnh ®óng gi¸ trÞ ®iÖn ¸p t¹i cæng T MD 0 // cÊt vµo « nhí MD 0 L PIW340 // ®äc gi¸ trÞ nhiÖt ®é kh«ng khÝ ®Æt ITD // chuyÓn thµnh sè nguyªn 32 bits DTR // biÕn ®æi thµnh sè thùc L 3.276700e+003 // chia cho sè thùc 3276.7 /R T MD1 // cÊt vµo « nhí MD 1 //tÝnh gi¸ trÞ sai lÖch ts0 = t L MD 0 L MD 1 -R T MD 2 // cÊt kÕt qu¶ sai lÖch vµo « nhí MD 2 So¹n th¶o khèi DB1 cña khèi FB41: COM_RST FALSE MAN_ON TRUE PVPER_ON FALSE P_SEL TRUE I_SEL TRUE INT_HOLDFALSE I_ITL_ON FALSE D_SEL FALSE CYCLE T#0.1s SP_INT 0.0 PV_PER MD 2 // gi¸ t¹i ts0 MAN 0.0 GAIN 125 // gi¸ trÞ Kp1 TI T#2350s // gi¸ trÞ Ti1 TD T#60s // gi¸ trÞ Td1 TM_LAG T#0.0s DEADB_W 0.0 LMN_HLM 100.0 LMN_LLM 0.0 PV_FAC 1.0 PV_OFF 0.0 LMN_FAC 1.0 LMN_OFF 0.0 I_ITLVAL 0.0 DISV 0.0 LMN 0.0 LMN_PER PQW 304 QLMN_HLM FALSE QLMN_LLM FALSE LMN_P 0.0 LMN_I 0.0 LMN_D 0.0 PV 0.0 ER 0.0 BE So¹n th¶o khèi FC 2: L PIW338 // ®äc gi¸ trÞ n­íc l¹nh ra tõ chiller 1 ITD DTR L 3.276700e+003 /R T MD 3 // cÊt kÕt qu¶ vµo o nhí MD 3 L PIW352 // ®äc gi¸ trÞ n­íc l¹nh ®Æt ITD DTR L 3.276700e+003 /R T MD 4 // tÝnh gi¸ trÞ sai lÖch ts1 = tnlr1 – tnl L MD 3 L MD 4 -R T MD 5 // cÊt vµo « nhí MD5 Ch­¬ng tr×nh khèi DB2 cña khèi FB42: COM_RST FALSE LMNR_HS FALSE LMNR_LS FALSE LMNS_ON FALSE LMNUP FALSE LMNDN FALSE PVPER_ON FALSE CYCLE T#0.1s SP_INT 0.0 PV_IN 0.0 PV_PER MD 5 GAIN T#0s // gi¸ trÞ hÖ sè khuÕch ®¹i Kp2 TI T#0s // hÖ sè thêi gian tÝch ph©n Ti2 DEADB_W 1.0 PV_FAC 1.0 PV_OFF 0.0 PULSE_TM T#2s BREAK_TM T#1s MTR_TM T#30s DISV 0.0 QLMNUP FALSE QLMNDN FALSE PV Q 0.0 ER 0.0 BE So¹n th¶o khèi FC 4: L PIW354 // ®äc gi¸ trÞ n­íc l¹nh ra tõ chiller 1 ITD DTR L 3.276700e+003 /R T MD 6 // cÊt kÕt qu¶ vµo o nhí MD 6 L PIW352 // ®äc gi¸ trÞ n­íc l¹nh ®Æt ITD DTR L 3.276700e+003 /R T MD 7 // tÝnh gi¸ trÞ sai lÖch ts1 = tnlr1 – tnl L MD 6 L MD 7 -R T MD 8 // cÊt vµo « nhí MD 8 Ch­¬ng tr×nh khèi DB3 cña khèi FB42: COM_RST FALSE LMNR_HS FALSE LMNR_LS FALSE LMNS_ON FALSE LMNUP FALSE LMNDN FALSE PVPER_ON FALSE CYCLE T#0.1s SP_INT 0.0 PV_IN 0.0 PV_PER MD 8 GAIN 302 // gi¸ trÞ hÖ sè khuÕch ®¹i Kp2 TI 1280 // hÖ sè thêi gian tÝch ph©n Ti2 DEADB_W 1.0 PV_FAC 1.0 PV_OFF 0.0 PULSE_TM T#2s BREAK_TM T#1s MTR_TM T#30s DISV 0.0 QLMNUP FALSE QLMNDN FALSE PV Q 0.1 ER 0.0 BE 5.4. Më réng hÖ thèng víi DCS: HÖ thèng ®iÒu hoµ ®­îc ®Ò cËp trong ®å ¸n lµ mét phÇn trong c¸c hÖ thèng thiÕt bÞ s¶n xuÊt vµ b¶o qu¶n t¹i ViÖn VÖ sinh DÞch tÔ Trung ­¬ng. HÖ thèng ®iÒu khiÓn cña toµn ViÖn VÖ sinh DÞch tÔ Trung ­¬ng bao gåm: hÖ thèng ®iÒu khiÓn lß h¬i, hÖ thèng ®iÒu hoµ kh«ng khÝ hÖ thèng ®iÒu khiÓn c«ng ®o¹n s¶n xuÊt vac xin, ®ãng gãi thuèc, … Tøc lµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn kh¶ tr×nh PLC võa thiÕt kÕ cho hÖ thèng ®iÒu hoµ kh«ng khÝ chØ lµ mét phÇn trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn cña toµn ViÖn VÖ sinh DÞch tÔ Trung ­¬ng. §Ó cã mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn toµn bé ho¹t ®éng nh»m thèng nhÊt qu¶n lý s¶n xuÊt cña ViÖn VÖ sinh DÞch tÔ Trung ­¬ng th× cÇn mét hÖ thèng lín h¬n c¸c bé ®iÒu khiÓn PLC. §ã cã thÓ lµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn vËn hµnh vµ gi¸m s¸t -SCADA (Supervisory control and data acquisition system) hoÆc hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph©n t¸n –DCS, hÖ thèng ®iÒu khiÓn lai. Trong giíi h¹n cña ®å ¸n nµy, t«i xin giíi thiÖu vÒ hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph©n t¸n – DCS. 5.4.1. HÖ thèng DCS lµ g× ? DCS lµ viÕt t¾t cña “Distributed control system”, hay hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph©n t¸n. Nã ®­îc biÕt ®Õn cuèi nh÷ng n¨m 80 vµ ®Çu nh÷ng n¨m 90 cña thÕ kû 20. Mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph©n t¸n lµ mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn trong ®ã cã hÖ d÷ liÖu qu¸ tr×nh thèng nhÊt nh­ng chøc n¨ng ®iÒu khiÓn thay v× tËp trung