1. Hệ thống SCADA Hầm đường bộ là gì?
Hệ thống SCADA Đường hầm là hệ thống thiết bị phục công việc giám sát, đo lường và điều khiển hệ thống Cấp điện – chiếu sáng – thông gió, thu thập và giám sát trạng thái thiết bị và các cảnh báo PCCC, barrier đóng cửa hầm (nếu có), trạng thái đóng mở cửa hầm thông ngang.
Cấu trúc của hệ thống cơ bản gồm:
- Thiết bị tại trung tâm giám sát: Máy chủ SCADA, máy trạm vận hành, thiết bị mạng và công nghệ thông tin.
- Thiết bị thu thập: Bộ điều khiển PLC, Module I/O, module truyền thông, HMI,…
- Thiết bị trường: Cảm biến, van, động cơ, quạt gió,…
Hình 1: Sơ đồ nguyên lý Hệ thống SCADA Hầm đường bộ
Hệ thống SCADA đáp ứng việc giám sát các thiết bị cung cấp điện, thiết bị điều khiển chiếu sáng, thiết bị thông gió, thiết bị Barrier đóng cửa hầm (nếu có) theo thời gian thực và thực hiện nhiệm vụ quan trọng là điều khiển các hệ thống nói trên theo các kịch bản định trước hoặc theo yêu cầu sự kiện tức thời để đảm bảo an toàn vận hành hầm đường bộ
2. Yêu cầu đối với các bộ PLC
Là một phần của hệ thống SCADA, các bộ lập trình PLC có vai trò rất quan trọng trong việc thu thập, điều khiển toàn bộ hệ thống, là thiết bị trung gian giữa Máy chủ SCADA và các thiết bị cấp trường. Vì vậy, các bộ PLC cần được thiết kế với cấu trúc dự phòng 1+1 đáp ứng nhu cầu hoạt động liên tục của hệ thống, đảm bảo tính sẵn sàng cao và khả dụng ngay cả khi 1 PLC gặp sự cố.
Dưới đây là một số yêu cầu đối với các bộ PLC:
- Bộ điều khiển PLC có thiết kế theo từng mô-đun chức năng và có khả năng tháo lắp nóng khi hệ thống vẫn đang hoạt động và điện nguồn vẫn được duy trì.
- Bộ nhớ CPU của PLC phải đảm bảo đủ cho việc lưu chương trình cùng các thông số cài đặt, đáp ứng được yêu cầu hoạt động của hệ thống.
- PLC có trang bị thẻ nhớ để lưu trữ chương trình, người sử dụng có thể thực hiện các thao tác đọc/sao lưu chương trình PLC vào thẻ nhớ bởi chính PLC đó hoặc thông qua máy tính chạy hệ điều hành Windows
- Để đảm bảo an toàn cho hệ thống, PLC có thể được cài đặt mật khẩu để ngăn chặn các kết nối trái phép đến PLC để thực hiện chỉnh sửa, sao lưu chương trình.
- Tốc độ truyền/nhận thông tin và độ tin cậy phải đảm bảo luôn đạt ở mức cao nhất đối với các kết nối giữa các PLC ở khu vực chức năng khác nhau trong hệ thống, giữa những PLC kết nối đến các máy tính chủ, máy trạm ở cấp mạng quản lý cao hơn và màn hình điều khiển cục bộ phục vụ giám sát điều khiển.
- Các bộ điều khiển PLC, ngoài khả năng liên kết truyền thông với hệ thống SCADA ở cấp cao, còn có khả năng trao đổi dữ liệu trực tiếp giữa các cụm khu vực của đường hầm nhằm mục đích cập nhật các thông số hoạt động, khóa liên động an toàn và dừng khẩn cấp khi có sự cố mà không cần sự can thiệp của các máy tính chủ hoặc thiết bị đặc biệt nào khác.
