- 1 1.1 Tổng quan về hệ thống điều khiển, giám sát. - 1 1.1.2 Cấu trúc và các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển, giám sát . - 3 1.1.3 Mô hình phân cấp chức năng của hệ thống điều khiển, giám sát. - 4 1.1.4 Các cấu trúc điều khiển. - 6 1.2 Hệ thống điều khiển phân tán DCS. - 10 1.2.1 Khái niệm về hệ thống điều khiển phân tán. - 10 1.2.2 Các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển phân tán. - 12 a) Trạm điều khiển cục bộ. - 15 d) Hệ thống bus truyền thông. - 16 1.2.3 Các giải pháp cho hệ thống điều khiển phân tán. - 31 Chương 3: Hệ thống DCS CENTUM VP của hãng Yokogawa. - 32 3.1 Tổng quan về hệ thống DCS CENTUM VP. - 32 3.1.2 Lịch sử phát triển của các hệ thống CENTUM. - 33 3.1.3 Các ưu điểm của hệ thống CENTUM VP. - 35 3.2 Cấu trúc phần cứng của hệ thống CENTUM VP. - 38 3.2.3 Trạm điều khiển hiện trường (Field Control Station. - 40 3.2.5 Hệ thống bus, mạng truyền thông. - 40 3.3 Công cụ phần mềm của hệ thống CENTUM VP. - 46 3.3.1 Công nghệ phần mềm trong hệ thống CENTUM VP. - 47 3.3.2 Các khối chức năng điều khiển cơ bản. - 47 a) Khối điều khiển PID. - 47 b) Bộ điều khiển PI lấy mẫu (PI – HLD. - 49 c) Bộ điều khiển PID Batch Switch (PID-BSW. - 50 e) Bộ điều khiển PID tự chỉnh PID-STC. - 50 3.3.3 Cấu hình phần mềm hệ thống. - 54 Chương 4: Ứng dụng thiết kế hệ thống điều khiển DCS cho dây chuyền sản xuất axit sunfuric tại Công ty CP DAP số 2 - Vinachem. - 55 4.1 Yêu cầu về mức độ điều khiển. - 63 4.2 Yêu cầu của hệ điều khiển. - 67 4.3.3 Các hệ thống phụ. - 67 4.4 Xây dựng cấu trúc của hệ thống DCS. - 68 4.4.1 Cấp điều khiển. - 68 4.4.2 Cấp điều khiển giám sát. - 72 4.5 Thiết lập chương trình cho hệ thống DCS. - DCS Distribution Control System Hệ thống điều khiển phân tán 2. - FCS Field Control Station Trạm điều khiển hiện trường 5. - FCU Field Control Unit Bộ điều khiển hiện trường 6. - OPC OLE for Process Control OLE cho điều khiển quá trình 11. - 64 Bảng 4 Số lượng I/O của hệ thống. - 68 Bảng 5 Hệ thống module vào ra và module kết nối. - 75 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1.1 Các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển giám sát. - 5 Hình 1.1.3 Điều khiển tập trung với cấu trúc vào/ra tập trung. - 7 Hình 1.1.4 Điều khiển tập trung với cấu trúc vào/ra phân tán. - 7 Hình 1.1.5 Điều khiển phân tán với cấu trúc vào/ra tập trung. - 8 Hình 1.1.6 Điều khiển phân tán với cấu trúc vào/ra phân tán. - 10 Hình 1.2.1 Sơ đồ cấu trúc chung của hệ thống điều khiển phân tán. - 12 Hình 1.2.2 Hệ thống CENTUM CS3000 của Yokogawa. - 18 Hình 1.2.3 Hệ thống DeltaV. - 19 Hình 1.2.4 Hệ thống PCS7 của Siemens. - 26 Hình 3.1.1 Mô hình hệ thống CENTUM VP. - 32 Hình 3.1.2 Lịch sử phát triển của các hệ thống CENTUM. - 38 Hình 3.2.2 FIO của hệ thống CENTUM VP. - 42 Hình 3.2.5 Fieldbus trong hệ thống CENTUM VP. - 45 Hình 3.2.7 Cấu hình hệ thống với các BCV. - Luận văn thực hiện việc nghiên cứu với những nội dung chính như sau: Chương 1: Tổng quan hệ thống điều khiển phân tán. - Chương 3: Hệ thống DCS CENTUM VP của hãng Yokogawa. - Điều này mang nhiều ý nghĩa trong việc nghiên cứu tích hợp các hệ thống điều khiển phân tán DCS (Distributed Control System), các hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) với hệ thống điều hành sản xuất MES (Manufacturing Execution System), và các hệ thống hoạch định tài nguyên công ty ERP (Enterprise Resource Planning). - Trong khi đó, hệ thống điều khiển giám sát đóng vai trò giao diện giữa người vận hành và máy. - Tóm lại, một hệ thống điều khiển và giám sát bao gồm các thành phần chức năng chính sau đây. - Hệ thống điều khiển giám sát: Các thiết bị và phần mềm giao diện người máy, các trạm kỹ thuật, các trạm vận hành, giám sát và điều khiển cao cấp. - Hệ thống bảo vệ, cơ chế thực hiện chức năng an toàn. - Chương 1: Tổng quan về hệ thống điều khiển phân tán 5 Thông thường người ta chỉ coi ba cấp dưới thuộc phạm vi của một hệ thống điều khiển giám sát. - Các thiết bị này có thể thực hiện xử lý thô thông tin trước khi đưa lên cấp điều khiển. - Chương 1: Tổng quan về hệ thống điều khiển phân tán 6 Cấp điều khiển giám sát có chức năng giám sát và vận hành một quá trình kỹ thuật. - Đối với hệ thống điều khiển phân tán, sơ đồ phân cấp gồm 4 cấp: chấp hành, điều khiển, điều khiển giám sát, quản lý. - 1.1.4 Các cấu trúc điều khiển Có các loại cấu trúc điều khiển như sau. - Một máy tính duy nhất được dùng để điều khiển toàn bộ quá trình kỹ thuật. - Giải pháp này dẫn đến các hệ thống có cấu trúc điều khiển phân tán hay còn được gọi là các hệ điều khiển phân tán (HĐKPT). - Giải pháp sử dụng các hệ điều khiển phân tán với cấu trúc vào/ra phân tán và các thiết bị trường thông minh chính là xu hướng trong xây dựng các hệ thống điều khiển và giám sát hiện đại. - Một hệ thống DCS tiêu biểu có các trạm điều khiển hoạt động độc lập và điều khiển từng bộ phận chuyên dụng của nhà máy. - Một đặc điểm nổi bật của hệ thống DCS là việc sử dụng tagname. - Trạm điều khiển cục bộ (LCS, Local Control Station. - Chương 1: Tổng quan về hệ thống điều khiển phân tán 16 Để việc phát triển hệ thống phần mềm được thuận lợi, các nhà sản xuất cung cấp các thư viện khối hàm chuyên dụng. - d) Hệ thống bus truyền thông ❖ Bus hệ thống Bus hệ thống có chức năng nối mạng các trạm điều khiển cục bộ với nhau và với các trạm vận hành và trạm kỹ thuật. - nhận lệnh, tham số điều khiển từ các trạm phía trên. - a) Các hệ DCS truyền thống Chương 1: Tổng quan về hệ thống điều khiển phân tán 18 Các hệ này sử dụng các bộ điều khiển quá trình đặc chủng theo kiến trúc riêng của nhà sản xuất. - Một số hệ thống DCS tiêu biểu. - Đa số các PLC vừa có thể sử dụng cho bài toán điều khiển logic và điều khiển quá trình. - hệ điều hành dùng cho IPC có Chương 1: Tổng quan về hệ thống điều khiển phân tán 21 thể là Windows NT, Windows CE, Linux, hay là các hệ điều hành thời gian thực như VxWorks. - Nó cạnh tranh mạnh mẽ với PLC trong các ứng dụng điều khiển. - PC công nghiệp được sử dụng trong hệ thống điều khiển phân tán DCS điều khiển quá trình sản xuất. - Các vấn đề kỹ thuật Các vấn đề kỹ thuật dưới đây đặc biệt quan trọng khi nghiên cứu hệ thống điều khiển phân tán. - Các công cụ phần mềm điều khiển giám sát cũng được tích hợp và sử dụng chung một cơ sở dữ liệu trong hệ thống. - Các chức năng điều khiển của hệ thống được thiết lập để đảm bảo sự tin cậy của hệ thống. - Cho phép kết nối dễ dàng với các thiết bị điều khiển lập trình PLC. - 3.2.5 Hệ thống bus, mạng truyền thông a. - Bus điều khiển V-net/IP Hệ thống bus điều khiển cũng quan trọng như các trạm điều khiển FCS. - Hệ thống CENTUM VP sử dụng bus điều khiển V-net / IP. - Các hệ thống điều khiển PLC cũng được nối với hệ thống DCS thông qua mạng Ethernet sử dụng cáp đồng trục hoặc cáp quang. - Hình 3.2.5: Fieldbus trong hệ thống CENTUM VP (Nguồn: www.yokogawa.com) e. - Các thiết bị phục vụ truyền thông: Hệ thống điều khiển tích hợp CENTUM VP là hệ thống DCS cho các nhà máy quy mô lớn. - Để thực hiện mục đích này, hệ thống CENTUM VP đã sử dụng các thiết bị truyền thông sau để liên kết với bus điều khiển Vnet. - Với gói này, CENTUM VP có thể dễ dàng kết nối với phần mềm Hệ thống điều hành Sản xuất (Manufacturing Execution System - MES) hoặc Phần mềm Quản lý Thông tin Nhà máy (Plant Information Management System - PIMS). - 3.3.2 Các khối chức năng điều khiển cơ bản Trong phần mềm điều khiển của hệ thống CENTUM VP các khối chức năng thực hiện chức năng điều khiển là các bộ điều khiển PID. - Biểu thức tính toán điều khiển PID sử dụng trong hệ thống điều khiển điều chỉnh. - Trong bộ điều khiển PID lấy mẫu có 2 tham số cần quan tâm. - Đó là chu kỳ lấy mẫu TS và thời gian điều khiển TC. - OK Chương 4_ Ứng dụng thiết kế Hệ thống điều khiển DCS cho dây chuyền sản xuất axit sunfuric tại Công ty CP DAP số 2 - Vinachem 76 Hình 4.5.1: Tạo dự án mới trên phần mềm CENTUM VP R6 3. - Chương 4_ Ứng dụng thiết kế Hệ thống điều khiển DCS cho dây chuyền sản xuất axit sunfuric tại Công ty CP DAP số 2 - Vinachem 80 Click chuột phải vào mục Stencil vừa Tạo “test. - KẾT LUẬN Sau một thời gian nghiên cứu tôi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp cao học với đề tài: “Thiết kế hệ thống điều khiển phân tán cho dây chuyền sản xuất axit sunfuric tại Công ty cổ phần DAP số 2 - Vinachem”. - Nghiên cứu, tìm hiểu hệ thống điều khiển CENTUM VP của hãng Yokogawa về cả phần cứng và công cụ phần mềm
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt