Công nghệ Bus

Chia sẻ: Nguyen Van Hien | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:6

0
163
lượt xem
86
download

Công nghệ Bus

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Việc chấp nhận công nghệ bus số như Foundation fieldbus, Profibus-DP hay DeviceNet là một bước chuyển hướng đáng kể xa rời công nghệ truyền thống về đo lường và điều khiển trong nhà máy điện. Kinh nghiệm áp dụng bus số trong một số ngành công nghiệp, trong đó có các nhà máy điện, cho thấy công nghệ này có tính năng tốt, có thể giảm chi phí đầu tư ban đầu, giúp công trình khởi động nhanh hơn, và có thể tiết kiệm chi phí vận hành và bảo dưỡng một khi nhà máy bắt đầu hoạt động....

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Công nghệ Bus

  1. Công nghệ Bus V iệc chấp nhận công nghệ bus số như Foundation fieldbus, Profibus-DP hay DeviceNet là một bước chuyển hướng đáng kể xa rời công nghệ truyền thống về đo lường và điều khiển trong nhà máy điện. Kinh nghiệm áp dụng bus số trong một số ngành công nghiệp, trong đó có các nhà máy điện, cho thấy công nghệ này có tính năng tốt, có thể giảm chi phí đầu tư ban đầu, giúp công trình khởi động nhanh hơn, và có thể tiết kiệm chi phí vận hành và bảo dưỡng một khi nhà máy bắt đầu hoạt động. Những vấn đề lớn nhất liên quan tới việc đưa công nghệ bus số vào nhà máy điện mới là: quyết định lắp đặt công nghệ Nhà máy nhiệt điện than mới số vào những hệ thống nào và Ảnh (ST): Hải Yến xác định phương cách thực hiện. công nghệ nối mạng, bus và được nối tới hệ thống Theo truyền thống, cho trường và điều khiển cũng điều khiển thông qua một bộ đến nay các hệ thống điều tuân theo định luật Moore của dây dẫn duy nhất. Các thiết bị khiển phân tán (DCS) vẫn thế giới máy tính, theo đó với tiên tiến ngày nay có thể thực được bảo hộ quyền sở hữu cùng một mức chi phí có thể hiện việc chẩn đoán liên tục trí tuệ, và chu kỳ đổi mới từ thực hiện được nhiều hơn. và cung cấp nhiều thông tin 15 đến 20 năm. Với việc hơn chứ không phải là giá trị chấp nhận kiểu công nghệ Có thể đưa ra vô vàn ví dụ trong lĩnh vực đo mà ở đó các của một quá trình duy nhất. máy tính cá nhân, chu kỳ đổi Hơn nữa, nhiều thiết bị loại mới đã giảm xuống còn 3 đến cảm biến chỉ cung cấp các giá trị của một quá trình duy nhất này có khả năng sử dụng và 5 năm. Sự phát triển trong các 6 Khoa học công nghệ điện, số 4 tháng 8 - 2008
  2. Công nghệ Bus trao đổi dữ liệu và đem lại liệu phong phú. Các gói phần năng vẫn giữ nguyên. Các khả năng thi hành điều khiển mềm quản lý tài sản sử dụng công nghệ bus số không thay bằng cách dùng công nghệ các dữ liệu này để cung cấp đổi thiết kế điều khiển cơ bus số như Foundation thông tin chẩn đoán chi tiết và sở, đồ hoạ, cơ sở dữ liệu và fieldbus. các chức năng phân tích bảo cấu trúc chính của hệ thống Thiết bị thông minh đã có trì dự phòng. Độ chính xác điều khiển. Các công nghệ từ hơn 15 năm nay, dùng giao điều khiển cũng được cải này cũng không thay đổi đáng thức HART. Giao thức này thiện vì không cần biến đổi kể nguyên lý tư liệu thiết kế. xếp chồng một tín hiệu số bên các tín hiệu thành tín hiệu Giao diện với người dùng trên một tín hiệu chuẩn 4 - 20 analog (4 - 20 mA) để truyền phục vụ cho công tác thiết kế mA. Nhiều công