Để vận hành một nhà máy hiện đại một cách trơn tru và an toàn, việc kết hợp các hệ thống khác nhau với các chức năng khác nhau cần được thực hiện một cách đồng bộ và an toàn của nó. công nghiệp IoT (IIoT) không chỉ kết nối tất cả các thiết bị sản xuất, mà còn ngay lập tức cung cấp thông tin sản xuất và thiết bị cho người quản lý sản xuất để tránh các lỗi tiềm năng và giảm cơ hội hỏng thiết bị. Ngoài "Hệ thống chính", có nhiều hệ thống phụ (hỗ trợ) cần thiết khác chẳng hạn như: hệ thống phòng chống cháy nổ, hệ thông không khí và nước thải, hệ thống chiếu sáng và vận chuyển, hệ thống an toàn và quản lý nhân viên…
Các hệ thống này bao gồm các bộ điều khiển và cảm biến khác nhau, sau đó kết hợp với các thiết bị công nghiệp và máy móc để đạt được sự ổn định điểm thiết lập. Đằng sau những thiết bị tự động, bao gồm DCS, PLC, PAC, DDC, vv, là các mạng Ethernet được kết nối với nhau, cho phép liên lạc và kết hợp với nhau.
Các hệ thống chính:
- FMCS (Facility Monitoring Control System): Hệ thống kiểm soát giám sát cơ sở
- DCS (Distributed Control System): Hệ thống điều khiển phân tán
- Hệ thống xử lý nguyên liệu thô
- Hệ thống đo lường chất lượng / sản xuất
- Hệ thống đo sáng
- ESD (Emergency Shut Down System): Hệ thống tắt khẩn cấp
- Hệ thống giám sản báo cháy
- Hệ thống xử lý nước và chất thải
- Hệ thống Gas/lưu trử/bơm
- Hệ thống hóa học
- PS (Power Supply System)/Backup PS: Hệ thống cấp điện Sao lưu PS
- Environmental Monitoring/Exhaust System
- Hệ thống giám sát phát hiện rò rỉ
- Hệ thông khác
Các hệ thống phụ trợ:
- HVAC (heating, ventilating, and air conditioning): sưởi ấm, thông gió, và điều hòa không khí
- BAS (Building Automation System): Hệ thống tự động hóa tòa nhà
- AGV (Automated Guided Vehicle): Phương tiện hướng dẫn tự động
- Xử lý / lưu trữ nguyên liệu thô
- Hệ thống chiếu sáng / phát song
- Quản lý con người / an toàn con người
- Giám sát từ xa, trạm Unman
- Giám sát thiết bị / bảo trì
- Hệ thống giám sát truy cập / giám sát IP
Các hệ thống chính/phụ trợ có thể thực hiện khái niệm IIoT, thông qua quy hoạch và thiết kế phù hợp để đảm bảo sự cân bằng hợp lý giữa chi phí và nhu cầu. Các khái niệm thiết kế IIoT có thể được chia thành các phần sau:
- Nguồn điện chính và dự phòng
- Hệ thống chính và dự phòng
- Dự phòng phương tiện hoặc dự phòng hệ thống
- Bảo trì & Sửa chữa cũng liên quan đến chi phí
- Người dùng/nhà điều hành và Công cụ giám sát
- Đo lường và hiệu suất sản xuất
Ví dụ 01. Kiểm soát quy trình - DCS (Distributed Control System)
DCS được sử dụng để xử lý kiểm soát quy trình sản xuất lớn và phức tạp. Ứng dụng sử dụng phổ biến cho các Nhà máy xử lý hóa chất (Petro Chemical), Nhà máy Naphtha Cracker (Cracker), Nhà máy nhiệt điện (Nhà máy điện), Nhà máy xử lý nước thải (Nhà máy xử lý nước), cần phải dựa vào các hệ thống điều khiển quy mô lớn để chức năng. Các hệ thống như vậy thường kết nối từ HMI / SCADA thông qua Ethernet công nghiệp tới nhiều bộ điều khiển trường và sau đó từ bộ điều khiển qua mạng trường để liên kết hàng nghìn hoặc hàng triệu cảm biến, chuyển đổi trường hoặc cánh tay cơ khí để vận hành hệ thống. Một khi các chức năng của hệ thống, một sản lượng cố định sẽ đạt được cho năng suất tối ưu ra khỏi nhà máy, được gọi là điểm thiết lập (Set Point). Khối lượng sản xuất quá khô hoặc quá thấp sẽ ảnh hưởng lớn đến chi phí sản xuất và tải hệ thống. Trong quá trình lập kế hoạch hệ thống, nên sử dụng kiến trúc cây kép (Double Tree), sử dụng hệ thống mạng kép để liên kết các hệ thống quản lý sản xuất, do đó khi một phần xử lý của hệ thống không hoàn thành, nó sẽ không ảnh hưởng đến chức năng tổng thể của nhà máy. Đặc biệt là đối với các nhà máy với giá trị kinh tế cao hoặc các nhà máy có ảnh hưởng như nhà máy lọc hóa dầu, nhà máy điện, vv. Vui lòng tham khảo sơ đồ dưới đây để thiết kế hệ thống.
