Điều khiển bộ phận cấp than cho lò nung cảu Công ty Xi măng Hoàng Thạch

Hình 2..5. Chức năng giao diện chính của AC450. CPU _ Central Procesing Unit : Bộ xử lý trung tâm của AC450 với các phiên bản khác nhau, có các đặc trưng khác nhau, nhưng chủ yếu có : - DRAM ( 8Mb hoặc 16 Mb ) có các ký hiệu_PM511 V08 / PM 511 V16. - Chip 68040 : do hãng Motorola sản xuất. - Tốc độ 25MHz. - Ngoài ra, ở mặt trước của module CPU còn có các đèn hiển thị, màn hình các hiển thị chuẩn đoán lỗi ở mức cao và có trang bị một công tắc 4 vị trí để khởi động và chọn chế độ làm việc và có một nút ấn để khởi động lại_Reset. Thêm vào đó là việc module nà còn trang bị một card chương trình giao diện để kết nối với S100 I/O. c. Bộ nhớ Dùng DRAM 8Mb hay 16Mb ký hiệu loại PM511 Chức năng chính của bộ nhớ là lưu giữ chương trình hệ thống cũng như cấu hình hệ thống của bộ điều khiển và chương trình ứng dụng. Chương trình hệ thống được lưu giữ ở Flash DROM và tự động nạp vào RAM khi hệ thống bắt đầu khởi động. Về phương diện vật lý, phần mềm chuẩn hệ thống được lưu trữ trong Card chương trình _ký hiệu PC MCIA. Thông thường nó luôn đặt trong Rack của nó trong lúc hệ thống làm việc. Nguồn nuôi bộ nhớ : Tối thiểu 4 giờ ( với sự cố mất điện lưới, hay trường hợp nguồn cấp có sự cố..) Để có thời gian nuôi bộ nhớ dài hơn cần phải dùng các thiết bị sau: - Bộ nguồn cấp dự phòng SB 510 và bộ Acquy (8giờ). - Bộ nguồn cấp dự phòng SB510 được nối với 1 hệ thống nguồn riêng 24V hay 48V. d. Nội dung chương trình : Một chương trình hệ thống cơ sở bao gồm đầy dủ các chức năng xử lý tín hiệu số, toán học, hàng đợi và chuyển đổi. Các chức năng chính của chương trình sơ sở bao gồm : - Các hàm trễ và hàm Logic. - Thuật điều khiển tương tự. - Liên kết dữ liệu với nhau. - Các hàm về thời gian. - Các hàm về số học. - Lấy tín hiệu, vị trí. - Các phương pháp đo tần số, đếm xung nhanh. - Lập báo cáo, bảng. - Các hàm đại số Boolean. - Các hàm đo đại lượng tương tự. - Khối chức năng điều khiển khởi động theo nhóm động cơ hay kiểu van. - Giao tiếp theo EXCOM. - Tương thích với MB300, GCOM, RCOM, MVI, ProfiBus_DP Đáp ứng được các việc ghép nối đến AF100, ACV700, DCV700, TYRAK, SAMI và các thiết bị đo độ căng e. Đồng hồ hệ thống, việc đồng bộ xung đồng hồ mở rộng : Bộ nhớ PM511 có trang bị một đồng hồ mà nguồn nuôi được lấy cùng nguồn nuôi của bộ nhơ. Chúng ta có thể đặt ngày, tháng, năm và giờ từ một bộ lập trình sẵn hay từ các trạm thao tác cục bộ như MasterView 230, hơn thế nữa nó cho phép điều chỉnh lượng sai số ±100 ms bằng phần mềm. AC450 nối đến MasterNet cũng như hệ DCS thì đồng bộ thời gian diễn ra tự động với các trạm khác qua mạng với mức chính xác cao, dưới 3ms. Yêu cầu đồng bộ giữa các bộ điều khiển và các bộ phát tín hiệu đồng bộ của các thiết bị mở rộng là 2ms. Trên Module TC520 có một đầu vào đặc biệt dùng để đo thời gian của xung đồng hồ này. f. Nguyên lý làm viêc : Thông thường các khối lệnh trong chương trình PC có chu kỳ thực hiện khoảng 10ms..2s nếu tái lập cấu hình thì có thể đạt ( 5ms..32s ). Hệ điều hành và chương trình dịch của PC tổ chức việc thực hiện các khối lệnh này với khoảng chu kỳ máy chọn, đồng thời cũng có thể thực hiện với các nhiệm vụ khác như truyền thông với Master View 320 và các bộ phận khác. Ngoài ra, máy cũng có thể đọc các giá trị từ các bảng mạch tương tự và số trong cùng một chu kỳ máy. g. Khởi động : Đặt công tắc xoay ở vị trí Auto (vị trí 1 ) : cách này có nghĩa là một thao tác khởi động tự động được thực hiện khi nguồn được cáp, hoặc nguồn được phục hồi sau sự cố. Đặc biệt là các thông tin cần thiết đều được hệ thống lưu trữ để khởi động lại nếu có sự cố mất nguồn cấp. Ngoài ra để khởi động hệ thống còn có thể thực hiện các lệnh sau : Clear, Stop, Auto hoặc Offline, Các cách này dùng để khởi động lúc cắt nguồn cấp. h. Khối xử lý trung tâm : PU535 là một Modul lập trình dự phòng, nó có thể làm việc như một bộ xử lý phụ được trang bị trong AC450. Chức năng chủ yếu của nó là dùng để thực hiện chương trình ứng dụng viết bằng ngôn ngữ bậc cao C. Để viết chương trình cho PU535 có thể dùng HP90001-8000 để viết và thử chương trình ứng dụng này, sau đó nạp vào PU535 bằng cách sử dụng giao thức SLIP. Ngoài ra PU535 còn chứa một giao diện kiểm tra người sử dụng UTI – User Test Interface, để thực hiện các việc điều khiển và chuẩn đoán lỗi nhờ cổng dịch vụ V24/R5232C. i. Nguồn cấp : Có các nguồn cấp : 120/230 Vac(một pha) – 50/60Hz. 120/230 Vac(hai pha) – 50/60Hz. 24 – 48 Vdc 5V ổn áp. ngoài ra còn có nguồn dự phòng SB522 (Acquy Ni-Ca) được nạp bở SB510, SB511. Giao tiếp với thiết bị ngoại vi AC450 truyền thông với các quá trình kỹ thuật nhờ các loại cảm biến và cơ cấu chấp hành khác nhau được ghép nối qua các bộ giao diện quá trinh. Có 3 hệ thống Vào/Ra thường dùng là S100I/O, S400I/O và S800I/O. Các tín hiệu vào ra có thể là số hay tương tự, là tín hiệu dòng hoặc tín hiệu áp. 3.2.5. Truyền thông tin giữa các thiết bị 3.2.5.1. MasterBus 200 (MB200) MasterBus 200 là một Bus truyền nối tiếp, không đồng bộ, bán song công cho truyền thông ở khoảng cách trung bình với tốc độ truyền trung bình. Sử dụng MasterBus 200 để kết nối MasterPiece 200/1, MasterPiece 100, MasterView 800/1 and MasterGate 230/1 với nhau đặt trong Mạng điều khiển hoặc trong Mạng điều khiển cục bộ. MasterBus 200 là một hướng kết nối xác định dịch vụ nối dữ liệu với sự chia ra làm từng đoạn và sắp xếp lại của người sử dụng dữ liệu. Mạng truyền thông bus được điều khiển bởi trạm chủ. Việc truyền thông có thể thực hiện giữa những trạm tớ cũng như giữa trạm chủ và các trạm tớ. Thẻ bài sẽ tuần hoàn trên tất cả các trạm tớ. Mỗi lần thẻ bài đến một trạm tớ được phép truyền một thông tin đến trạm chủ hoặc một trạm tớ khác. Trạm chủ có thể truyền một thông báo tới một trạm tớ giữa lúc thẻ bài đang di chuyển tới trạm khác theo nguyên lý này. Trạm chủ phải truy cập tới bus nhanh hơn các trạm tớ, ngoại trừ trường hợp có mức ưu tiên. Thẻ bài là hoàn toàn rõ ràng để tới người dùng hệ thống. Về mặt vật lý, MasterBus 200 là kiểu kết nối đa điểm ra. Nó có thể sử dụng bus mà không có mô đem qua những khoảng cách tới trên 30 m