Ngay từ khi ra đời, DCS đã có đầy đủ các chức năng điều khiển Logic như các PLC. Trong quá trình phát triển của PLC, đã có rất nhiều xu hướng làm xoá dần ranh giới của PLC và DCS.

PLC và DCS ra đời không cách xa nhau nhiều. Nếu PLC chuyên sâu về điều khiển Logic rời rạc (discrete) thì DCS lại thiên về điều khiển quá trình (Process control). Tuy nhiên, ứng dụng của DCS thường dành cho các nhà máy xí nghiệp lớn, cho nên nếu dùng điều khiển tập trung sẽ rất tốn kém, cả về đầu tư ban đầu lẫn giá thành bảo trì-vận hành. Vì vậy, các hệ DCS đã ứng dụng phương thức điều khiển phân tán thay vì điều khiển tập trung như PLC. 

Trong quá trình phát triển của PLC, đã có rất nhiều xu hướng làm xoá dần ranh giới của PLC và DCS. Thực tế, với các hệ thống PLC lớn như 9070 của GE Fanuc hay S7-400 của Siemens đều có các hình bóng của DCS như điều khiển phân tán qua mạng, điều khiển PID, dự phòng nóng... và giá thành của các hệ PLC này cũng tiệm cận giá của các hệ DCS. Như vậy, các đặc điểm chính của 1 hệ thống DCS là: • Điều khiển quá trình-PID, Cascade PID, Ratio control, Feedforward... • Điều khiển phân tán qua mạng FieldBUS-Profibus, Device Net, FF...• Dự phòng nóng (Redundancy) và có khả năng Hot plug. • Nạp chương trình khi hệ thống đang "chạy". • Và nhiều đặc điểm khác. Do vậy, DCS là một trong các thiết bị sử dụng phương pháp điều khiển phân tán, nhưng không phải là duy nhất. Ngược lại, DCS không chỉ điều khiển phân tán mà còn rất nhiều chức năng như trên. 

Rất nhiều người nhầm lẫn các hệ SCADA với DCS, cũng có người cho rằng PLC+PC= "DCS". Tại sao lại dễ nhầm như vậy? Vì hệ SCADA cũng có yếu tố điều khiển qua mạng, SCADA cũng có các phần mềm HMI, các data server. Tuy nhiên, đây là 2 hệ thống khác nhau. Trong hệ thống DCS, có cả điều khiển đối tượng và điều khiển giám sát. Chức năng điều khiển đối tượng được thực hiện bởi các trạm điều khiển (Control station), còn chức năng điều khiển giám sát được thực hiện tại trạm vận hành (Operator station). Trong khi đó, SCADA chỉ có điều khiển giám sát, còn điều khiển đối tượng cũng có thể tồn tại trong các hệ thống điều khiển chung, nhưng nằm ngoài chức năng của hệ SCADA. 

Để xây dựng một hệ thống điều khiển phân tán, chúng ta có thể sử dụng rất nhiều loại thiết bị khác nhau và có tích hợp của tất cả các loại thiết bị này. Ví dụ, chúng ta có thể dùng PLC để xây dựng 1 hệ thống điều khiển phân tán, nếu bài toán điều khiển thiên về Logic và ít đòi hỏi cao về điều khiển quá trình. Hiện nay, xuất hiện nhiều hệ điều khiển lai (hybrid) trong đó có cả PLC và DCS hoặc thực hiện chức năng của cả hai hệ thống này. 

Còn PLC+PC="DCS", có đúng vậy không? Giống vậy nhưng không đúng vậy. Vì PLC dù đã còn rất ít sự khác biệt với DCS nhưng vẫn không phải là DCS do thiếu những tính năng chủ đạo hoặc các tính năng này không hoàn thiện như DCS. Còn PC trong hệ PLC và DCS có nhiệm vụ không hoàn toàn giống nhau. PC trong hệ DCS có cả chức năng trạm vận hành lẫn trạm thiết kế/kỹ thuật. PC trong hệ PLC có thể chạy các phầm mềm HMI, SCADA, nhưng chưa thể là trạm vận hành một cách đầy đủ như trong hệ DCS.

Mình vừ đi tìm hiểu trên các website và tài liệu thì thấy như sau mong anh em vào đọc rồi tự rút ra kết luận xem cái nào lớn hơn nha.

SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition-Hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệuPhân loại:1. Xa hình ( hiển thị bằng đèn LED).2. Xa hình có điều khiển (trên đó có thiết bị tiếp xúc điều khiển).3. Hiển thị và điều khiển trên LCD hay TouchScreen.4. Hiển thị và điều khiển trên PC hay IPC (Industry Personel Computer).nói một cách khác là một hệ thống hỗ trợ con người trong việc giám sát và điều khiển từ xa, ở cấp cao hơn hệ điều khiển tự động thông thường. Để có thể điều khiển và giám sát từ xa thì hệ SCADA phải có hệ thống truy cập, truyền tải dữ liệu cũng như hệ giao diện người – máy (HMI – Human Machine Interface).Trong hệ thống điều khiển giám sát thì HMI là một thành phần quan trọng không chỉ ở cấp điều khiển giám sát mà ở các cấp thấp hơn người ta cũng cần giao diện người – máy để phục vụ cho việc quan sát và thao tác vận hành ở cấp điều khiển cục bộ. Vì lý do giá thành, đặc điểm kỹ thuật nên các màn hình vận hành (OP – Operator Panel), màn hình sờ (TP – Touch Panel), Multi Panel … chuyên dụng được sử dụng nhiều và chiếm vai trò quan trọng hơn.Nếu nhìn nhận SCADA theo quan điểm truyền thống thì nó là một hệ thống mạng và thiết bị có nhiệm vụ thuần tuý là thu thập dữ liệu từ các trạm ở xa và truyền tải về khu trung tâm để xử lý. Trong các hệ thống như vậy thì hệ truyền thông và phần cứng được đặt lên hàng đầu và cần sự quan tâm nhiều hơn. Trong những năm gần đây sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ truyền thông công nghiệp và công nghệ phần mềm trong công nghiệp đã đem lại nhiều khả năng và giải pháp mới nên trọng tâm của công việc thiết kế xây dựng hệ thống SCADA là lựa chọn công cụ phần mềm thiết kế giao diện và các giải pháp tích hợp hệ thống.DCS (Distributed Control System - Hệ thống điều khiển phân tán)Một số cấu trúc đk DCS :Centum3000(yokogawa), PCS7(Seimens), advan_OCS(ABB),...-Hệ thống điều khiển phân tán dựa trên các phần cứng và phần mềm điều khiển và thu thập dữ liệu trên cơ sở 1 đường truyền thông tin tốc độ cao, các module được phân tán và tổ chức theo 1 cấu trúc nhất định với một chức năng và nhiệm vụ riêng. Các thiết bị giao tiếp trên đường truyền tốc độ cao này cho phép ghép nối dễ dàng với các bộ PLC, Controller , các máy tính điều khiển giám sát khác.- Các chức năng điều khiển được phân bố khắp hệ thống thay vì xử lý tập trung trên một máy tính đơn lẻ. Một hệ thống DCS tiêu biểu có các trạm điều khiển hoạt động độc lập và điều khiển từng bộ phận chuyên dụng của nhà máy...- Khả năng xử lý tín hiệu tương tự và chạy các trình tự phức tạp là thế mạnh của hệ thống DCS

