Đồ án Đề tài System800xA

LỜI NÓI ĐẦU Đồ án đề tài System800xA System800xA mở rộng phạm vi của tất cả các hệ thống tự động hóa truyền thống trước đây bao gồm toàn bộ các chức năng tự động hóa trong những trạm vận hành đơn cũng như môi trường kĩ thuật, vì vậy mà các nhà máy hay các phân xưởng có thể vận hành tốt hơn, thông minh hơn và thực sự tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp. System800xA mở rộng vượt ra khỏi bản chất của điều khiển quá trình như quản lý sản xuất, an toàn, thiết bị trường thông minh, điều khiển động cơ, các hệ truyền động thông minh, quản lý thông tin, tối ưu hóa tài sản doanh nghiệp, hệ thống mô phỏng và tài liệu hóa dự án. Các chức năng mạnh được tích hợp sẵn trong System 800xA bao gồm: Các trạm vận hành, trạm kĩ thuật, chức năng quản lý thông tin, quản lý mẻ, chức năng tối ưu hóa tài sản doanh nghiệp, điều khiển và quản lí vào/ra, khả năng tích hợp thiết bị trường và rất nhiều chức năng khác. Mục Lục I.TỔng Quan vỀ HỆ DCS Industrial IT Aspect Server chứa các đặc tính của đối tượng quá trình :object management, names, security,trends,diagram … Connectivity Server: khả năng truy cập đến bộ điều khiển và các nguồn dữ liệu khác.Có thể có nhiều Connectivity Server trong hệ thống,mỗi server phục vụ một nhóm dữ liệu.Ví dụ như dịch vụ OPC (DA,AE,HDA) và SysMsg Application Server: Batch Management, Asset Optimization, Simulation and Optimization, and Information Management Ở ứng dụng nhỏ các server trên có thể cài đặt trên 1 máy PC,ở mạng lớn chúng cài ở các máy khác nhau Các trạm vận hành OS/ES trên PC,có thể thay đổi tùy theo chế độ login của người dung Trạm kỹ thuật ES để phát triển,lập trình Các màn hình HMI chuyên dụng :Process Panel hiển thị quá trình Các bộ điều khiển PLC AC800M,các vào ra từ xa S800,S900 kết nối xuống các loại bus trường tiều chuẩn. Mạng công ty và Mạng điều khiển hỗ trợ Ethernet giúp kết nối dễ dàng và mở rộng hệ thống. Khả năng hệ thống; Controllers (AC800M) per system 75 I/O Channels 45,000 OPC Items per second 30,000 Tags 60,000 Operator Workplaces / Clients 40 Monitors per Client 4 Remote Clients 15 Supported Fieldbuses FF, Profibus, HART Serial Protocols RS232C, Modbus, 3964R, Comli Communication Protocols OPC, OLE-DB, ODBC Network TCP/IP Redundant Operating System Windows Server, Windows XP / 2000 Cấu hình dự phòng cho Connectivity Server & Aspect Server Cấu hình dự phòng cho PLC AC800M Các thiết bị được dự phòng trong Industrial IT II. GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG II.1. GIỚI THIỆU VỀ CPU AC 800M CỦA HÃNG ABB II.1.1. Giới thiệu chung về AC 800M AC 800M có thể được hiểu như một cấu trúc phần cứng mà ở đó các đơn vị phần cứng (hardware units) riêng lẻ được nối với nhau phụ thuộc vào cấu trúc của các unit và hệ điều hành được chọn có thể lập trình để thực hiện nhiều chức năng khác nhau. Một khi cấu trúc phần cứng được xác định thì nó trở thành một AC 800M Controller. Những phần tử tạo nên một AC 800M Controller: Các Processor unit (PM851/PM856/PM860/PM861/PM864/PM865). Bộ xử lý chính xác cao (High Integrity Processor unit) (PM865/ SM801). Các giao tiếp truyền thông cho các phương thức khác nhau (CI851/CI852/CI853/CI854/CI854A/CI855/CI856/CI857/CI858/CI80) Đơn vị kết nối CEX-Bus (BC810). Các đơn vị cung cấp các mức năng lượng khác nhau. (SD821/SD822/SD823/SS822/SS823). Nguồn dự phòng (SB821). Một khi có thêm phần mềm điều khiển (Control Software) thì AC 800M Controller sẽ hoạt động hoặc như một bộ chu trình điều khiển đứng một mình, hoặc như một Controller thực hiện những nhiệm vụ điều khiển tại một mạng điều hành bao gồm nhiều Controller nối với nhau, các trạm vận hành (Operator Station) và các Server. Các hệ thống vào/ra có thể được nối với AC 800M Controller, trực tiếp với (S800I/O) hoặc qua PROFIBUS DP hoặc bus trường FOUNDATION Fieldbus. AC 800M Controller thì được cấp phát không có Control Software. Để tạo ra Controller và Control Software thì trước hết cần thiết phải tải phần sụn (Filmware) và tạo ra những ứng dụng đặc biệt làm công cụ thiết kế Control Builder M. AC 800M Controller là sự tổ hợp nhiều