TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN (DCS) NGHỀ: SỬA CHỮA THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG HÓA TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 198/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 của Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2020 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Hệ thống điều khiển phân tán (DCS) được dịch và biên soạn dành cho sinh viên hệ cao đẳng nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa (SCTBTĐH) của Trường Cao Đẳng Dầu Khí và thuộc môn học cơ sở ngành. Các sinh viên nghề SCTBTĐH trước khi học môn học này cần hoàn thành môn học Điều khiển quá trình.
Nội dung của giáo trình gồm 04 bài: Bài 1: Cơ bản về hệ thống điều khiển phân tán. Bài 2: Các thành phần của hệ thống điều khiển phân tán Bài 3: Bảo dưỡng hệ thống điều khiển phân tán (DCS) Bài 4: Vận hành DCS Tác giả chân thành gửi lời cám ơn đến các đồng nghiệp khoa Điện – Tự Động Hóa đã giúp tác giả hoàn thiện giáo trình này. Tuy đã nỗ lực nhiều, nhưng chắc chắn không thể tránh khỏi sai sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp để lần ban hành tiếp theo được hoàn thiện hơn. Trân trọng cảm ơn.
Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 03 năm 2020 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: ThS. Nguyễn Xuân Thịnh MỤC LỤC 1. BÀI 1: CƠ BẢN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN .1 Điều khiển phân tán .2 Lịch sử phát triển hệ thống điều khiển phân tán (DCS) .3 So sánh điều khiển phân tán (DCS) với các hệ thống điều khiển khác .1 DCS so với PLC .2 DCS so với SCADA .3 Các hệ thống thiết bị an toàn.
BÀI 2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN .1 Cấu trúc phần cứng .1 Các thiết bị hiện trường .2 Các bộ điều khiển .3 Bộ điều khiển I/O .4 Các ứng dụng của bộ điều khiển .5 Dư dự phòng .2 Máy chủ và máy trạm .1 Chức năng của máy chủ.2 Máy chủ phần mềm .3 Máy chủ cơ sở dữ liệu .5 Chức năng của máy trạm .6 Trạm kỹ thuật (EW).7 Các trạm vận hành (OW) .8 Các hệ điều hành máy chủ và máy trạm .3 Mạng truyền thông trong DCS .1 Kết nối mạng cơ bản .6 Các mạng mức cao hơn .8 Ethernet công nghiệp .4 Giao diện người - máy .1 Đồ họa của trạm vận hành .2 Đồ họa quá trình .3 Đồ họa điều khiển tương tự .4 Các đồ họa điều khiển rời rạc .5 Các màn hình thông tin và sự định hướng.6 Hệ thống báo động.7 Các hiển thị điểm chi tiết .8 Các đồ thị xu hướng .9 Các đồ thị xu hướng lịch sử. BÀI 3: BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN (DCS) .1 Tầm quan trọng của bảo dưỡng .1 Lập biểu bảo dưỡng phòng ngừa .2 Lập hồ sơ lịch sử.2 Hiệu chuẩn và sửa chữa .3 Xử lý sự cố DCS .4 Các lỗi của thiết bị hiện trường .5 Các lỗi bộ phận DCS .6 Các lỗi nguồn điện .7 Các lỗi bộ điều khiển .3 Có được chuyên môn .1 Kiến thức thiết bị .2 Các kỹ năng sử dụng dụng cụ sửa chữa .4 An ninh DCS .1 Kiểm soát truy cập .2 Tấn công từ bên ngoài .3 Tấn công từ bên trong. BÀI 4: VẬN HÀNH DCS .1 Tìm hiểu quá trình điều khiển dòng .2 Vận hành điều khiển lưu lượng bằng tay (MAN MODE) .1 Xác định lưu lượng chảy qua đường ống tại vị trí mở van điều khiển .2 Ổn định lưu lượng ở chế độ điều khiển bằng tay (MAN MODE) .3 Vận hành điều khiển lưu lượng ở chế độ tự động (AUT) .4 Các lỗi thường gặp và cách khắc phục. TÀI LIỆU THAM KHẢO .64 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1 Một hệ DCS tiêu biểu chỉ ra các bộ phận chính và các mức tạo thành cấu trúc tầng bậc .3 Hình 1-2 Các trạm vận hành trong phòng điều khiển .5 Hình 1-3 PLC sử dụng cho điều khiển máy .7 Hình 1-4 Mô hình một trạm SCADA .7 Hình 2-1 Bộ điều khiển và mô đun I/O .12 Hình 2-2 Kênh điều khiển quá trình cơ bản của DCS .13 Hình 2-3 Bản vẽ logic số .16 Hình 2-4 Bản vẽ logic tương tự .17 Hình 2-5 Dãy RAID cải thiện độ tin cậy và hiệu quả của máy chủ .18 Hình 2-6 Trạm vận hành DCS .23 Hình 2-7 Trạm vận hành DCS và màn hình tiêu biểu .23 Hình 2-8 Mẫu OSI cho mạng .24 Hình 2-9 DCS sử dụng cả Fieldbus, Modbus và Profibus .27 Hình 2-10 Mạng fieldbus Foudation .28 Hình 2-11 Cáp mạng sợi quang .29 Hình 2-12 Hộp chuyển đổi Ethernet .30 Hình 2-13 Một điểm truy cập không dây .31 Hình 2-14 Các đầu nối Ethernet công nghiệp .31 Hình 2-15 Đồ họa quá trình trạm vận hành .34 Hình 2-16 Đồ họa điều khiển tương tự .35 Hình 2-17 Màn hình báo động.37 Hình 2-18 Màn hình điểm chi tiết .39 Hình 2-19 Hiển thị đồ thị xu hướng .40 Hình 3-1 Mạng công ty có thể cực kỳ phức tạp .50 Hình 3-2 Kiểm soát truy cập vật lý là bước đầu tiên của an ninh mạng .52 Hình 4-1 Sơ đồ P&ID điều khiển hệ thống lưu lượng .56 Hình 4-2 Sơ đồ vận chuyển dòng công nghệ trên hệ thống ống dẫn.57 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2-1 Một số mô-đun I/O .15 Bảng 4-1 Giá trị biến quá trình (lưu lượng) tương ứng với độ mở van khác nhau .58 Bảng 4-2 Giá trị % độ mở van khi ổn định PV tại các điểm khảo sát khác nhau .60 Bảng 4-3 Bảng kết quả điều khiển ở chế độ tự động .61 Bảng 4-4 Các lỗi thường gặp và cách khắc phục .62 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN (DCS) 1.