vµo mét bé ®iÒu khiÓn duy nhÊt, ®­îc chia thµnh nhiÒu cÊp, tr¶i ®Òu trong mét kh«ng gian réng, viÖc trao ®æi th«ng tin gi÷a c¸c bé ®iÒu khiÓn th­êng sö dông m¹ng truyÒn th«ng kü thuËt sè. Qu¸ tr×nh tÝnh to¸n ®iÒu khiÓn ®­îc thùc hiÖn trªn nhiÒu hÖ vi xö lý vµ hÖ c¬ së d÷ liÖu qu¸ tr×nh cã thÓ tËp trung hoÆc ph©n t¸n trªn c¸c hÖ xö lý nµy nh­ng vÉn ®¶m b¶o tÝnh thèng nhÊt. Víi hÖ thèng d÷ liÖu thèng nhÊt vµ ®­îc chia sÎ gi÷a c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn kh¸c nhau sÏ cho phÐp hÖ thèng ®iÒu khiÓn theo ph­¬ng ¸n ph©n t¸n thùc hiÖn ®­îc c¸c bµi to¸n ®iÒu khiÓn tèi ­u qu¸ tr×nh rÊt phøc t¹p, do nã Ýt bÞ giíi h¹n vÒ n¨ng lùc xö lý vµ tÝn to¸n. 5.4.2. CÊu h×nh cña hÖ DCS: Mét hÖ thèng DCS th«ng th­êng cã 3 cÊp vµ thùc hiÖn liªn kÕt víi mét phÇn cña cÊp qu¶n lý vµ ®iÒu hµnh s¶n xuÊt th«ng qua hÖ thèng qu¶n lý th«ng tin cña cÊp nµy ®Ó tÝch hîp vµo c¸c hÖ thèng qu¶n lý s¶n xuÊt, qu¶n lý th«ng tin vµ ph©n phèi qu¶n lý trªn diÖn réng. §Æc ®iÓm cÊu tróc ®iÒu khiÓn ph©n t¸n lµ viÖc ph©n bè thiÕt bÞ xuèng c¸c vÞ trÝ gÇn kÒ víi qu¸ tr×nh kü thuËt, sö dông c¸c m¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp ®Ó kÕt nèi vµ trao ®æi th«ng tin. S¬ ®å cÊu tróc tiªu biÓu cho mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph©n t¸n nh­ h×nh vÏ 5.11. a) CÊp chÊp hµnh – c¶m biÕn: Líp chÊp hµnh bao gåm c¸c bé phËn vµo/ra ph©n t¸n ®Ó ghÐp nèi víi c¸c sensor, c¸c c¬ cÊu chÊp hµnh, c¸c PLC, c¸c m¸y tÝnh c«ng nghiÖp ®iÒu khiÓn m¸y s¶n xuÊt hoÆc mét c«ng ®o¹n t­¬ng ®èi ®éc lËp. CÊp chÊp hµnh c¶m biÕn ®­îc kÕt nèi víi hÖ DCS th«ng qua c¸c giao diÖn nh­: giao diÖn kÕt nèi trùc tiÕp, giao diÖn Bus tr­êng. b) CÊp ®iÒu khiÓn: CÊp ®iÒu khiÓn bao gåm c¸c bé ®iÒu khiÓn, lµ n¬i thùc hiÖn mäi chøc n¨ng ®iÒu khiÓn cña toµn nhµ m¸y. Bªn c¹nh ®ã cÊp ®iÒu khiÓn cßn thùc hiÖn chøc n¨ng truyÒn th«ng víi cÊp chÊp hµnh c¶m biÕn ®Ó lÊy d÷ liÖu tõ ®Çu vµo sau ®ã thùc hiÖn xö lý tÝn hiÖu, thùc hiÖn c¸c thuËt to¸n ®iÒu khiÓn vµ göi tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ra c¸c ®Çu ra vµ ®Õn c¸c thiÕt bÞ chÊp hµnh ë cÊp c¶m biÕn chÊp hµnh. C¸c bé ®iÒu khiÓn cã thÓ ®äc, trao ®æi d÷ liÖu víi nhau th«ng qua m¹ng truyÒn th«ng ë cÊp ®iÒu khiÓn. H×nh 5.11 – CÊu h×nh tiªu biÓu cña hÖ thèng DCS c) CÊp vËn hµnh, gi¸m s¸t chØ huy: CÊp vËn hµnh, gi¸m s¸t chØ huy bao gåm c¸c tr¹m vËn hµnh, cung cÊp giao diÖn víi c¸c h×nh ¶nh ®å ho¹ m« t¶ ho¹t ®éng cña toµn bé qu¸ tr×nh mét c¸ch sinh ®éng vµ trùc quan cho ng­êi vËn hµnh víi qu¸ tr×nh. d) HÖ thèng qu¶n lý th«ng tin: HÖ thèng qu¶n th«ng tin lµ mét phÇn trong cÊp ®iÒu hµnh vµ qu¶n lý s¶n xuÊt. HÖ thèng nµy bao gåm 3 líp con: Gate way: phôc vô viÖc trao ®æi d÷ liÖu víi bé ®iÒu khiÓn cña ph©n x­ëng, c«ng ®o¹n kh¸c. Líp Gateway dùa trªn chuÈn OPC (OLE for Process Control). Database: phôc vô viÖc ®Þnh d¹ng vµ l­u tr÷ d÷ liÖu. D÷ liÖu ®­îc l÷ tr÷ d­íi d¹ng d÷ liÖu chuÈn nh­ MS SQL, Oracle,… Management: Xö lý th«ng tin l­u tr÷ trong líp Database. 5.4.3. CÊu tróc cña bé ®iÒu khiÓn: PhÇn cøng cña bé ®iÒu khiÓn th­êng bao gåm c¸c bé phËn chÝnh sau: Gi¸ ®ì (Back – plane vµ Rack): gi¸ ®ì c¸c module ®iÒu khiÓn CPU: th«ng th­êng cã mét bé vi xö lý trung t©m, tuy nhiªn trong mét sè hÖ thèng cã ®é tin cËy cao, ng­êi ta sö dông hai bé xö lý trung t©m trong mét bé ®iÒu khiÓn. Khi ®ã hai CPU nµy lµm viÖc song song víi nhau: cïng nhËn tÝn hiÖu, cïng tÝnh to¸n vµ kÕt qu¶ cuèi cïng sÏ ®­îc so s¸nh víi nhau, nÕu hai CPU kh«ng cho kÕt tÝnh to¸n gièng nhau, bé ®iÒu khiÓn ®ã sÏ ®­îc coi lµ kh«ng b×nh th­êng. Víi hÖ thèng hai CPu th× ®é tin cËy cña nã lµ rÊt cao. Bé nhí: Bao gåm c¸c bé nhí ROM, RAM. Pin: L­u tr÷ ch­¬ng tr×nh khi mÊt ®iÖn trong kho¶ng 36 ®Õn 72 giê. C¸c thiÕt bÞ giao tiÕp vµo/ra: gåm c¸c module vµo/ra t­¬ng tù, sè; nguån; card truyÒn th«ng. Nguån: Cung cÊp nguån nu«i. Module: gÇn gièng víi c¸c module