phần tử (unit) được gắn trên các thanh ray nằm ngang (DIN-rail). Bộ điều khiển AC 800M được thiết kế để tạo ra những ứng dụng mang lại hiệu quả cao, bảo dưỡng thuận lợi cho những giải pháp ứng dụng từ các bộ điều khiển khả trình (PLC) cỡ nhỏ đến những ứng dụng để điều khiển phân tán DCS (Distributed Control System), tổ hợp các điều khiển phân tán DCS và những ứng dụng điều khiển các hệ thống có tính toàn vẹn cao (High Integrity system). Hình II.11:: Ví dụ về một AC 800M Controller và một đơn vị S800 I/O Hình II.12: Cấu tạo bên ngoài của một đơn vị bộ xử lý (PM861) II.1.2 Giới thiệu về PM8xx/TP830 Processor Unit Về mặt vật lý bộ xử lý PM8xx/TP830 bao gồm hai thành phần cơ bản sau: Processor Unit (PM851/PM856/PM860/PM861/PM864/PM865) cùng bộ xử lý và các board cấp nguồn. Tấm cơ sở TP830 (Baseplate TP830). Giản đồ khối chức năng như hình vẽ. Bảng mạch CPU bao gồm bộ vi xử lý (microprocessor) và bộ nhớ RAM, các Controller gắn liền với tất cả các giao tiếp truyền thông, đồng hồ thời gian thực (real-time clock), các LED chỉ báo, nút ấn INIT và một CompactFlash giao tiếp. Chức năng chính của board cấp nguồn là phát không liên tục, các nguồn có điện áp +5V và +3.3V để cấp cho CPU và các phần tử I/O. Bảng mạch còn bao bao hàm cách ly quang RS-232C truyền/nhận cho Server port, cùng với nguồn pin dự phòng cho bộ nhớ/đồng hồ thời gian thực (RTC). Board giới hạn đươc bố trí trong tấm cơ sở TP830 ( TP830 Baseplate), là nơi xảy ra phần lớn các kết nối bên ngoài. Board thì được nối đất đến thanh ray DIN (DIN-rail) xuyên qua vỏ bọc kim loại. Nguồn 24V DC đưa đến TP830 Baseplate, năng lượng của tất cả các unit trên CEX-Bus và MuduleBus điện. Trong cấu trúc CPU đơn, nó có thể được nối tới một khối S800 I/O trực tiếp tới ổ cắm ModuleBus điện được gắn sẵn ở vị trí trên cạnh bên phải TP830 Baseplate. Hình II.13: Giãn đồ khối chức năng của PM856/PM860 Procesor Unit có một đầu nối bus mở rộng truyền thông ở vị trí bên trái của TP830 Baseplate. CEX-Bus giúp trải dài cổng truyền thông trên board cùng với những giao tiếp truyền thông bổ sung. PROFIBUS DB-V0/V1, FUONDATION Fieldbus H1, FOUNDATION Fieldbus High Speed Ethernet và các cổng RS-23C là vài ví dụ của những kiểu unit sẵn sàng cho việc kết nối tới CEX-Bus. Nó có thể được dùng làm giao tiếp truyền thông dự phòng. Hình II.14: Sự kết nối bên trong của AC 800M/S800 I/O trong cấu hình CPU đơn. Hình II.14 là những ví dụ về các cách khác nhau để nối các S800 I/O. Có thể nhận thấy một nhóm các phần tử nằm ở bên phải (số lượng phần tử tối đa là 12) được nối tới ModuleBus điện của một AC 800M Controller. Tuy nhiên, một nhóm bảy ở bên kia ( tối đa có 12 phần tử) có thể được thêm vào ModuleBus quang. Như vậy, nối các phần tử (sử dụng Modulebus) đến một AC 800M Controller đặt cùng một bộ xử lý thì bị hạn chế với một nhóm (Cluster) ModuleBus điện và một nhóm ModuleBus quang. Bên trái hình vẽ là một phần của PROFIBUS DP, nó cho phép tăng số lượng các phần tử nối vào mỗi AC 800M Controller. Ở đây phần được giới thiệu có một phần tử FCI (kiểu CI830) nối đến mạng PROFIBUS DP. Sử dụng những phần tử FCI cho phép ta chọn lọc các phần tử từ vài họ I/O. Hình II.15: Ví dụ về sự kết nối AC 800M và các đơn vị I/O dựa vào một FOUNDATION Fieldbus High Speed Ethernet (FF HSE). II.1.3. Giới Thiệu Đơn Vị Bộ Xử Lý PM861/PM864/PM865/TP830 – Redundancy Bộ xử lý dự phòng thì sẵn sàng cho PM861, PM864 và PM865. Trong trường hợp này, bộ điều khiển bao gồm hai bộ xử lý, mỗi cái bao gồm cả bộ nhớ và phần mềm ứng dụng. Một phần tử đóng vai trò bộ xử lý chính (Primary Processor), cái còn lại dự phòng (ở trạng thái sẵn sàng) và nó sẵn sàng hoạt động khi bộ xử lý chính bị lỗi. Bộ xử lý chính sẽ điều khiển quá trình. Khi đưa bộ xử lý dự phòng vào sẽ không gây ra dao động và thời gian hoàn thành chưa đến 10ms. Trong thời gian xảy ra sự thay đổi, các đầu ra của quá trình thì bị khóa. Sau khoảng thời gian xảy ra sự thay đổi trên, hệ thống hoạt động như một hệ thống không có dự phòng mà chỉ có một bộ xử lý hoạt động . Ta có thể thay thế bộ xử lý bị hỏng trong khi hệ thống đang hoạt động. Sau khi sự thay thế