Tài liệu C2 system architecture

© 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 1 Hệ thống thông tin công nghiệp Chương 2: Kiến trúc các HTTTCN 12/30/2005 2.1 Cấu trúc cơ bản một HTĐK&GS HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT MÁY TÍNH ĐIỀU KHIỂN I/O © 2004, HOÀNG MINH SƠN I/O ĐO LƯỜNG VÀ TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG KỸ THUẬT Nối qua mạng Chương 2: Kiến trúc hệ thống Nối thông thường © 2005 - HMS 2 2.2 Mô hình phân cấp chức năng Tính toán giá thành, lãi suất Thống kê số liệu sản xuất, kinh doanh, Xử lý đơn đặt hàng, kế hoạch tài nguyên Điều khiển cao cấp, phối hợp Quản lý dữ liệu, lập báo cáo Tối ưu hoá sản xuất Giám sát, vận hành, chẩn đoán Điều khiển cao cấp, phối hợp Quản lý dữ liệu, lập báo cáo © 2004, HOÀNG MINH SƠN Điều khiển, điều chỉnh, Bảo vệ, an toàn, Ghi chép, cảnh giới Đo lường, truyền động Chấp hành, đóng/cắt Chuyển đổi tín hiệu Chương 2: Kiến trúc hệ thống Q. LÝ CÔNG TY Quản lý thông tin ĐIỀU HÀNH SẢN XUẤT ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT Điều khiển quá trình ĐIỀU KHIỂN CHẤP HÀNH & CẢM BIẾN Cấp trường HỆ THỐNG KỸ THUẬT © 2005 - HMS 3 Mục ₫ích phân cấp © 2004, HOÀNG MINH SƠN ƒ Định nghĩa các cấp theo chức năng, không phụ thuộc lĩnh vực công nghiệp cụ thể. Mỗi cấp có chức năng và đặc thù khác nhau ƒ Với mỗi ngành công nghiệp, lĩnh vực ứng dụng có thể có các mô hình tương tự với số cấp nhiều hoặc ít hơn ƒ Ranh giới giữa các cấp không phải bao giờ cũng rõ ràng. ƒ Càng ở những cấp dưới thì các chức năng càng mang tính chất cơ bản hơn và đòi hỏi yêu cầu cao hơn về độ nhanh nhạy, thời gian phản ứng. ƒ Càng ở cấp trên quyết định càng quan trọng hơn, lượng thông tin cần trao đổi và xử lý càng lớn hơn. ƒ Phân cấp tiện lợi cho công việc thiết kế hệ thống Chương 2: Kiến trúc hệ thống © 2005 - HMS 4 2.3 Cấu trúc vào/ra Vào/ra tập trung (central I/O) MTĐK PHÒNG ĐIỀU KHIỂN MTĐK I/O I/O 4-20mA 0-10V ... © 2004, HOÀNG MINH SƠN A S 4-20mA 0-10V ... HIỆN TRƯỜNG A A S a) Vào/ra tích hợp S A S A S A S b) Vào/ra kiểu module I/O: input/outputA: actuator S: sensor Î Nối dây truyền thống Chương 2: Kiến trúc hệ thống © 2005 - HMS 5 Vào/ra phân tán (distributed I/O) Còn gọi là vào/ra từ xa (remote I/O) MTĐK PHÒNG ĐIỀU KHIỂN HIỆN TRƯỜNG bus trường Modular I/O © 2004, HOÀNG MINH SƠN Compact I/O S S A A S S A A S S A A Î Ưu điểm nhiều, song vẫn còn nối dây truyền thống Chương 2: Kiến trúc hệ thống © 2005 - HMS 6 Vào/ra phân tán với bus trường chuẩn ƒ Tiết kiệm chi phí dây dẫn và công lắp đặt: Từ bộ điều khiển xuống tới các vào/ra phân tán chỉ cần một đường truyền duy nhất. ƒ Cấu trúc đơn giản: Thiết kế và bảo trì hệ thống dễ dàng hơn. ƒ Tăng độ tin cậy của hệ thống: — Truyền kỹ thuật số => hạn chế lỗi được hạn chế — Nếu có lỗi truyền thông cũng dễ dàng phát hiện nhờ các biện