Ví dụ 02: Điều khiển quá trình xử lý- Hệ thống PLC (Bộ điều khiển lập trình logic)
Khác với DCS, Hệ thống PLC được sử dụng để xử lý hệ thống nhỏ hoặc thấp của các hệ thống điều khiển xử lý nhà máy, do đó các thiết bị đầu cuối quản lý tương đối ít hơn. Ưu điểm của nó là dễ sử dụng, chi phí hệ thống thấp, phạm vi rộng. Các ứng dụng phổ biến như hệ thống tự động hóa tòa nhà, hệ thống kiểm soát khí thải (ô nhiễm), hệ thống thông gió (xả khí), hệ thống giám sát bình nhiên liệu, hệ thống giám sát bơm, hệ thống mở / đóng cửa (điều khiển cổng)...
So sánh với DCS, các yêu cầu ứng dụng hệ thống PLC hướng tới năng suất, tức thời và ổn định hệ thống nhỏ hơn nhiều so với DCS. Trong các hệ thống PLC, thường sử dụng máy chủ lưu trữ nguồn dự phòng đơn hoặc kép với thiết kế hệ thống mạng vòng đơn, hệ thống sẽ đơn giản hơn để sử dụng và duy trì sự linh hoạt và dễ bảo trì. Bộ chuyển mạch mạng của ATI cung cấp nhiều giao diện truyền thông khác nhau để phù hợp với nhu cầu của từng khách hàng. Twisted pair Ethernet hoặc các đường cáp quang có thể được kết hợp phù hợp theo các khoảng cách khác nhau. Kết hợp với Vòng IA, chức năng dự phòng Vòng chuỗi IA (Mạng Vòng Dự phòng), mạng có thể tiếp cận dự phòng trong một hệ thống để hỗ trợ PLC chủ không bị ảnh hưởng do mạng gây hại do bất kỳ thiết bị mạng bị hỏng nào gây ra. Vui lòng tham khảo sơ đồ bên dưới để thiết kế hệ thống.
Ví dụ 03: FMCS (Hệ thống kiểm soát giám sát cơ sở)
Khác với hệ thống DCS và hệ thống PLC. Hệ thống điều khiển quản lý sản xuất FMCS kích thước và độ phức tạp nhỏ hơn nhiều so với DSC, nhưng nhu cầu sao lưu cao hơn so với các hệ thống PLC, đòi hỏi thiết kế của hệ thống phải tập trung nhiều hơn vào dự phòng so với là khả năng xử lý tập trung. Một yêu cầu như vậy là phổ biến trong nhà máy công nghệ cao trong Nhà máy bán dẫn hoặc Nhà máy Panel (TFT / LCD / LED Panel), Nhà máy luyện thép (Thép / Nhôm), Nhà máy ô tô, v.v. Trên các hệ thống mạng công nghiệp thường có hai hoặc ba hệ thống được thiết kế để sử dụng song song. Kết hợp với hệ thống mạng kép (Dual Ring) hoặc thậm chí hệ thống mạng ba vòng để hạn chế rủi ro do bất kỳ bất thường nào của hệ thống. Đặc biệt về hiệu quả cao trong việc việc sản xuất không ngừng của các nhà máy công nghệ cao, nó là một sự đầu tư cần thiết. Hệ thống mạng vòng lặp ATI với máy tính chủ hoặc ứng dụng module công nghiệp PLC có thể cung cấp cho khách hàng khả năng dự phòng và lỗi hệ thống cao.
