Bài này viết lại hồ sơ dự án chiếu sáng đường hầm Lanyang trên Quốc lộ 2 tại Đài Loan, theo trục mà người chuẩn bị dự án cần nhất: một tủ điều khiển chiếu sáng thông minh Advantech cần bao nhiêu kênh vào ra, và đếm theo cách nào. Danh sách thiết bị chỉ có nghĩa sau khi có bảng đếm kênh, vì chính số kênh quyết định chọn mô-đun nào và tủ cần bao nhiêu khe cắm.
Hai lớp của một hệ chiếu sáng thông minh
Lớp dưới đặt tại hiện trường, trong tủ điện của từng đoạn tuyến hoặc từng khu xưởng. Lớp này đọc cảm biến, đóng cắt nhánh đèn và giữ nguyên nếp làm việc khi mất đường truyền lên trên. Lớp trên đặt tại phòng điều khiển, làm phần hiển thị, lưu số liệu và ghép với các hệ thống khác.
Trong dự án hầm Lanyang, lớp dưới dùng bộ điều khiển khả trình họ APAX-5000 làm bộ điều khiển chính và họ ADAM-5000 làm bộ điều khiển phụ, tổng cộng mười bộ đặt trong hai đường hầm. Lớp trên dùng bộ điều khiển nền máy tính APAX-5570XPE đặt tại phòng điều khiển trung tâm, chạy phần mềm HMI và SCADA cùng phần lưu số liệu. Cách chia này giữ cho phần đóng cắt đèn không bị ảnh hưởng khi lớp trên bận xử lý đồ họa hay giao tiếp mạng.
Hai họ thiết bị nói trên trình bày kỹ ở bài bộ điều khiển APAX-5000 và bài mô-đun thu thập dữ liệu ADAM.
Đếm kênh vào ra cho một tủ chiếu sáng
Bảng dưới đi theo từng loại tín hiệu có mặt trong tủ chiếu sáng, kèm mô-đun đã dùng trong dự án và số kênh thường gặp cho một tủ quản khoảng mười nhánh đèn.
| Tín hiệu | Loại kênh | Mô-đun đã dùng trong dự án | Số kênh cho một tủ mười nhánh |
|---|---|---|---|
| Cường độ sáng đo bằng cảm biến quang | Vào tương tự | APAX-5017, 12 kênh vào tương tự | 2 đến 4 kênh, đặt ở cửa hầm và giữa đoạn |
| Điện năng tiêu thụ đọc từ công tơ | Vào tương tự hoặc đọc qua truyền thông | APAX-5017 | 1 đến 3 kênh cho mỗi tuyến cấp điện |
| Trạng thái đóng cắt thực tế của từng nhánh đèn | Vào số | ADAM-5051S 16 kênh vào số, APAX-5040 24 kênh vào số | 10 kênh, mỗi nhánh một kênh |
| Lệnh bật tắt từng nhánh đèn | Ra rơ-le hoặc ra số | APAX-5060 12 kênh ra rơ-le, ADAM-5056S 16 kênh ra số | 10 kênh, mỗi nhánh một kênh |
| Trạng thái đèn cao áp theo dõi riêng | Vào số kết hợp với đo dòng | APAX-5017 cho phần đo, APAX-5046 cho phần điều khiển trạng thái | Theo số cụm đèn cần theo dõi riêng |
| Quạt thông gió và điều hòa trong hầm hoặc trong xưởng | Vào số và ra số | ADAM-5051S và ADAM-5056S | 4 đến 8 kênh mỗi loại |
Ba điều rút ra từ bảng. Thứ nhất, số kênh ra và số kênh vào gần bằng nhau, vì mỗi lệnh đóng cắt đều cần một đường đọc lại trạng thái. Bỏ phần đọc lại là tiết kiệm được một nửa số kênh, nhưng đổi lại hệ thống không biết nhánh nào đã hỏng cho tới khi có người báo. Thứ hai, số kênh tương tự ít hơn nhiều so với số kênh số, nên một mô-đun mười hai kênh tương tự thường đủ cho cả tủ. Thứ ba, phải cộng thêm khoảng hai mươi phần trăm kênh dự trữ, vì tuyến đèn hay được kéo dài thêm sau khi bàn giao.
Thiết bị đã dùng trong dự án hầm Lanyang
Danh sách dưới đây lấy nguyên từ hồ sơ dự án, xếp lại theo lớp thay vì theo mã hàng.
- Lớp điều khiển tại hiện trường: ADAM-5550KW là bộ điều khiển nhỏ tám khe cắm dùng bộ xử lý GX2, đi cùng mô-đun vào số ADAM-5051S mười sáu kênh và mô-đun ra số ADAM-5056S mười sáu kênh.
- Lớp điều khiển chính: APAX-5570XPE là bộ điều khiển nền máy tính dùng bộ xử lý Celeron M, kèm bộ nguồn APAX-5343 dành riêng cho dòng APAX-5570.
- Mô-đun vào ra của lớp chính: APAX-5017 mười hai kênh vào tương tự, APAX-5040 hai mươi bốn kênh vào số, APAX-5060 mười hai kênh ra rơ-le, APAX-5046 cho phần điều khiển trạng thái đèn.
- Mạng: EKI-7654C là bộ chia mạng công nghiệp quản lý được, bốn cổng cộng hai cổng Gigabit kết hợp, hỗ trợ cấu trúc vòng dự phòng.
- Hiển thị tại phòng điều khiển: FPM-5151G là màn hình công nghiệp 15 inch độ phân giải XGA, cảm ứng điện trở, có cổng VGA trực tiếp và cổng DVI.
Điểm đáng học của dự án nằm ở phần mạng. Toàn tuyến dùng cáp quang nối theo cấu trúc vòng có dự phòng, nhờ đó đứt một đoạn cáp thì dữ liệu vẫn đi được theo chiều còn lại. Với tuyến đèn kéo dài nhiều cây số và đi qua nơi thi công, đây là điều kiện bắt buộc chứ không phải tùy chọn. Phần thiết bị mạng cho vùng hiện trường nêu ở bài bộ chia mạng công nghiệp Advantech, còn lý do chọn thiết bị mạng loại công nghiệp có ở bài vì sao nên dùng switch công nghiệp.
Chiếu sáng nhà xưởng khác chiếu sáng đường ở đâu
Cùng một bộ thiết bị, nhưng cách chia nhánh và nguồn tín hiệu điều khiển thì khác hẳn.
Cách chia nhánh. Đường và hầm chia theo đoạn tuyến, mỗi đoạn vài trăm mét. Nhà xưởng chia theo khu vực chức năng: khu máy, khu kiểm hàng, lối đi, kho. Khu kiểm hàng cần mức sáng cao và ổn định, lối đi thì không, nên hai khu này không nên nằm chung một nhánh đóng cắt.
Nguồn tín hiệu điều khiển. Ngoài đường, tín hiệu chính là cảm biến quang cùng lịch theo giờ mặt trời. Trong xưởng, tín hiệu chính là lịch sản xuất và trạng thái chuyền: khu nào không chạy ca thì hạ mức sáng. Vì vậy tủ chiếu sáng nhà xưởng thường cần thêm vài kênh vào số lấy tín hiệu chạy dừng từ tủ điều khiển chuyền.
Yêu cầu chuyển mức sáng. Ở cửa hầm, mức sáng phải đổi dần để mắt người lái kịp thích nghi khi ra vào; đây là lý do cần đo cường độ sáng liên tục thay vì chỉ bật tắt theo giờ. Trong xưởng, việc chuyển mức chủ yếu theo ca nên yêu cầu không gắt bằng.