=>SCADA là supervisory control, chứ ko phải object control như DCS và PLC hoặc PC based control. Đã là supervisory control thì dưới nó luôn là Object control. Tuy nhiên object control ko phai thành phần của SCADA. Trong hệ thống DCS thì bao gồm cả Object control và cả Operator như 1 SCADA.DCS: dùng cho điều khiển Process( do vậy ứng dụng cho điều khiển thì tốt hơn, số lượng IO cho điều khiển rất lớn-> hàng chục đến hàng trăm ngàn IO, không yêu cầu Server)

SCADA: dùng cho thu thập và xử lý dữ liệu, Bắt buộc phải có Server, giao diện không đẹp bằng DCS, khả năng điều khiển kém hơn rất nhiều so với DCS, khả năng kết nối với SUBSYSTEM thì lại tốt hơn-> giám sát hệ thống.

Ngay từ khi ra đời, DCS đã có đầy đủ các chức năng điều khiển Logic như các PLC vì DCS ra đời sau vì vậy DCS đã kịp kế thừa các chức năng này. Trong quá trình phát triển của PLC, đã có rất nhiều xu hướng làm xoá dần ranh giới của PLC và DCS.

PLC và DCS ra đời không cách xa nhau nhiều. Nếu PLC chuyên sâu về điều khiển Logic rời rạc (discrete) thì DCS lại thiên về điều khiển quá trình (Process control). Tuy nhiên, ứng dụng của DCS thường dành cho các nhà máy xí nghiệp lớn, cho nên nếu dùng điều khiển tập trung sẽ rất tốn kém, cả về đầu tư ban đầu lẫn giá thành bảo trì-vận hành. Vì vậy, các hệ DCS đã ứng dụng phương thức điều khiển phân tán thay vì điều khiển tập trung như PLC. 

Cấu trúc hệ thống DCS JX300 Ngay từ khi ra đời, DCS đã có đầy đủ các chức năng điều khiển Logic như các PLC vì DCS ra đời sau vì vậy DCS đã kịp kế thừa các chức năng này. Trong quá trình phát triển của PLC, đã có rất nhiều xu hướng làm xoá dần ranh giới của PLC và DCS. Thực tế, với các hệ thống PLC lớn như 9070 của GE Fanuc hay S7-400 của Siemens đều có các hình bóng của DCS như điều khiển phân tán qua mạng, điều khiển PID, dự phòng nóng... và giá thành của các hệ PLC này cũng tiệm cận giá của các hệ DCS. Như vậy, các đặc điểm chính của 1 hệ thống DCS là: • Điều khiển quá trình-PID, Cascade PID, Ratio control, Feedforward... • Điều khiển phân tán qua mạng FieldBUS-Profibus, Device Net, FF... • Dự phòng nóng (Redundancy) và có khả năng Hot plug. • Nạp chương trình khi hệ thống đang "chạy". • Và nhiều đặc điểm khác. Do vậy, DCS là một trong các thiết bị sử dụng phương pháp điều khiển phân tán, nhưng không phải là duy nhất. Ngược lại, DCS không chỉ điều khiển phân tán mà còn rất nhiều chức năng như trên. Rất nhiều người nhầm lẫn các hệ SCADA với DCS, cũng có người cho rằng PLC+PC= "DCS". Tại sao lại dễ nhầm như vậy? Vì hệ SCADA cũng có yếu tố điều khiển qua mạng, SCADA cũng có các phần mềm HMI, các data server. Tuy nhiên, đây là 2 hệ thống khác nhau. Trong hệ thống DCS, có cả điều khiển đối tượng và điều khiển giám sát. Chức năng điều khiển đối tượng được thực hiện bởi các trạm điều khiển (Control station), còn chức năng điều khiển giám sát được thực hiện tại trạm vận hành (Operator station). Trong khi đó, SCADA chỉ có điều khiển giám sát, còn điều khiển đối tượng cũng có thể tồn tại trong các hệ thống điều khiển chung, nhưng nằm ngoài chức năng của hệ SCADA. Còn PLC+PC="DCS", có đúng vậy không? Giống vậy nhưng không đúng vậy. Vì PLC dù đã còn rất ít sự khác biệt với DCS nhưng vẫn không phải là DCS do thiếu những tính năng chủ đạo hoặc các tính năng này không hoàn thiện như DCS. Còn PC trong hệ PLC và DCS có nhiệm vụ không hoàn toàn giống nhau. PC trong hệ DCS có cả chức năng trạm vận hành lẫn trạm thiết kế/kỹ thuật. PC trong hệ PLC có thể chạy các phầm mềm HMI, SCADA, nhưng chưa thể là trạm vận hành một cách đầy đủ như trong hệ DCS. Để xây dựng một hệ thống điều khiển phân tán, chúng ta có thể sử dụng rất nhiều loại thiết bị khác nhau và có tích hợp của tất cả các loại thiết bị này. Ví dụ, chúng ta có thể dùng PLC để xây dựng 1 hệ thống điều khiển phân tán, nếu bài toán điều khiển thiên về Logic và ít đòi hỏi cao về điều khiển quá trình. Hiện nay, xuất hiện nhiều hệ điều khiển lai (hybrid) trong đó

có cả PLC và DCS hoặc thực hiện chức năng của cả hai hệ thống này. Supcon DCS ngoài chức năng của hệ DCS còn rất mạnh về điều khiển logic. Vì vậy, Supcon DCS sẽ có lợi thế hơn các hệ điều khiển lai khác về tính đồng bộ và tính hệ thống. Còn GE Fanuc có các hệ thống PAC, có tính năng mạnh mẽ của cả PLC, DCS mà lại còn là hệ thống PC based tuyệt vời. PAC của GE Fanuc còn cho phép nhà sản xuất thứ ba nối ghép sản phẩm nhúng của mình vào bus hệ thống vì dùng chuẩn chung VME và Ex PCI. Chúng ta lại được nhìn thấy tính mở thật sự của 1 hệ thống điều khiển không thua kém gì với chiếc PC chúng ta đang dùng.

Thua bác này luôn, Bác lắm lý thuyết quá, PLC là Programmable Logic controll chẳng có cái jì là giống nhau cả....PLC chỉ là cái tên gọi của 1 thiết bị chứ không phải một hệ thống (Bộ điều khiển logic khả trình) còn DCS là cả hẳn 1 hệ thống phần cứng, phần mềm của người ta. Tôi chẳng biết DCS ra đời thế nào, SCADA có từ đâu, ông nào sáng tạo tôi chỉ biết nói nôm na nhất là SCADA chỉ là 1 phần có chức năng ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT mang tính có hệ thống và có gốc là software, còn DCS là nguyên hẳn 1 hệ thống điều khiển có nguyên lý (điều khiển phân tán) hẳn hoi, bao gồm cả mạng cứng hardware và cả phần mềm viết đóng góp mới tạo nên 1 hệ DCS.