được thực hiện, hệ thống một lần nữa có một bộ xử lý khác dự phòng. Nếu một lỗi xuất hiện trong phần tử dự phòng, bạn cũng có thể thay thế nó trong khi hệ thống đang chạy. Những lỗi xuất hiện trong phần tử dự phòng có thể không ảnh hưởng đến sự hoạt động của phần tử chính (primary unit). Các lỗi trong phần cứng của Primary Processor là nguyên nhân để hệ thống thực hiện việc một sự thay thế đúng. Các lỗi trong phần cứng này là các lỗi đơn. Lập trình ứng dụng và truyền thông thì không bị ảnh hưởng bởi sự dự phòng. Chú ý, cổng nối tiếp COM3 trên TP830 thì không thể dùng trong cấu trúc CPU dự phòng. Các bộ xử lý PM861/PM864/PM865 có một RCU Link Connector để nối RCU. Trong một hệ thống có dự phòng, hai bộ xử lý nối với nhau cùng RCU Link Cable (tối đa 1 mét). Cả hai bộ xử lý còn được nối đến cùng CEX-Bus và cả hai cùng điều khiển. Các phần tử S800 I/O thì được nối đến hai CPU qua ModuleBus quang và hai bó (cluster) TB840 trên mỗi bó S800 I/O. ModuleBus điện gắn sẵn trên TP830 Baseplate (mạch gốc TP830) không được dùng cho nối S800 I/O trong một hệ thống dự phòng. II.1.4. AC 800M High Integrity. AC 800M được dùng trong các hệ thống ứng dụng quan trọng. Cấu hình chính của một hệ thống PM865, SM810, SS823 và hệ thống dự phòng S800 I/O High Integrity, chạy một phiên bản High Integrity của phần mềm điều khiển (Control Software). Đơn vị xử lý PM865 có thể chịu được các lỗi HW. Chức năng được thêm vào trên PM865 bao gồm: Bảo vệ chống xâm nhập điện áp cao. Một thiết bị định thời Watchdog đưa vào được cập nhật cùng dữ liệu từ SM810. Giám sát bộ tạo dao động thêm vào. Hỗ trợ cho hệ thống S800 I/O High Integrity. Hỗ trợ cho SM810. Tăng thêm hệ thống chuẩn đoán và kiểm tra trực tuyến cùng loại. Chức năng chính của SM810 là hoạt động như một Monitor cho HW và thực hiện SW và hai Module cùng là một hệ thống tương hợp SIL2 theo IEC61508 và chất lượng TUV là chưa giải quyết. SM810 đang chạy một SMSIL2 chứng nhận hệ thống đang hoạt động và có một mức độ rât cao của sự tự chuẩn đoán bao gồm: Bộ nhớ ảo. Bảo vệ quá áp đầu vào. Hai bộ định thời Watchdog độc lập Giám sát bộ tạo dao động. Hỗ trợ cho hệ thống S800 I/O High Integrity. Một tin tức lỗi nặng trên những chuẩn đoán bên trong. Những bức điện ModuleBus được dùng trong một hệ thống High Integrity dùng khái niệm của các cấu trúc. Những cấu trúc dài là các bức điện ModuleBus là sự mở rộng cùng một cỗ góp High Integrity bao gồm dữ liệu và CRC32. Những bức điện S800 Module gửi đến những hệ thống S800 I/O High Integrity sử dụng dữ liệu từ PM865 và CRC32 nghịch từ SM810. Những sự kiểm tra Module CRC32 I/O là đúng. Dữ liệu nhận được từ hệ thống S800 I/O High Integrity qua ModuleBus có CRC32 độc lập được xác định bởi cả hai SM810 và PM865. Một vài CRC32 hoặc những lỗi khác trong bức điện sẽ là kết quả trong một sự truyền thử lại và nếu được lặp lại, một hệ thống Shutdown và những phần tử đầu ra hệ thống S800 I/O High Integrity sẽ đi đến trạng thái an toàn. II.1.5. Phần Mềm Điều Khiển - Control Software Phần mềm sử dụng trong AC 800M Controller có tên là Control Software. Tên này không được dùng để thay thế cho một bộ phần mềm ứng dụng đặc biệt là một tên chung cho phạm vi của những chức năng được dùng trong bộ điều khiển. Các chức năng này thì được cung cấp bởi: Những chức năng phần cứng (sự giám sát, các Bus truyền thông, I/O Bus). Những chức năng phần sụn (Firmware Function) được tải vào Controller (hệ thống chấp hành thời gian thực, đồng hồ thời gian thực, truyền thông dự phòng). Các chương trình ứng dụng được tải vào trong bộ điều khiển (thư viện chức năng, nghi thức giao tiếp truyền thông). Để tạo ra một ứng dụng, thì nó cần thiết phải sử công cụ Control Builder M. Công cụ này có nhiều chức năng hữu ích thêm vào trong cấu hình hệ thống. Địa chỉ Ethernet: Mỗi TP830 Baseplate được cung cấp với cùng một địa chỉ Ethernet duy nhất mà cung cấp mỗi CPU một sự nhận biết phần cứng. Theo chức năng này cần mẫu của hai địa chỉ nhận dạng thường trực trong bộ nhớ không bay hơi (Nonvolatile Memory) của TP830 BasePlate. Địa chỉ thấp nhất (một mã Hex đặc tính 12) thì được định vị trên