Phần đo điện năng. Cả hai nơi đều nên đọc công tơ theo nhánh, vì con số tiết kiệm được sau khi lắp chỉ chứng minh được bằng số liệu đo. Cách tổ chức phần đo này trình bày ở bài máy tính công nghiệp quản lý năng lượng.
Chọn thiết bị cho hệ chiếu sáng
Trình tự chọn gọn gồm bốn bước. Bước một là đếm nhánh đèn mà mỗi tủ sẽ quản. Bước hai là quy ra số kênh theo bảng phía trên, cộng thêm dự trữ. Bước ba là chọn bộ điều khiển có đủ khe cắm cho số mô-đun đó. Bước bốn mới tới phần mạng và phần hiển thị.
Bộ điều khiển khả trình có sẵn trang sản phẩm là APAX-5580, dùng cho tủ cần cả phần điều khiển lẫn phần xử lý số liệu tại chỗ. Màn hình đã dùng trong dự án có tại màn hình cảm ứng công nghiệp FPM-5151G. Với tuyến hầm, phần giám sát đi kèm chiếu sáng trình bày ở bài giám sát hầm đường bộ.
Yêu cầu báo giá nên nêu bốn nội dung: số nhánh đèn của từng tủ, danh sách tín hiệu cần đọc kèm loại kênh, chiều dài tuyến cáp giữa các tủ, và nhiệt độ cao nhất trong tủ vào giờ nắng gắt. Danh mục máy tính công nghiệp của hãng liệt kê tại chuyên mục máy tính công nghiệp Advantech trên IPC247. Khi cần đối chiếu cấu hình giữa vài dòng máy, dùng công cụ chọn máy theo yêu cầu lắp đặt.
Câu hỏi thường gặp về chiếu sáng thông minh Advantech
Một tủ điều khiển chiếu sáng cần bao nhiêu kênh vào ra?
Con số phụ thuộc số nhánh đèn mà tủ đó quản. Cách đếm gọn là mỗi nhánh cần một kênh ra để đóng cắt và một kênh vào để đọc trạng thái thực tế, cộng thêm vài kênh tương tự cho cảm biến quang và công tơ điện. Một tủ quản mười nhánh thường rơi vào khoảng mười hai kênh ra và mười sáu kênh vào.
Vì sao phải đọc lại trạng thái nhánh đèn thay vì tin vào lệnh đã gửi?
Lệnh gửi đi chỉ nói rằng phần điều khiển đã ra lệnh, không nói rằng đèn đã sáng. Át-tô-mát nhảy, tiếp điểm dính hoặc bóng cháy đều làm trạng thái thực khác lệnh. Đọc lại bằng một kênh vào số là cách rẻ nhất để biết nhánh nào hỏng mà không phải cử người đi kiểm tra dọc tuyến.
Mạng cho hệ chiếu sáng nên tổ chức thế nào?
Dự án hầm Lanyang dùng cáp quang nối theo cấu trúc vòng có dự phòng, với bộ chia mạng công nghiệp quản lý được. Cấu trúc vòng cho phép đứt một đoạn cáp mà dữ liệu vẫn đi được theo chiều còn lại, điều này quan trọng với tuyến đèn kéo dài nhiều cây số.
Chiếu sáng nhà xưởng khác chiếu sáng đường ở điểm nào?
Nhà xưởng chia vùng theo khu vực sản xuất và theo ca làm việc, tín hiệu điều khiển thường lấy từ lịch sản xuất chứ không chỉ từ cảm biến quang. Đường và hầm chia theo đoạn tuyến, và mức sáng phải đổi dần theo ánh sáng ngoài trời để mắt người lái kịp thích nghi.
Điều khiển chiếu sáng có cần máy tính tại phòng điều khiển không?
Phần đóng cắt và đọc trạng thái nên chạy độc lập tại tủ hiện trường để đèn vẫn làm việc khi mất đường truyền. Máy tại phòng điều khiển làm phần hiển thị, lưu số liệu và ghép với hệ thống khác. Dự án hầm Lanyang bố trí đúng theo cách này.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
