CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG DCS- CENTUM CS 3000

Transcription

1 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG DCS- CENTUM CS 3000 CENTUM CS 3000 là một hệ thống điều khiển sản xuất tích hợp cho các ứng dụng điều khiển quá trình được thiết kế phù hợp với các nhà máy có quy mô từ nhỏ đến rất lớn. Mỗi bộ phận như xí nghiệp, đơn vị kinh doanh, khu vận hành, buồng điều khiển hay hiện trường đều có thể được kết nối với nhau sử dụng công nghệ truyền thông tiên tiến nhất. Mạng truyền thông được sử dụng để tối ưu toàn bộ hệ thống, giảm nhân lực vận hành tại hiện trường, tăng mức độ tự động hoá, tăng năng suất và dĩ nhiên tăng lợi nhuận sản xuất Hệ thống này là một sự tổ hợp của các công nghệ mới nhất hiện nay với các tính năng ưu việt như: Môi trường mở, độ linh hoạt, độ bền của hệ thống cho tối ưu hoá toàn bộ doanh nghiệp, Môi trường vận hành tối ưu, phần cứng có thể cập nhật tới những công nghệ mới nhất, Giá thành sở hữu thấp nhất, lợi nhuận tăng cao Các chức năng thiết kế kỹ thuật tối ưu. 1.1 CẤU HÌNH PHẦN CỨNG HỆ THỐNG DCS Hình dưới đây là sơ đồ khối cơ bản của hệ thống CENTUM CS Hệ thống điều khiển phân tán-dcs Trang 1

2 1.1.1 Trạm Giao diện - Human Interface Station (HIS) HIS được sử dụng chủ yếu cho việc vận hành và giám sát - nó hiển thị các biến qui trình, các tham số điều khiển, các báo hiệu cần thiết để người vận hành có thể nhanh chóng nắm bắt được các trạng thái vận hành của nhà máy. Nó cũng kết hợp giao diện mở do đó các máy tính giám sát có thể truy nhập vào đồ thị dữ liệu (Trend data), các thông điệp (Messages), và dữ liệu xử lý (process data). Yokogawa cung cấp 3 kiểu trạm giao diện (HIS), đáp ứng các nhu cầu khác nhau của khách hàng chạy trong hệ điều hành Microsoft Windows. HIS loại Enclose- Enclose Display Style Console HIS Loại Enclose được thiết kế dựa theo kiểu dáng của trạm vân hành phiên bản cũ CENTUM, cho phép đặt các trạm sát nhau, màn hình cảm ứng, bàn phím vận hành có 8 nhóm điều khiển, có tiếp điểm vào/ra phụ và các phím chức năng khác. Enclose Display Style Console HIS HIS loại Open Display- Open Display Style Consol HIS HIS loại Open Display là loại kiểu dáng mới của HIS với màn hình tinh thể lỏng (LCD): có thể lựa chọn kích thước hiển thị và kiểu bàn phím, màn hình cảm ứng, bàn phím vận hành có 8 nhóm điều khiển, có tiếp điểm vào/ ra phụ Hệ thống điều khiển phân tán-dcs Trang 2

3 HIS loại Desktop -Desktop HIS His loại desktop thực hiện các chức năng của HIS trên một màn hình cá nhân PC, và có thể sử dụng cùng với bàn phím chuyên dùng loại phím phẳng chống bụi, nước. Hệ thống điều khiển phân tán-dcs Trang 3

4 Bàn phím vận hành Bàn phím vận hành có hai loại: một loại được thiết kế với bàn phím vận hành có 8 nhóm điều khiển để sử dụng với HIS loại Console, loại khác được thiết kế bàn phím chỉ có một nhóm điều khiển để sử dụng với cả hai loại HIS là consol và Destop Hệ thống điều khiển phân tán-dcs Trang 4

5 1.1.2 Trạm Điều khiển hiện trường Field Control Station (FCS) FCS Cung cấp chức năng điều khiển quá trình, chẳng hạn như điều khiển điều tiết, điều khiển tuần tự và tính toán. Có 4 loại trạm FCS đựơc lựa chọn để đáp ứng theo loại và kích thước của từng ứng dụng, vì thế việc mở rộng hay nâng cấp hệ thống có thể được thực hiện dễ dàng. Chuẩn FCS có hai loại gồm: KFCS và LFCS KFCS-Standard Type Filed Control Station for FIO: FCU và Node được kết nối sử dụng loại Bus mở rộng nối tiếp ESB (Extended Serial Backboard) hoặc Bus tăng cường ER (Enhanced Remode) LFCS- Standard Type Field Control Station for RIO: FCU và Node được kết nối sử dụng bus vào/ra từ xa (RIO-Remode Input Output) Loại trọn bộ (Compact FCS): FCU và Node được kết nối cùng một tủ. loại trọn bộ mới nhất hiện nay có cấu trúc rất gọn để có thể lắp đặt ở những khu vực giới hạn về không gian. Khi lắp đặt trong tủ, các bộ vào ra nhỏ hơn sẽ có kích thước chân cắm nhỏ hơn. Hệ thống điều khiển phân tán-dcs Trang 5