một nhãn dính được gắn trên TP830 Baseplate. Địa chỉ còn lại là thấp nhất +1. II.1.6. AC 800M Controller – Key Feature Sự kết nối của 192 tín hiệu I/O qua Electrical ModuleBus là sẵn có. Sự kết nối của 1344 tín hiệu I/O qua Optical ModuleBus là sẵn có. Sự kết nối của S100 I/O là sẵn có. Cho phép kết nối một số lượng I/O qua PROFIBUS DP-V0 và PROFIBUS DP-V1. Sự kết nối tới FOUNDATION Fieldbus High Speed Ethernet (FF HSE). Cho phép kết nối các nghi thức giao tiếp truyền thông của một số lượng lớn các cổng RS-232C truyền thông nối tiếp. Sự kết nối đến các mạng MasterBus 300. Sự kết nối đến INSUM qua Gateway (Ethernet/LON). Sự kết nối đến ABB Drives là sẵn sàng qua DriveBus và ModuleBus. Nguồn pin dự phòng được gắn sẵn trong bộ nhớ. Dự phòng CPU (PM861/PM864/PM865). II.1.7. Các Phiên Bản Sản Phẩm Version Discription User Doc 3.1 PM851 3BSE 036 351 R101 3.0 PM865,PM861A,PM864A, BC810,SM810,CI854A,CI858, CI860 và SS823 được thêm vào 3BSE 030 827 R201 PM 864được thêm vào 3BSE 027 941 R301 CI855 và CI856 được thêm vào. 3BSE 027 941 R101 2.0 PM861 và CI854/CI857 được thêm vào 3BSE 026 020 R101 1.1 PM856 và CI852 được thêm vào. 3BSE 019 193 R201 1.0 Sự phát triển AC 800M đầu tiên 3BSE 019 193 R101 II.1.8. LẮP ĐẶT – Installation 1. Chọn vị trí lắp đặt Các yêu cầu chọn vị trí lắp đặt: Hệ thống AC 800M được thiết kế để sử dụng bên trong những môi trường công nghiệp đòi hỏi khắt khe. Đa số các ứng dụng không yêu cầu những sự lắp ráp đặc biệt về môi trường và như vậy sự lắp đặt theo những tiêu chuẩn điều chỉnh sẽ đáp ứng. Khi lập kế hoạch một sự lắp đặt hệ thống điều khiển, những điểm tiếp theo cần được xem xét: Nhiệt độ: nó rất quan trọng để nhớ rằng nhiệt độ không khí bao quanh chẳng khác gì trong giới hạn cho phép. Độ tin cậy của hệ thống sẽ tăng lên khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ cho phép. Nếu nhiệt độ lớn nhất vượt quá nhiệt độ cho phép, trong môi trường ẩm ướt, các tụ điên điện phân và đa số các chất bán dẫn sẽ bị phá hủy dần. Sự rung động: Hệ thống AC 800M nên được lắp đặt trong phòng điều khiển. Các bộ phận giảm Shock sẽ bảo vệ thường xuyên thiết bị khỏi những sự rung động quá mức cho phép. Nếu sự rung động hoặc Shock là nhân tố chính, thì phải tiến hành đo đạc để giảm bớt vấn đề này. Sự làm mát: Sự làm mát được thực hiện nhờ biện pháp đối lưu. Các phần tử AC 800M được thiết kế lắp lên tường và cần phải được đặt theo phương nằm ngang trên thanh ray có đinh vit chặt để tránh phát sinh nhiệt độ bên trong các phần tử. Nhiệt độ trong cabin cần giữ không vượt quá 40oC (104oF), người ta sử dụng quạt để lưu thông không khí trong phòng. a. Cáp (cable): Không có các yêu cầu đặc biệt cho việc lắp đặt cáp truyền thông kết nối đến AC 800M. Tuy nhiên: Những cáp cho truyền thông khoảng cách ngắn không có các modem cần phải luôn luôn được gửi ở khoảng cách ngắn 10cm từ những cáp khác. Tất cả các cáp kết nối tới AC 800M cần được gửi ở một khoảng cách ngắn là 30cm từ tất cả các cáp năng lượng và 10cm từ các cáp thuộc về tiêu chuẩn quốc tế (4 lớp). Luôn luôn sử dụng các loại cáp được bảo vệ cho: Truyền thông. Sự phát xung tần số cao. Các tín hiệu tương tự mức thấp, Pt100 và các cặp nhiệt điện là ví dụ. Các ứng dụng tín hiệu tương tự với một sự chính xác hệ thống với 12bit hoặc hơn. b. Lắp đặt AC 800M lên DIN-Rail Các đơn vị AC 800M đơn giản (CPU và các giao tiếp truyền thông) thì được làm mát bằng sự đối lưu, chúng được lắp đặt vào một DIN-rail nằm ngang. Chức năng của DIN-Rail như một sự nối đất rất hiệu quả cho hệ thống, sử dụng các đinh vít để cố định các phần của AC 800M để tránh gây ra rung động cho hệ thống. 