Âu tàu nâng hạ mực nước để phương tiện đi từ đoạn sông này sang đoạn sông kế tiếp có cao độ khác. Toàn bộ hệ điều khiển âu tàu Advantech xoay quanh một luật duy nhất không được phép sai: hai cửa của một khoang không bao giờ mở cùng lúc. Bài viết xếp thiết bị theo hai nhà điều khiển ở hai đầu khoang và theo cách đặt luật đó vào phần cứng.
1. Một chu trình qua âu gồm những bước nào
| Bước | Việc hệ phải làm | Tín hiệu liên quan |
|---|---|---|
| Chờ và xếp lượt | Bật đèn tín hiệu luồng, thông báo thứ tự phương tiện vào khoang | Ngõ relay cho đèn, loa, bảng điện tử |
| Vào khoang | Mở cửa đầu vào khi đã cân mực nước, giữ cửa đầu ra khoá cứng | Tiếp điểm hành trình cửa, tín hiệu khoá liên động |
| Cân mực nước | Mở van cấp hoặc van xả theo tốc độ đã đặt, theo dõi chênh lệch | Mực nước thượng lưu, hạ lưu, trong khoang; vị trí van |
| Ra khoang | Mở cửa đầu ra khi chênh lệch dưới ngưỡng, khoá cửa đầu vào | Tiếp điểm hành trình, đèn tín hiệu, còi |
| Ghi chu trình | Lưu thời gian, số hiệu phương tiện, mực nước từng bước | Số liệu về máy trạm và về trung tâm quản lý tuyến |
2. Luật an toàn phải nằm trong phần cứng
Đây là điểm phân biệt một hệ âu tàu làm đúng với một hệ chỉ dựng cho đẹp màn hình. Luật hai cửa không cùng mở phải còn hiệu lực khi máy trạm treo, khi rớt mạng hoặc khi người vận hành mở nhầm cửa sổ lệnh. Vì vậy luật được nạp ở lớp điều khiển tại chỗ, đấu chéo tiếp điểm hành trình của hai cửa vào cùng một mạch cho phép.
Phần mềm giám sát trên máy trạm giữ ba việc: hiển thị trạng thái, ghi nhật ký thao tác kèm tên người vận hành, và chặn lệnh sai từ sớm để người dùng biết vì sao lệnh không đi. Nó không phải nơi duy nhất giữ luật. Cách chia này cũng làm việc phân quyền dễ hơn: phòng vận hành, phòng cơ điện và phòng quản lý cùng xem một hệ số liệu nhưng chỉ phòng vận hành có quyền ra lệnh cửa và van.
3. Đếm tín hiệu của một khoang âu
- Vị trí cửa và van. Mỗi cửa có tiếp điểm mở hết, đóng hết và tiếp điểm quá hành trình. Mỗi van cấp và van xả có bộ tiếp điểm tương tự. Một khoang hai cửa bốn van thường vượt 20 tiếp điểm.
- Mực nước. Ba điểm đo: thượng lưu, hạ lưu và trong khoang. Nên đặt hai đầu đo cho mỗi điểm để so lệch, vì đầu đo mực nước bám rêu là hỏng hóc phổ biến nhất.
- Đèn và còi luồng. Mỗi hướng một cụm đèn hai màu cùng một còi, điều khiển bằng ngõ relay hoặc ngõ cực hở.
- Trạng thái tủ điện và bơm. Mất pha, quá tải mô-tơ, mức dầu bơm thuỷ lực, trạng thái nguồn dự phòng.
- Camera. Hai đầu khoang và trong khoang, dùng để xác nhận bằng mắt trước mỗi lệnh mở cửa.
4. Thiết bị Advantech cho hai nhà điều khiển
| Vai trò | Model | Đặc điểm dùng được ở âu tàu |
|---|---|---|
| Máy trạm điều khiển từng đầu | UNO-2473G | Chip Atom thế hệ 4 tới 1,91 GHz, 4 cổng Gigabit có gộp dự phòng, 2 cổng RS-232 và 2 cổng RS-422/485 với mạch thu phát chống lỗi, không quạt, mở rộng vào ra cách ly và bus trường qua iDoor, có tuỳ chọn bộ nhớ MRAM giữ số liệu khi mất điện đột ngột |
| Đọc vị trí cửa và van | ADAM-4051 | 16 kênh vào số, nhận tiếp điểm khô hoặc tiếp điểm có điện 10–50 VDC, chống quá áp 70 VDC, cách ly quang 2.500 VDC, chạy Modbus/RTU trên RS-485 xa tới 1,2 km |
| Ra lệnh đèn, còi, van | ADAM-4056S | 12 kênh ra số cực hở tới 40 V và 200 mA mỗi kênh, cách ly 5.000 VDC, có bộ đếm giám sát cho cả hệ thống và cho đường truyền, nguồn 10–30 VDC |
| Đo mực nước | ADAM-4117 | 8 kênh vi sai cấu hình độc lập, nhận 4–20 mA và các dải điện áp, phát hiện đứt mạch vòng, độ phân giải 16 bit, chống xung 1 kV trên nguồn và chống tĩnh điện 8 kV, chạy từ -40 đến 85 độ C |
| Đưa thiết bị nối tiếp lên mạng | ADAM-4571 | Một cổng RS-232/422/485 lên Ethernet, tạo cổng COM ảo, cho tối đa 5 máy chủ cùng đọc một cổng, tự nối lại khi rớt kết nối, chống tĩnh điện 15 kV trên mọi chân tín hiệu |
| Mạng giữa hai nhà điều khiển | EKI-5525SI | Switch hội tụ đọc được bằng Modbus/TCP cho phía vận hành và bằng SNMP cho phía quản trị mạng, nguồn dải rộng 8,4–52,8 VDC, nguồn kép 12–48 VDC kèm ngõ relay báo lỗi, chống nhiễu mức 3, phát hiện vòng lặp, khung tin lớn tới 9.216 byte |
Với âu có bảng thao tác đặt ngay tại mép khoang, thêm một máy tính màn hình cảm ứng mặt trước kín nước như TPC-1551T, dải nhiệt -20 đến 60 độ C và mặt trước đạt IP66 ở bản mặt phẳng. Bảng này chỉ nhận vài lệnh cố định, phần điều khiển đầy đủ vẫn nằm trong nhà.
