Bài giảng Hệ thống điều khiển phân tán - Chương 6: Kiến trúc FCS

©2
0
0
4
,
H
O
À
N
G
M
I
N
H
S
Ơ
N
C
h
ư
ơ
n
g
1
C
h
ư
ơ
n
g
1
Hệ thống 
₫iều khiển phân tán
8/24/2006
Chương 6: Kiến trúc FCS
2©
2
0
0
4
,
H
O
À
N
G
M
I
N
H
S
Ơ
N
Chương 6: Kiến trúc FCS © 2005 - HMS
Chương 6: Kiến trúc FCS
6.1 Các vấn đề của kiến trúc DCS/PLC
6.2 Cấu trúc hệ thống
6.3 Phân bố chức năng điều khiển
6.4 Phát triển hệ thống
6.5 Tóm tắt các ưu điểm chính
3©
2
0
0
4
,
H
O
À
N
G
M
I
N
H
S
Ơ
N
Chương 6: Kiến trúc FCS © 2005 - HMS
4-20mA
6.1 Các vấn ₫ề của kiến trúc DCS/PLC
OS OS ES
RIO
Điều khiển phân
tán chưa triệt để
4-20mA
M
ứ
c
đ
ộ
t
í
c
h
h
ợ
p
t
h
ô
n
g
t
i
n
c
h
ư
a
c
a
o
Chủ yếu vẫn là vào/ra
truyền thống
4©
2
0
0
4
,
H
O
À
N
G
M
I
N
H
S
Ơ
N
Chương 6: Kiến trúc FCS © 2005 - HMS
ƒ Điều khiển phân tán chưa triệt để
– Chức năng điều khiển vẫn tập trung ở bộ điều khiển
– Hiệu năng của hệ thống chưa cao
– Kém linh hoạt trong thay đổi chương trình
ƒ Giao diện quá trình chủ yếu vẫn là nối dây truyền
thống
– Sử dụng I/O, I/O termination
– Tốn cáp truyền, công lắp đặt
– Tốn thời gian đưa vào vận hành
ƒ Mức độ tích hợp thông tin chưa cao
– Thông tin về giá trị đo còn nghèo nàn
– Khả năng tham số hóa và chẩn đoán thiết bị trường hạn chế
– Khó khăn trong tích hợp khả năng bảo trì phòng ngừa
5©
2
0
0
4
,
H
O
À
N
G
M
I
N
H
S
Ơ
N
Chương 6: Kiến trúc FCS © 2005 - HMS
Cácmức của sự phân tán
Điều khiển
tập trung
FCS = Field Control System
Vào/ra
phân tán
Điều khiển
phân tán
Trí tuệ
phân tán
6©
2
0
0
4
,
H
O
À
N
G
M
I
N
H
S
Ơ
N
Chương 6: Kiến trúc FCS © 2005 - HMS
6.2 Cấu trúc hệ thống
Điều khiển phân tán triệt để sử
dụng công nghệ bus trườngGiao tiếp trực tiếp giữa
các thiết bị trường
Môi trường phát triển tích hợp: 
điều khiển và truyền thông
Bộ điều khiển thực hiện chức năng
phối hợp hoặc điều khiển cao cấp
Phần lớn chức năng điều khiển cơ
sở thực hiện tại thiết bị trường
7©
2
0
0
4
,
H
O
À
N
G
M
I
N
H
S
Ơ
N
Chương 6: Kiến trúc FCS © 2005 - HMS
Cấu hình tiêu biểu với Foundation Fieldbus
Power 
Supply 
Bus 
Terminator
Power Supply 
Impedance
Interface 
Card
18 AWG (0.8 mm2) Shielded Twisted Pair
Linking 
Device
8©
2
0
0
4
,
H
O
À
N
G
M
I
N
H
S
Ơ
N
Chương 6: Kiến trúc FCS © 2005 - HMS
Workstation Level
HSE Network
Linking Devices
H1 Fieldbus Network
Field Devices
Ethernet
WORKSTATIONS
Discrete I/O
T
R
U
E