Hệ thống DCS WebField Hệ thống điều khiển JX-300XP

Hệ thống điều khiển ECS-100

Hệ thống điều khiển ECS-700 SCADA, DCS và ứng dụng trong công nghiệp phần 1

Ts. Phạm Quang Đăng Trung tâm NCTK Công nghệ cao, ĐHBK Hà nộiĐầu tư và sử dụng một cách hiệu quả các hệ thống điều khiển hiện đại sẽ góp phần không nhỏ vào việc nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm chi phí sản xuất và nâng cao khả năng cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường. Bài viết này làm rõ bản chất và đề cập tới vấn đề ứng dụng của các hệ SCADA và DCS.Các ứng dụng điều khiển trong thực tếTrong một hệ thống sản xuất công nghiệp hay dân dụng các ứng dụng điều khiển có thể được phân chia thành ba loại sau:

- Điều khiển logic tuần tự (sequence logic control)- Điều khiển điều chỉnh (regulatory control)- Giám sát – vận hành và thu thập số liệu (SCADA)

Tùy theo tính chất của quá trình các yêu cầu về các ứng dụng này có thể khác nhau. Có quá trình gồm chủ yếu là ứng dụng điều khiển logic như trong các phân xưởng lắp ráp nhưng cũng có quá trình gồm chủ yếu là các ứng dụng điều khiển điều chỉnh như trong các nhà máy hóa chất nơi quá trình sản xuất là liên tục. Riêng yêu cầu về giám sát - vận hành là tồn tại trong hầu hết nếu không muốn nói là tất cả các hệ thống, ít nhất là cho tới thời điểm hiện nay.Các hệ thống điều khiển được xây dựng trong thực tế phải đáp ứng yêu cầu của quá trình sản xuất hay thiết bị sử dụng nó. Cụ thể là nó phải đáp ứng yêu cầu của về cả ba loại ứng dụng điều khiển nêu trên. Có hai cách để thực hiện điều này như sau:

- Cách thứ nhất là thực hiện mỗi ứng dụng này bằng một hệ thống riêng biệt. Theo đó ứng dụng điều khiển logic sẽ được thực hiện bằng các PLC, ứng dụng điều khiển điều chỉnh sẽ được thực hiện bởi các controller và ứng dụng SCADA sẽ được thực hiện bởi một hệ SCADA riêng biệt. Nhiều nhà máy cỡ nhỏ và vừa đã được xây dựng theo cách thức này

- Cách thứ hai là sử dụng một hệ thống điều khiển và giám sát tích hợp thực hiện cả

ba ứng dụng này. Mỗi một ứng dụng sẽ như một chức năng của hệ thống điều khiển. Các hệ thống điều khiển sản xuất hiện đại đều được xây dựng theo cách này và người ta gọi hệ thống như vậy là “Hệ thống điều khiển và giám sát tích hợp (Integrated Control and Monitoring System - ICMS)”.

Trong hai cách này thì cách thực hiện thứ hai cho phép sử dụng tối thiểu các thiết bị đo và cơ cấu chấp hành do một tín hiệu đo được có thể được sử dụng cho cả ba ứng dụng nên ngày càng được phổ biến và được sử dụng cho các nhà máy hiện đại ở các quy mô khác nhau. 

SCADA, DCS và ứng dụng trong công nghiệp

Phần 2 SCADA và các lưu ý khi xây dựng ứng dụng SCADA

Như đã nói ở trên, SCADA là một dạng của ứng dụng chứ không phải là công nghệ. Ứng dụng SCADA tồn tại ở nhiều hệ thống khác nhau từ quy mô một máy sản xuất tới quy mô của nhà máy và hơn nữa trên các vùng địa lý rộng lớn như các hệ giám sát và thu thập số liệu khí tượng thủy văn, hệ giám sát và vận hành hệ thống truyền tải điện năng. Đặc điểm của SCADA là gắn liền với người vận hành và trong chu trình xử lý thông tin của SCADA bao giờ cũng có sự tham gia trực tiếp của con người. Hệ SCADA không phải là hệ điều khiển đầy đủ mà nó tập trung vào mức giám - sát vận hành.

Cho dù được xây dựng thành một hệ thống riêng biệt hay được tích hợp như một chức năng trong một hệ điều khiển tích hợp thì SCADA bao giờ cũng bao gồm bốn thành phần: 1)Thiết bị đầu cuối hiện trường (RTU), 2) Mạng truyền thông, 3) Trạm chủ trung tâm (MTU) và 4) Người vận hành, trong đó ba thành phần đầu hợp thành hệ SCADA. Do vậy khi phát triển ứng dụng SCADA các kỹ sư cũng cần lưu ý tới tất cả các thành phần này.

- Thiết bị đầu cuối hiện trường (RTU)

RTU thực hiện chức năng giao tiếp giữa hệ SCADA và quá trình cần giám sát vận hành thông qua các cảm biến và cơ cấu chấp hành. RTU có thể là một hệ vi xử lý được thiết kế riêng cho mục đích, yêu cầu của hệ SCADA nói chung nhưng cũng có thể sử dụng các PLC hoặc các Controller.

Trong các hệ thống điều khiển giám sát tích hợp vai trò của RTU sẽ được các PLC hoặc Controller đảm nhiệm. Ở đây dữ liệu quá trình thu thập được ngoài việc sử dụng cho các ứng dụng điều khiển logic và điều khiển điều chỉnh còn được sử dụng để giám sát-vận hành. Chúng ta cũng có thể gặp các hệ thống điều khiển tích hợp sử dụng các cảm biến thông minh và cơ cấu chấp hành thông minh. Trong những trường hợp như vậy vai trò của RTU được tích hợp trên bản thân các cảm biến và cơ cấu chấp hành, các PLC, Controller lúc này cũng chỉ đóng vai trò trung chuyển dữ liệu cho ứng dụng SCADA.

- Trạm chủ trung tâm

Trạm chủ trung tâm thực hiện chức năng giao tiếp giữa người vận hành và hệ SCADA. Nó thực hiện việc nhận dữ liệu từ các RTU, hiển thị các dữ liệu này và nhận các lệnh vận hành từ người vận hành rồi chuyển tới RTU. Ngoài chức năng cơ bản này, trạm chủ trung tâm hiện đại còn thực hiện một số chức năng khác liên quan tới quản lý, bảo trì và tối ưu hóa quá trình như thiết lập truyền thông, liên kết truyền thông, chuẩn đoán, tối ưu hóa hoạt động của hệ thống,…

Trạm chủ trung tâm còn được gọi là thiết bị đầu cuổi trung tâm (Master Terminal Unit, viết

tắt là MTU) nhưng tên gọi “trạm chủ trung tâm” là phù hợp hơn với các hệ SCADA hiện đại. Trong các hệ SCADA hiện đại trạm chủ trung tâm thường bao gồm một hoặc nhiều máy trạm, máy chủ được nối mạng với nhau và phối hợp với nhau để thực hiện các chức năng, nhiệm vụ của trạm chủ trung tâm.