với điều kiện là tất cả các trạm được kết nối như nhau, điểm nối đất tốt (điện áp chuẩn ≤ ± 7V ). Đây còn gọi là Bus truyền ngắn (SDB). Đối với những khoảng cách lớn hơn 30 m , hoặc giữa những điểm có điện thế nối đất khác nhau thì cách li là được yêu cầu, MasterBus 200 phải có các modem. Cái này gọi là Bus truyền dài (LDB). Với modem DSTC 130 ( cách ly lên tới 2,5 kV) , khoảng cách cực đại là : - Trong kết nối đa điểm , lên tới 1 km giữa các điểm cuối - Trong kết điểm - điểm , lên tới 2 km giữa các điểm cuối DSTC 131 A là một modem cho truyền tin cáp quang. Chỉ sử dụng nó trong kết nối từ điểm tới điểm. Với modem này, khoảng cách cực đại được xác định bằng tổng sự suy giảm trong cáp , kể cả những mỗi nối , phải nhỏ hơn : 30 dB với 50/125 m cáp 33 dB với 62,5/125 m cáp 35 dB với 85/125 m cáp 30 dB với 100/140 m cáp Kiểu cáp và số của những mối nối xác định chiều dài cực đại. Những con số khoảng cách cực đại được dùng làm căn cứ để sử dụng cáp ABB, cáp quang. Có một điểm nối cho mỗi km thứ hai . cũng có giới hạn 6 dB che giấu trong những sơ đồ này. Cho phép chúng ta sửa chữa một cáp vỡ. 7,0 km với 50/125 m cáp 7,0 km với 62,5/125 m cáp 7,0 km với 85/125 m cáp 5,0 km với 100/140 m cáp Đặc điểm kỹ thuật của MB200: Lên tới 10 trạm Advant OCS mỗi bus Lên tới 1000 m giữa những nút cuối trong kết nối đa điểm ra Nếu truyền bằng quang được sử dụng thì lên tới 7000 m giữa những điểm cuối trong kết nối điểm tới điểm . Một bus nối tới MasterPiece 100 Một bus nói tới MasterGate 100 Có tới 4 bus nối với MasterPiece 200/1,MasterView 800/1 hoặc MasterGate 230/1 tốc độ 153.6 kbit mỗi giây MasterBus 200 có thể chuyển tối đa khoảng 5 kbytes thông tin mỗi giây khi chúng truyền giữa trạm chủ và một trạm tớ, và khoảng 2,5 kbytes mỗi giây giữa các trạm tớ. 3.2.5.2. MasterBus 300 (MB300) MB300 là một Bus truyền nối tiếp, đồng bộ, bán song công tốc độ cao với khoảng cách truyền trung bình. MB300 dùng để kết nối các trạm quá trình (Process Station-PS), các trạm thao tác (Operation Station-OS) và các trạm Master Gate 230/1 để kết nối các mạng điều khiển và mạng điều hành (Plant Network). Xây dựng dựa trên lớp 1 của tiêu chuẩn IEEE 8022 và IEEE 8023-1985 CSMA/CD có tính chất là một loại dịch vụ liên kết dữ liệu ít chuẩn xác và phát hiện xung đột xử lý tại nhiều điểm khác nhau. Điều khiển xử lý trạm được phân phối với tất cả các nút trên Bus. Cấu hình của MB300 Cấu hình tối đa được xác dịnh theo tiêu chuẩn IEEE 8023-1985, bao gồm : Đoạn đầu cáp đồng trục dài khoảng 500 m (cực đại). Thời gian trễ xác lập lớn nhất từ đầu đầu - đầu cuối của đoạn cáp này là 2165 ns. Liên kết điểm - điểm thiết lập một đoạn kết nối. Thời gian trễ xác lập cực đại giữa 2 điểm kết nối này là 2750 ns (Cần phải nối 1 bộ chuyển tiếp ở mỗi đầu và không được phép nối các trạm với đoạn kết nối). Yêu cầu lắp đặt bộ chuyển tiếp cho các đoạn kết nối. Các bộ lặp có thể lắp đặt tại bất kì điển truyền nhập nào trên đoạn cáp đồng trục nhưng chỉ được phép lắp tại một đầu của đoạn kết nối. Đường truyền lớn nhất cho phép giữa hai trạm bất kỳ là năm đoạn, bốn bộ chuyển tiếp, hai bộ thu phát và hai đường cáp giao tiếp với bộ phận truy nhập dữ liệu. Nếu chỉ có hai đoạn kết nối trên cả bus và chúng làm việc hiệu quả, thì không cần lắp đặt bộ chuyển tiếp vì việc kết nối điểm - điểm lớn nhất cho phép là 1000 m. Thời gian trễ giữa các điểm đầu và điểm cuối trên một MasterBus 300 không được lớn hơn 20600 ns, thời gian trên bao gồm cả thời gian trễ trên đường truyềnvà trên các cáp nhánh (khoảng 9000 ns). Đặc điểm kỹ thuật của MasterBus 300 : Kết nối đến 44 trạm các loại Master Piece 200/1, Master View 800/1, họ Advant Station 500 hay AC 400 trên một Bus. Một trạm Master Gate 230 / 1 / bus. Khoảng cách cho phép lớn nhất giữa nút đầu và nút cuối phụ thuộc vào cấu hình. Có đến 2 bus nối đến Master Piece 200/1, Master View 800/1, họ Advant Station 500, AC 400 hay MasterGate 230/1 trên một mạng điều khiển. Có đến 2 bus nối đến MasterGate 230/1 trên một mạng chủ. Tốc độ 10 MasterBus 300/s. 3.2.5.3. Advant Field Bus (AF 100) AF 100 là loại Bus trường tốc độ cao được sử dụng để truyền thông giữa các bộ điều khiển AC, các trạm V/R S800, AdvantSoft for Window và các trang thiết bị được sản xuất bởi hãng ABB. Phương tiện dự phòng : phương tiện dự phòng bao gồm cáp dự phòng và Modem dự phòng. Trên tất cả các bus chiều dài giữa các đoạn cáp dự phòng không được chênh lệch quá 1200 m giữa hai trạm bất kì. Chiều dài của AF 100 : chiều dài của AF100 được hiểu như là khả năng tạo cấu hình bus với 3 loại chiều dài khác nhau sao cho chiều dài vật lý và chiều dài thực tế sai lệch ít. Các độ dài của AF100 có thể được quy ước như sau: 2000 m (độ dài vật lý lớn nhất là 1700 m) 85 m (độ dài vật lý lớn nhất là 7600 m). Dữ liệu truyền qua so với quy tắc chung làm giảm 40% so với dữ liệu trên Bus 2000 m. 15000 m (độ dài vật lý lớn nhất là 13300 m) lượng dữ liệu truyền qua ứng với quy tắc chung làm giảm 15% lượng dữ liệu trên Bus 2000 m. Đặc điểm kỹ thuật của AF100 Có thể kết nối đến 80 trạm với độ dài vật lý là 13300 m. Có 3 phương thức truyền : Cáp xoắn (TWP). Cáp đồng trục (RG59 và RG11). Cáp quang. Một bus có thể được thiết kế với cả 3 phương thức truyền, nhưng mỗi phương thức có một số tính chất khác nhau. AF 100 có thể lắp đặt theo 1 hoặc 2 kiểu hệ thống bus vật lý này. Hệ thống bus dự phòng không cưỡng bức dải làm việc của bus chính khi cả hai hệ thống bus làm việc. Chức năng của AF100 Mục đích của AF100 cung cấp truyền thông giữa các bộ điều khiển AC và AS 100 và AF100 có hai phương thức truyền khác. Chuyển đổi dữ liệu quá trình. Chuyển thông tin. Kết nối truyền thông với nhiều thiết bị mà có khả năng trở thành người quản trị bus như: CI529, CI526, CI527, CI522. Nhờ modem cáp xoắn đôi để kết được với AC70. Nhờ CI626 / CI627 để kết nối với AC110. Nhờ 1 CI520 hay 2 CI526 và TC625/TC512/516 để kết nối với họ AC400. Dùng thêm modem cáp xoắn đôi để kết nối với các Modul S800 I/O. Nhờ CI526 và modem TC625/TC512/516 để kết nối với AdvantSoft for Window. Nhờ CI526 và modem TC625/TC512/516 để kết nối với OPC Server. Chức năng chuyển đổi dữ liệu quá