Công nghệ Bus số trong các nhà máy nhiệt diện (P. Cuối)

Thực nghiệm lắp đặt và vận hành

Một số ưu điểm của công nghệ bus số là giảm kết nối cáp, ống dẫn. Điều này đơn giản hóa đáng kể thiết kế lắp đặt trong hiện trường liên quan. Việc giảm modul I/O có nghĩa là giảm chi phí, chi phí cabin liên quan cũng như dẫn đến giảm các thiết bị hiện trường.

Các ưu điểm khác của cáp cũng đạt được bằng cách sử dụng cáp chế tạo sẵn và các khối liên kết thiết bị với đường dây và đường kết nối phụ chống đoản mạch. Chúng có thể cung cấp các điểm kết nối thiết bị riêng rẽ đồng thời cho phép thay thế thiết bị mà không ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống.

Nhà đầu tư lựa chọn sử dụng công nghệ bus số không đòi hỏi phải sử dụng nó cho toàn bộ các ứng dụng. Nó có thể được kết hợp với các I/O truyền thống. Tuy nhiên, việc sử dụng công nghệ bus đã hạn chế mối tương quan giữa các chức năng DCS truyền thống và các chức năng của thiết bị thông minh do cả hai đều có thể thực hiện các chiến lược điều khiển. Điều này có thể không phải là vấn đề chính, tuy nhiên, do thiết kế điều khiển không phải thay đổi; nó vẫn có thể được thực hiện trong bộ điều khiển.

Mặc dù Foundation fieldbus có thể cung cấp chức năng điều khiển trong hiện trường (CIF), hầu hết các nhà đầu tư vẫn chưa sẵn sàng ứng dụngcác tính năng này do họ chỉ thạo với công nghệ bus số. Cho tới giờ, việc ứng dụng đã được tiến hành với Link Active Scheduler dự phòng nhưng không có tính năng PID cho một số thiết bị. Tuy nhiên, khi công nghệ bus Foundation được lựa chọn, luôn có tùy chọn CIF cho người sử dụng khi cần.

Sử dụng hay không sử dụng công nghệ bus số thì yêu cầu phân tách các chức năng, phạm vi, thiết bị, I/O và quá trình không thay đổi so với trước. Việc phân định phải duy trì các yếu tố thiết yếu nhằm đảm bảo quá trình an toàn và tiếp tục chạy trong trường hợp gặp sự cố do quá trình, thiết bị, những hỏng hóc khác gây ra.

Với I/O truyền thống, số lượng mỗi loại I/O được xác định bằng cách xem xét biểu đồ ống và thiết bị của nhà máy. Thiết kế chiến lược điều khiển Fieldbus đòi hỏi các loại I/O và thông tin cơ bản tương ứng. Có thể có thêm một số chiến lược điều khiển đòi hỏi cho phép vận hành từ xa thông qua fieldbus.

Thiết bị thông minh đòi hỏi việc lựa chọn kỹ càng thiết bị của các nhà cung cấp được chứng nhận về của các tổ chức tương xứng nhằm tránh sự bất tương và các vấn đề hoạt động hiện trường có thể xẩy ra. Thiết bị thông minh cũng có nhiều I/O, truyền dữ liệu, chẩn đoán, các khối chức năng điều khiển quá trình cũng như các lựa chọn xử lí logic. Tác động của những tính năng này phải được hiểu cà xem xét trong quá trình thiết kế chiến lược điều khiển. Các thiết bị cần được lựa chọn tương ứng.

Hoạt động của các khối chức năng cũng cần được hiểu cặn kẽ. Liệu thiết bị có thể thực hiện lựa chọn khối chức năng giữa hai bộ truyền phát và cung cấp một đầu vào cho khối chức năng PID? Liệu thiết bị có thể cung cấp chức năng Link Active Scheduler dự phòng chạy trong giới hạn cho phép trong điều kiện bộ điều khiển hay sự cố modul giao diện fieldbus? Những vấn đề này cần được mô tả dưới dạng các sheet dữ liệu của thiết bị và điều khiển.