D
I
S
T
R
I
B
U
T
E
D
C
O
N
T
R
O
L
Cấu trúc phân cấp thiết bị
9©
2
0
0
4
,
H
O
À
N
G
M
I
N
H
S
Ơ
N
Chương 6: Kiến trúc FCS © 2005 - HMS
Nối dây trong kiến trúc cổ ₫iển (PLC,DCS)
10
©
2
0
0
4
,
H
O
À
N
G
M
I
N
H
S
Ơ
N
Chương 6: Kiến trúc FCS © 2005 - HMS
Nối dây trong kiến trúc FCS
11
©
2
0
0
4
,
H
O
À
N
G
M
I
N
H
S
Ơ
N
Chương 6: Kiến trúc FCS © 2005 - HMS
Tiết kiệmvật liệu với FCS
ƒ I/O terminations 75%
ƒ I/O cards 93%
ƒ Dây nối 98%
ƒ Transmitters 28%
ƒ Kích thước tủ điều khiển 67%
12
©
2
0
0
4
,
H
O
À
N
G
M
I
N
H
S
Ơ
N
Chương 6: Kiến trúc FCS © 2005 - HMS
Current LAS
Current LAS
Current LAS
DFI302
Cấu hình dự phòng trạmchủ
13
©
2
0
0
4
,
H
O
À
N
G
M
I
N
H
S
Ơ
N
Chương 6: Kiến trúc FCS © 2005 - HMS
6.3 Phân tán chức năng ₫iều khiển
AO
AII
PIDI
AII
PIDI
AO
KIẾN TRÚC PLC/DCS
PIDI
AO
AII
AII AII
AII PIDI
AO
KIẾN TRÚC FCS
ƒ Không cần I/O
ƒ Không cần bộ điều
khiển dự phòng
ƒ Nâng cao hiệu năng và
độ tin cậy
ƒ Cấu hình thay vì lập
trình
14
©
2
0
0
4
,
H
O
À
N
G
M
I
N
H
S
Ơ
N
Chương 6: Kiến trúc FCS © 2005 - HMS
Phân cấp ₫iều khiển - Ví dụ ĐK cascade
H1
FF-AI FF-AO
OUTIN
SET
OUT
FF-PID
PID
OUTIN
FF-AI
OUT
SET
Field bus
FF-AI
FF-AO
OUT
IN
SET
OUT
FF-PID
PID
OUTIN
FF-AI
OUT SET
Sensor Valve
Bộ điều khiển
15
©
2
0
0
4
,
H
O
À
N
G
M
I
N
H
S
Ơ
N
Chương 6: Kiến trúc FCS © 2005 - HMS
Controller
Lập trình điều khiển
Cấu hình thiết bị trường
Bus trường
Giải pháp cổ điển: Tách biệt giữa nhiệm vụ điều khiển và cấu
hình thiết bị trường
6.4 Phát triển hệ thống
16
©
2
0
0
4
,
H
O
À
N
G
M
I
N
H
S
Ơ
N
Chương 6: Kiến trúc FCS © 2005 - HMS
FCS: Phát triển tích hợp
Controller
FF H1
Link Master
Integrated Engineering
17
©
2
0
0
4
,
H
O
À
N
G
M
I
N
H
S
Ơ
N
Chương 6: Kiến trúc FCS © 2005 - HMS
Tích hợp thông tin
TAG = LIC-012
VALUE = 70.34
UNIT = m3
STATUS= GOOD
ALARM = Y/N
FCS
TRANSMITTER
15.3 mA
DCS/PLC
TRANSMITTER
18
©
2
0
0
4
,
H
O
À
N
G
M
I
N
H
S
Ơ
N
Chương 6: Kiến trúc FCS © 2005 - HMS
6.5 Tóm tắt các ưu ₫iểmchính
ƒ Tiết kiệm vật liệu (I/O, I/O termination, cáp truyền, tủ
điều khiển) và công lắp đặt
ƒ Nâng cao hiệu năng và độ tin cậy của hệ thống nhờ
điều khiển tại chỗ, giảm tải bus
ƒ Đưa thiết bị trường vào vận hành đơn giản nhờ môi
trường phát triển tích hợp
ƒ Tạo dựng ứng dụng điều khiển đơn giản => cấu hình
thay vì lập trình
ƒ Nâng cao độ tin cậy nhờ khả năng chẩn đoán => bảo
trì phòng ngừa