2 Các cổng truyền thông (Comunicaton Ports) CN1 và CN2. Mạng điều khiển kết nối đến hoặc hai bộ kết nối RJ45 (CN1và CN2) phụ thuộc vào việc lựa chọn mạng (đơn hoặc dự phòng). Sử dụng một bộ kết nối RJ45 cho IEEE802.3 (Ethernet) để kết nối đến một loại cáp Shielded Twusted Pasr (cáp xoắn đôi) (STP 5 lớp). Cổng COM3 (COM3 port). COM3 là một cổng RS232C với những modem tín hiệu. Cổng này thì được sử dụng cho các nghi thức giao tiếp nối tiếp (serial protocols) như Modbus, cácSiemen 3964R, COMLT. Cổng COM4 (COM4 port). Cổng COM4 cũng là một cổng RS232C, cách ly quang và không có modem tín hiệu. Kết nối Control Builder đến cổng khi việc kết nối trực tiếp đến bộ điều khiển, hoặc khi không đòi hỏi, không có nhu cầu kết nối kết nối công cụ từ xa qua mạng điều khiển. II.1.9. CẤU HÌNH (Configuration) Sử dụng công cụ kỹ thuật Control Builder để thiết lập cấu trúc phần cứng (I/O và các đơn vị truyền thông) và tạo ra các chương trình ứng dụng cùng ngôn ngữ điều khiển theo tiêu chuẩn IEC 61131-3. - Các chương trình có thể soạn thỏa và chạy độc lập như một công cụ chạy mô phỏng trước khi tải xuống một ứng dụng tới bộ điều khiển. Control Builder cung cấp một tập hợp các lựa chọn: - Control Builder Online Help cung cấp chi tiết thông tin từng bước khi tạo ra một ứng dụng cho bộ điều khiển AC 800M. - Control Builder được cài đặt trong một PC mà PC này được kết nối tới AC 800M Controller qua Control Network và các cổng CN1 hoặc CN2 trên Controller như hình vẽ dưới. Cần chú ý rằng một TK212 thì được hạn chế với một cổng Ethernet (CN1), theo đó một Ethernte dự phòng thì không sẵn có để dùng. Trong một cấu hình dự phòng, Control Builder thì được kết nối đến cổng COM4 của CPU chính. Nếu phần cứng trong AC 800M không chạy chính xác, lúc này có thể không sử dụng các cổng CN1 và CN2. Tuy nhiên sự kết nối qua cổng COM4 thì luôn luôn sẵn sàng. II.1.10. SỰ HOẠT ĐỘNG CỦA AC 800M Phần này mô tả sự hoạt động của bộ điều khiển AC 800M, bao gồm một đơn vị bộ xử lý PM8xx (cấu trúc đơn hoặc dự phòng), cùng với nhiều đơn vị lựa chọn khác nhau. Được trang bị với phần mềm điều khiển (Control Software), các đơn vị phần cứng PM8xx/TP830 cơ bản được lắp trên nền tảng phần cứng AC 800M cấu thành một bộ điều khiển AC 800M (Controller AC 800M). 1. LED chỉ báo Sự hoạt động của của một đơn vị xử lý PM8xx thông qua trạng thái của các LED chỉ báo như bảng sau : Ký hiệu Màu Chức năng F(fault) Red - Trạng thái bình thường – OFF. - Restart (INT) tạm thời sáng F(ault). - Cũng có thể được hoạt động bằng chương trình phần mềm R(run) Green - Trạng thái bình thường – ON. - Restart (INIT) tạm thời bị tắt R(un). Khi khởi động lại nhấn nút ấn (INIT) (3 giây hoặc hơn) cho đến khi có ánh sáng R(un). P(power) Green - Trạng thái bình thường – ON. - Khi nào sáng, chỉ báo bộ biến đổi CPU DC/DC đang phát điện áp một chiều +5V và +3.3V. - Không điều khiển bằng phần mềm. B(battery) Green - Trạng thái bình thường – ON. - Sáng khi điều kiện nguồn pin bên trong hoặc bên ngoài thõa mãn. - LED thì được điều khiển bằng một phần mềm kiểm tra điện áp nguồn pin – BATTOR (1) . Tx Yellow - Truyền dữ liệu (2) qua CN1+CN2 và COM3+COM4 Rx Yellow - Nhận dữ liệu (2) qua CN1+CN2 và COM4+COM4. Hợp lý cho PM861 / PM864 / PM865 PRIM (primary) Yellow - Sáng trong cấu trúc đơn hoặc cấu trúc dự phòng. - Chỉ báo Primary CPU trong cấu trúc dự phòng. - Điều khiển bằng phần mềm. DUAL Yellow Sáng khi CPU đang chạy trong cấu trúc dự phòng và trạng thái đã đồng bộ. (1) Phần mềm thực hiện chu kỳ kiểm tra các mức điện áp nguồn pin qua một LED chuyên dụng điều khiển đầu vào. Nguồn pin cung cấp nguồn dự phòng cho cả hai bộ nhớ ứng dụng và đồng hồ thời gian thực trong thời gian nguồn giảm. Điện áp nguồn pin được kiểm tra bằng phần mềm. (2) Chỉ duy nhất CN1 cho PM851. Không kết nối tới CN2. 2. Các công tắc và nút ấn. Các công tắc và nút ấn của PM8xx được mô tả như bảng sau : Ký hiệu Kiểu Chức năng INIT Nút ấn bình thường Bắt đầu: 1. Khởi động lại lạnh nếu INIT được trợ giúp ít hơn 2.5 giây. 2. Khởi động lại bộ điều khiển nếu INIT được trợ giúp nhiều hơn 3 giây. Nếu INIT được ấn trên một công tắc trên Primary CPU trong cấu trúc dự phòng tới CPU dự phòng sẽ được bắt đầu Bảng các đầu nối của PM8xx/TP830 như bảng sau : Ký hiệu Chức năng L+ L- SA SB Kết nối bộ cấp điện bên ngoài - 24V DC - 0 V - Kiểm tra đầu vào nguồn dự phòng . - Kiểm tra đầu vào nguồn dự phòng . B+ B- Sự kết nối nguồn pin bên ngoài. - Dương nguồn ( pin). -Âm nguồn (pin). Tx Rx Sự kết nối ModuleBus Cổng truyền dữ liệu (Optical) Cổng nhận dữ liệu (Optical) MODULEBUS Cung cấp sự mở rộng của I/O CEX-BUS Cung cấp sự mở rộng các cổng truyền thông trên bảng mạch. Đầu nối liên kết RCU Cung cấp thông tin và truyền dữ liệu giữa CPU chính và dự phòng trong cấu trúc dự phòng. 