pháp bảo toàn dữ liệu của hệ bus. © 2004, HOÀNG MINH SƠN ƒ Tăng độ linh hoạt của hệ thống: — Tự do hơn trong lựa chọn các thiết bị vào/ra — Tự do hơn trong thiết kế cấu trúc hệ thống. — Khả năng mở rộng dễ dàng hơn ƒ Vào/ra phân tán không nhất thiết phải đặt gần tại hiện trường (chỉ lợi dụng ưu điểm cuối cùng) Chương 2: Kiến trúc hệ thống © 2005 - HMS 7 Thiết bị thường và thiết bị bus trường MT điều khiển D MT điều khiển BI A Bus trường 4-20mA © 2004, HOÀNG MINH SƠN A bus interface D BI µP µP D D A A Sensor Sensor Thiết bị thông thường Thiết bị bus trường Chương 2: Kiến trúc hệ thống © 2005 - HMS 8 Vào/ra trực tiếp với thiết bị bus trường MTĐK PHÒNG ĐIỀU KHIỂN bus trường S S A HIỆN TRƯỜNG A S S A A S S A A ƒ Cấu trúc đơn giản, dễ thiết kế và lắp đặt ƒ Giảm chi phí cáp truyền, các khối vào/ra và các phụ kiện khác © 2004, HOÀNG MINH SƠN ƒ Giảm kích thước tủ điều khiển ƒ Đưa vào vận hành và khả năng chẩn đoán các thiết bị trường qua mạng một cách dễ dàng. ƒ Khả năng tích hợp các chức năng điều khiển tự động xuống các thiết bị trường => trí tuệ phân tán (distributed intelligence) Chương 2: Kiến trúc hệ thống © 2005 - HMS 9 2.4 Cấu trúc ₫iều khiển Điều khiển cục bộ/₫iều khiển song song © 2004, HOÀNG MINH SƠN S MTĐK MTĐK MTĐK I/O I/O I/O S A A Dây chuyền 1 Chương 2: Kiến trúc hệ thống S S A A Dây chuyền 2 S S A A Dây chuyền n © 2005 - HMS 10 Điều khiển tập trung (centralized control) Nối dây truyền thống MTĐK PHÒNG ĐIỀU KHIỂN I/O HIỆN TRƯỜNG © 2004, HOÀNG MINH SƠN A S Phân đoạn 1 A S Phân đoạn 2 Chương 2: Kiến trúc hệ thống A S Phân đoạn n © 2005 - HMS 11 Điều khiển tập trung Sử dụng bus trường PHÒNG ĐIỀU KHIỂN MTĐK HIỆN TRƯỜNG bus trường I/O © 2004, HOÀNG MINH SƠN I/O S A S Chương 2: Kiến trúc hệ thống I/O A S S A S A A © 2005 - HMS 12 Điều khiển phân tán (distributed control PHÒNG ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM MTGS MTGS bus hệ thống TRẠM ĐK CỤC BỘ © 2004, HOÀNG MINH SƠN MTĐK 1 A MTĐK n MTĐK 2 S A A S S HIỆN TRƯỜNG Phân đoạn 1 Phân đoạn 2 Chương 2: Kiến trúc hệ thống Phân đoạn n © 2005 - HMS 13 Điều khiển phân tán sử dụng bus trường MTGS MTGS bus hệ thống PHÒNG ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM MTĐK n TRẠM ĐIỀU KHIỂN CỤC BỘ MTĐK 1 MTĐK 2 bus trường © 2004, HOÀNG MINH SƠN bus trường I/O S I/O bus trường A S S A A HIỆN TRƯỜNG Phân đoạn 1 Chương 2: Kiến trúc hệ thống Phân đoạn 2 Phân đoạn n © 2005 - HMS 14 2.3 Cấu trúc ₫iều khiển giám sát OS OS/ES OS SYSTEM BUS SYSTEM BUS Control Station 1 Control Station 1 Control Station 2 Control Station 2 OS OS ES OS OS Control Station 3 OS ES © 2004, HOÀNG MINH SƠN TERMINAL BUS SYSTEM BUS Control Station 1 ES SERVER Control Station 2 Chương 2: Kiến trúc hệ thống Control Station 3 SYSTEM BUS Control Station 1 Control Station 2 Control Station 3 © 2005 - HMS 15