Vui lòng tham khảo sơ đồ bên dưới để tham khảo thiết kế hệ thống:
Vui lòng tham khảo sơ đồ bên dưới để tham khảo thiết kế hệ thống:
Ví dụ 04. Hệ thống xử lý nguyên liệu thô
Trong khi hệ thống cung cấp nguyên liệu thô trong một nhà máy không quan trọng như FMCS), nhưng với việc bổ sung hệ thống như vậy, một nhà máy có thể tiết kiệm rất nhiều chi phí lao động và tăng hiệu quả. Khi vật liệu gốc cung cấp cho nhà máy, chúng phải được xử lý, lưu trữ, hoặc thậm chí vận chuyển đến các đơn vị sản xuất có liên quan trong nhà máy, nếu quá trình đó được xử lý tự động, hiệu quả có thể được cải thiện rất nhiều. Trong khi nếu hệ thống như vậy bị lỗi đột ngột, nó vẫn sẽ không ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của nhà máy, và chỉ cần chuyển sang chế độ thủ công và tiếp tục hoạt động bình thường. Loại ứng dụng như vậy thường xuất hiện trong số các nhà máy. Nói cách khác nó là điều quan trọng nhưng không cần thiết.
Các ứng dụng như kiểm soát chất lượng đến (IQC), lưu trữ nguyên liệu thô, hệ thống rửa / nghiền, hệ thống băng tải (hệ thống đai), hệ thống cẩu (cần cẩu)... Trong số các hệ thống giám sát nói trên, sẽ đơn giải hơp khi các hệ thống này được quản lý với một hệ thống lập kế hoạch khác. Mục tiêu chính của nó là liên kết các trạm cơ khí hoặc bàn điều khiển của mỗi trạm thông qua một hệ thống chuông đơn (Vòng đơn) hoặc kết hợp Internet không dây (Wi-Fi hoặc Zigbee). Tùy thuộc vào khoảng cách giữa khu vực ga, việc sử dụng đường RJ45 hoặc cáp quang có thể được kết hợp phù hợp. Cuối cùng, các thông tin liên quan có thể được thu thập trên HMI, và ngoài ra, nó cũng có thể được thực hiện theo yêu cầu thông qua hệ thống kiểm soát nhà máy được liên kết để lưu trữ dữ liệu và lưu trữ.
Vui lòng tham khảo sơ đồ bên dưới để thiết kế hệ thống:
Vui lòng tham khảo sơ đồ bên dưới để thiết kế hệ thống:
Ví dụ 05. Hệ thống đo lường / kiểm tra chất lượng
Sau khi một sản phẩm tồn tại dây chuyền sản xuất, nó sẽ tham gia vào quá trình kiểm tra và kiểm soát chất lượng. Thông qua các phương pháp khoa học và thiết bị chuyên dụng để giúp xác định (các) sản phẩm bị lỗi, sau đó sử dụng thông tin được thu thập để giúp cải thiện chất lượng sản phẩm và năng suất sản xuất. Thông thường một hệ thống kiểm soát chất lượng sẽ liên kết với hệ thống dịch vụ khách hàng nhằm mục đích đạt được sự hài lòng của khách hàng. Công việc như vậy thường là một hoạt động độc lập, ít phức tạp, ít tức thời hơn và không có vấn đề gì đối với việc sao lưu hệ thống hoặc mạng. Các hệ thống như vậy thường sử dụng các hệ thống mạng giống như bus, kết nối các máy kiểm tra, các công cụ và Thư viện này. Chuyển đổi không được quản lý đơn giản có thể được sử dụng nhiều trong các khu vực này. Vui lòng tham khảo sơ đồ bên dưới để thiết kế hệ thống.
0 nhận xét:
Đăng nhận xét