vµo/ra cña PLC. C¸c module nµy ®Òu cã c¸ch ly quang. C¸c card truyÒn th«ng: TÝch hîp c¸c vi xö lý truyÒn th«ng vµ c¸c ch­¬ng tr×nh phÇn mÒm ®iÒu khiÓn viÖc truyÒn th«ng víi c¸c thiÕt bÞ kh¸c nh­ vµo/ra ph©n t¸n, PLC, c¸c thiÕt bÞ th«ng minh,… C¸c thµnh phÇn nh­ CPU, nguån, card truyÒn th«ng, pin, bé nhí cã thÓ ®­îc tÝch hîp trªn cïng mét module lín hoÆc t¸ch biÖt thµnh c¸c thµnh phÇn riªng biÖt. 5.4.4. §é tin cËy cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph©n t¸n: DCS lµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn th­êng ®­îc øng dông cho c¸c c«ng tr×nh cã quy m« lín, ®é phøc t¹p cao vµ ®ßi hái vÒ tÝnh liªn tôc nªn ®é tin cËy cña tõng thiÕt bÞ còng nh­ cña c¶ hÖ thèng lµ mét trong nh÷ng tiªu chÝ quan träng hµng ®Çu khi xem xÐt, x©y dùng hÖ thèng. Chóng ta cã thÓ thay ®æi ®é tin cËy cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn DCS b»ng c¸ch t¸c ®éng vµo c¸c yÕu tè sau: Lçi phÇn cøng cña DCS. Kh¶ n¨ng thay thÕ hoÆc th¸o bá c¸c thiÕt bÞ phÇn cøng. Kh¶ n¨ng thay ®æi ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn. Thay ®æi, n©ng cÊp c¸c gãi phÇn mÒm. a) Lçi phÇn cøng: PhÇn cøng cã thÓ bÞ sù cè lµ mét tÊt yÕu khã tr¸nh khái. Cã thÓ gi¶m thiÓu c¸c sù cè do lçi phÇn cøng g©y lªn b»ng c¸ch: Dù phßng cho tÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ phÇn cøng quan träng. Sö dông thiÕt bÞ cã ®é tin cËy cao. Cã gi¶i ph¸p c¸ch ®iÖn, c¸ch ly tèt. b) Kh¶ n¨ng dù phßng: Dù phßng cã nghÜa lµ chóng ta sÏ ph¶i x©y dùng hai cÊu tróc phÇn cøng hoµn toµn gièng nhau ®Ó khi cã mét thiÕt bÞ phÇn cøng bÞ lçi, thiÕt bÞ dù phßng sÏ thay thÕ nã lµm viÖc. Dù phßng lµ mét thuéc tÝnh quan träng cña hÖ DCS, nã ®¶m b¶o tÝnh s½n sµng cña hÖ thèng trong bÊt cø ®iÒu kiÖn nµo. ViÖc chuyÓn ®æi chøc n¨ng ®iÒu khiÓn gi÷a c¸c thiÕt bÞ dù phßng víi nhau ph¶i x¶y ra tøc th× ®Ó ®¶m b¶o kh«ng lµm gi¸n ®o¹n qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. Cã hai c¸ch thøc chuyÓn ®æi chøc n¨ng lµm viÖc cña c¸c hÖ dù phßng: chuyÓn ®æi kh«ng ng¾t qu·ng vµ chuyÓn ®æi cã ng¾t qu·ng. Trong hÖ DCS, cho phÐp thùc hiÖn viÖc dù phßng tõ cÊp thÊp nhÊt (cÊp thiÕt bÞ vµo/ra) cho ®Õn c¸c thiÕt bÞ ë cÊp cao nhÊt (®iÒu khiÓn gi¸m s¸t). Tuy nhiªn kh«ng ph¶i tÊt c¶ c¸c thµnh phÇn ®Òu cÇn ®­îc dù phßng, viÖc dù phßng ®Õn ®©u lµ do nhu cÇu cña tõng øng dông. c) §é tin cËy cña hÖ thèng: §é tin cËy cña hÖ thèng ®­îc ®Æc tr­ng b»ng hai tham sè: thêi gian trung b×nh gi÷a hai lÇn lèi x¶y ra liªn tiÕp trong hÖ thèng – MTBF (Mean time between failure) vµ thêi gian trung b×nh ®Ó söa lçi khi cã sù cè x¶y ra – MTTR (Mean time to repare). MTBF: ®Æc tr­ng cho ®é dµi thêi gian trong ®ã hÖ thèng cã kh¶ n¨ng duy tr× ho¹t ®éng chøc n¨ng ®Çy ®ñ cña m×nh MTTR: ®Æc tr­ng cho tèc ®é xö lý c¸c sù cè x¶y ra. §é tin cËy, tÝnh s½n sµng cña hÖ thèng ®­îc ­íc l­îng b»ng c«ng thøc sau: §é tin cËy cña hÖ thèng = (MTBFx100)/(MTBF+MTTR) d) C¸ch ®iÖn: C¸ch ®iÖn lµ mét trong c¸c biÖn ph¸p nh»m n©ng cao ®é tin cËy cña hÖ thèng. Môc ®Ých cña c¸c biÖn ph¸p c¸ch ®iÖn lµ kh«ng cho phÐp bÊt cø nguån tõ bªn ngoµi nµo ¶nh h­ëng lªn c¸c thiÕt bÞ cña hÖ DCS. Trong sè c¸c thiÕt bÞ cña DCS th× hai thiÕt bÞ dÔ tiÕp xóc víi c¸c nguån ngoµi nhÊt lµ module nguån vµ c¸c module vµo/ra nªn cÇn ph¶i chó träng c¸c biÖn ph¸p c¸ch ®iÖn cho hai lo¹i module nµy. e) Th¸o l¾p c¸c thiÕt bÞ phÇn cøng: DCS cã chøc n¨ng gäi lµ “hot replacement” cã nghÜa lµ cã thÓ thay thÕ c¸c thiÕt bÞ phÇn cøng cña hÖ thèng trong khi nã vÉn lµm viÖc vµ nguån vÉn ®ang ®­îc cÊp. V× vËy, c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt kh¸c vÉn lµm viÖc b×nh th­êng, kh«ng ph¶i lµm gi¸n ®o¹n qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. f) Thay ®æi ch­¬ng tr×nh: DCS cho phÐp thay ®æi ch­¬ng tr×nh mµ kh«ng lµm gi¸n ®o¹n viÖc ®iÒu khiÓn hÖ thèng. Mét DCS cã thÓ cã hai c¸ch n¹p ch­¬ng tr×nh sau: Online load: ChØ thay ®æi tõng phÇn ch­¬ng tr×nh vµ kh«ng lµm gi¸n ®o¹n phÇn ch­¬ng tr×nh cßn l¹i. Offline load: Thay ®æi toµn bé ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn trong c¸c bé ®iÒu khiÓn. §Ó lµm viÖc nµy chóng ta ph¶i dõng tÊt c¶ bé ®iÒu khiÓn vµ c¸c tham sè ®iÒu khiÓn còng bÞ ®­a vÒ gi¸ trÞ mÆc ®Þnh. ViÖc nµy cßn thay ®æi tæ chøc cÊu tróc bé nhí ch­¬ng tr×nh. 5.4.5. Chøc n¨ng cña hÖ DCS: a) Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn: Chøc n¨ng chÝnh vµ lµ chøc n¨ng quan träng nhÊt cña DCS lµ ®iÒu khiÓn toµn bé c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghÖ trong mét nhµ m¸y. Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn do c¸c bé ®iÒu khiÓn ®¶m nhËn, ®­îc ®Æt t¹i phßng ®iÒu khiÓn trung t©m hoÆc trong c¸c tr¹m ®iÒu khiÓn. Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn cña DCS ®­îc thÓ hiÖn trong s¬ ®å trªn h×nh 5.12. Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn c¬ b¶n: DCS thùc hiÖn tÊt c¶ c¸c chøc n¨ng ®iÒu khiÓn c¬ b¶n cña mét nhµ m¸y. C¸c thµnh phÇn thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng ®iÒu khiÓn cña DCS gäi lµ c¸c khèi hµm (Function Block). Mçi khèi hµm ®¹i diÖn cho mét bé phËn nhá nhÊt trong bµi to¸n ®iÒu khiÓn. ViÖc thùc hiÖn thiÕt kÕ chøc n¨ng ®iÒu khiÓn ®­îc thùc chÊt lµ c¸ch kÕt hîp c¸c khèi hµm l¹i víi nhau cho phï hîp. Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn cña DCS Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn c¬ b¶n Thùc hiÖn thuËt to¸n ®iÒu chØnhtù ®éng Thùc hiªn thuËt to¸n ®iÒu khiÓn tuÇn tù Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn liªn ®éng Thùc hiÖn c¸c thuËt to¸n phøc t¹p Chøc n¨ng qu¶n lý theo khèi Chøc n¨ng truyÒn th«ng víi c¸c hÖ thèng phô H×nh 5.12 – S¬ ®å chøc n¨ng ®iÒu khiÓn cña hÖ DCS. Chøc n¨ng truyÒn th«ng, trao ®æi th«ng tin víi c¸c hÖ thèng phô – Subsystem: C¸c hÖ PLC trong cïng nhµ m¸y cã thÓ ®­îc kÕt nèi víi c¸c hÖ DCS b»ng c¸c hÖ thèng truyÒn th«ng. ViÖc kÕt nèi sÏ gióp hÖ DCS gi¸m s¸t, qu¶n lý c¸c PLC cïng víi c¸c hÖ thèng kh¸c trªn c¬ së tËp trung c¬ së d÷ liÖu tõ tÊt c¶ c¸c hÖ thèng. C¸c nhµ cung cÊp DCS cung cÊp c¸c tuú chän trong c¸c gãi phÇn mÒm ®Ó liªn kÕt víi c¸c hÖ PLC. Víi PLC cña Siemens, ta sÏ cã c¸c gãi phÇn mÒm truyÒn th«ng vµ module phÇn cøng víi c¸c thiÕt bÞ cña Siemens. b) Chøc n¨ng vËn hµnh vµ gi¸m s¸t hÖ thèng (chøc n¨ng SCADA): HiÓn thÞ tr¹ng th¸i ho¹t ®éng cña toµn bé nhµ m¸y: B»ng c¸c th­ viÖn h×nh ¶nh vµ c¸c c«ng cô x©y dùng ®å ho¹, DCS cho phÐp chóng ta biÓu diÔn toµn bé qu¸ tr×nh, thiÕt bÞ trong nhµ m¸y lªn mµn h×nh mét c¸ch trùc quan vµ sinh ®éng, cung cÊp c¸c giao diÖn vËn hµnh vµ gi¸m s¸t. Tõ ®ã ta cã thÓ nhËn biÕt ®­îc tr¹ng th¸i ho¹t ®éng cña nhµ m¸y th«ng qua c¸c ®èi t­îng ®å ho¹ vµ c¸c giao diÖn ®iÒu khiÓn. Chøc n¨ng hiÓn thÞ c¸c biÕn qu¸ tr×nh d­íi d¹ng ®å thÞ: HÖ DCS cho phÐp hiÓn thÞ c¸c biÕn qu¸ tr×nh d­íi d¹ng c¸c ®­êng cong gäi lµ Trend. Trend hiÓn thÞ d÷ liÖu d­íi d¹ng c¸c chuçi biÓu ®å thêi gian, cã thÓ hiÓn thÞ nhiÒu ®­êng cong víi nhiÒu mµu s¾c kh¸c nhau. Qua ®ã, ta cã thÓ gi¸m s¸t th«ng qua c¸c ®å thÞ, cho phÐp so s¸nh, ®¸nh gi¸ chÊt l­îng ®iÒu khiÓn, thay ®æi tham sè bé ®iÒu khiÓn, thùc hiÖn chØnh ®Þnh tham sè,… Chøc n¨ng c¶nh b¸o: C¸c c¶nh b¸o ®­îc chia thµnh nhiÒu cÊp ®é kh¸c nhau: C¶nh b¸o nguy c¬ (Warning): Víi c¸c c¶nh b¸o l¹i nµy, chØ ra cho ng­êi vËn hµnh biÕt r»ng hä cÇn ph¶i quan t©m ®Õn tham sè qua tr×nh t­¬ng øng vµ ch­a cÇn can thiÖp vµo hÖ thèng. B¸o ®éng (Alarm): Víi c¶nh b¸o lo¹i nµy, ng­êi vËn hµnh ph¶i thùc hiÖn mét vµi gîi ý hoÆc can thiÖp nhá nh»m ®­a hÖ thèng ra khái khu vùc nguy hiÓm. B¸o lçi: §©y lµ t×nh tr¹ng nguy hiÓm, ph¶i thùc hiÖn ngay c¸c t¸c ®éng ®Ó ng¨n c¶n c¸c rñi ro vµ tæn thÊt cho hÖ thèng. Chøc n¨ng lËp b¸o c¸o: §Ó hç trî gi¸m s¸t vµ qu¶n lý, DCS cung cÊp c¸c b¸o c¸o cho tõng biÕn qu¸ tr×nh, c¸c khu vùc quan träng