- Mạng truyền thông

Mạng truyền thông sử dụng để kết nối và trao đổi dữ liệu giữa các RTU và MTU. Mạng truyền thông cũng được sử dụng để kết nối các phần tử trong MTU. Trong một hệ SCADA có thể sử dụng một hoặc nhiều loại mạng truyền thông khác nhau tùy theo tính chất và đặc điểm của mỗi ứng dụng SCADA.

- Người vận hành

Trong một ứng dụng SCADA bao giờ cũng có người vận hành do vậy việc thiết kế và xây dựng một hệ SCADA ngoài các yếu tố về chuyên môn cũng cần phải lưu ý tới vấn đề này. Trong các yếu tố liên quan tới người vận hành thì yếu tố văn hóa bản địa là quan trọng nhất. Điều này dẫn tới kết quả là cùng một ứng dụng SCADA nhưng thiết kế cho người vận hành Á Đông khác với người vận hành Châu Âu. Ngoài ra người thiết kế còn phải quan tâm tới những vấn đề về mỹ thuật công nghiệp và tâm lý học công nghiệp.

Đặc điểm và ứng dụng của điều khiển phân tán

Việc xây dựng các hệ thống điều khiển và giám sát phụ thuộc vào đặc điểm và tính chất của đối tượng điều khiển. Thực tế các quá trình sản xuất thường đòi hỏi cùng lúc phải tiến hành điều khiển nhiều đại lượng. Nếu các đại lượng này là độc lập với nhau hay ma trận đặc tính của phương trình trạng thái mô tả đối tượng chỉ bao gồm các thành phần trên đường chéo thì ta có thể thiết lập hệ thống điều khiển với nhiều mạch vòng điều khiển độc lập. Về bản chất hệ thống điều khiển như vậy là hệ thống điều khiển phi tập trung (Decentred Control System) cho dù các mạch vòng điều khiển này được thực hiện bởi các bộ điều khiển một mạch vòng (single loop controller) hay sử dụng một hoặc vài thiết bị điều khiển lớn cho các mạch vòng điều khiển này. Thông thường để tiết kiệm chi phí lắp đặt và bảo trì các hệ thống điều khiển phi tập trung như vậy sẽ được thực hiện bởi nhiều bộ điều khiển một mạch vòng.Khi các đại lượng cần điều khiển của đối tượng điều khiển không có sự độc lập với nhau mà có sự tác động xen kênh hay nói cách khác, ma trận đặc tính của phương trình trạng thái có các thành phần ngoài đường chéo khác không thì việc thực hiện hệ thống điều khiển theo cách phi tập trung như vậy sẽ mang lại chất lượng điều khiển không tốt. Để khắc phục người ta đưa ra các giải pháp như sau:

- Sửa đổi quá trình công nghệ và thiết bị công nghệ

Việc sửa quá trình công nghệ và thiết bị công nghệ nhằm khử tác động xen kênh giữa các biến điều khiển hay biến các thành phần ngoài đường chéo của ma trận đặc tính bằng không hoặc gần bằng không. Khi đó ta có thể coi các tác động xen kênh (bây giờ còn rất nhỏ) như là nhiễu quá trình và thực hiện chiến lược điều khiển phi tập trung cho hệ thống điều khiển. Việc sửa đổi này thường đòi hỏi phải xây dựng các khu chứa trung gian trong quá trình sản xuất nên thường gây tốn kém và không phải lúc nào cũng thực hiện được.

- Sử dụng giải pháp điều khiển tập trung (Centred Control System)

Để loại bỏ tác động xen kênh người ta cũng có thể xây dựng các thuật toán điều khiển đa biến hoặc thực hiện tách kênh bằng các mạch điều khiển vượt trước (feedforward). Tuy nhiên điều này chỉ có thể thực hiện được khi ta sử dụng một bộ điều khiển và tập trung hóa toàn bộ dữ liệu quá trình vào trong bộ điều khiển đó. Cách thức thực hiện hệ thống điều khiển như vậy được gọi là điều khiển tập trung.

Cách thức thực hiện hệ điều khiển tập trung có nhược điểm là phải tập trung các giá trị đo lường về bộ điều khiển dẫn tới sự tốn kém trong chi phí lắp đặt, đi dây và bảo trì. Việc thực hiện hệ thống điều khiển bởi một hệ vi xử lý duy nhất cũng mang lại nhiều rủi ro và giám độ tin cậy hoạt động của toàn hệ thống. Hơn nữa khi quá trình lớn, phức tạp có thể sẽ dẫn tới khối lượng tính toán lớn và làm quá tải các hệ vi xử lý của bộ điều khiển.

Sự phát triển của các hệ thống mạng truyền thông công nghiệp đã cho phép triển khai luật điều khiển đa biến và tách kênh loại bỏ sự tác động xen kênh trên nhiều bộ điều khiển được nối mạng với nhau. Theo cách thức này, khối lượng tính toán lớn của điều khiển đa biến và tách kênh được chia sẻ thực hiện trên nhiều thiết bị điều khiển. Thông tin cần thiết phải trao đổi giữa các thiết bị điều khiển này được trao đổi thông qua các mạng truyền thông số kết nối các thiết bị điều khiển này. Với cách thực hiện như vậy chúng ta có thể tận dụng được các ưu điểm cả của điều khiển tập trung và điều khiển phi tập trung và người ta gọi hệ điều khiển như vậy là hệ điều khiển phân tán (Distributed Control System – DCS). Như vậy có thể nói điều khiển phân tán là một công nghệ hay cách thức thực hiện hệ thống điều khiển trong công nghiệp. Hệ thống điều khiển phân tán là nhằm thực hiện các ứng dụng điều khiển điều chỉnh và điều khiển logic. Các hệ thống điều khiển phân tán thương phẩm thường có cấu trúc giống với hệ SCADA là do hệ thống điều khiển tích hợp đó có thực hiện chức năng SCADA. Trong hệ thống điều khiển phân tán thương phẩm ứng dụng điều khiển logic và điều khiển điều chỉnh có thể thiết lập theo phương thức điều khiển phân tán còn SCADA chỉ là một chức năng của hệ thống.