trình Việc chuyển đổi dữ liệu quá trình quản lý bởi CDP (Cyclic data Packet - CDP). Mỗi CDP được xây dựng trên giao diện truyền thông về các thông số như mã nhận dạng tín hiệu cố định, chu kỳ thời gian, hình thức và hướng của nó. Dữ liệu quá trình mà đặc trưng là một CDP thì luôn luôn được chuyển đổi theo một chu kỳ trên AF100. Nhận dạng tín hiệu tức là nhận gửi CDP trên bus được thực hiện bằng một thiết bị nhận dạng cụ thể. Trong các CDP gửi, mỗi CDP có một tín hiệu nhận dạng duy nhất. Mặc dù một vài CDP nhận cũng có tín hiệu nhận dạng giống như của CDP gửi nhưng được phân biệt nhờ vào giao diện truyền thông khác ở mỗi loại. Chu kỳ thời gian xác định bằng lượng dữ liệu của CDP được chuyển đổi trên bus. Khi một CDP được chuyển đổi trên AF100 thì khoảng thời gian nghỉ giữa các lần chuyển đổi gọi là chu kỳ thời gian và luôn bằng nhau. Do đó, việc chuyển đổi dữ liệu là quá trình quyết định liệu có hay không các nhiệm vụ khác của giao diện truyền thông thực hiện. Kích thước của các Byte dữ liệu (2, 4, 8, 16, 32 byte). Kích thước của CDP phải bằng với các tín hiệu truyền và nhận, nếu cả kích thước và địa chỉ tương ứng cuả tín hiệu ứng với CDP sai thì không có một thao tác truyền thông nào được thực hiện. Hướng chỉ dùng để xác định CDP đó là CDP gửi hay nhận. Các CDP cũng có thể xem như một trạm phát nơi mà dữ liệu được lưa giữ trong một CDP, một CDP gửi được chuyển đổi theo chu kỳ đến các CDP khác, (một CDP nhận) mà đặt ở một giao diện khác trên mạng. Công nghệ trạm phát này cung cấp cho ta một vài CDP nhận mà cấu hình của nó được thiết lập để nhận dữ liệu từ cùng một CDP gửi đi. Chức năng chuyển đổi thông tin: Các dịch vụ chuyển đổi thông tin được thực hiện với các trạm đã được lắp đặt trên AF100 gửi và nhận thông tin. Việc đổi tin này làm việc không theo chu kỳ như chuyển đổi dữ liệu quá trình nó chỉ làm việc khi một hay nhiều giao diện truyền thông làm việc có một vài tin cần gửi. Cả hai quá trình chuyển đổi không có ảnh hưởng lẫn nhau. Chức năng của Bus chủ (Master Bus) Cả hai quá trình chuyển đổi trên đều yêu cầu một bus chủ tích cực. Chức năng chính của bus chủ là điều khiển tất cả các truyền thông trên AF100, trong khi làm việc nhận dữ liệu được điều khiển tại chỗ trên các giao diện truyền thông riêng. Trên một mạng AF100 được trang bị với một hay nhiều giao diện truyền thông, thì một trong số đó sẽ trở thành bus chủ khi các giao diện truyền thông khác tích cực bằng việc quan sát, bus chủ làm việc đúng. Hơn thế nữa khả năng truyền thông kết nối với AF100 với giao diện truyền thông kế tiếp trên bus mỗi lần /giây có thể được đảm nhận. Ngay cả khi có một giao diện truyền thông được kết nối với AF100 thì đảm bảo rằng dữ liệu quá trình sẽ lưu thông trên bus và việc chuyển đổi tin có thể xảy ra. Để đảm bảo độ lưu thông cao trên bus, người ta quản lý bus nên đặt địa chỉ trạm càng bé càng tốt. Các nguyên tắc truyền Việc truyền một CDP được quản lý bởi Scan Table chứa các thông tin về tất cả các CDP gửi và lúc này chúng phải truyền trên AF100. Scan Table được tổ chức theo các khoảng thời gian là 1 ms, mà cứ một khoảng thời gian này có một hay nhiều CDP có thể truyền. Việc chuyển đổi thông điệp được thực hiện bằng phương thức truyền sự kiện trong khoảng thời gian mà không chiếm hết bằng cách truyền CDP. Để đảm bảo cho việc chuyển đổi thông điệp này có thể thực hiện tốt, 25% (2000 m), 5% (8500, 1500 m) của các khoảng thời gian được dành riêng cho mục đích này. vùng màu đen ở hìnhvẽ minh hoạ điều này DP4 DP4 DP2 DP3 DP2 DP2 DP3 DP2 DP1 DP1 DP1 DP1 DP1 DP1 DP1 DP1 Chu kỳ thời gian: CDP1 = 1 ms, CDP2 = 2 ms, CDP3 = CDP4 = 4 ms Hình 3.4. Tổ chức theo thời gian (2000 ms) Một khung Scan Table cơ bản có thể có ba giải (phụ thuộc vào cấu hình của CDP). Thông thường khi chu kỳ mẫu của CDP tăng đến 1024 ms thì Scan Table chia thành 1024 khoảng thời gian và có đến 18CDP/slot. Sử dụng một hoặc vài CDP với chu kỳ máy là 2048 ms sẽ có 2048 slot và có đến 12CDP/slot. Và tương tự dùng một vài CDP với chu kỳ máy là 4096 ms sẽ tương ứng 4096 slot và mỗi slot có 6 CDP. Chương 4. Giới thiệu về hệ điều khiển industrial it của ABB 4.1 Giới thiệu chung về hệ điều khiển INDUSTRIAL IT 4.1.1 Khái niệm chung Industrial IT là một hệ điều khiển có các đặc điểm sau: Tích hợp công nghệ thông tin. Hiệu quả và thuận lợi trong việc xây dựng chương trình điều khiển. Các đối tượng tạo ra dễ dàng được tái sử dụng và trở thành có sẵn trong các ứng dụng về sau. Tính linh hoạt cao: Cho phép tìm ra các giải pháp cho các ứng dụng từ nhỏ nhất đến lớn nhất. Truyền thông mở: Dựa trên các chuẩn truyền thông, các thành phần quen thuộc và công nghệ Bus trường. Phạm vi ứng dụng lớn các sản phẩm của mình, ABB trở thành địa điểm quan trọng của các khách hàng trong lĩnh vực công nghệ điều khiển tự động. 4.1.2 Cấu trúc hệ Industrial IT Hinh 3.1. Cấu trúc hệ Industrial IT Các thành phần chính trong hệ Industrial IT Control IT: Bao gồm các thiết bị phần cứng, các gói phần mềm và các hệ phục vụ cho việc điều khiển thời gian thực, giám sát và quản lý các biến quá trình. Operate IT: Gồm các bộ phần mềm và phần cứng phục vụ cho việc giao tiếp với người vận hành, cung cấp các thông tin phục vụ cho việc giám sát và vận hành mọi lúc mọi nơi và từ mọi cấp độ. Engineer IT: Là bộ công cụ phần mềm rất mạnh của hãng ABB, nó cho phép định cấu hình các hệ tự động và thiết bị quá trình một cách nhanh chóng bao gồm xử lý đồ họa, cấu trúc vật lý và xây dựng tài liệu kĩ thuật. Communicate IT: Gồm các công cụ phục vụ cho việc truyền thông và giao tiếp nhằm đảm bảo năng lực, độ tin cậy và tính bảo mật cao. Design IT: Gồm phần mềm và các dịch vụ để tối ưu quá trình thiết kế mẫu mã sản phẩm, đào tạo và lập dự án. Drive IT: Bao gồm các bộ điều khiển động cơ, các giải pháp phần mềm nhằm cung cấp và cải thiện hiệu qủa chuyển động, mô men, tốc độ và vị trí. Advise IT: Là các công cụ phần mềm của ABB hỗ trợ việc tính toán các thông số quá trình, chất lượng sản phẩm, giám sát các thông số của thiết bị, chuẩn đoán lỗi và đưa ra các chỉ dẫn cho người vận hành. Collaborate IT: Gồm các giải pháp phần mềm nhằm tăng cường sự phối hợp sản phẩm