3. Khởi động (Start-up) Tải xuống phần sụn (Firmware download). Địa chỉ IP bộ điều khiển (Controller IP address). Ứng dụng tải xuống (Downloading application). Phần sụn được cập nhật (Updating Firmware). Khởi động trong cấu trúc dự phòng : Lúc khởi động, một vài thứ về bus CEX và các module CEX phải tính đến khi khởi động một hệ thống AC 800M dự phòng: Không sử dụng các đơn vị BC810. Ít nhất có một module CEX cần được chèn vào. Sau khi xây dựng lại phần cứng trên bus CEX, sau đó dời tiếp hoặc thêm một số tấm cơ sở (được trang bị cùng module CEX hoặc không). Các kiểu khởi động (Start modes) : Khởi động “nóng” (Warm start): Các giá trị khác nhau được khởi tạo. Bắt đầu sự khởi động lại “nóng” thì ngừng cung cấp nguồn một vài giây. Kéo theo một sự gián đoạn nguồn cung cấp, chức năng sự khởi động lại “nóng” sẽ tự động phục hồi lại năng lượng. Khởi động lại “nguội” (Cold Restart): chương trình ứng dụng khởi động lại, các giá trị được khởi tạo lại. Để bắt đầu khởi động lại “nguội” thì bộ điều khiển cần được khởi động lại bằng cách nhấn nút ấn INIT trong một thời gian (ít nhất hơn 2.5 giây). 4. Công tắc tự động trên CPU dự phòng Trong cấu trúc dự phòng, công tắc tự động trên từ CPU chính đến CPU dự phòng xảy ra trong các vị trí những thứ sau đây: Lỗi bộ nhớ trong CPU chính. Lỗi HW khác trong CPU chính . Các lỗi truyền thông nặng trên Control Network. Các lỗi truyền thông nặng trên ModuleBus (nếu ModuleBus là một phần của cấu trúc HW), điều này làm mất mát các cluster trong CPU chính. II.2.Mạng Truyền Thông II.2.1 Control Network Control Network là một mạng IP cục bộ cho cả dữ liệu thời gian thực lẫn truyền thông hệ thông hệ thống chung giữa các máy tính công nghiệp. Nó có thể thay đổi được, từ một mạng rất nhỏ với một vài nút đến một mạng lớn bao gồm một số lượng các vùng mạng (Network Area) với hàng trăm nút. . Thời gian của các phản hồi có thể biết trước. Thiết bị của mạng điều khiển và Server được kết nối qua mạng Control Network. Các thiết bị như: các Controller, robots, variable, speed drives… Mạng có thể sử dụng các mối liên kết hỗn hợp và khác nhau như Fast Ethernet và PPP. Nó cung cấp cho sự dự phòng đầy đủ để mạng đạt được tính sẵn sàng cao. Bộ điều kiển AC 800M phải luôn luôn được kết nối đến Control Network qua một cáp STP (Shielded Twisted Pair-cáp xoắn kép). Sự kết nối AC 800M / Control Network cần được chuyển đổi trên một cáp Fiber Optic (FO – cáp quang). Điều này đạt được nhờ thiết đặt một Switch / Hub có cả hai cổng quang và điện như hình vẽ bên. Hình II.16: Một ví dụ về AC 800M Controller kết nối tới Control Network II.2.2 Các hệ thống vào/ra và Mạng cấp trường (I/O Remote and Fieldbus) Các tủ phân tán RPC (Remote Periphery Center) chứa các module phân tán S800-I/O, tủ điều khiển động cơ trung tâm MCC (Motor Control Center) chứa các bộ biến tần, các tủ máy cắt… được lắp đặt tại các phòng điện của khu vực sản xuất. Số I/O phù hợp từng cụm thiết bị, ngoài ra còn có 20% dự phòng. Tất cả đều đưa về các CPU AC800M thông qua tuyến cáp quang theo chuẩn Profibus DP. Ở đây có nhiều phương pháp kết nối hệ thống I/O đến bộ điều khiển AC 800M: S100 I/O qua CI856. Các đơn vị S800 I/O qua ModuleBus. Các đơn vị S800 I/O qua CI854/CI854A và CI840, PROFIBUS DP-V0 và DP-V1. Sự hỗ trợ cho cấu trúc dự phòng trên tất cả các mức. Các đơn vị S800 I/O qua CI854/CI854A và CI830, chỉ PROFIBUS DP-V0. S800 I/O qua CI851 và CI830, chỉ PROFIBUS DP-V0. Các đơn vị S900 I/O có thể được kết nối tới PROFIBUS DP-V1. Các ABB Drive có thể được kết nối tới ModuleBus qua CI851 và CI830, hoặc qua CI851 và CI830. Một vài thiết bị Drive có thể được kết nối trực tiếp tới PROFIBUS. a. ModuleBus: Hình II.17: Kết nối bộ điều khiển AC 800M với S800 I/O qua Profibus Hình II.18: Sự kết nối Optical ModuleBus trong cấu trúc CPU dự phòng ModuleBus trong AC 800M gồm một đơn vị điện và một quang: Electrial ModuleBus (hình vẽ dưới) bao gồm một bó (cluster) cùng một lượng cực đại của 12 