Việc sử dụng sản phẩm hệ thống điều khiển phân tán của một nhà sản xuất nào đó mới chỉ là điều kiện thuận lợi để người kỹ sư có thể thiết lập hệ thống điều khiển phân tán. Hệ thống điều khiển được xây dựng trên thực tế có trở thành hệ thống điều khiển phân tán thực sự hay không phụ thuộc vào đối tượng điều khiển của nó có cần phải thiết lập luật điều khiển đa biến và/hoặc tách kênh hay không và người kỹ sư thiết kế có thiết lập hệ thống điều khiển theo cách thức phân tán hay không

Trả lời kèm trích dẫn

Giới thiệu hệ thống SCADA/EMSCùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ứng dụng của các hệ thống thông tin đo lường điều khiển xa ngày càng rộng. Xét trong phạm vi một nhà máy điện, đó là hệ thống tự động hoá nhà máy, đối với trạm biến áp là hệ thống tự động hoá trạm (Substation Automation System - SAS). Từ năm 1994 cùng với việc xây dựng hệ thống tải điện 500 kV, Trung tâm Điều độ HTĐ quốc gia ra đời với phần trung tâm của nó là hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), hệ thống hiện tại đang sử dụng là giai đoạn 2 - hệ thống SCADA/EMS (Energy Management System), mở ra một triển vọng vận hành HTĐ an toàn, liên tục và kinh tế.

SCADA làm việc như thế nào?

Nguyên tắc làm việc của hệ thống SCADA như sau:- Thu thập dữ liệu:Dữ liệu từ các trạm biến áp và các nhà máy điện được chia làm ba loại chính:. Dữ liệu trạng thái: trạng thái các máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa, các khoá điều khiển từ xa/tại chỗ v.v... Các cảnh báo của các bảo vệ.. Dữ liệu tương tự: Công suất tác dụng MW, phản kháng MVAr, điện áp, dòng điện, vị trí nấc biến áp v.v.... Dữ liệu tích luỹ theo thời gian: Điện năng kWh, kvarh v.v...Các dữ liệu trạng thái từ các rơ le trung gian được đưa vào các đầu vào số của RTU, còn các dữ liệu tương tự từ cuộn thứ cấp của máy biến dòng điện và điện áp được đưa vào các bộ biến đổi (tranducer), đầu ra của bộ biến đổi được đưa vào các vỉ đầu vào tương tự của RTU. Tại RTU dữ liệu được số hoá và thông qua kênh truyền (giao thức) gửi về trung tâm điều độ.

- Điều khiển:Lệnh điều khiển từ hệ thống SCADA của trung tâm điều độ thông qua kênh truyền gửi đến RTU (hoặc SAS), các lệnh điều khiển có thể là:. Lệnh đóng cắt máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa (open/close).. Lệnh điều khiển tăng giảm (Raise/Lower). Lệnh điều khiển thay đổi giá trị đặt (Setpoint)- Giám sát: Dữ liệu thu thập từ các trạm về trung tâm điều khiển sẽ được máy tính xử lý:+ Hiển thị trên các sơ đồ, bảng biểu và các dạng đồ thị xu hướng.+ Đối với dữ liệu trạng thái (máy cắt, dao cách ly, cảnh báo v.v...) khi phát hiện ra có sự thay đổi trạng thái hệ thống SCADA sẽ phát cảnh báo bằng âm thanh và dòng thông báo để lôi kéo sự chú ý của người vận hành.+ Đối với dữ liệu giá trị đo xa, dữ liệu nhận được sẽ được kiểm tra so sánh với các ngưỡng dưới và ngưỡng trên (đã được định trước), nếu giá trị đo được bị vi phạm thì hệ thống sẽ phát cảnh báo cho người vận hành.

Các chức năng SCADA

• Thu thập dữ liệu,• Điều khiển giám sát,• Giao tiếp người máy đồ họa hoàn toàn,• Điều khiển cảnh báo và sự kiện,• Ghi nhận trình tự các sự kiện,• Lưu trữ và khôi phục dữ liệu quá khứ,• Phân tích dữ liệu sự cố,• Phân tích kết dây và trạng thái hệ thống,• Xu hướng của dữ liệu động và dữ liệu quá khứ,• Tạo báo cáo, thường lệ và đặc biệt,• Biến cố và thẻ báo thiết bị đóng cắt,• Thông tin liên lạc với các Trung tâm Điều độ.

Các chức năng EMS

Hệ thống quản lý năng lượng (EMS) cung cấp cho Trung tâm Điều độ phương tiện để điều khiển và vận hành một cách tối ưu HTĐ. Các chức năng chính của bộ chương trình EMS đáp ứng yêu cầu vận hành an toàn và kinh tế. Các chương trình ứng dụng bao gồm:• Thiết lập trạng thái kết dây và Đánh giá trạng thái,• Phân tích đột biến (bao gồm cả Tự động lựa chọn trường hợp đột biến),• Trào lưu công suất cho kỹ sư điều hành,• Vận hành kinh tế trong điều kiện có ràng buộc,• Phần mềm huy động thủy điện,• Tự động điều khiển phát điện (AGC),• Trào lưu công suất tối ưu,• Dự báo phụ tải,• Phối hợp thuỷ-nhiệt điện,•Huy động tổ máy.

Gửi các bác sơ đồ scada/ems

http://www.mediafire.com/?4cbxybxu5ayf2Thanked 122 Times in 61 Posts

Giới thiệu hệ thống SCADA/DMSTương tự như đối với lưới truyền tải, để quản lý vận hành lưới điện phân phối cao áp người ta sử dụng hệ thống SCADA/DMS. Trong đó DMS (Distribution Management System) là các ứng dụng đi cùng với hệ thống SCADA phục vụ quản lý lưới điện phân phối. Ngoài ra để phục vụ

cho quản lý vận hành lưới trung thế phân phối còn có hệ thống tự động hóa lưới phân phối DAS (Distribution Automation System).

Các chức năng SCADATương tự như của hệ thống SCADA/EMS nên không trình bày lại ở đây.

Các Chức năng DMSCác chức năng DMS giúp vận hành lưới điện phân phối an toàn và hiệu quả nhất, các chức năng điển hình như sau:. Tô màu động theo phân cấp điện áp, phân loại thiết bị hoặc theo mức mang tải v.v.... Tính toán trào lưu công suất. Tính toán ngắn mạch. Cân bằng phụ tải cho các xuất tuyến hoặc các máy biến áp. Tối thiểu hóa tổn thất công suất theo ràng buộc lưới. Định vị sự cố. Cô lập điểm sự cố và khôi phục lưới. Lập kế hoạch sửa chữa lưới điện. Sa thải phụ tải. Mô phỏng phục vụ đào tạo điều độ viên

Hiện ở Việt Nam có hai hệ thống SCADA/DMS đang vận hành, cả hai hệ thống này đều là S.P.I.D.E.R do ABB Thụy Điển cung cấp, hệ thống cũ hơn vận hành tại Công ty Điện lực TP Hồ Chí Minh, hệ thống mới vận hành tại Công ty Điện lực Hà Nội.

Cấu trúc một hệ SCADA có các thành phần cơ bản sau (hình 1):

Trạm điều khiển giám sát trung tâm: là một hay nhiều máy chủ trung tâm (central host computer

server).

Trạm thu thập dữ liệu trung gian: Là các khối thiết bị vào ra đầu cuối từ xa RTU

(Remote Terminal Units) hoặc là các khối điều khiển logic khả trình PLC

(Programmale LogicControllers) có chức năng giao tiếp với các thiết bị chấp hành (cảm biến cấp

trường, các hộp điều khiển đóng cắt và các van chấp hành…).