của các nhà cung cấp và sản xuất thiết bị khác nhau. 4.2. Các thiết bị phần cứng quan trọng Bộ nguồn : 24VDC; 1,5A CPU: - Tần số xung đồng hồ: 18,432 Mhz - Tốc độ đáp ứng: 2,2 ms/1000 dòng lệnh - Bộ nhớ : 2MB Ram và 2MB Flash ROM Truyền thông : - Truyền thông nối tiếp : CI271 - Truyền thông qua mạng Ethernet : CI272 - Truyền thông qua mạng PROFIBUS- DP: CI274 Các loại tín hiệu vào ra của hệ điều khiển Industrial IT: S200 I/O: Truyền thông qua mạng Profibus-DP và ControlNet. Không hỗ trợ chuẩn Hard và dự phòng. Có thể được kết nối với AC800M và AC800C hoặc SoftController. S800 I/O: Truyền thông qua Profibus-DP và Advant FieldBus. Có khả năng dự phòng, có hỗ trợ chuẩn Hard. Có thể kết nối được với AC 800M và AC 800C. S900 process I/O: Truyền thông qua Profibus-DP và Advant FieldBus. Có khả năng dự phòng, có hỗ trợ chuẩn Hard. Có thể kết nối với AC800M. 4.2.1. Advant Controller AC 800C AC 800C là một hệ thống mang lại lợi nhuận nhỏ thuộc họ AC 800. Nó sử dụng làm cấu hình và công cụ lập trình được cung cấp bởi phần mềm Control Builder. PM210 là phần cứng cơ bản của AC 800C. Được trang bị với phần mềm điều khiển, nó hoạt động như một bộ điều khiển quá trình AC 800C đơn lẻ hoặc như một thao tác thuộc bộ điều khiển mẫu trong một mạng lớn. Bộ điều khiển có 10 đầu vào số và 6 đầu ra số trên bo mạch. Ngoài ra, còn có 8 S200/S200L I/O có thể cắm ngay trên bộ điều khiển và được cài đặt giống như thanh DIN, và 8 I/O khác có thể được nối thông qua cáp TK 210 và một bộ điều hợp 200-AIO (I/O trung tâm). Bộ điều khiển có hai chốt cắm RJ-45 trên bo mạch cho kênh điều khiển RS-232 và một khe mở rộng cho một pin tuỳ chọn cắm trên bo mạch với đồng hồ thời gian thực và một pin hoá học. Hai khe mở rộng cung cấp cho truyền thông trên bảng mạch điện. Ethernet, RS232, PROFIBUS-DP chủ của lớp 1và FOUNDATION Fieldbus H1 là những hỗ trợ hiện thời. PROFIBUS-DP có thể được sử dụng để kết nối I/O từ xa, trong trường hợp S200/S200L và S800 I/O. Chú ý: Toàn bộ số I/O là bị hạn chế và quyết định trên dải tham số module trong bản quyền của bạn. Đề cập tới hệ thống AC 800M/C Control Software and Tools Product Guide và đầu vào ra là được trợ giúp. Hình 4.2. Ví dụ cấu hình hệ thống vào ra Hình 4.3. Tổng quan hệ thống trung tâm AC 800C 4.2.2. Advant Controller AC 800M a. AC 800M - Tổng quát AC 800M có thể được định nghĩa bởi một nền tảng phần cứng cái mà có thể kết nối với các module phần cứng riêng lẻ, tuỳ theo những cấu hình module đặc biệt và hệ điều hành được lựa chọn, có thể theo hình thức đã được lập trình để thực hiện nhiều chức năng. Chỉ một định dạng, nền phần cứng AC 800M thực sự trở thành bộ điều khiển AC 800M. Những module phần cứng chính của AC 800M là: • Module xử lý (bao gồm cả tấm bản cơ sở) (PM856/PM860/PM861). • Những giao diện truyền thông cho những giao thức khác (bao gồm cả tấm bản cơ sở) (CI851/852/853/854/855/856/857). • Những module nguồn nuôi, cung cấp những giá trị ra khác nhau (SD821/822/823). • Bộ dụng cụ back-up module (SB821). Khi những trang bị với phần mềm điều khiển đặc biệt, AC 800M Controller hoạt động như một bộ điều khiển quá trình độc lập, hoặc như một bộ điều khiển thực hiện những thao tác điều khiển trên mạng điều khiển gồm nhiều bộ điều khiển tương kết, trạm điều hành và phục vụ. Để AC 800M Controller thay đổi hệ thống vào ra I/O có thể kết nối trực tiếp (S800 I/O) hoặc theo PROFIBUS DP hoặc PROFIBUS DP-V1. AC 800M được chuyển giao không cần phần mềm điều khiển. Để cung cấp những bộ điều khiển với phần mềm điều khiển đầu tiên nó cần thiết để nhập vào chương trình cơ sở và tạo những ứng dụng tách biệt bởi sử dụng thanh công cụ chuyên gia Control Builder. The AC 800M Controller bao gồm một sự lựa chọn của module cài đặt trên thanh DIN ngang, cái mà có thể ở trong phạm vi đính kèm. Đa số các module bao gồm một bản cài đặt cơ sở với vỏ di chuyển được gắn liền với mỗi thiết bị khác bằng các đinh ốc. Bản cơ sở, cái mà luôn luôn dược gắn trên thanh DIN, mang lại phần lớn sự kết nối với bộ sử lý, nguồn cung cấp và giao diện truyền thông, cũng như những đường dẫn và hệ thống ngoài. AC 800M Controller được chỉ định để mang lại lợi nhuận, giải pháp bảo dưỡng thấp cho dải ứng dụng từ Programmable Logic Controller (PLC) nhỏ tới ứng dụng điều khiển Distributed Control Systems (DCS) cao cấp. Hình 4.4. Ví dụ về một bộ điều khiển với modul S800 I/O Hình 4.5. Khái quát chung về unit CPU (với PM861) b. Phần mềm điều khiển Phần mềm được sử dụng bởi AC 800M Controller được gọi là Control Software. Cái tên này không phải cho một bộ phận phần mềm, nhưng nó chỉ đơn thuần là một cái chung cho phạm vi sử dụng chức năng của bộ điều khiển. Những chức năng đó bao gồm: • Chức năng phần cứng (giám sát các bus truyền thông, bus I/O) • Chức năng vi chương trình được nhập vào bộ điều khiển (hệ thống thực hiện thời gian thực, đồng hồ thời gian thực, truyền thông dự phòng) • Chương trình ứng dụng được nhập vào bộ điều khiển (chức năng thư viện, những giao diện truyền thông) Để đưa ra một ứng dụng, nó là cần thiết để sử dụng thanh công cụ Control Builder M. Thanh công cụ này cực kỳ đa năng, có nhiều chức năng hữu ích ngoài cấu hình hệ thống. Địa chỉ Ethernet Mỗi một tấm bảng cơ sở TB830 được cung cấp một địa chỉ Ethernet độc nhất cái mà cung cấp cho mọi CPU một nhận dạng phần cứng. Về mặt chức năng này điều khiển từ hai địa chỉ nhận dạng mà chúng cư trú trong bộ nhớ cố định của tấm bảng cơ sở TP830. Địa chỉ thấp nhất, (12 ký tự mã Hex), được xác định trên một nhãn dính chặt trên tấm bảng cơ sở TP830. Địa chỉ còn lại là địa chỉ thấp nhất cộng một. Xem Hình 7 xác định nhãn chi tiết. c. Các đặc trưng của Bộ điều chỉnh AC 800M Tính mềm dẻo, Bộ điều chỉnh AC 800M có thể đặt ngăn nắp trong các vỏ ABB hoặc trong các unit riêng rẽ chúng có thể được gắn phù hợp với các yêu cầu riêng của khách hàng. Modularity, theo giãn nở dần dần. DIN riêng rẽ- rail thủ tục phần dính kèm rail/phần tháo rời, sử dụng tờ chiếu duy nhất và khoá kỹ thuật. Nhanh, các thủ tục hư hỏng-phát hiện sẵn có qua các modul/kênh đèn LED. Lớp IP20 bảo vệ không yêu cầu dính kèm. Tất cả các modul hoàn toàn được EMC chứng nhận. Sự nối lên tới 192 tín hiệu I/O, theo đường Modulebus Điện, là sẵn có. Sự nối lên tới 1344 tín hiệu I/O, theo đường Modulebus Quang, là sẵn có. Sự nối S100 I/O là sẵn có. Kết nối số lượng lớn các modul I/O, theo đường PROFIBUS DP và PROFIBUS DP-V1. AC 800M có thể được sử dụng như một Thiết bị Liên kết FF. Giao thức kết nối khách hàng của số lượng lớn của cổng truyền thông Nối tiếp RS232-C. Kết nối tới Mạng MasterBus 300. Nối tới INSUM qua Gateway (Ethernet/LON). Nối tới các thiết bị ABB sẵn có. Xây dựng-trong bộ dụng cụ hỗ trợ bộ nhớ. Bộ dụng cụ ngoài hỗ trợ lựa chọn sẵn có. CPU Dự phòng (PM861). 4.2.3. S900 Process I/O System. Số của các trạm PROFIBUS Lên tới 32 trạm có thể (bao gồm cả trạm chủ và lớp 2 cấu hình công cụ, nếu thích hợp) có thể được kết nối tới một đoạn PROFIBUS DP. Khi sử dụng tuần hoàn, bạn có thể kết nối lên tới 126 trạm tới một trạm chủ DP. Sử dụng PROFIBUS-DP bản chất an toàn, lên tới 10 trạm có thể được kết nối tới mỗi đoạn. Tốc độ truyền và độ dài cáp dùng được định rõ cho đoạn phải được quan sát. Ví dụ, một cáp dài 400 m (1314 ft) được chấp nhận cho một mạng với một tốc độ truyền 500 Kbauds. Các cáp dài hơn là hợp lý khi sử dụng các cáp FO. Số các mô đun vào ra I/O S900 có thể quản lý tới 16 mô đun vào ra. Chúng có thể được cấu hình qua PROFIBUS, và các thông số của chúng có thể được xác định riêng rẽ cho mỗi modul hoặc kênh. Các rãnh modul có thể được phân khi có yêu cầu. Tuy nhiên, tổng số lượng của dữ liệu vào và dữ liệu ra được hạn chế là 244 byte mỗi cái. Chú ý rằng tổng số lượng của kết quả dữ liệu hệ thống vào ra từ phục vụ truyền thông thêm vào (thông số, chuẩn đoán, chu kỳ phục vụ) phải không vượt quá 216 byte. Bảng 4-1 Dữ liệu của các modul vào ra khác Các modul I/O Dữ liệu và trạng thái I/O [byte] DO910S (DO4-Ex) 1 DX910 (DlO8-Ex S) 3 AO910S (AO4-Ex) 8 Al910 (Al4-Ex) 8 Al950 (Tl4-Ex) 8 Al910 (Al4H-Ex A 4H) 24 Nếu không có chu kỳ HART thứ cấp thay thế được truyền, không có kết quả hạn chế hệ thống từ cái này, từ đó số lượng tối đa có thể của dữ liệu hệ thống vào ra là luôn ít hơn 216 byte, với 8 byte mỗi modul và tổng của 16 modul. Như vậy, một trạm quá trình S900 I/O có thể trong hộp quản lý lên tới 16 modul hệ thống vào ra. Tuy nhiên, tổng số của biến HART có thể truyền được là giới hạn, giới hạn là 216 byte. Với HART-tương thích modul I/O (ví dụ AI930S) lên tới 8 biến HART có thể truyền với tuần hoàn dữ liệu cho mỗi modul. Các biến HART là 32-bit thay đổi số điểm chiếm giữ 4 byte. Ví dụ tính toán Bảng 4-2 Ví dụ tính toán byte I/O Cấu hình Đầu vào [byte] Đầu ra [byte] CI020S (CIPB) 0 0 6 x Al930S 6 x 8 0 4 x AO910S 0 4 x 8 6 x DX910S (DI08-Ex S) 6 x 2 6 x 1 Tổng 60 30 Tổng số dữ liệu I/O [bytes] = 60 + 30 = 90 Số của byte sẵn có = 216 –90 = 126 Số của biến của HART có thể = 126 / 4 = 31 Chu kỳ thời gian PROFIBUS chủ định rõ tốc độ truyền để sử dụng trong phạn vi hệ thống. Bản chất của chu kỳ thời gian là 5 ms cho gia công 128 tín hiệu nhị phân và 20 ms cho gia công 64 tín hiệu tương tự. Thời gian trả lời của toàn bộ hệ thống phụ thuộc vào tổng số lượng dữ liệu hệ thống vào ra của tất cả trạn PROFIBUS và của khả năng gia công của higher-level hệ thống điều khiển Dữ liệu đầu ra S900 được đồng bộ với bus higher-level. Vì thế, chu kỳ thời gian bên trong được quan tâm duy nhất. Theo công thức tính toán xấp xỉ là hợp lý: TR = Ti + 2 x TB + TOCS, với TR = thời gian trả lời Ti = chu kỳ thời gian bên trong TB = chu kỳ thời gian fieldbus TOCS = chu kỳ thời gian OCS Với chu kỳ thời gian bus 5 ms và chu kỳ thời gian OCS 5 ms, thời gian trả lời cho 128 tín hiệu nhị phân là TR = 5 + 2 x 5 + 5 = 20 ms. Tiếp theo minh hoạ cho bạn một cái tổng quan về chu kỳ thời gian PROFIBUS chờ đợi, phụ thuộc vào tốc độ truyền và số trạm tớ. Chu kỳ thời gian cũng phụ thuộc vào tổng số lượng dữ liệu I/O. Số lượng dữ liệu ra 20 byte và số lượng dữ liệu vào 80 byte được giả định trong ví dụ sau, tương ứng trạm S900 với cấu hình sau: 32 đầu ra số 48 đầu vào số với trạng thái 16 đầu vào tương tự 8 đầu ra tương tự 8 biến thứ cấp HART Nguồn cung cấp của modul I/O Nguồn cung cấp S900 được thiết kế cung cấp cho hai modul truyền thông và lên tới 16 modul bất kỳ kiểu nào. Khi sử dụng các unit dự phòng cuối cùng (ví dụ TU921S), một rãnh dự phòng cho unit nguồn cung cấp có thể tự do bỏ đi. Các unit nguồn cung cấp được thiết kế cho toàn bộ nhóm S900. Nguồn cấp tương tự các modul đầu ra Sử dụng các unit nguồn cung cấp đơn hoặc nguồn cung cấp dự phòng trong các unit giới hạn cung cấp phân phối nguồn tối đa 45 W danh nghĩa tới ổ cắm điện trongcác modul. Với cần 3,5 W mỗi modul một số lượng 12 modul đầu ra tương tự kiểu AO920S hoặc AO920N cộng 4 khe tự do có thể trên mỗi unit đầu cuối TU921S hoặc TU921N. Hoạt động các kiểu modul I/O khác trong một unit đầu cuối tiêu thụ năng lượng phải không vượt quá 45 W cho tất cả thành phần cài đặt. Nguồn cấp số các modul đầu ra Sử dụng các unit nguồn cung cấp đơn hoặc nguồn cung cấp dự phòng trong các unit giới hạn cung cấp phân phối nguồn tối đa 45 W danh nghĩa tới ổ cắm điện trong các modul. Với cần 5,2 W mỗi modul một số lượng 8 modul đầu ra số kiểu DO910S hoặc DO910N cộng 8 khe tự do có thể trên mỗi unit đầu cuối TU921S hoặc TU921N. Hoạt động các kiểu modul I/O khác trong một unit đầu cuối tiêu thụ năng lượng phải không vượt quá 45 W cho tất cả thành phần cài đặt. Tối đa 16 modul đầu ra số kiểu DO910S hoặc DO910N có thể được sử dụng nếu tải cho mỗi kênh không được vượt quá 275 mW. 4.3. Các modul phần mềm để thực hiện chương trình 4.3.1 Modul phần mềm Control IT Trong modul này có 2 chương trình điều khiển chính là Control Builder M và Control Software. Control Builder M là công cụ, chương trình cơ bản trong Windows 2000 để điều khiển logic. Công cụ này được dùng để điều khiển chương trình ứng dụng cho bộ điều khiển AC 800M/C. Control Software cũng được dùng để làm chương trình điều khiển cho AC 800M/C. Control Builder M là công cụ chương trình dùng để tạo trình ứng dụng và tải các phần mềm xuống để điều khiển. Nó cũng được dùng để định hình đầu vào ra và điều khiển sự liên lạc. Có tất cả năm ngôn ngữ lập trình