- Bộ điều khiển PLC được cung cấp cùng với phần mềm cấu hình và lập trình PLC, với các ngôn ngữ lập trình phổ biến thông dụng theo quy chuẩn IEC 61131-3.
3. Giải pháp của Phoenix Contact
Để đáp ứng được hết các yêu cầu trên, Phoenix Contact có dòng sản phẩm PLCNext với các bộ điều khiển AXC F 2152 và AXC F 3152. Đây là các bộ PLC cao cấp và tin cậy nhất của hãng, được ứng dụng cho các hệ thống quan trọng như: hầm đường bộ, nhà máy sản xuất, sân bay, trạm điện gió, năng lượng – hoá đầu…
Ưu điểm:
- Lập trình mở: Các bộ điều khiển và module đi kèm được thiết kế để lập trình bằng ngôn ngữ bậc cao C/C++, C#, Matlab hoặc ngôn ngữ IEC 61131-3 cổ điển.
- Module hoá: Các PLC có thể mở rộng bằng các Module, dòng PLCNext có thể hỗ trợ tới 63 Module IO. Bảo mật TPM, đạt chứng nhận theo tiêu chuẩn IEC 62443-4-1/-4-2. Kết nối giữa các Module IO bằng Bus truyền thông có tốc độ
- Cơ chế dự phòng song song: Các bộ AXC F 2152 và AXC F 3152 hỗ trợ cơ chế hoạt động dự phòng song song, tăng độ tin cậy và tính sẵn sàng của hệ thống, truyền thông kết nối giữa bộ PLC và trạm IO dự trên giao thức PROFINET RT
- Tốc độ xử lý cao: Bộ xử lý Intel®Atom® x5-E3930, 2x 1.3 GHz, bộ nhớ ROM lên đến 1GB, ngoài ra có thể mở rộng bằng thẻ nhớ SD, bộ nhớ RAM lên đến 2GB. Tốc độ truyền dữ liệu trên Local bus đạt đến 100 Mbps, cổng truyền thông RJ45 hoạt động độc lập tốc độ Gigabit.
4. Mô hình hoạt động
Mô hình gồm 2 phần.
- Phần PLC: thu thập dữ liệu từ bộ IO qua giao thức PROFINET, có dự phòng
- Phần IO: thu thập và truyền nhận dữ liệu về các PLC. Trung gian giao tiếp giữa PLC và thiết bị trường.
Hình 2: Mô hình hoạt động Redandant của dòng PLC AXC F2152
Trên cả hai bộ điều khiển (PLC thứ nhất và thứ hai), chương trình ứng dụng giống nhau đang hoạt động.
Một trong hai PLC là bộ điều khiển chính, bộ PLC còn lại làm nhiệm vụ dự phòng. Bộ điều khiển chính điều khiển quy trình theo chương trình định sẵn. Vai trò chính hoặc dự phòng được chỉ định bởi chương trình. Khối chương trình chính – dự phòng được cấu hình và tham số hóa trong chương trình ứng dụng.
Nếu bộ điều khiển chính bị lỗi, hư hỏng, mất nguồn… bộ điều khiển dự phòng sẽ tiếp quản quyền điều khiển theo quy trình định sẵn. Việc sử dụng các khối chức năng để đồng bộ hóa dữ liệu cho phép các quy trình đã xảy ra được đồng bộ hóa liên tục giữa bộ điều khiển chính và bộ điều khiển dự phòng trong quá trình hoạt động bình. Bằng cách đó có thể giúp chuyển đổi liền mạch và thời gian chuyển đổi ngắn từ bộ điều khiển chính sang bộ điều khiển dự phòng trong trường hợp bộ điều khiển chính bị sự cố.
Trên đây là bài viết Ứng dụng bộ PLC Phoenix Contact trong Hệ thống SCADA Hầm đường bộ. Cảm ơn Quý bạn đọc đã quan tâm theo dõi.
Quý khách hàng có nhu cầu về giải pháp thiết bị vui lòng liên hệ.
Xem thêm