đơn vị S800 I/O được kết nối. Optcial ModuleBus gồm 7 bó (cluster) cùng một lượng cực đại 7 x 12 = 84 đơn vị S800 I/O được kết nối. Chú ý Electrical ModuleBus có thể chỉ được sử dụng cho sự kết nối S800 I/O khi AC 800M đang chạy trong cấu hình CPU đơn. b. PROFIBUS Một đoạn PROFIBUS DP có khả năng cung cấp lên tới 32 nút, có thể kết nối trực tiếp tới một đơn vị giao tiếp PROFIBUS DP-V0 kiểu CI851 / TP851 hoặc một đơn vị PROFIBUS DP-V1 kiểu CI854/CI854A/CI854. PROFIBUS PA có thể được kết nối tới PRFFIBUS DP/DP-V1 qua thiết bị liên kết LD 800P. Nó có thể kết nối các hệ thống sau tới PROFIBUS DP-V0 và PROFIBUS DP-V1: S800 I/O và / hoặc S800L I/O qua FCI. S900 I/O qua FCI CI920. S200 I/O and / hoặc S200L I/O qua FieldBus Adapter 200-APB12. Giới hạn đặt cho PRFFIBUS DP –V1. Các hệ thống I/O khác có thể cũng được kết nối tới PROFIBUS DP-V0 và PROFIBUS DP-V1. PROFIBUS DP có tốc độ truyền là 12 Mbit/s PROFIBUS PA, có tốc độ truyền 31.25 kbit/s. Dùng trong các ứng dụng đòi hỏi độ an toàn Fieldbus Barrier FB 900-Series bảo vệ fieldbus khỏi lỗi các thiết bị trường PROFIBUS PA liên kết với mạng PROFIBUS DP qua PROFIBUS Power Hub có thể cung cấp các thông tin chẩn đoán và trạng thái của mạng cũng như các thiết bị trong mạng PA Các thiết bị trường chỉ có 1 cổng giao diện DPcó thể kết nối với mạng DP có dự phòng thông qua Link Module RLM01 c. FOUNDATION Fieldbus High Speed Ethernet (FF HSE) FOUNDATION Fieldbus là một nghi thức giao tiếp bus trường (fieldbus protocol) dựa trên nền tảng tiêu chuẩn quốc tế và được thiết kế cho các ứng dụng trong công nghiệp sản xuất, sự tự động hóa quá trình (process automation) và sự tự động hóa các tòa nhà. Những nguyên tắc chỉ đạo cho tiêu chuẩn Fieldbus là dựa trên Fieldbus Foundation. FF định nghĩa hai mặt truyền thông, H1 và HSE. H1 cho phép một tốc độ truyền tin 31.25 Kbit/s. Nó thì tốt nhất để sử dụng cho truyền thông trực tiếp giữa các thiết bị trường trong một mối liên kết (mối liên kết H1). Trước hết HSE như một xương sống cho mối liên kết giữa các đoạn H1. Tiêu biểu cho tốc độ truyền 10 Mbit/s hoặc 100 Mbit/s. FOUNDATION Fieledbus được liên kết tới AC 800M qua bus HSE hiệu suất cao sử dụng FF liên kết các thiết bị. Các đoạn H1 thì được tái tạo trên đoạn HSE bởi việc sử dụng tái tạo HSE có thể định hình truyền thông tuần hoàn giữa các thiết bị trường trên các đoạn H1 khác nhau và các thiết bị trên đoạn HSE. FOUNDATION Fieldbus HSE, mạng H1 và những thiết bị được định hình cùng Fieldbus Builder, FOUNDATION Fieldbus. Hệ thống con FF giao tiếp trên bộ điều khiển IEC 61131 (AC 800M) sử dụng một FF HSE unit CI860 trên AC 800M (như hình 2.39). Hình II.19: Ví dụ về cấu trúc của FOUNDATION Fieldbus HSE Các thiết bị liên kết FF hoạt động như cổng vào ra (gateway) giữa AC 800M và các thiết bị trường trên các đoạn H1, vừa cho dữ liệu cấu hình của các thiết bị trường vừa cho dữ liệu quá trình mà được trao đổi một cách tuần hoàn giữa AC 800M và các thiết bị trường. ACM800 nối với FF HSE qua giao diện truyền thông có dự phòng CI860 H1 subsystem kết nối với HSE qua thiết bị kết nối có dự phòng LD 800HSE Các ứng dụng cấp cao truy cập FF qua FF OPC Server. Bộ nguồn PC 900-NR cung cấp điện áp chuẩn 24V.Khi cần lắp nhiều nguồn nuôi có thể dùng Power Rail PR 900-N (lắp được 4 PC 900) Trở đầu cuối TU 900-NR4 Fieldbus Barrier FB 900-Series bảo vệ fieldbus khỏi lỗi các thiết bị trường FF cho phép thiết kể các thuật toán điều khiển phân tán giữa bộ điều khiển và các thiết bị trường. d.Giao thức HART Phương thức mã hóa bit FSK với 2 tần số là 1200 và 2200 Hz cho logic 1 và logic 0.Giá trị trung bình của sóng sin (ở tần số 1200 và 2200 Hz), những tín hiệu được xếp chồng lên các tín hiệu 4-20mA là bằng 0. Vì vậy, các thông tin tương tự 4-20mA sẽ không bị ảnh hưởng Giao thức HART: Có thể hoạt động theo kiểu số “lai” 4-20mA. Các thiết bị cấp trường HART kết nối với hệ thống qua vào ra từ xa S800 hoặc S900,hoặc vào ra cục bộ của AC800M Với hệ DCS/PLC cũ không hỗ trợ truy cập trực tiếp dữ liệu HART.Bộ HART Multiplexer có thể sử dụng.Khi đó các PLC sẽ đọc các thông tin chẩn đoán các thiết bị cấp