ty điện lực đã đến môđun vào/ra của DCS kỹ thuật, kinh doanh, bảo chọn loại thiết bị này vì sau đó biến đổi trở lại thành dưỡng, thực thi, lưu trữ quá chúng có sức cạnh tranh về tín hiệu số để sử dụng trong khứ và các chức năng khác chi phí so với các thiết bị sơ đồ điều khiển. của hệ thống đều không thay truyền thống và có thể thay Ngoài việc cung cấp các đổi. Điều này cũng đúng với thế trực tiếp cho các thiết bị giá trị nhận biết ban đầu, quy trình thiết kế kỹ thuật hiện có (một đổi một), không thiết bị đo thông minh và các được sử dụng để cách ly các cần phải đi dây lại. bộ tác động còn là nguồn tín hiệu vào ra (I/O), phần phong phú các dữ liệu khác, điều khiển và các quy trình. Trong một số trường hợp, về bản thân thiết bị cũng như Tuy nhiên công nghệ bus các tiêu chuẩn bus số như về quy trình. số lại làm thay đổi cấu trúc Foundation fieldbus, Profibus kết nối với cổng I/O. Thay vì DP và DeviceNet (ở đó tất cả Hệ thống điều khiển  phải có dây dẫn riêng từ mỗi truyền thông đều là dạng số) còn có thêm chức năng so với thay đổi thiết bị tại hiện trường tới các thiết bị đo thông minh Trong hệ thống điều cổng I/O của hệ thống DCS, nguyên bản. Các giao diện khiển, mặc dầu các công kiến trúc bus cho phép dùng nghệ bus số như Foundation một cáp duy nhất để đấu nối bus trường trực tiếp trong các và DeviceNet thay đổi một vài nhiều thiết bị số. Giao diện I/ hệ thống điều khiển cho phép tính năng, nhưng nhiều tính O được thể hiện bởi các thiết người dùng truy cập nhiều dữ bị thì được chuyển sang một mođun bus trường số (hình 1). Hình 1. So sánh giữa hệ thống đi dây truyền thống và hệ Sự tương đồng đơn giản thống đi dây bus trường nhất, đó là kênh I/O truyền thống được đặt trong thiết bị Hệ thống đi dây I/O truyền thống và bus I/O được dùng để đọc các kênh giờ đây là cáp bus trường thay vì một bảng nối đa năng. Cáp này có nhiều Hộp đầu nối điểm dữ liệu, làm giảm đáng Hộp đầu nối kể số đầu dây và máng cáp Bộ điều khiển Trước trong nhà máy. Tư liệu và chi và cổng vào/ra phí bảo dưỡng cũng giảm. Hệ thống đi dây bus Không gian mođun I/O cần trường thiết trong bộ điều khiển cho Bus trường H1 Hộp đầu một hoặc nhiều mođun giao nối 7 Các phân đoạn khác Khoa học công nghệ điện, số 4 tháng 8 - 2008I/O khác Bộ điều Profibus DP hoặc DeviceNet khiển Sau
  3. Công nghệ Bus số diện bus số được giảm đáng Xây dựng nhà máy nhiệt fieldbus và Profibus được sử kể so với không gian cần Bảng 1. Các thiết bị bus trường Foundation được sử dụng tại thiết cho các mođun I/O và nhà máy điện Port Westward đầu dây truyền thống. Foundation fieldbus sử dụng Hãng sản Số Loại thiết bị Kiểu thiết bị/Mô tả dây đôi xoắn bọc kim xuất lượng (shielded twisted pair - STP) Rosemount Thiết bị cảm Các máy phát 3051 và 118 mang dòng điện và dữ liệu biến 3095MV trên cùng cặp dây điện trong Endress & Thiết bị cảm Máy phát vị trí rađa khi DeviceNet sử dụng bốn 2 Hauser biến FMR 240 dây dẫn mang dữ liệu và dòng điện riêng biệt. Điều này có Rosemount Thiết bị cảm Máy phát 848T 8 x T/C 28 thể yêu cầu thêm không gian biến dành cho nguồn cấp điện của Magnetrol Thiết bị cảm Máy phát vị trí rađa 3 thiết bị bus trường, mođun biến Eclipse 705-52 phân phối và thiết bị chỉnh Fisher Cơ cấu định vị DVC 6000F, 