Hệ thống truyền thông: bao gồm các mạng truyền thông công nghiệp, các thiết bị viễn thông và các

thiết bị chuyển đổi dồn kênh có chức năng truyền dữ liệu cấp trường đến các khối điều khiển và máy

chủ

Giao diện người - máy HMI (Human - Machine Interface): Là các thiết bị hiển thị quá trình xử lí dữ

liệu để người vận hành điều khiển các quá trình hoạt động của hệ thống.

[sửa]Cơ chế thu thập dữ liệu

Trong hệ SCADA, quá trình thu thập dữ liệu được thực hiện trước tiên ở quá trình các RTU quét thông

tin có được từ các thiết bị chấp hành nối với chúng. Thời gian để thực thi nhiệm vụ này được gọi là thời

gian quét bên trong. Các máy chủ quét các RTU (với tốc độ chậm hơn) để thu thập dữ liệu từ các RTU

này.

Để điều khiển, các máy chủ sẽ gửi tín hiệu yêu cầu xuống các RTU, từ đó cho phép các RTU gửi tín hiệu

điều khiển trực tiếp xuống các thiết bị chấp hành thực thi nhiệm vụ.

[sửa]Xử lí dữ liệu

Dữ liệu truyền tải trong hệ SCADA có thể là dạng liên tục (anlog), dạng số (digital) hay dạng xung (pulse).

Giao diện cơ sở để vận hành tại các thiết bị đầu cuối là một màn hình giao diện đồ họa GUI

(Graphical User Interface) dùng để hiển thị toàn bộ hệ thống điều khiển giám sát hoặc các thiết bị trong

hệ thống. Tại một thời điểm, dữ liệu được hiện thị dưới dạng hình ảnh tĩnh, khi dữ liệu thay đổi thì hình

ảnh này cũng thay đổi theo.

Trong trường hợp dữ liệu của hệ thống biến đổi liên tục theo thời gian, hệ SCADA thường hiện thị quá

trình thay đổi dữ liệu này trên màn hình giao diện đồ họa (GUI) dưới dạng đồ thị.

Một ưu điểm lớn của hệ SCADA là khả năng xử lí lỗi rất thành công khi hệ thống xảy ra sự cố. Nhìn

chung, khi có sự cố hệ SCADA có thể lựa chọn một trong các cách xử lí sau: • Sử dụng dữ liệu cất giữ

trong các RTU: trong các hệ SCADA có các RTU có dung lượng bộ nhớ lớn, khi hệ thống hoạt động ổn

định dữ liệu sẽ được sao lưu vào trong bộ nhớ của RTU. Do đó, khi hệ thống xảy ra lỗi thì các RTU sẽ sử

dụng tạm dữ liệu này cho đến khi hệ thống hoạt động trở lại bình thường. • Sử dụng các phần cứng dự

phòng của hệ thống: hầu hết các hệ SCADA đều được thiết kế thêm các bộ phận dự phòng, ví dụ như hệ

thống truyền thông hai đường truyền, các RTU đôi hoặc hai máy chủ…do vậy, các bộ phận dự phòng

này sẽ được đưa vào sử dụng khi hệ SCADA có sự cố hoặc hoạt động offline (có thể cho mục đích bảo

dưỡng, sửa chữa, kiểm tra…).

[sửa]Xu hướng phát triển của SCADA

Xu hướng phát triển của các PLC và phần mềm HMI/SCADA là ngày càng trở nên “mix and match” (tạm

dịch là lựa chọn và kết nối khác nhau nhưng đều hộ trợ cho nhau để tạo thành một chỉnh thể thống nhất).

Vào những giữa thập niên 90 của thế kỉ trước, do sử dụng các thiết bị vào/ra (I/O) thu thập dữ liệu cũ,

nên khi kết nối sẽ ưu tiên sử dụng các chuẩn kết nối phù hợp với khoảng cách truyền dẫn như RS-485,

tuy nhiên điều này lại hạn chế việc lựa chọn thiết bị khi yêu cấu thay đổi.

Do nhược điểm nêu trên mà đến cuối những năm 90, xu hướng dịch chuyển sang sử dụng các chuẩn

truyền thông mở như IEC870-5-101/104 và DNP 3.0 đã ngày càng phổ biến trong việc sản xuất các thiết

bị cũng như các nhà cung cấp giải pháp cho các hệ SCADA.

Đến năm 2000 thì hầu hết các nhà sản xuất thiết bị vào/ra dữ liệu đã đồng loạt chuyển sang giao thức

mở như Modicon MODBUS dựa trên chuẩn TCP/IP.

Hiện nay, các hệ SCADA đang trong xu hướng dịch chuyển sang công nghệ chuẩn truyền thông.

Ethernet và TCP/IP là các chuẩn cơ bản đang dần thay thế các chuẩn cũ hơn.

Theo nhà cung cấp giải pháp tự động hóa và thông tin phần mêm Wonderware và công ty tự động hóa

Rockwell thế hệ tiếp theo có thể là chuẩn OPC-UA, do có nhiêu ưu điểm từ việc hỗ trợ của công nghệ

thông tin do sử dụng ngôn ngữ XML (Extensible Markup Language), các dịch vụ web và các công nghệ

web hiện đại khác.

[sửa]Chú thích

DCS, PLC, PC hay PAS?

Thứ ba, 15 Tháng 5 2012 14:32   

Không giống như trong những câu chuyện viễn tưởng viết cho trẻ em, nếu như đọc thấy chuyện những

đường thẳng song song hội tụ, bạn sẽ phải lo lắng rằng thế giới này dường như sắp tới ngày tận thế.

Nhưng, các công nghệ điều khiển khác nhau song song cùng phát triển hiện đang được hội tụ, đang trở

thành một xu hướng quan trọng mà không gây ra những biến động lớn.

Trong thực tế, một số chuyên gia trong ngành công nghiệp điều khiển coi sự hội tụ công nghệ như là một

cơ hội đang đến cho một số người. Larry O’Brien, nhà phân tích của ARC Advisory Group, đã sử dụng hệ

thống tự động hóa quá trình sản xuất (PAS) để miêu tả tất cả các dạng của DCS, mini-DCS và điều khiển lai

(hình 1).

Hình 1: Quan hệ giữa các giải pháp và các bộ phận khác nhau trong ứng dụng các hệ thống điều khiển

(theo quan điểm của ARC Advisory Group)

Một điều quan trọng dễ nhận thấy là ranh giới trong thực tế công nghệ giữa một hệ điều khiển phân tán

(DCS), bộ điều khiển logic khả trình (PLC) với điều khiển dùng máy tính cá nhân (PC) ngày càng bị xóa

nhòa. Các thiết bị có truyền thống là được sử dụng với hệ điều khiển quá trình — nay đang được sử dụng

trong các ứng dụng điều khiển rời rạc truyền thống đã được sử dụng nhiều hơn trong cả điều khiển mẻ lẫn

điều khiển quá trình.