chuẩn IEC 61131-3 được sử dụng trong Control Builder M. Có 3 loại sản phẩm Control Builder M khác nhau: Control Builder M Basic Control Builder M Standand Control Builder M Professional Bảng Chức năng Basic Standand Professional Tạo/thay đổi thư viện Không Có Có Tạo/thay đổi module điều khiển Không Không Có Số bộ điều khiển 1 8 32 Số trình ứng dụng 1 8 256 Số ứng dụng trên một bộ điều khiển 1 1 8 Số chương trình trên một trình ứng dụng 3 64 64 Số công việc trên một bộ điều khiển 3 16 16 Phân phối mã trong trình ứng dụng tới vài bộ điều khiển Không Không Có Có thể dùng mã chung giữa vài trạm chương trình Không Có Có Kết hợp với cổng A Không Không Có Nguồn mã điều khiển Chỉ mã chính Chỉ mã chính Cả mă chính phụ 4.3.2. Các đặc điểm chính của Control Builder M: - Ngôn ngữ lập trình : Control Builder M có 5 ngôn ngữ lập trình khác nhau. Đó là các ngôn ngữ sau: Strutured Text(ST), Instruction List(IL), Sequential Function Chart(SFC), Function Block Diagram(FBD), Ladder Diagram(LD). Ngôn ngữ Chức năng Function Block Diagram(FBD) Ngôn ngữ giao diện đồ hoạ cho mô tả tín hiệu và dữ liệu đi qua các khối hàm và các phần tử phần mềm tiện lợi Structured Text(ST) Ngôn ngữ lập trình trình độ cao. Nó là một cấu trúc cao và có tầm sáng tạo của việc xây dựng các hàm, các khối hàm. Instruction List(IL) Ngôn ngữ PLC truyền thống. Nó có cấu trúc tương tự máy đơn giản thu thập mã. Ladder Diagram(LD) Ngôn ngữ giao diện đồ họa cơ bản Sequential Function Chart(SFC) Ngôn ngữ giao diện đồ họa mô tả behavior liên tiếp của chương trình điều khiển - Module điều khiển : - Thư viện : Bao gồm toàn bộ các hàm được xác định trước, kể cả các loại dữ liệu, các hàm và các khối hàm, các loại module điều khiển có thể được sử dụng trong công trình của bạn. Hình 4.6. Mạng điều khiển với 2 AC 800M và 1AC 800C 4.4 Các bước xây dựng Project 4.4.1 Tạo Project Sau khi khởi động phần mềm Control Builder M, vào File/New Project. Sau đó chọn AC 800M, đặt tên cho Project cuối cùng là ấn OK để kết thúc. 4.4.2 Thay đổi địa chỉ IP của bộ điều khiển Nhấn chuột phải vào Controller_1 chọn System Identify.Sau đó nhập địa chỉ IP đó là địa chỉ của bộ điều khiển mà bạn đã dặt trước đó. 4.4.3 Đặt địa chỉ IP cho cổng truyền thông Ethernet Nhấn chuột phải vào 1 Ethernet, chọn Editor. Trong Tab Setting đánh địa chỉ IP cho cổng truyền thông Ethernet tại cột Value. Địa chỉ này có thể tăng lên 1 hoặc 2 so với địa chỉ của CPU. Đối với địa chỉ của 2 Ethernet thao tác cũng tương tự nhưng tăng lên 1 so vơi 1 Ethernet. 4.4.4 Kết nối với các Module vào ra Nhấn chuột phải vào ModuleBus, chọn New Unit, lần lượt chọn các Module tương ứng: S800 I/O / DO810; S800L I/O /DI801; S800L I/O / AI801; S800L I/O /AO801. Sau đó lưu chương trình: File/SaveProject. 4.4.5 Download chương trình Sau khi lập xong cấu hình phần cứng ta phải download xuống CPU. Để download chương trình xuống CPU: Chọn Tools/Download Project And Go Online trong hộp thoại mới hiện ra nhấp chuột vào Continue. 4.4.6 Lập trình điều khiển Để lập trình điều khiển, ta có thể sử dụng 1 trong 5 ngôn ngữ: Structure Text (ST), Instruction List (IL), Sequential Function Chat (SFC), Function Block Diagram (FBD), Ladder Diagram (LD). Sau khi lập chương trình xong, muốn kiểm tra tính đúng đắn của chương trình nhấn đúp chuột vào Program1, nhấn chuột vào Tools/ Simulate Project để chạy mô phỏng. 4.4.7 Lập vòng điều chỉnh PID Muốn lập mạch vòng điều chỉnh PID ta chọn ngôn ngữ lập trình là Function Block (FB). Chèn thêm thư viện vào Project: - Nhấn chuột phải vào mục Library và chọn Insert Library Sau đó chọn ControlBasicLib và ấn vào Open Sau đó đặt tên và kiểu chương trình, nhấn chuột phải vào Insert Function/Function Block, trong mục isert chọn Pidloop. Sau đó gán các tham số cho bộ PID Khi lập xong thì cho chạy mô phỏng: Chọn Tools/Simulate Project. Sau khi cho chạy mô phỏng nhấn chuột phải vào khối Motor Control, chọn Interaction Windows để theo dõi các tham số của bộ PID. Ghi chú: Khi làm việc với phần cứng thật ta phải gán I/O cho các biến trước khi chạy chương trình. Chọn Board I/O mà bạn muốn gán biến Nháy đúp chuột vào kênh I/O đó Trong cửa sổ mới hiện ra chọn kênh địa chỉ cần gán Vào Insert/Insert Part from Tree Chọn biến cần gán Nhấn đúp chuột để gán I/O Chương 5. chương trình điều khiển bộ phận cấp than cho lò nung 5.1. Các mạch vòng và các tham số cần điều khiển 5.1.1. Các chu trình điều khiển PID điển hình: Điều chỉnh tự động nhiên liệu cháy vào lò. Điểm đặt được người điều khiển dựa trên cơ sở đánh giá những điều kiện trong khu tạo clinker. Điều khiển tự động cấp nhiên liệu vào buồng phân huỷ. Mục đích là duy trì nhiệt độ không đổi ở đầu ra của Cyclone buồng phân huỷ để đạt được mức độ Canxi hoá cần thiết của nguyên liệu. Điều khiển van điều tiết và/ hoặc vận tốc của quạt khí thừa ra khỏi thiết bị làm nguội. Mục đích là giữ cho áp suất âm tại đầu lò là không đổi, thường xuyên xung quanh mm cột nước. Điều khiển van điều tiết và/ hoặc vận tốc của quạt lọc bụi để duy trì áp suất âm tại đầu ra của quạt khí thải không đổi tại một điểm đặt nhất định, thường là - 5 mm cột nước. Lượng gió qua hệ thống được điều chỉnh bởi van điều tiết của quạt khí thải với mục đích giữ cho hàm lượng O2 đi ra khỏi tháp trao đổi nhiệt không thay đổi. Hàm lượng O2 đi ra khỏi tháp trao đổi nhiệt giữ không đổi phải phù hợp với lượng khí thừa không đổi nhất định. Việc điều khiển này được thực hiện bằng hai chu trình điều khiển nối tiếp nhau. Hàm lượng O2 được so sánh với điểm đặt của hàm lượng O2 và kết quả sự so sánh này được dùng để điều khiển điểm đặt cho áp suất dưới sau tháp trao đổi nhiệt. Điểm đặt này được giữ nhờ một bộ điều chỉnh PID kiểm soát vị trí van điều tiết quạt khí thải. Tổng lượng gió được tạo ra bằng lưu lượng khí trong quá trình cháy trong lò và trong tháp trao đổi nhiệt, có nghĩa là bằng tổng của gió 2 và gió 3. Gió 2 được điều chỉnh bằng một chu trình điều khiển tự động có thể thay đổi vị trí của van điều tiết trong ống dẫn gió 3 nhằm giữ cho hàm lượng ôxy ở mức điểm đặt trong đầu vào của lò. Hàm lượng ôxy không đổi trong đầu vào của lò tương ứng với lượng khí thừa