6010F và sửa dòng điện. 9 van 6020 F Thiết kế DCS theo công Masoneilan Van với cơ cấu Sipart PS2 14 nghệ bus số và sử dụng cấu định vị hình tích hợp và phần mềm Copes Vulcan Van với cơ cấu Sipart PS2 quản lý tài sản là điều rất 13 định vị quan trọng. Việc thiết kế cần hỗ trợ HART truyền thống, I/ điện than mới là một trong dụng rộng rãi khắp nơi. O analog, I/O rời rạc và I/O những cơ hội hiệu quả nhất mục đích đặc biệt được yêu Ngoài các nhà máy nhiệt về chi phí cho việc thực hiện điện than, các nhà máy điện cầu do yêu cầu về tốc độ, độ công nghệ bus số và trí tuệ tự tuabin khí và chu trình hỗn phân giải theo thời gian động hoá. Ví dụ, nhà máy hợp cũng có thể áp dụng tốt và/hoặc về an toàn. Ngoài ra, nhiệt điện than dưới tới hạn công nghệ bus số. Nhà máy nó cần hỗ trợ nhiều các kiểu xây dựng mới ở Midwest (dự chu trình hỗn hợp Port bus trường đa năng. Cụ thể kiến bắt đầu vận hành Westward mới xây, công suất như bus trường Foundation, thương mại vào năm 2009) 407 MW, của Portland được sử dụng chủ yếu trong đang lắp đặt hệ thống điều General Electric, được đưa điều khiển analog, và khiển Ovation Expert của vào vận hành thương mại DeviceNet hay Profibus DP, Emerson Process Management mới đây ở chế độ điều độ được sử dụng nhiều hơn cho cho tất cả các chức năng điều kinh tế, là một ví dụ. Nhà các ứng dụng điều khiển rời khiển nhà máy quan trọng. máy cũng sử dụng rộng rãi hệ rạc. Trong một vài trường Hệ thống Ovation được tạo thống điều khiển Ovation với hợp, tính năng của các thiết bị giao diện với hệ thống điều công nghệ bus cho lò sinh hơi yêu cầu sẽ quyết định việc khiển tuabin bằng một giao thu hồi nhiệt (HRSG), phần còn sử dụng các kiểu bus số đa diện OPC và với một hệ lại của nhà máy (balance of năng. thống điều khiển FGD PLC plant - BOP) và các hệ thống bằng giao thức Allen-Bradley điện phụ. Công tác điều khiển Thùc hiÖn t¹i nhµ Ethernet. Công nghệ bus số tuabin khí và tuabin hơi được m¸y ®iÖn x©y míi được kết hợp vào càng nhiều lĩnh vực càng tốt. Foundation 8 Khoa học công nghệ điện, số 4 tháng 8 - 2008 8
  4. Công nghệ Bus tạo giao diện dùng cung cấp các bộ adapter để hiệu mô phỏng phần mềm ở Modbus/TCP. chuyển sang công nghệ bus cấp bus I/O thay vì ở phía tín Mỗi van quan trọng trong số yêu cầu. Cách tiếp cận tốt hiệu tại hiện trường. Điều các nhà máy mới xây này đều hơn sẽ là sử dụng các giao này một phần cũng là do là một thiết bị bus trường diện có sẵn của họ nếu giao người ta đã quen thuộc với Foundation (Bảng 1). Các diện được hỗ trợ bởi hệ công nghệ mô phỏng phần thiết bị này được áp dụng cho thống điều khiển, không nên mềm. Thực nghiệm tại hiện hầu hết các chức năng điều đòi hỏi một dạng bus duy trường còn yêu cầu lắp đặt khiển quan trọng, bao gồm nhất. hệ DCS thực tế trong nhà nước cấp, mức nước trong máy để kết nối, thử nghiệm Thử nghiệm nghiệm  riêng lẻ, kiểm chuẩn và đưa bao hơi, van phun, tuabin đường tắt và hầu hết thiết bị thu tại nhà máy thiết bị vào vận hành. Cách đo analog. Các cặp nhiệt thực hiện đơn giản này giờ Trước đây không lâu, các đây đã được hiểu rõ và chấp ngẫu được sử dụng trong cả thử nghiệm nghiệm thu tại hai nhà máy và được đặt hoặc nhận. Tuy nhiên, để xác nhận nhà máy (factory acceptance - khả năng