“Bởi vì công nghệ cơ bản của các giải pháp hiện nay cho thấy nhiều nét tương đồng”, O’Brien nói. “Các loại

phần cứng của hệ điều khiển khác nhau hiện nay được xây dựng từ nhiều thành phần công nghiệp tiêu

chuẩn như là bộ vi xử lý của Intel. Do đó, điều khác biệt thực sự của các hệ điều khiển có thể nằm ở khía

cạnh của phần mềm”.

O’Brien cũng chỉ ra rằng các nhà cung cấp giải pháp điều khiển quá trình và điều khiển rời rạc đang xâm

lấn lãnh thổ của nhau. Sự cạnh tranh giữa họ ngày càng trở nên quyết liệt hơn, ví dụ như trong các ngành

công nghiệp lai như công nghiệp thực phẩm và đồ uống, dược phẩm, và đặc biệt là ngành hóa chất. Trong

những ứng dụng kể trên, yêu cầu về điều khiển quá trình và rời rạc thường xuyên được gắn liền với nhau,

và do đó được kết hợp thành một giải pháp điều khiển. O’Brien cho rằng: “Ví dụ điển hình của quá trình lai

là công nghiệp sản xuất bia. Nó đòi hỏi sự phối hợp của điều khiển mẻ, điều khiển theo thứ tự và điều

khiển quá trình liên tục trong quá trình nấu bia, và điều khiển rời rạc trong các quá trình đóng chai, đóng

gói và quá trình phân phối sản phẩm.

Một thị trường điều khiển đầy biến động

Liệu việc hội tụ công nghệ có làm cho người sử dụng hơi lúng túng? Một cuộc khảo sát nhỏ không chính

thức giành cho những người sử dụng hệ DeltaV của Fisher-Rosemount cho thấy, khi được yêu cầu phân

loại giải pháp điều khiển của mình, một số khách hàng nói đó là hệ DCS. Một số khác thì mô tả nó giống

như hệ mini-DCS hay là bộ điều khiển lai. Có người lại cho rằng đó thậm chí phải là một hệ thống tự động

hóa quá trình (PAS), mặc dù anh ta không hoàn toàn chắc chắn hiểu được ý nghĩa của thuật ngữ đó. Thế

nhưng, mỗi người sử dụng đều biết được hệ thống có những chức năng gì và chúng hợp với nhu cầu điều

khiển của mình như thế nào.

Nhìn vào sự pha trộn của các chức năng điều khiển trong các ngành công nghiệp khác nhau, theo ARC, sẽ

cho ta thấy tại sao cả nhà cung cấp lẫn người sử dụng đòi hỏi khi không chắc lắm về dạng và kiểu cấu trúc

của các giải pháp điều khiển. Các nhà cung cấp hệ điều khiển quá trình đang gia nhập thị trường truyền

thống của các nhà cung cấp PLC, thông qua sự giới thiệu của bộ điều khiển lai. Và các nhà cung cấp PLC

đang xâm lược thị trường điều khiển quá trình với các thiết bị thực hiện xử lý mẻ cũng như các chức năng

điều khiển rởi rạc. Động lực trong mọi trường hợp là các nhu cầu của ngành công nghiệp về một giải pháp

tổng thể không những chỉ cung cấp hệ điều khiển, mà còn mang tới quy trình sản xuất tự động, chất lượng

sản phẩm và thông tin phục vụ việc bảo trì cho các hệ MES, ERF, và các chức năng công nghệ thông tin

(IT) ở cấp độ cao hơn.

Hình 2: Một hệ DCS tiêu biểu

Thế giới của các hệ thống tự động hóa quá trình sản xuất bao gồm các chức năng như điều khiển SCADA,

mẻ, lai, liên tục và giám sát chất lượng. Nó được thực thi thông qua sự kết hợp của các loại phần cứng,

phần mềm và dịch vụ khác nhau. Các giải pháp phần cứng truyền thống bao gồm điều khiển DCS, PLC và

điều khiển PC. Tuy nhiên, gần đây các bộ điều khiển lai (hybrid) đã gia nhập thị trường và chiếm lĩnh việc

kinh doanh trong cả các ngành công nghiệp điều khiển quá trình lẫn điều khiển rời rạc. Nó rõ ràng phù hợp

với nhu cầu của các ngành công nghiệp như hóa chất, dược phẩm, rượu bia… đòi hỏi sự kết hợp giữa các

chức năng điều khiển quá trình và rời rạc.

Tuy nhiên, ngay cả trong ngành công nghiệp hóa dầu và lọc dầu, nơi mà các hệ thống điều khiển liên tục

ngự trị, thì vẫn có một số lượng các chức năng điều khiển mẻ và rời rạc. Trong nhiều trường hợp, song

song với các quá trình liên tục, các chức năng này cũng có thể được thực hiện dễ dàng trong một cơ sở dữ

liệu của hệ điều khiển lai. Rốt cục thì, các công ty cũng có thể sử dụng hệ thống này để xây dựng cấu trúc

mạng máy tính và cung cấp các dữ liệu cần thiết cho việc quản lý dây chuyền sản xuất, MES, ERP và các

chức năng IT khác.

Với xu thế ngày càng tăng, các dữ liệu sản xuất giúp cải thiện năng suất sản xuất là nhân tố quyết định

của các công ty trong thị trường mang tính cạnh tranh cao. Chẳng hạn như công ty Equistar Chemicals,

Houston (Mỹ). Theo kỹ sư trưởng Robert Brown, bằng cách lắp thêm các hệ MES vào hệ điều khiển DCS

truyền thống của mình, Equistar Chemicals đã tạo ra các công cụ thống kê và thuật toán cho việc xác định

một cách tối ưu các nguyên liệu chế biến, quy trình sản xuất và các chiến lược hậu cần để đẩy mạnh hiệu

suất và giảm chi phí.

Hơn nữa, các công ty như Atofina Chemicals ở Philadenphia đang sử dụng phần mềm lưu trữ số liệu và

phân tích ứng dụng nhằm hiểu rõ hơn về các tham số điều khiển phục vụ việc cải thiện hiệu suất hay chất

lượng sản phẩm. Bằng cách thiết lập các số liệu làm ranh giới, công ty có thể đánh giá hiệu suất của hệ

thống và điều chỉnh chính xác các quá trình sản xuất của mình. Việc cải tiến quá trình sản xuất có thể bị

lệch hướng nếu thiếu các phân tích thống kê chi tiết và dẫn tới việc phán đoán sai, chẳng hạn, trục trặc

thực tế nằm ở van hay đường ống ta lại đi thay bơm.

Phần 2: DCS: Miền đất của những người khổng lồ

“DCS thực sự đã nảy sinh từ những ngành công nghiệp nặng sử dụng điều khiển quá trình. Nhưng thị

trường và thiết bị đã thay đổi đáng kể qua nhiều năm. Thế giới của DCS và PLC đang pha trộn với nhau

như trường hợp một số hệ DCS hiện đang được vận hành trên nền Windows NT và giao diện Người — Máy

(HMI) cũng đang được kết hợp với PLC.