5. Ví dụ một âu một khoang, hai nhà điều khiển
Cấu hình đã dựng: mỗi đầu khoang một tủ điều khiển đặt trong nhà vận hành, trong tủ có một máy trạm không quạt, một cụm mô-đun vào số đọc tiếp điểm cửa và van, một mô-đun ra số cho đèn và còi, một mô-đun analog đọc hai đầu đo mực nước; hai tủ nối nhau bằng một tuyến cáp riêng chạy dọc bờ, mỗi tủ một switch nguồn kép; phòng cơ điện và phòng quản lý xem cùng bộ số liệu ở quyền chỉ đọc.
Ba chi tiết rút ra khi chạy thật. Thứ nhất, mạch cho phép mở cửa phải lấy tín hiệu từ tiếp điểm hành trình của cửa đối diện chứ không lấy từ biến trạng thái trong phần mềm. Thứ hai, nhật ký thao tác cần ghi cả lệnh bị chặn, vì chuỗi lệnh bị chặn nhiều lần liên tiếp thường là dấu hiệu cảm biến hành trình sắp hỏng. Thứ ba, số liệu mực nước nên lưu tại chỗ trước rồi mới đẩy về trung tâm quản lý tuyến, vì đường truyền dọc sông hay rớt trong mùa mưa.
6. Chọn thiết bị điều khiển âu tàu Advantech
- Đếm tiếp điểm hành trình của toàn bộ cửa và van trước, cộng 30 % dự phòng. Con số này ra số mô-đun vào số.
- Chốt số điểm đo mực nước theo nguyên tắc hai đầu đo cho mỗi vị trí, rồi mới chọn mô-đun analog.
- Vẽ mạch cho phép mở cửa bằng phần cứng và ký duyệt riêng sơ đồ đó, tách khỏi phần cấu hình phần mềm.
- Đặt tuyến cáp riêng giữa hai nhà điều khiển, không dùng chung tuyến với camera nếu chỉ có một sợi.
- Yêu cầu máy trạm và switch đều có hai đường nguồn, ngõ relay báo lỗi đấu về bảng báo trong phòng vận hành.
Phần thiết bị mạng ngoài bãi và trên cầu cảng nằm ở bài máy tính Advantech cho cảng biển, các bài cùng mảng xếp trong chuyên mục quản lý cảng thông minh. Giới thiệu tổng quát các dòng máy của hãng đặt tại chuyên mục Advantech trên IPC247. Bộ lọc theo số cổng nối tiếp, số kênh vào ra và dải nguồn nằm trong công cụ chọn máy theo nhu cầu.
Câu hỏi thường gặp về điều khiển âu tàu Advantech
Khoá liên động của âu tàu nên đặt ở đâu trong hệ?
Đặt ở lớp điều khiển tại chỗ, không đặt trong phần mềm giám sát trên máy trạm. Luật hai cửa không cùng mở phải còn hiệu lực khi máy trạm treo, khi mất mạng hoặc khi người vận hành đăng nhập nhầm. Phần mềm giám sát chỉ hiển thị và ghi nhật ký, không được là nơi duy nhất giữ luật an toàn.
Đo mực nước thượng lưu và hạ lưu bằng mô-đun nào?
Đầu đo mực nước thường phát 4–20 mA. Mô-đun ADAM-4117 có 8 kênh vi sai cấu hình độc lập, nhận 4–20 mA và phát hiện đứt mạch vòng, chống xung 1 kV trên đường nguồn, chạy từ -40 đến 85 độ C nên đặt được trong tủ ngoài trời cạnh bờ.
Vị trí cửa và van đọc về bằng cách nào?
Bằng tiếp điểm hành trình đưa vào mô-đun vào số. ADAM-4051 có 16 kênh vào số, nhận cả tiếp điểm khô lẫn tiếp điểm có điện 10–50 VDC, chống quá áp tới 70 VDC và cách ly quang 2.500 VDC, đủ cho một khoang âu có hai cửa và bốn van.
Hai nhà điều khiển ở hai đầu âu nối với nhau ra sao?
Nối bằng một tuyến cáp riêng giữa hai nhà, mỗi nhà một switch công nghiệp có nguồn kép. EKI-5525SI đọc được bằng Modbus/TCP cho phía vận hành và bằng SNMP cho phía quản trị mạng, nhận nguồn dải rộng 8,4–52,8 VDC, có ngõ relay báo mất nguồn và chống nhiễu mức 3.
Vì sao không dùng máy tính văn phòng cho nhà điều khiển âu tàu?
Nhà điều khiển đặt cạnh mặt nước, độ ẩm cao và bụi mịn nhiều, lại chạy liên tục theo ca. Máy công nghiệp không quạt như UNO-2473G không hút bụi vào trong, có bốn cổng Gigabit gộp dự phòng, hai cổng RS-232 và hai cổng RS-422/485 với mạch thu phát chống lỗi, nên hợp với vị trí này hơn.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