không đổi có trong khí đốt của lò. PID PID PID PID PID PID PID PID mm Bộ cấp than Van J2J15 A76 A55T1 O2 Quạt làm nguội Clinker Bộ cấp than Bộ kiểm tra điều kiện khu tạo Clinker Van O2 OC Hình 5.1. Các mạch vòng điều chỉnh tự động 5.1.2. Các tham số cần điều khiển. Công đoạn lò nung là công đoạn chính trong quá trình sản xuất xi măng. Nó tạo ra và quyết định chất lượng Clinker. Vì vậy giai đoạn này rất qua trọng và tiêu thụ một năng lượng rất lớn. Vì vậy điều khiển tối ưu công đoạn này ta sẽ đạt được hiệu quả kinh tế rất cao. Yêu cầu đặt ra đối với nhà máy xi măng Hoàng Thạch là phải điều khiển tối ưu hệ thống lò. Việc điều khiển tối ưu hệ thống lò sẽ làm cho hệ thống lò làm việc tối ưu hơn, chất lượng Clinker tốt hơn, hệ thống làm việc với độ chính xác cao hơn, tăng công suất, tiết kiệm nhiên liệu, nhưng vẫn đảm bảo chất lượng và sản lượng Clinker. Các tham số cần điều khiển là nhiều nhưng tham số quan trọng nhất là nhiệt độ. M HC V72Y1 II V72I1 FR V72F1 SI V72S1 QQI V72Q1 XA V72X9 M P M P P M W1ALH L11W1 M COIL MEAL SILO L11 W2V70 W2V75 W2V74 W2V73 W2V76 PAL X05P1 STAND BY W2V71 Hình 5..2. Bộ phận cấp than cho lò nung xi măng W2V72 Bảng 5.1. Các tín hiệu vào / ra (I/O) của bộ phận cấp than cho lò nung TT Mã thiết bị Mô tả mã Mô tả tín hiệu PLC (I/O) 1 W2V72A1_C31 Động cơ cân quay Command do 2 W2V72A1_C33 Động cơ cân quay Release do 3 W2V72A1_C34 Động cơ cân quay Check weight start do 4 W2V72A1_C35 Động cơ cân quay Accept check weighing do 5 W2V72A1_C36 Động cơ cân quay Local test permission do 6 W2V72A1_C39 Động cơ cân quay Aeriation-pipe ON/OFF do 7 W2V72A1_C41 Động cơ cân quay Ready do 8 W2V72A1_C61 Động cơ cân quay Return di 9 W2V72A1_F41 Động cơ cân quay Deviation di 10 W2V72A1_F61 Động cơ cân quay Check weighing invalid di 11 W2V72A1_F63 Động cơ cân quay Check weighing running di 12 W2V72F1_F01 Động cơ cân quay Actual flow t/h ai 13 W2V72F1_F02 Động cơ cân quay Devitation ai 14 W2V72S1_S01 Động cơ cân quay Speed ai 15 W2V72W2_W02 Động cơ cân quay Momentary load ai 16 W2V72Y1_F11 Động cơ cân quay Setpoint ao 17 W2V73I1_I01 Động cơ quay quạt gió Current signal ai 18 W2V73M1_C31 Động cơ quay quạt gió Command signal Do 19 W2V73M1_C41 Động cơ quay quạt gió Motor starter ready Di 20 W2V73M1_C51 Động cơ quay quạt gió Local start Di 21 W2V73M1_C61 Động cơ quay quạt gió Return signal Di 22 W2V73M2_C31 Động cơ quay làm mát Command signal Do 23 W2V73M2_C41 Động cơ quay làm mát Motor starter ready di 24 W2V73M2_C51 Động cơ quay làm mát Local start di 25 W2V73M2_C61 Động cơ quay làm mát Return signal di 26 W2V73P1_P41 áp suất Pressure, Hi / Lo ? di 27 W2V74Z1_C31 Van Command signal open do 28 W2V74Z1_Z41 Van Valve closed Di 29 W2V74Z1_Z42 Van Valve open Di 30 W2V75I1_I01 Động cơ quay quạt gió Current signal Ai 31 W2V75M1_C31 Động cơ quay quạt gió Command signal Do 32 W2V75M1_C41 Động cơ quay quạt gió Motor starter ready Di 33 W2V75M1_C51 Động cơ quay quạt gió Local start Di 34 W2V75M1_C61 Động cơ quay quạt gió Return signal Di 35 W2V75M2_C31 Động cơ quay làm mát Command signal Do 36 W2V75M2_C41 Động cơ quay làm mát Motor starter ready di 37 W2V75M2_C51 Động cơ quay làm mát Local start di 38 W2V75M2_C61 Động cơ quay làm mát Return signal di 39 W2V75P1_P41 áp suất Pressure, Hi / Lo ? di 40 W2V76Z1_C31 Van Command signal open Do 41 W2V76Z1_Z41 Van Valve closed Di 42 W2v76z1_z42 Van Valve open Di 43 W2v50z1_u41 Bộ phân tích khí Prewarning Di 44 W2v50a1_a42 Bộ phân tích khí CO max 3 di 45 W2v50a1_f41 Bộ phân tích khí Flow min di 46 W2v50a1_p41 Bộ phân tích khí Air press. Low di 47 W2v50a1_z41 Bộ phân tích khí System in test di 48 W2v55t1_t01 Đỉnh Cyclon 5 Temperature Ai 49 W2v11a1_c61 Vòi đốt dầu lò nung Unit running Di 50 W2v72a1_c61 Động cơ quay cấp than Return Di 5.2. Chương trình điều khiển bộ phận cấp than cho lò nung. 5.2.1. Các vùng điều chỉnh nhiệt độ cho lò nung. Td T12 T11 T21 T22 t12 (3) (3) (2) (2) (1) t11 t21 t22 tc Hình 5.3. Các vùng điều chỉnh nhiệt độ t Vùng (1) là vùng không cần phải điều chỉnh nhiệt độ vì với khoảng nhiệt độ này chát lượng clinker vẫn đạt yêu cầu. Vùng (2) là vùng cần phải điều chỉnh nhiệt độ nhưng ta chưa điều chỉnh lượng than ngay mà trước hết kiểm tra điều kiện cháy của liệu: kiểm tra áp suất và hàm lượng oxi. Nếu điều kiện cháy không đúng thì ta phải điều chỉnh áp suất và lượng oxi. Ngược lại nếu điều kiện cháy đúng thì ta mới điều chỉnh lượng than. Vùng (3) là vùng cần phải điều chỉnh ngay lượng than, sau đó mới kiểm tra điều kiện cháy của liệu. Khi nhiệt độ tăng cao, mà giảm than không thấy nhiệt độ hạ thì ta phải kiểm tra ngay đường liệu. tc là nhiệt độ chuẩn; t21 là giới hạn dưới, t11 là giới hạn trên của vùng (1). Trong đó t11 = tc + tc x ss1 và t21 = tc - tc x ss1. t22 là giới hạn dưới, t12 là giới hạn trên của vùng (2). Trong đó t12 = tc + tc x ss2 và t22= tc - tc x ss2. t là nhiệt độ tại một điểm đo trong lò. Mục đích của quá trình điều khiển bộ phận cấp than cho lò nung là giữ cho nhiệt độ ổn định ở trong vùng (1). 5.2.2. Lưu đồ điều khiển: Báo động Điều chỉnh lượng O2 Kiểm tra O2 Điều chỉnh lượng P Kiểm tra P Điều chỉnh lượng O2 Kiểm tra O2 Điều chỉnh lượng P Kiểm tra P Kiểm tra nhiệt độ Start Kiểm tra liệu Tăng lượng than Giảm lượng than Đ S Đ S Đ S Đ S Đ S Đ S T22 T11 T12 T21 Hình 5.4. Lưu đồ điều khiển bộ phận cấp than cho lò nung clinker 5.2.3. Các bộ hàm. 5.2.3.1. Bộ so sánh nhiệt độ. Mã chương trình : if Enab=true then if t=t0-t0*ss1 then T11:=false; T12:=false; Td:=true; T21:=false; T22:=false; end_if; if tt0+t0*ss1 then T11:=true;T12:=false;Td:=false;T21:=false;T22:=false; end_if; if t>t0+t0*ss2 then T11:=false;T12:=true;Td:=false;T21:=false;T22:=false; end_if; if t<t0-t0*ss2 then T11:=false;T12:=false;Td:=false;T21:=false;T22:=true; end_if; if tt0-t0*ss2 then T11:=false;T12:=false;Td:=false;T21:=true;T22:=false; end_if; end_if; Hình 5.5. Bộ so sánh nhiệt độ 5.2.3.2. Bộ so sánh O2 Mã chương trình if Enab=true then if L>L0 + L0*ss_O2 then ThuaO2:=true;ThieuO2:=false;DuO2:=false; elsif L<L0 - L0*ss_O2 then ThuaO2:=false;ThieuO2:=true;DuO2:=false; else ThuaO2:=false;ThieuO2:=false;DuO2:=true; end_if; end_if; Hình 5.6. Bộ so sánh oxi 5.2.3.3. Bộ so sánh áp suất. Mã chương trình if Enab=true then if P>P0 + P0*ss_p then ThuaP:=true; ThieuP:=false; DuP:=false; elsif P<P0 - P0*ss_p then ThuaP:=false; ThieuP:=true; DuP:=false; else ThuaP:=false; ThieuP:=false; DuP:=true; end_if; end_if; Hình 5.7. Bộ so sánh áp suất 5.2.3.4. Bộ so sánh đường liệu. Mã chương trình: if Enab=true then if F>F0 + F0*ss or F<F0 - F0*ss then Baodong = true; lieudung = false; else lieudung = true; Baodong = false; end_if; end_if; Hình 5.8. Bộ so sánh liệu 5.2.3.5 Bộ biến đổi tín hiệu và các Pidloop Bộ biến đổi tín hiệu Hình 5.9. Bộ biến đổi tín hiệu Vòng điều chỉnh pidloop Hình 5.10. Bộ Pidloop 5.2.4. Chương trình. 5.2.4.1. Bảng kiểu dữ liệu của các biến Name Data Type Attributes Initial value I/O address Access Variables Description 1 start bool retain 2 tang bool retain 3 giam bool retain 4 saiso1 real retain 5 saiso2 real retain 6 luuluongthuc real retain 7 luuluongchuan real retain 8 O2cap real retain 9 O2chuan real retain 10 ThuaO2 bool retain 11 ThieuO2 bool retain 12 DuO2 bool retain 13 nhietdochuan real retain 14 nhietdothuc real retain 15 denp bool retain 16 dengiamthan bool retain 17 dentangthan bool retain 18 tangthan bool retain 19 giamthan bool retain 20 sauO2 bool retain 21 out1 RealIO retain 22 ip1 PidLoopPar retain 23 out2 RealIO retain 24 ip2 PidLoopPar retain 25 out3 RealIO retain 26 ip3 PidLoopPar retain 27 sp2 real retain 28 out4 RealIO retain 29 ip4 PidLoopPar retain 30 sauvan bool retain 31 out5 RealIO retain 32 ip5 PidLoopPar retain 33 saup bool retain 34 saudlieu bool retain 35 out6 RealIO retain 36 ip6 PidLoopPar retain 37 saiso real retain 38 lieuchuan real retain 39 lieucap real retain 40 baodong bool retain 41 pcap real retain 42 pchuan real retain 43 thuap bool retain 44 thieup bool retain 45 dup bool retain 46 out7 RealIO retain 47 ip7 PidLoopPar retain 48 Enab7 bool retain 49 out8 RealIO retain 50 ip8 PidLoopPar retain 51 dieuchinh02 string[20] retain 52 tang_than1 string[20] retain 53 tang_than2 string[20] retain 54 dieuchinh02_1 string[20] retain 55 dieuchinhO2_2 string[20] retain 56 giamthan_1 string[20] retain 57 giamthan_2 string[20] retain 58 duonglieu_1 string[20] retain 59 dieuchinhapsuat_1 string[20] retain 60 dieuchinhapsuat_2 string[20] retain 61 denKT1 bool retain 62 denKT2 bool retain 63 pv9 RealIO retain 64 out9 RealIO retain 65 ip9 PidLoopPar retain 66 thaydoithan bool retain 67 dongco1 bool retain 68 enab1 bool retain 69 pv10 RealIO retain 70 out10 RealIO retain 71 ip10 PidLoopPar retain 72 dongco2 bool retain 73 out11 RealIO retain 74 ip11 PidLoopPar retain 75 pv11 RealIO retain 76 saugiamthan real retain 77 saiso_p real retain 78 setpoint1 real retain 79 saiso_O2 real retain 80 dieuchinhO2_3 string[20] retain 81 Setpoint3 real retain 82 dieuchinhapsuat_3 string[20] retain 83 Setpoint2 real retain 84 Setpoint4 real retain 85 Setpoint5 real retain 86 Setpoint6 real retain 87 Setpoint7 real retain 88 Dieuchinhthan string[20] retain 89 Enab_P bool retain 90 Enab bool retain 91 Kiemtranhietdo bool retain 92 Enab_O2 bool retain 93 sauO2_2 bool retain 94 sauO2_1 bool retain 95 dup1 bool retain 96 dup2 bool retain Table 1. Program - Application_1:Program1 (Variables) 5.2.4.2. Bảng các bộ hàm Name Function Block Type Task Connection Description 1 com2 com2 2 PidLoop_1 PidLoop 3 RealIOToInteger_1 RealIOToInteger[1] 4 Rio2Pc_1 Rio2Pc 5 PidLoop_2 PidLoop 6 RealIOToInteger_2 RealIOToInteger[1] 7 com4_o_1 com4_o 8 PidLoop_4 PidLoop 9 RealIOToInteger_3 RealIOToInteger[1] 10 Rio2Pc_2 Rio2Pc 11 PidLoop_5 PidLoop 12 RealIOToInteger_4 RealIOToInteger[1] 13 PidLoop_3 PidLoop 14 RealIOToInteger_5 RealIOToInteger[1] 15 Rio2Pc_3 Rio2Pc 16 PidLoop_6 PidLoop 17 com3_L_1 com3_L 18 RealIOToInteger_6 RealIOToInteger[1] 19 com5_p_1 com5_p 20 PidLoop_7 PidLoop 21 RealIOToInteger_7 RealIOToInteger[1] 22 Rio2Pc_4 Rio2Pc 23 PidLoop_8 PidLoop 24 RealIOToInteger_8 RealIOToInteger[1] 25 RealIOToInteger_9 RealIOToInteger[1] 26 Rio2Pc_5 Rio2Pc 27 PidLoop_9 PidLoop 28 RealIOToInteger_10 RealIOToInteger[1] 29 Rio2Pc_6 Rio2Pc 30 PidLoop_10 PidLoop 31 RealIOToInteger_11 RealIOToInteger[1] 32 Rio2Pc_7 Rio2Pc 33 PidLoop_11 PidLoop Table 2. Program - Application_1:Program1 (Function blocksde 5.2.4.3. Sơ đồ nối các bộ hàm và các biến. 5.2.5. Kết quả và đồ thị chương trình 5.2.5.1. Vòng điều chỉnh áp suất. a. Điều chỉnh áp suất 1 b. Điều chỉnh áp suất 2 c. Điều chỉnh áp suất 3 5.2.5.2. Vòng điều chỉnh oxi. a. Vòng điều chỉnh oxi 1 b. Vòng điều chỉnh oxi 2 c. Vòng điều chỉnh oxi 3 5.2.5.3. Vòng điều chỉnh than. a. Vòng điều chỉnh than 1 b. Vòng điều chỉnh than 2 c. Vòng điều chỉnh than 3 5.2.6. Nhận xét Các đường đặc tính của hệ thống đều đi đến ổn định xung quanh điểm đặt, tuy nhiên thời gian quá độ còn lớn là do dùng các bộ điều chỉnh PI có quán tính lớn. Muốn chúng ổn định nhanh hơn ta phải dùng các bộ PID, nhưng việc chọn các tham số là việc hết sức khó khăn. Kết luận Đến đây em xin kết thúc bản đồ án của mình. Mặc dù đã có nhiều cố gắng và tìm tòi trong quá trình làm và sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn TS Võ Minh Chính và các kỹ sư trong phòng thí nghiệm trọng điểm tự động hoá song do trình độ có hạn cũng như kiến thức về thiết kế thực nghiệm là không có. Cho nên sẽ không tránh khỏi những sai sót. Mong rằng các thầy cô sẽ đóng góp những kiến thức, kinh nghiệm quý báu để em tiếp tục hướng nghiên cứu của mình sau này. Những nội dung em đã làm được trong đồ án này: Nghiên cứu dây truyền công nghệ sản xuất xi măng của công ty xi măng Hoàng Thạch. Tìm hiểu nguyên lý điều khiển nhiệt độ lò nung clinker. Tìm hiểu hệ thống điều khiển phân tán DCS của hãng ABB. Nghiên cứu hệ điều khiển Industrial it của hãng ABB và lập trình điều khiển cho bộ phận cấp than của lò nung clinker. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn chân thành tới sự quan tâm và giúp đỡ của các thầy cô giáo, đặc biệt là thầy TS Võ Minh Chính trong suốt quá trình học tập tại trường cũng như thời gian làm đồ án của mình. Hà Nội 5-2004 Sinh viên: Nguyễn Văn Hải. Phụ lục Mục lục