theo ®Þnh kú hoÆc theo yªu cÇu. Ngoµi ra lu«n cã c¸c b¸o c¸o thùc hiÖn th­êng xuyªn nh»m: thu thËp, hiÓn thÞ vµ in ra c¸c th«ng tin vÒ tr¹ng th¸i ho¹t ®éng cña hÖ thèng; b¸o c¸o vÒ c¸c c¶nh b¸o, th«ng ®iÖp liªn quan ®Õn thiÕt bÞ, tÝn hiÖu vµo/ra vµ c¶ tr¹ng th¸i cña c¸c khèi hµm; b¸o c¸o vÒ lÞch sö lµm viÖc, c¸c lçi, sù kiÖn x¶y ra trong hÖ thèng. Chøc n¨ng an toµn hÖ thèng (Security): §Ó ng¨n chÆn c¸c lçi trong vËn hµnh vµ ®¶m b¶o an toµn cho tõng hÖ thèng, DCS cung cÊp kh¶ n¨ng ph©n chia quyÒn truy nhËp hÖ thèng cô thÓ ®Õn tõng thiÕt bÞ vµ tõng khèi ®iÒu khiÓn. Mçi ng­êi vËn hµnh chØ cã quyÒn h¹n vµ tr¸ch nhiÖm trong mét khu vùc nhÊt ®Þnh. Cã thÓ ®Æt nhiÒu møc ®é b¶o mËt an toµn kh¸c nhau tõ cÊp c¸c khu vùc, ®Õn tõng thiÕt bÞ trong nhµ m¸y. Mçi ng­êi vËn hµnh sÏ cã mét tªn vµ mËt khÈu riªng chØ cã quyÒn truy cËp hÖ thèng trong mét khu vùc ®· ®­îc ®Þnh nghÜa tr­íc vµ ph¶i chÞu tr¸ch nhiÖm hoµn toµn víi khu vùc ®ã. 5.4.6 Ng«n ng÷ lËp tr×nh cho DCS: Ng«n ng÷ lËp tr×nh cho DCS theo chuÈn IEC 61131 – 3 gåm n¨m ng«n ng÷ lËp tr×nh: Structured Text (ST) Function Block Diagrams (FBD) Ladder Diagrams (LD) Instruction List (IL) SFC Trong ®ã IL vµ ST lµ ng«n ng÷ lËp tr×nh d¹ng v¨n b¶n cßn LD, FDB vµ SFC lµ ng«n ng÷ lËp tr×nh d¹ng ®å ho¹. ViÖc chän ng«n ng÷ lËp tr×nh tuú thuéc vµo mét sè nh©n tè nh­: kinh tÕ, kü thuËt vµ v¨n ho¸. Nh÷ng ng­êi lËp tr×nh cã kinh nghiÖm trong lÜnh vùc tù ®éng ho¸ th­êng ­a dïng c¸c ng«n ng÷ nh­ IL, LD hoÆc FBD. Trong khi nh÷ng ng­êi cã kinh nghiÖm lËp tr×nh m¸y tÝnh l¹i cã xu h­íng sö dông ng«n ng÷ lËp tr×nh cã cÊu tróc ST. §èi víi c¸c øng dông cã quy m« nhá, chØ víi mét sè ®iÒu kiÖn logic, kh«ng yªu cÇu cao vÒ cÊu tróc ch­¬ng tr×nh còng nh­ kh¶ n¨ng t¸i sö dông m· lÖnh, th«ng th­êng sö dông ng«n ng÷ lËp tr×nh d¹ng bËc thang LD. a) C¸c thµnh phÇn chung cña ng«n ng÷ lËp tr×nh: ChuÈn IEC 61131 – 3 ®Þnh nghÜa mét sè thµnh phÇn chung cho c¶ n¨m ng«n ng÷ lËp tr×nh bao gåm: bé nhËn d¹ng (identifier), kiÓu d÷ liÖu (data type) vµ biÕn (variable). Bé nhËn d¹ng: ®­îc sö dông ®Ó ®Æt tªn cho c¸c thµnh phÇn kh¸c nhau trong ng«n ng÷ lËp tr×nh IEC nh­ tªn biÕn, kiÓu d÷ liÖu, khèi hµm vµ ch­¬ng tr×nh. Mçi bé phËn nhËn d¹ng lµ mét chuçi c¸c ký tù, sè hoÆc d©u g¹ch d­íi trong ®ã b¾t buéc ph¶i b»ng mét ký tù hoÆc dÊu g¹ch d­íi. Kh«ng ®­îc sö dông “dÊu c¸ch”. Kh«ng sö dông hai dÊu g¹ch d­íi liÒn nhau. Kh«ng ®­îc sö dông c¸c tõ kho¸ ®Ó ®Æt tªn. KiÒu d÷ liÖu: Tiªu chuÈn IEC ®Þnh nghÜa mét sè kiÓu d÷ liÖu c¬ b¶n th­êng ®­îc sö dông nhÊt nh­ trong b¶ng sau. Ngoµi ra tõ c¸c kiÓu d÷ liÖu c¬ b¶n ®ã, ng­êi lËp tr×nh cã thÓ tù ®Þnh nghÜa c¸c kiÓu d÷ liÖu cã cÊu tróc. Data type Keyword Bits Boolean Bool 1 Integer Int 16 Double integer Dint 32 Real numbers Real 32 Duration of time Time Calendar Date_and_time Character string String BiÕn: lµ ®Æt tªn cho c¸c thµnh phÇn d÷ liÖu cã gi¸ trÞ thay ®æi trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ch­¬ng tr×nh øng dông. BiÕn cã thÓ gi¸n tiÕp cho c¸c ®Çu vµo/ra hoÆc chØ lµ c¸c biÕn nhí néi t¹i. IEC ®Þnh nghÜa ba kiÓu biÕn: biÕn ®Þa ph­¬ng, biÕn toµn côc vµ c¸c biÕn kiÓu truy nhËp. b) Tæ chøc ch­¬ng tr×nh: Tæ chøc cña mét ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn ®­îc minh ho¹ trong h×nh 5.13. Trong ®ã mét ch­¬ng tr×nh cã thÓ cã nhiÒu Configuration, mçi configuration cã nhiÒu Resoure, øng víi mçi resource ta cã thÓ x©y dùng ta cã x©y dùng nhiÒu Progam t­¬ng øng víi c¸c Task kh¸c nhau. Trong néi t¹i tõng Resource, c¸c Program trao ®æi th«ng tin víi nhau th«ng qua c¸c biÕn côc bé. C¸c ch­¬ng tr×nh gi÷a c¸c Resource kh¸c nhau trao ®æi th«ng tin víi nhau th«ng qua biÕn toµn côc (Global variable) vµ c¸c configuration trao ®æi th«ng tin víi nhau th«ng qua c¸c hµm truyÒn th«ng. C¸ch trao ®æi th«ng tin trong cïng mét ch­¬ng tr×nh cã thÓ th«ng qua biÕn toµn côc hoÆc th«ng qua c¸c hµm