trường từ Multiplexer Connect Server. II.3.Trạm vận hành,Trạm kỹ thuật Các process panel đặt tại nơi vận hành Mỗi process panel có 1 địa chỉ IP riêng,chúng có thể được truy cập không chỉ từ máy tính qua Internet mà còn có thể từ 1 process panel khác.Vì thế đứng ở bất cứ trạm OS nào ta có thể xem được thông số quá trình trong khắp nhà máy. Các thông số phần cứng cơ bản của 1 Process Panel thông dụng Display Graphic 64K colors TFT-LCD CPU 316, 416 MHz RISC CPU (Intel Xscale) Memory, flash 32 MB (Intel StrataFlash) Memory, RAM 64 MB Flash memory for application 12 MB Real time clock YES Power supply +24 C14 20-30 V Ambient temperature 0 ° to + 50 °C Relative humidity 5 – 85 % non-condensingFront side material Autotex F250 / F157 (keyboard) PP245 10,4” TFT with 640*480 Mặt sau của 1 màn hình HMI chuyên dụng,hỗ trọ đầy đủ các giao thức truyền thông Các máy in báo động, cảnh báo, báo cáo, máy hardcopy màu. Trạm kĩ thuật ES (Engineer Station) sử dụng cho việc biên soạn, lưu chương trình và đào tạo kỹ huật. Trạm kiểm tra hệ thống (Test System) dùng để kiểm tra hệ thống định kỳ trong quá trình bảo dưỡng hoặc nâng cấp. Người điều hành có thể truy cập đến các thiết bị trực tiếp qua màn hình giao diện như Internet Explorer Tùy vào chế độ login là engineering hay operating mà PC sẽ là trạm OS hoặc ES Tích hợp sẵn công cụ tìm kiếm như Windows Explorer III.Hệ Thống Phần Mềm: Aspect Objects Technology của ABB: mỗi thiết bị thật của plant là 1 Object,ứng với nó có các aspects như I/O definitions,engineering drawings, process graphics, reports, trends, … ABB hỗ trợ công cụ Aspect Objects Platform, công cụ này cho phép người dùng truy nhập để sử dụng dữ liệu trong Aspect server, tương ứng với mỗi tượng trong thực tế là 1 object trong Aspect server, qua đó người dùng có thể xem các bản vẽ thiết kế, sơ đồ chi tiết, sơ đồ điện, cớ khí,các báo cáo,…. của 1 thiết bị trong thực tế , với công cụ này người dùng có cái nhìn trực quan hơn về các thiết bị mà không cần phải xem thiết bị trong thực tế, và để tiến đến có thể cấu hình, thiết kế….. các thiết bị trên thì ABB cung cấp công cụ là Process Portal và Engineering, những công cụ này hỗ trợ người dùng có thể thực hiện 1 dự án tự động hóa hoàn chỉnh một cách đơn giản hơn, từ cấu hình các thiết bị, lập kế hoạch, quản lí, cho đến các hoạt động tối ưu việc sử dụng tài nguyên, giảm chi phí hệ thống. Một công cụ quản lí các thiết bị của ABB là Device management quản lí theo dạng thư viện, nó cũng cho phép xem các thông số của thiết bị, cho phép cấu hình thiết bị và cung cấp dữ liệu thiết bị cấp trường và thông tin trạng thái cho các ứng dụng asset optimization và trạm vận hành Mô hình làm việc của hệ thống Aspect III.1 Hệ Thống điều khiển giám sát: Industrial IT có hai Connectivity Server (Redandunt): Connectivity Component: Cung cấp các dịch vụ truy cập dữ liệu theo thời gian thực, nhật ký vận hành, các cảnh báo và sự kiện từ ác thiết bị lưu trữ khác trong mạng. Connectivity Product: Chức năng upload, hỗ trợ cho việc thiết lập cấu hình, các đồ hoạ cơ bản, đóng gói dữ liệu hỗ trợ đường truyền cho hệ thống AC800M đến kho lưu trữ. Server: Cung cấp các dịch vụ truy cập đến cácc Cotroller theo thời gian thực. Trên Connectivity chạy các dịch vụ: OPC/DA, OPC/AE, OPC/HAD và SysMsg. Trong đó gói phần mềm OPC Server cho AC800M/C là cần thiết cho việc đọc các dữ liệu, cảnh báo, sự kiện theo thời gian thực từ bộ điều khiển. Gói phần mềm này được cài đặt trong Connectivity Server. Nó bao gồm những thành phần sau: Hệ thống truyền thông qua OPC Package OPC Data Access Server: Có nhiệm vụ chuyển dữ liệu từ bộ điều khiển lập trình đến Control Builder Software (phần mềm lập trình và quản lý cho hệ thống AC800M) thông qua gói phần mềm OPC Data Access 2.0 và 1.0A. Có Sequential Function Chart Viewer: cung cấp công cụ trực quan để theo dõi và điều chỉnh thứ tự các hoạt động xảy ra trong quá trình OPC Alarm and Event Server: Có nhiệm vụ tạo ra luồng thông tin. Hầu hết các sự kiện là được định ghĩa trước. Các sự kiện và cảnh báo đó trên các clients do gói phần mềm Alarm and Event 1.02 Standard hỗ trợ