kết nối giữa hệ là trên các mođun TC I/O FAT) các sơ đồ điều khiển truyền thống hoặc các mođun thống điều khiển và các thiết DCS được thực hiện theo bị theo từng kênh một, quy bus trường Foundation. cách mô phỏng các thiết bị Profibus-DP được sử dụng trình đòi hỏi nhiều thời gian trong nhà máy bằng cách nối và nhân lực. cho tất cả các van đóng mở cứng các nguồn cung cấp 4- bằng động cơ cũng như cơ 20mA, các thiết bị đo, bóng Do cách sử dụng các bus cấu đóng cắt và thiết bị ở tủ đèn và chuyển mạch tới các và việc tích hợp các bus trong điều khiển động cơ (motor đầu I/O của hệ DCS. Thử các dãy và hàng thiết bị, trong control center - MCC) (Bảng nghiệm nghiệm thu tại nhà thực tế không thể có sẵn tất 2). máy được thực hiện theo cách cả các thiết bị thông minh để Các hãng bán sản phẩm này vì không thể có tất cả các có thể thử nghiệm DCS trong như Rockwell và Siemens hỗ thiết bị hiện trường (đặc biệt nhà máy. Tuy nhiên, có một trợ sẵn DeviceNet và các thiết bị lớn, ví dụ như các quy trình đã đem lại kết quả Profibus-DP, trong khi các tủ điều khiển động cơ) sẵn trong một số dự án, đó là thử hãng khác thực hiện giao diện sàng cho thử nghiệm. Gần nghiệm trên một thiết bị điển truyền thông nguyên bản đây, phương thức được chấp hình cho mỗi dạng thiết bị riêng của họ, các hãng này nhận chung là đưa vào các tín trong nhà máy. Điều này cho phép nhà thiết kế kiểm chứng Bảng 2. Các thiết bị bus trường được sử dụng tại nhà máy ý tưởng thiết kế, cho phép điện Port Westward nhà cung cấp hệ thống điều Hãng sản khiển khẳng định sự hoạt Loại thiết bị Kiểu thiết bị/Mô tả động với logic điều khiển và xuất khiến chủ đầu tư yên tâm Aumamatic AM 01.1 MOV Auma MOV rằng cách liên kết này nếu với Variomatic VM dùng các bộ truyền lực tốt là Accutronix MX (FCD có thể sử dụng trong toàn bộ Limitorque MOV LMA1M 1336-00) dây chuyền, từ giao diện P485 Modbus tới giao diện người máy (HMI) thông qua Profibus giao diện bus tới các thiết bị MCC/Thiết bị điển hình. GE Multilin Nối với thiết bị đóng cắt đóng cắt Multilin 9 469 rơle Khoa lý ọc ng cơ nghệ điện, số 4 tháng 8 - quản h độ công 2008 Scheneider MCC/Thiết bị Momentum I/O Square D đóng cắt (170DNT11000) MCC/Thiết bị Thiết bị I/O của thiết bị VersaMax đóng cắt giao diện giao diện mạng
  5. Công nghệ Bus số Nhà chế tạo thiết bị gốc các thử nghiệm nghiệm thu DCS của Emerson cần phải (original equipment manufacturer tại nhà máy (FAT) sẽ qui về có gói hệ thống quản lý tài - OEM) có thể lựa chọn các việc mô phỏng phần mềm sản (AMS Suite). Bất kỳ công thiết bị với các tính năng khác các tín hiệu sẵn có kết hợp cụ phần mềm quản lý tài sản nhau từ nhiều hãng bán thiết với các thử nghiệm về khả nào cũng cần bao gồm phần bị (vendor); vì vậy đối với năng kết nối các thiết bị tiêu hỗ trợ cho số lượng tối thiểu những thiết bị này, tốt nhất chuẩn của hãng bán DCS, các thẻ ghi thiết bị (device phải được chứng nhận bởi thông qua giao diện bus số. tag). Số lượng được đóng gói các cơ sở bus số tương ứng, Phần mềm quản lý  tài  các thẻ ghi thiết bị cần được mà chức năng của họ là đảm hiệu chỉnh để bao gồm những sản bảo khả năng tương tác. Tuy thiết bị quan trọng nhất và nhiên, vẫn cần phải thử Ưu điểm lớn nhất của then chốt nhất. Với bất kỳ nghiệm hệ thống trọn gói hoàn phần mềm quản lý tài sản là phần mềm quản lý nào, điều chỉnh của hãng bán thiết bị, ví nó cho phép thực hiện tại một quan trọng là phải biết có bao dụ như tủ điều khiển động cơ vị trí duy nhất công việc cấu nhiêu thẻ ghi đã được cung (MCC) hoặc dẫy thiết bị đóng hình, quản lý kiểm chuẩn, cấp và xác định xem số lượng cắt, bằng cách sử dụng máy chẩn đoán thiết bị và lưu trữ này đã đủ cho dự án chưa. chủ bus số và gói PC cấu hình tư liệu về thiết bị thông minh trong nhà máy. Quy trình thử Trên thị trường cũng có được kết nối thông qua đường bán các gói bổ sung tuỳ chọn cáp chính trong thực tế và nghiệm bàn giao (commissioning) cho phép thực cho phép mở rộng và tăng đường cáp rẽ nhánh tới thiết bị cường năng lực chẩn đoán và như đã được cấu hình cho nhà hiện với cấu hình thông qua giao diện màn hình đồ hoạ phân tích thiết bị của mỗi nhà máy. Điều này đảm bảo hệ sản xuất. Các gói này nên thống được cung cấp có khả với thiết bị. Nhân viên tại hiện trường chỉ cần kiểm tra được xem xem lại và qui định năng giao diện, truyền thông, để đưa vào gói phần mềm theo dõi và điều khiển quy trình để thấy rằng thiết bị quy trình chính xác đang được đọc quản lý và chẩn đoán tài sản. trong khoảng thời gian đáp ứng hay thao tác và rằng hành trình yêu cầu. Giá trị thực của phần mềm của van và cơ cấu phản hồi Không một thử nghiệm được điều chỉnh đúng trên các quản lý tài sản chính là khả nào trong số các thử nghiệm cơ cấu tác động. Tư liệu kiểm năng vận hành giảm bớt bảo trên, nếu tiến hành riêng lẻ, chuẩn và mạch kiểm toán các dưỡng. Các thiết bị bus có thể chứng tỏ cả chuỗi lần hiệu chỉnh, trong đó ghi rõ trường Foundation có ba mức truyền thông là hoàn chỉnh. các công việc đã được thực báo động chẩn đoán nội bộ: Tuy nhiên, khi kết hợp với hiện và do ai, đều được lưu lại đã hỏng, tư vấn và thông tin. nhau, các thử nghiệm này làm tài liệu để sau này tham Mỗi loại báo động có thể có đảm bảo các bộ phận quan khảo. nhiều hạng mục đóng góp. trọng có thể truyền thông Các báo động này cần được thành công và đem lại lợi ích Để thực hiện đầy đủ các tích hợp vào hệ thống điều là quá trình đưa bus số vào năng lực của các thiết bị khiển, có bộ phận tách lọc vận hành tại hiện trường thông minh, một hệ thống dựa trên mức độ quan trọng được thực hiện nhanh chóng DCS sử dụng bus trường của thiết bị, để tiên đoán các và dễ dàng. Nhiều người Foundation cần được cung vấn đề của thiết bị và các sự trong ngành hy vọng rằng một cấp cùng với phần mềm cố. Ngoài ra, nhân viên bảo khi nhân viên ngành điện trở quản lý và chẩn đoán. Vì vậy, dưỡng có thể truy cập đầy nên quen thuộc với bus số, kèm theo hệ thống Ovation đủ và chi tiết dữ liệu chẩn 10 Khoa học công nghệ điện, số 4 tháng 8 - 2008 10
  6. Công nghệ Bus đoán dự phòng để quan sát, lập kế hoạch và sắp xếp mọi công việc sửa chữa hoặc phụ tùng thay thế cần thiết để loại bỏ báo động. Thay đổi qui trình bảo dưỡng có nghĩa là nhân viên, với các phụ tùng thay thế và công việc sửa chữa đã được nhận diện từ trước, sẽ chỉ sửa chữa những thiết bị cần dịch vụ, do đó giảm thiểu thời gian sửa chữa. (Còn tiếp) Chu Hải Yến dịch Theo PE, số tháng 10/2007 11 Khoa học công nghệ điện, số 4 tháng 8 - 2008
Đồng bộ tài khoản