6 Cấu hình của FCS KFCS-Standard Type Field Control Station for FIO KFCS được kết hợp bởi một FCU, ESB bus, EB bus và Node unit. Kiến trúc CPU và sự kết hợp với kiểu lắp đặt là sẵn có cho lựa chọn tối ưu: o Kiến trúc CPU: Đơn hoặc kép o Kiểu lắp đặt: loại tủ (cabinet) hay giá cắm (Rack) o ESB bus: Đơn hay dự phòng kép o EB bus: Đơn hay dự phòng kép Hệ thống điều khiển phân tán-dcs Trang 6

7 Field Control Unit (FCU) FCU bao gồm các card xử lý và một số các bộ phận khác để thực hiện chức năng tính toán điều khiển cho FCS, đối với CPU dự phòng kép, card xử lý, các bộ nguồn, các bộ pin và các card bus giao tiếp ESB được dự phòng kép ESB Bus và ER Bus ESB bus (Extended Serial Backboard) là một bus truyền thông được sử dụng để kết nối các Node cục bộ được lắp đặt trong cùng một tủ với FCU. Bus này có thể được dự phòng kép. Khoảng cách truyền tối đa là 10m EB bus (Enhanced Remode bus) là một bus truyền thông được sử dụng để kết nối giữa các node từ xa với CPU bởi mô đun bus tăng cường (EB) được lắp đặt ở node cục bộ. Bus này cũng có thể được dự phòng kép, việc sử dụng bus này, các node có thể được lắp đặt ở trong cùng một tủ vời FCU hoặc ở vị trí cách xa tủ. Khoảng cách truyền tối đa của nó là 185m sử dụng cáp đồng trục 10 base 2 Ethernet tương thích hoặc 500m xử dụng cáp đồng trục 10 Base 5, hoặc tới 2 km sử dụng bộ lặp bus quang Hệ thống điều khiển phân tán-dcs Trang 7

8 ESB Bus FCU Local node (ESB bus node unit) Central instrument room Remote node (ER bus node unit) Optical bus repeater Remote node (ER bus node unit) Các Node phân tán Node Units (NU) for FIO NU for FCU là các bộ xử lý tín hiệu mà biển đổi và truyền tín hiệu xử lý vào /ra tương tự hay số nhận được từ các thiết bị trường đến FCU NU for FCU có bus ESB lắp đặt ở trạm FCS (cục bộ) và bus ER lắp đặt ở trong tủ và các tủ khác từ phía nhà máy (Từ xa) Hệ thống điều khiển phân tán-dcs Trang 8

9 Node unit được kết hợp của một mô đun bus giao tiếp ESB tớ hoặc mô đun bus giao tiếp tăng cường ER tớ và modun vào/ra Mô đun bus giao tiếp tớ ESB ESB Bus Slave Interface Module Mô đun này được lắp đặt trong các bộ node cục bộ để cho phép truyền thông với FCU. Mô đun có thể được dự phòng kép Mô đun giao tiếp bus tăng cường từ xa-er Bus Interface Mudule Mô đun này có một mô đun giao tiếp chủ được lắp đặt ở node cục bộ, và một mô đun giao tiếp tớ được lắp đặt ở node từ xa. Cả hai module có thể được dự phòng kép Mô đun vào/ra- I/O Module Những mô đun này biến đổi các tín hiệu vào /ra hiện trường tương tự và số. KFCS loại giá gắn Mounting of Standard FCS for FIO (KFCS) FCU và NU đối với FIO được gắn trong một tủ chuyên dụng, giá gắn mục đích chung hoặc các tủ mục đích chung Người sử dụng có thể định nghĩa được kiểu lắp đặt và sự kết hợp của FCU và node, ví dụ, FCU và một số Node được gắn trong một tủ chuyên dụng và các node còn lại được gắn Hệ thống điều khiển phân tán-dcs Trang 9

10 trong các giá gắn mục đích chung ở phía nhà máy. Đối với KFCS có thể lắp đặt tới 10 node cho mỗi một FCU, và 8 Môđun vào/ra có thể được lắp đặt cho mỗi một node o Đối với tủ chuyên dùng loại KFCS: Phía trước: Phía sau: o Tủ vào/ra mở rộng Phía trước: Phía sau: 1FCU, 5 node 5node 5 node 5node Hệ thống điều khiển phân tán-dcs Trang 10