Xem mẫu
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
nguon tai.lieu . vn