truyÒn th«ng nh­ m« t¶ trong h×nh 5.14. CONFIGURATON ACCESS PATHS TASK PROGRAM PROGRAM FB FB TASK GOLBAL and DIRECLY REPRESENTED VARIABLES and INSTANCE – SPECIFIC INITIALIZATIONS Communication function Execution control path Variable access paths TASK PROGRAM PROGRAM FB FB TASK FB Function block Variable or Resource Resource H×nh 5.13 – Tæ chøc ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn VAR_GLOBAL x:BOOL; END_VAR FB_X a x x FB_Y b PROGRAM A VAR_EXTERNAL x:BOOL END_VAR PROGRAM B VAR_EXTERNAL x:BOOL END_VAR FB2 FB1 CONFIGURATION C a) C¸ch trao ®æi th«ng tin qua biÕn toµn côc FB_X a PROGRAM A FB1 SEND SD1 send 1 CONFIGURATION C FB_Y b PROGRAM A FB2 SEND RD1 rcv1 CONFIGURATION D b) C¸ch trao ®æi th«ng tin qua hµm truyÒn th«ng H×nh 5.14 – C¸ch trao ®æi th«ng tin 5.4.7. TruyÒn th«ng trong hÖ DCS: T­¬ng øng víi c¸c líp, c¸c cÊp ®é trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph©n t¸n DCS, ta cã c¸c m¹ng truyÒn th«ng: M¹ng thiÕt bÞ: M¹ng thiÕt bÞ hay cßn gäi lµ bus tr­êng bao gåm m¹ng truyÒn th«ng gi÷a bé ®iÒu khiÓn víi c¸c vµo/ra ph©n t¸n, truyÒn th«ng gi÷a bé ®iÒu khiÓn víi PLC hoÆc c¸c bé ®iÒu khiÓn cÊp d­íi ®iÒu khiÓn s¶n xuÊt hoÆc c«ng ®o¹n s¶n xuÊt ®éc lËp t­¬ng ®èi. HÖ thèng m¹ng nµy th­êng sö dông c¸c chuÈn m¹ng DeviceNet, Profibus, Foundation Feildbus. M« h×nh truyÒn th«ng sö dông cã thÓ lµ maser/slave hoÆc peer to peer. M¹ng ®iÒu khiÓn: M¹ng nµy thùc hiÖn chøc n¨ng liªn c¸c bé ®iÒu khiÓn víi nhau vµ víi tr¹m vËn hµnh. M¹ng ®iÒu khiÓn th­êng dïng giao thøc: Token Passing, chuÈn m¹ng lµ chuÈn kÝn, riªng cña nhµ cung cÊp; Ethernet, lµ xu thÕ cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn hiÖn ®¹i, víi tèc ®é vµ dung l­îng ®­êng truyÒn ngµy cµng lín. M¹ng vËn hµnh, gi¸m s¸t chØ huy: M¹ng thùc hiÖn chøc n¨ng trao ®æi th«ng tin gi÷a hÖ thèng ®iÒu khiÓn vµ hÖ thèng ®iÒu hµnh, qu¶n lý nhµ m¸y ®Ó cËp nhÊt c¸c th«ng tin vÒ t×nh h×nh s¶n xuÊt còng nh­ c¸c mÖnh lÖnh s¶n xuÊt. ChuÈn m¹ng th­êng dïng vÉn lµ chuÈn Ethernet. a) TruyÒn th«ng gi÷a PLC ®· thiÕt kÕ víi DCS: Nh­ ®· nãi ë phÇn trªn, bé ®iÒu khiÓn PLC míi ®­îc kÕt nèi víi mét PC c«ng nghiÖp th«ng qua mét hÖ thèng bus tr­êng (vÝ dô Profibus) th«ng qua theo kü thuËt truyÒn dÉn tÝn hiÖu theo chuÈn RS - 485. Môc ®Ých cña viÖc kÕt nèi nµy lµ ®­a th«ng tin vÒ nhiÖt ®é kh«ng khÝ t¹i phßng vµ nhiÖt ®é n­íc l¹nh t¹i ®Çu ra cña m¸y nÐn vÒ m¸y tÝnh phôc vô c«ng t¸c vËn hµnh t¹i gian m¸y. M¸y tÝnh nµy cã thÓ tham gia gi¸m s¸t mét sè PLC kh¸c trong mét sè phan x­ëng nhá t¹i ViÖn VÖ sinh DÞch tÔ Trung ­¬ng.Trong thùc tÕ cã rÊt nhiÒu hÖ thèng bus kh¸c nhau. Trong hÖ thèng nhá nµy cã thÓ sö dông hÖ thèng bus tr­êng theo chuÈn PROFIBUS. §Ó më réng hÖ thèng ®iÒu khiÓn trong ViÖn VÖ Sinh DÞch TÔ thµnh mét hÖ thèng lín nh­ hÖ DCS th× viÖc kÕt nèi, truyÒn thèng c¸c PLC víi nhau, PLC víi PC, PLC víi hÖ thèng DCS vµ c¸c thiÕt bÞ ph©n t¸n kh¸c cÇn ph¶i quan t©m ®Õn. Nh­ ®· nªu, øng víi mçi cÊp trong DCS sÏ ®­îc l¾p ®Æt mét hÖ thèng m¹ng ®Ó phï hîp nhÊt cho tõng cÊp kh¸c nhau. KÕt nèi PLC víi cÊp ®iÒu khiÓn cña hÖ DCS th«ng qua hÖ thèng bus tr­êng, c¸c thiÕt bÞ ph©n t¸n kh¸c còng ®­îc kÕt nèi víi cÊp ®iÒu khiÓn th«ng qua hÖ thèng bus tr­êng. Khi ®ã, kÕt nèi th× ta nªn l¾p thªm cho PLC mét module truyÒn th«ng, chuyªn nhiÖm vô truyÒn th«ng víi hÖ DCS. HÖ thèng bus tr­êng ®Ò cËp ®Õn lµ Profibus –DP. ë cÊp cao h¬n, cÊp ®iÒu khiÓn ®­îc nèi víi cÊp vËn hµnh vµ gi¸m s¸t th«ng qua bus hÖ thèng, mét hÖ thèng tiªu biÓu ®­îc sö dông lµ Ethernet. Trong phÇn tiÕp theo t«i xin giíi thiÖu vÒ hai hÖ thèng bus tiªu biÓu lµ: PROFIBUS [ theo s¸ch m¹ng truyÒn th«ng trong c«ng nghiÖp] ETHERNET[ theo s¸ch m¹ng truyÒn th«ng trong c«ng nghiÖp] b) C¸c hÖ thèng bus tiªu biÓu: Profibus: Profibus lµ hÖ thèng bus tr­êng ®­îc ®­îc ph¸t triÓn t¹i §øc tõ n¨m 1987, do 21 c«ng ty vµ c¬ quan nghiªn cøu hîp