Tuy nhiên, cấu hình I/O khác nhau trong đó các thiết bị có thể giao tiếp với nhau trên bus có thể tồn tại. Một cấu hình sẽ được lựa chọn dựa trên một trong ba tiêu chí: I/O nào thực sự cần đối với điều khiển (nền tảng) của thiết bị? I/O nào có thể được tạo ra cho chẩn đoán quá trình và thiết bị cũng như cảnh báo? Dữ liệu khác nào có để sử dụng cho chức năng phân tích cung cấp các tính năng chẩn đoán tiên tiến? Điều này giành ưu tiên cho dữ liệu và truy cập dữ liệu theo yêu cầu. Việc này sẽ được xác định rõ ràng và nếu có thể, được tiêu chuẩn hóa cho mỗi loại thiết bị do đó độ lặp của cấu hình và giao diện sắp xếp điều khiển có thể được duy trì. Khi được xác định trong quá trình thiết kế, tất cả các nhà cung cấp cần phải đảm bảo tiêu chuẩn.

Thiết bị Foundation fieldbus có thể thực hiện chức năng điều khiển trong hiện trường thông qua các khối chức năng linh hoạt và do đó có sự trao đổi dữ liệu về trạng thái điều khiển thiết yếu bên trong. Một số thiết bị Profibus cũng như DeviceNet có khả năng logic bên trong chuyên dụng cho thiết bị, một số dựa trên lập trình 61131-3. Mọi điều khiển cần được sớm xem xét đưa vào ứng dụng trên thiết bị thiết kế trong toàn bộ hệ thống điều khiển, do đó mọi bên phải hiểu rõ các đòi hỏi tương tác, tình trạng và I/O, điều này có thể áp đặt các khả năng điều khiển.

Thực nghiệm hiện trường

Một số nhà cung cấp đưa đến các công cụ thiết kế hệ thống Foundation fieldbus tạo ra một phương thức đồ họa cho lựa chọn cáp, định rõ khoảng cách cùng với các thiết bị kết nối như giao diện lưu trữ, điều phối nguồn, các khối kết nối và các thiết bị từ một thư viện. Thông tin hiện hữu bao gồm việc sử dụng nguồn của các thiết bị và các thông số tương ứng khác. Thiết kế này dẫn đến xu hướng độc quyền sử dụng những ưu thế của nhà thiết kế nhằm hạn chế dư thừa. Tuy nhiên, thiết kế hệ thống này sẽ hỗ trợ các yêu cầu riêng rẽ trong tương lai và không cố gắng nâng tối đa khả năng tải của hệ thống

Nỗ lực trong hiện trường liên quan đến việc đưa thiết bị vào hoạt động trên nền tảng hệ thống đòi hỏi các thiết bị tương ứng được xác định, cùng với các kết nối khối liên kết tương ứng. Điều này có thể được thực hiện bằng cách ngắt kết nối liên tục thiết bị và cáp trong hiện trường cũng như giám sát tác động tại các bảng điều khiển hệ thống hiển thị thông tin quản lí thiết bị. Khi thực hiện xong việc đó, mọi công việc còn lại có thể được thực hiện bởi một người trong phòng điều khiển trung tâm sử dụng các màn hình điều khiển DCS.