Tên mô-đun: Hệ thống điều khiển phân tán (DCS) 2. Mã mô-đun: TĐH19MĐ17 Thời gian thực hiện mô-đun: 60 giờ; (Lý thuyết: 28 giờ; Thực hành: 29 giờ; Kiểm tra: 03 giờ). Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô-đun: 3.1 Vị trí: Là môn học chuyên ngành của chương trình đào tạo. Môn học này được dạy sau khi học sinh đã học xong các môn học thiết bị đo lường và cơ sở điều khiển quá trình.2 Tính chất: Môn học này trang bị những kiến thức cơ bản về một hệ thống DCS bao gồm cấu trúc phần cứng, phần mềm, các chức năng vận hành và bảo dưỡng hệ thống.
Môn học này phải học trước hoặc song song với với mô đun điều khiển quá trình nâng cao.3 Ý nghĩa và vai trò của mô-đun: là môn học khoa học mang tính thực tế và ứng dụng thực tiễn dành cho đối tượng là người học chuyên ngành đo lường tự động hóa (Instrumentation). Mô-đun này đã được đưa vào giảng dạy tại trường Cao Đẳng Dầu Khí từ năm 2018 đến nay. Nội dung chủ yếu của mô-đun này nhằm cung cấp các kiến thức và kỹ năng thuộc lĩnh vực đo lường tự động hóa: (1) Trình bày về cấu trúc cơ bản của một hệ thống điều khiển phân tán; (2) Các thành phần cấu thành nên một hệ thống điều khiển phân tán và chức năng của từng thành phần; (3) Các công việc cần thực hiện khi tiến hành bão dưỡng một hệ thống điều khiển phân tán; (4) Thực hành với các nút lệnh, các lệnh cơ bản trong tập lệnh trên hệ thống mô hình điều khiển phân tán. Mục tiêu mô-đun: - Về kiến thức: + A1.
Trình bày được định nghĩa về DCS, mô tả được lịch sử phát triển của DCS và sự khác biệt giữa DCS và các hệ thống điều khiển khác; + A2. Xác định được các thành phần cơ bản của DCS; + A3. Mô tả được các công việc chung khi thực hiện việc bảo dưỡng DCS; - Về kỹ năng: + B1. Sử dụng thuần thục các phím chức năng trên bàn phím chuyên dụng của DCS Yokogawa; + B2.
Gọi được các lệnh điều khiển cơ bản trong DCS (sử dụng Centum VP – Yokogawa); + - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + C1. Rèn luyện thái độ nghiêm túc, cẩn thận trong công việc; + C2. Tuân thủ các quy tắc an toàn khi vào một nhà máy, xưởng thực tập; + C3. Có ý thức bảo quản thiết bị, vệ sinh an toàn lao động và kỷ luật cao trong vận hành thiết bị.
Chương trình mô-đun: 5. Chương trình khung: Thời gian học tập (giờ) Trong đó Số Thực Mã Kiểm Tên môn học, mô đun tín hành/ Tổng tra MH/MĐ/HP Lý thực tập/ chỉ số thuyết thí nghiệm/ bài tập/ LT TH thảo luận Các môn học chung/đại I 21 435 157 255 15 8 cương MHCB19MH02 Giáo dục chính trị 4 75 41 29 5 MHCB19MH04 Pháp luật 2 30 18 10 2 MHCB19MH06 Giáo dục thể chất 2 60 5 51 4 Giáo dục quốc phòng và MHCB19MH08 4 75 36 35 2 2 An ninh MHCB19MH10 Tin học 3 75 15 58 2 TA19MH02 Tiếng Anh 6 120 42 72 6 Các môn học, mô đun II 76 1755 613 1069 43 30 chuyên môn ngành, nghề II.1 Môn học, mô đun cơ sở 16 300 152 132 12 4 ATMT19MH01 An toàn vệ sinh lao động 2 30 26 2 2 TĐH19MH01 An toàn Tự động hóa 2 45 14 29 1 1 KTĐ19MĐ05 Điện kỹ thuật 1 3 60 28 29 2 1 TĐH19MĐ02 Điện tử cơ bản 3 60 28 29 2 1 KTĐ19MĐ13 Khí cụ điện 3 45 28 14 3 KTĐ19MĐ08 Đo lường điện 3 60 28 29 2 1 Môn học, mô đun chuyên II.