t¸c. Profibus sö dông hai ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn truy nhËp bus b»ng Token passing vµ m« h×nh master – slave. Profibus sö dông ph­¬ng tiÖn truyÒn dÉn lµ c¸p xo¾n hoÆc c¸p quang. Cã 3 giao thøc Profibus lµ Profibus – DP, Profibus – FMS vµ Profibus – PA. KiÕn tróc giao thøc: Profibus chØ thùc hiÖn c¸c líp 1 (líp vËt lý), líp 2 (líp liªn kÕt d÷ liÖu) vµ líp 7 (líp øng dông) trong 7 líp trong m« h×nh qui chiÕu OSI [3]. Trong ®ã c¶ 3 giao thøc FMS, DP vµ PA ®Òu cã chung líp liªn kÕt d÷ liÖu. Líp øng dông: Líp øng dông cña FMS bao gåm hai líp con lµ FMS (Fieldbus Message Specification) vµ LLI (Lower Layer Interface). Líp FMS ®¶m nhiÖm viÖc xö lý giao thøc sö dông vµ cung cÊp c¸c dÞch vô truyÒn th«ng, trong khi LLI ®ong vai trß trung gian cho FMS kÕt nèi víi líp 2 mµ kh«ng phô thuéc vµo c¸c thiÕt bÞ riªng biÖt. Líp LLI cong cã nhiÖm vô thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng b×nh th­êng thuéc c¸c líp 3-6. Profibus _DP vµ Profibus – FMS sö dông cïng mét kü thuËt truyÒn dÉn vµ ph­¬ng ph¸p truy nhËp bus, v× vËy cã thÓ cïng ho¹t ®éng trªn mét ®­êng truyÒn vËt lý duy nhÊt. Líp vËt lý cña Profibus qui ®Þnh vÒ kü thuËt truyÒn dÉn tÝn hiÖu, m«i tr­êng truyÒn dÉn, cÊu tróc m¹ng vµ c¸c giao diÖn c¬ häc. C¸c kü thuËt truyÒn dÉn ®­îc sö dông ë ®©y lµ RS – 485, RS – 485 – IS vµ c¸p quang. RS – 485 – IS (IS: Intrinsically Safe) ®­îc ph¸t triÓn trªn c¬ së RS – 485 ®Ó cã thÓ sö dông trong m«i tr­êng ®ßi hái an toµn ch¸y næ Líp liªn kÕt d÷ liÖu ë Profibus ®­îc gäi lµ FDL (Fieldbus Data Link), cã chøc n¨ng kiÓm so¸t truy nhËp bus, cung cÊp c¸c dÞch vô c¬ b¶n cho viÖc trao ®æi d÷ liÖu mét c¸ch tin cËy, kh«ng phô thuéc vµo ph­¬ng ph¸p truyÒn dÉn ë líp vËt lý. CÊu tróc m¹ng vµ kü thuËt truyÒn dÉn: trong phÇn nµy chØ nªu 2 kü thuËt truyÒn dÉn: RS – 485vµ c¸p quang. [3] TruyÒn dÉn víi RS – 485: ChuÈn Profibus theo IEC 61158 qui ®Þnh c¸c ®Æc tÝnh ®iÖn häc vµ c¬ häc cña giao diÖn RS – 485 còng nh­ m«i tr­êng truyÒn th«ng, trªn c¬ së ®ã c¸c øng dông cã thÓ lùa chän c¸c th«ng sè thÝch hîp. C¸c ®Æc tÝnh ®iÖn häc bao gåm: Tèc ®é truyÒn th«ng tõ 9,6 kbit/s ®Õn MBit/s CÊu tróc ®­êng th¼ng kiÓu ®­êng trôc/®­êng nh¸nh C¸p truyÒn ®­îc sö dông lµ ®«i d©y xo¾n cã b¶o vÖ ChiÒu dµi tèi ®a cña mçi ®o¹n m¹ng tõ 100 ®Õn 1200 m, phô thuéc vµo tèc ®é truyÒn ®­îc chän. Sè l­îng tr¹m trong mçi ®o¹n lµ 32. ChÕ ®é truyÒn t¶i kh«ng ®ång bé vµ hai chiÒu kh«ng ®ång thêi. TruyÒn dÉn víi c¸p quang: C¸p quang thÝch hîp ®Æc biÖt trong lÜnh vùc øng dông cã nhiÔu m¹ng hoÆc ®ßi hái phñ m¹ng lín. C¸c lo¹i c¸p quang cã thÓ sö dông ë ®©y lµ: sîi thuû tinh, sîi chÊt dÎo. Truy nhËp bus: Profibus ph©n biÖt hai lo¹i thiÕt bÞ chÝnh lµ tr¹m chñ (master) vµ tr¹m tí (slave). C¸c tr¹m chñ cã kh¶ n¨ng kiÓm so¸t truyÒn th«ng trªn bus. Mét tr¹m chñ cã thÓ göi th«ng tin khi nã gi÷ quyÒn truy nhËp bus. Mét tr¹m chñ cßn l¹i gäi lµ tr¹m tÝch cùc. C¸c tr¹m tí chØ ®­îc truy nhËp bus khi cã yªu cÇu cña tr¹m chñ. Tr¹m tí cßn l¹i gäi lµ tr¹m thô ®éng. Hai ph­¬ng ph¸p truy nhËp bus cã thÓ ®­îc ¸p dông ®éc lËp hoÆc kÕt hîp lµ Token passing vµ Master/slave. [3] DÞch vô truyÒn d÷ liÖu: C¸c dÞch vô truyÒn d÷ liÖu thuéc líp 2 trong m« h×nh OSI. Profibus chuÈn ho¸ bèn dÞch vô trao ®æi d÷ liÖu, trong ®ã ba thuéc ph¹m trï dÞch vô kh«ng tuÇn hoµn vµ mét thuéc ph¹m vi dÞch vô tuÇn hoµn, cô thÓ lµ: SDN (Send Data with No Acknowledge): göi d÷ liÖu kh«ng x¸c nhËn. SDN (Send Data with Acknowledge): göi d÷ liÖu víi x¸c nhËn. SRD (Send and Request Data with reply): göi vµ yªu cÇu d÷ liÖu. CSRD (CyclÝSend and Request Data with reply): göi vµ yªu cÇu d÷ liÖu tuÇn hoµn. Ethernet: Ethernet lµ kiÓu m¹ng côc bé (LAN) ®­îc sö dông réng r·i nhÊt hiÖn nay. Ethernet ®­îc sö dông ®Çu tiªn vµo n¨m 1975. HÖ thèng Ethernet ngµy cµng ®ãng vai trß quan träng trong c¸c hÖ thèng c«ng nghiÖp. Bªn c¹nh viÖc sö