Đường cáp đôi khi phụ thuộc vào ý tưởng của người vẽ CAD hay nhà kỹ thuật điện thầu trên công trường, người chỉ có thông tin về vị trí thiết bị, các khối đấu nối cụ thể. Dường như cả người vẽ và nhà kỹ thuật điện không biết đến giới hạn khoảng cách cho phép là bao nhiêu hay cáp nối không đáp ứng tiêu chuẩn quy cách có thể ảnh hưởng đến tín năng của công nghệ bus số như thế nào. Có trường hợp do người vận hành thiếu hiểu biết về bus số đã gây ra một sự cố kết nối dây trong hệ thống tuy đáp ứng giới hạn về khoảng cách nhưng lại hoạt động không đúng hiệu suất. Giao tiếp với một trong những thiết bị có khoảng cách xa hơn có thể bị mất và khi tổng kết, nhân viên vận hành đã nhận cáp kết nối bus đã được định dạng zigzag, do đó giới hạn về khoảng cách đã bị vượt quá. Điều này giải thích tại sao các nhà thiết kế cũng như các nhà cung cấp sẽ không nhận mọi nhân viên có cùng trình độ hiểu biết về công nghệ bus số.

Nhân viên lắp đặt sẽ có một trình độ tổng quát về các hệ thống bus số, các thiết bị trong đó có cách xác định đường dây cáp và kết nối chính xác, cách xem xét đường truyền có thể tác động đến hoạt động, nên tiến hành các thử nghiệm nào và thử nghiệm như thế nào. Việc đào tạo một số công nghệ bus số cơ bản sẽ cần cho nhân viên liên quan đến việc thiết kế, lựa chọn cũng như sửdụng nó.

Việc kiểm tra kết nối dây trong hệ thống là vô cùng quan trọng bởi vì một cặp dây riêng sẽ kết nối một số thiết bị và trong trường hợp Foundation fieldbus cũng có thể cấp nguồn cho thiết bị. Mỗi một hệ thống, trong đó có cả kết nối dây có phân cực, điện áp ở thiết bị, dạng sóng của tín hiệu thực và các chức năng truyền thông của thiết bị sẽ được kiểm tra với một dụng cụ định chỉnh bằng tay hay bộ đo đa năng tương ứng...

Các bus số khác phân chia dữ liệu từ việc kết nối dây nguồn. Profibus-DP đưa ra giả thuyết về một hệ thống kết nối dây cấp nguồn thiết bị hiện trường trọn vẹn. DeviceNet khác một ít trong đó cáp tiêu chuẩn có một cặp dây nối cho nguồn thiết bị. Tuy nhiên, cả hai đều sử dụng trong kết nối dây và cấp nguồn, do đó, thử nghiệm và đo lường sẽ là bước đầu tiên trong bất kì quá trình đưa vào vận hành nào. Độ tin cậy cũng như tính toàn vẹn của truyền dữ liệu giữa các thiết bị hiện trường và điều khiển chỉ tốt bằng kết nối dây, do đó, chất lượng kết nối dây tốt sẽ đạt được hiệu quả cao hơn. Cuối cùng, tín hiệu sẽ bị ảnh hưởng do chất lượng dây cáp và kết nối thấp.

Các khối kết nối với nhiều tính năng nữa cũng được đề cập, trong đó có các kết nối theo khối cũng như các đường phụ cũng được xác định, chống đoản mạch trên các nhánh phụ và các thiết bị chuyển mạch. Tất cả các công nghệ fieldbus đòi hỏi giới hạn hai đầu của cáp chính loại bỏ được tác động xấu và đảm bảo kết nối. Bảo vệ đoản mạch trên các nhánh phụ giúp chống lại việc nối dây thiếu chính xác do đó ảnh hưởng của các thiết bị khác cũng như ngắt quãng liên lạc của hệ thống..

Công nghệ bus số trong các nhà máy điện hiện còn mới mẻ và nó sẽ sớm chứng minh tính hữu ích đối với ngành sản xuất điện. Tuy nhiên, ứng dụng của nó đến nay đã chỉ ra rằng công nghệ này có vai trò lớn và khi kết nối dây cũng như các loại kết nối khác được thực hiện trực tiếp, thực nghiệm tốt nhất cho kết nối dây được tiến hành, thời gian đưa vào hoạt động sẽ được rút ngắn đáng kể.