dông c¸p ®ång trôc, ®«i d©y xo¾n vµ c¸p quang, gÇn ®©y Ethernet kh«ng d©y còng ®ang thu hót ®­îc sù thu hót lín. 2b LLC 1 VËt lý 2a MAC 802.2 802.1 CSMA/ CD 802.3 802.14 H×nh 6.15 – Ethernet/IEEE 802.3 trong tËp chuÈn IEEE 802 KiÕn tróc giao thøc: H×nh 5.15 minh ho¹ kiÕn tróc giao thøc cña Ethernet/ IEEE802.3 trong tËp chuÈn IEEE 802. Líp liªn kÕt ®­îc chia thµnh 2 líp con lµ líp LLC (Logical Link Control) vµ MAC (Medium Access Control). Nh­ vËy, ph¹m vi cña Ethernet/IEEE 802.3 chØ bao gåm líp vËt lý vµ líp MAC. CÊu tróc m¹ng vµ kü thuËt truyÒn dÉn: VÒ mÆt logic, Ethernet cã cÊu tróc bus. CÊu tróc m¹ng vËt lý cã thÓ lµ ®­êng th¼ng hoÆc h×nh sao tuú theo ph­¬ng tiÖn truyÒn dÉn. Bèn lo¹i c¸p th«ng dông nhÊt lµ: C¸p ®ång trôc víi chiÒu dµi tèi ®a 500m, c¸p ®ong trôc máng ví chiÒu dµi tèi ®a lµ 200 m, c¸p ®«i d©y xo¾n víi chiÒu dµi d©y xo¾n lµ 100 m, c¸p quang víi chiÒu dµi tèi ®a lµ 2000 m. Truy nhËp bus: Ethernet sö dông ph­¬ng ph¸p truy nhËp bus lµ CSMA/CD, thÝch hîp cho viÖc øng dông trong cÊp ®iÒu khiÓn vµ gi¸m s¸t. Mét vÊn ®Ò lín th­êng g©y lo ng¹i trong viÖc sö dông Ethernet ë cÊp tr­êng lµ ph­¬ng ph¸p truy nhËp bus ngÉu nhiªn CSMA/CD vµ sù ¶nh h­ëng tíi hiÖu suÊt còng nh­ tÝnh n¨ng thêi gian thùc cña hÖ thèng. ë ®©y, mét trong nh÷ng yÕu tè quyÕt ®Þnh tíi hiÖu suÊt cña hÖ thèng lµ thuËt to¸n tÝnh thêi gian chê truy nhËp l¹i cho c¸c tr¹m trong tr­êng hîp x¶y ra xung ®ét. ThuËt tÝnh to¸n ®­îc ¸p dông lµ Binary Exponential Backoff (BEB). C¬ chÕ giao tiÕp: Trong mét m¹ng Ethernet, kh«ng kÓ tíi bé chia hoÆc bé chuyÓn m¹ch th× tÊt c¶ c¸c tr¹m ®Òu cã vai trß b×nh ®¼ng nh­ nhau. Mçi tr¹m cã mét ®Þa chØ riªng biÖt, thèng nhÊt toµn cÇu. ViÖc giao tiÕp gi÷a c¸c tr¹m th«ng qua c¸c giao thøc, vÝ dô NetBUI, IPX/SPX hoÆc TCP/IP. Tuú theo giao thøc cô thÓ, c¨n c­íc (tªn, m· sè hoÆc ®Þa chØ) cña bªn göi vµ bªn nhËn trong mét bøc ®iÖn cña líp phÝa trªn (vÝ dô líp m¹ng) ®­îc dÞch sang ®Þa chØ Ethernet tr­íc khi chuyÓn xuèng líp MAC. Bªn c¹nh giao tiÕp tay ®«i, Ethernet cßn hç trî ph­¬ng ph¸p th«ng b¸o ®ång lo¹t. Trong b¶n vÏ cuèi cïng sÏ thÓ hiÖn hÖ thèng míi thiÕt kÕ vµ hÖ DCS më réng KÕt luËn Sau mét thêi gian lµm viÖc t«i ®· hoµn thµnh nhiÖm vô ®Ò ra lµ: ThiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn hÖ thèng ®iÒu hoµ kh«ng khÝ c«ng suÊt lín dïng m¸y l¹nh kiÓu Water Chiller (theo m« h×nh ®ang sö dông t¹i ViÖn VÖ sinh DÞch tÔ Trung ­¬ng – Sè 1 – YAXANH) trªn c¬ së sö dông hÖ thèng ®iÒu khiÓn PLC. Trong qu¸ tr×nh lµ ®Ò tµi nµy, t«i ®· gÆp rÊt nhiÒu khã kh¨n, ®Æc biÖt lµ tµi liÖu kh«ng cã ®ñ. Tuy nhiªn nhê sù gióp ®ì nhiÖt t×nh cña c¸c thÇy gi¸o trong bé m«n vµ cña b¹n bÌ cïng víi sù cè g¾ng cña b¶n th©n t«i ®· hoµn thµnh ®å ¸n tèt nghiÖp nµy. Trong thêi gian lµm ®å ¸n t«i ®· hoµn thµnh khèi l­îng c«ng viÖc sau: T×m hiÓu hÖ thèng ®iÒu khiÓn cña hÖ thèng ®iÒu hoµ kh«ng khÝ c«ng suÊt lín t¹i ViÖn VÖ sinh DÞch tÔ Trung ­¬ng. T×m hiÓu vÒ ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh vµ c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn trªn mét sè hÖ thèng ®iÒu hoµ tiªu biÓu. Nghiªn cøu, ®¸nh gi¸ c¸c ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh tham sè tèi ­u cña bé ®iÒu chØnh. Nghiªn cø , khai th¸c, øng dông bé ®iÒu khiÓn sè PLC vµ PLC S7 – 300 cña h·ng Siemens. T×m hiÓu vÒ hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph©n t¸n DCS vµ mét sè hÖ thèng bus tiªu biÓu. ThiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn øng dông kü thuËt sè cho hÖ thèng ®iÒu hoµ dùa theo m« h×nh cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn t¹i ViÖn VÖ sinh DÞch tÔ Trung ­¬ng trªn c¬ së PLC S7 – 30 cña h·ng Siemens. Do tr×nh ®é vµ thêi gian cã h¹n nªn trong ®å ¸n nµy ch¾c ch¾n cßn nhiÒu thiÕt sãt. RÊt mong nhËn ®­îc ý kiÕn ®ãng gãp cña c¸c thÇy, c¸c b¹n ®Ó ®­îc häc hái thªm vµ ®Ó ®å ¸n nµy ®­îc hoµn thiÖn h¬n.