DCS: Miền đất của những người khổng lồ

Các nhà máy có quá trình sản xuất liên tục như lọc dầu, hóa dầu, giấy và bột giấy, cán thép hay dệt… vẫn

chủ yếu dựa vào các giải pháp DCS. Một vài nơi đã chuyển các ứng dụng mới sang sử dụng các hệ điều

khiển lai, nhưng các hệ thống qui mô lớn được kế thừa vẫn điều khiển hầu hết các quá trình sản xuất liên

tục. Thậm chí PLC cũng không bị tách khỏi hình ảnh của các nhà máy lớn sử dụng hệ điều khiển quá trình

liên tục. Chúng thường được sử dụng cho điều khiển rời rạc trong các chức năng như băng tải, điều khiển

động cơ và máy móc.

“DCS thực sự đã nảy sinh từ những ngành công nghiệp nặng sử dụng điều khiển quá trình.”, George Dolan,

một kỹ sư điều khiển và nhà tư vấn với vồn kinh nghiệm thu được từ các công ty Lonza Chemicals, Exxon,

Nalco, Texas Instruments, STRG Controls và một số nơi khác, khẳng định: “Nhưng thị trường và thiết bị đã

thay đổi đáng kể qua nhiều năm. Thế giới của DCS và PLC đang pha trộn với nhau như trường hợp một số

hệ DCS hiện đang được vận hành trên nền Windows NT và giao diện Người — Máy (HMI) cũng đang được

kết hợp với PLC. Trong thực tế, một bộ PLC hiện nay có thể làm được gần như tất cả những gì một hệ DCS

có thể làm được. Tôi biết, bởi tôi đã vượt qua một cách thành công ranh giới đó và đặt một bộ PLC với HMI

phụ trách một ứng dụng điều khiển quá trình liên tục. Hệ DCS có thể vẫn mang tới một vài lợi thế khi nó có

chế độ dự phòng và thay đổi trực tuyến, tuy nhiên hiện nay các hệ PLC mới cũng có thể mang tới cho

chúng ta những điều ấy”.

 

Dolan cân nhắc đến việc hệ PLC có thể là một giải pháp ít tốn kém hơn đối với một số ứng dụng đã nêu

trên so với hệ DCS. Tuy nhiên, trải qua một vòng đời của ứng dụng đó, khoảng 15 — 20 năm, nó sẽ phát

sinh thêm các chi phí như khắc phục sự cố, bảo dưỡng, bổ sung cơ sở dữ liệu và liên lạc làm tăng chi phí về

lâu dài của PLC. Ông thú nhận rằng phần mềm quá trình mới thậm chí đang giúp các máy tính công nghiệp

tìm thấy một vị trí thích hợp trong các ứng dụng pha trộn giữa điều khiển mẻ và điều khiển rời rạc, đặc biệt

khi các công thức pha chế được tham gia vào các quá trình nhuộn phẩm màu, nung, trộn, khuấy, điều

khiển mẻ, thu thập số liệu, báo cáo và phê chuẩn chất lượng. Ông tin rằng khả năng này đang đẩy nhanh

thêm xu thế hướng tới các hệ thống mở rộng hơn, các máy tính công nghiệp, và điều khiển phân tán thực

sự xảy ra trên thực tại hiện trường đang đối đầu với một phòng điều khiển DCS trung tâm hay từ xa. Tuy

nhiên, ông vẫn giữ quan điểm rằng sự tích hợp cấp độ cao với MES, ERP và IT dễ thực hiện hơn với một hệ

DCS hơn là với một PLC hay PC tại khía cạnh này trong quá trình tiến triển của chúng.

Ben Fairweather, kỹ sư điều khiển chính tại nhà máy giấy Appleton Coated Paper, Combined Locks, Wis

nói: “Chúng tôi đã sử dụng hệ DCS phục vụ việc điều khiển quá trình và các bộ khởi động động cơ trong

nhiều năm và chúng tôi đã dựa chủ yếu vào chúng. Tuy nhiên nhiện nay chúng tôi lắp thêm một hệ điều

khiển lai để sử dụng cho các máy sản xuất giấy của mình để điều khiển chân không, lưu lượng, mức, vòng

lắp nhiệt độ và nhiều chức năng riêng rẽ khác như điều khiển việc đóng cắt van. Chúng tôi cũng sử dụng

thêm PLC để điều khiển động cơ và những ứng dụng rời rạc khác. Hệ điều khiển lai cung cấp giao diện

Người — Máy (HMI) cho các động cơ. Vì vậy, chúng tôi nâng tính linh hoạt của OPC của hệ đó để thực hiện

vai trò điều khiển”.

Còn theo người giám sát hệ thống quá trình của nhà máy lọc dầu Ultramar Golden Eagle tại Martinez,

California — Peter King, họ có hầu như mọi kiểu các bộ điều khiển đều có trên đời. “Chúng tôi có tất cả

những gì bạn nhắc đến. Nhưng nhà máy của chúng tôi chủ yếu dựa vào DCS cho các điều khiển liên tục và

một vài bộ PLC phục vụ cho dịch vụ điều khiển rời rạc. Thậm chí chúng tôi có cả một vài bảng điều khiển

panel đang trong quá trình thay thế.”

Ngoài chức năng điều khiển liên tục, phương tiện này thực hiện một phần nhỏ của điều khiển mẻ trong

công đoạn trộn các loại dầu lửa. PLC được sử dụng trong việc vận hành van từ xa, hệ thống đóng khẩn cấp,

các loại điều khiển trượt khác và việc giám sát sự thải khí. PC được phân tán khắp nhà máy, nhưng được sử

dụng chính để phục vụ giao diện Người — Máy và một vài bộ điều khiển tuốc-bin khí. “Tuy nhiên, hệ DCS

được kết hợp từ phần cứng tới phần mềm cho phù hợp với những ứng dụng riêng của chúng tôi”, King nói.

“Đó là một sự kế thừa chắc chắn sẽ chiến thắng”.

 

Marty Robbins, quản lý kỹ thuật điều khiển quá trình của công ty Georga — Pacific, Palatka, Fla, sử dụng

hệ DCS để điều khiển 3 dây chuyền sản xuất giấy ăn và 2 dây chuyền giấy gói hàng, 13 nồi nấu, bộ giám

sát hệ thống cấp điện và một nhà máy xử lý nước. Mặc dù các PLC được sử dụng cho các ứng dụng điều

khiển rời rạc, một số chức năng trên cũng có thể được điều khiển bằng DCS. Nhà máy cũng sử dụng thêm

một hệ thống Ethernet cáp quang 100Mbit có dự phòng đấy đủ phục vụ việc liên lạc quá trình. Trong tương

lai, Robbins dự định bổ sung hệ điều khiển cao cấp và điều khiển dự báo hiện đại cho các hệ thống đang sử

dụng. “Nó không những giúp chúng tôi trong việc tối ưu hóa các quá trình mà còn cung cấp thông tin nhiều

và tốt hơn để hỗ trợ quản lý sản xuất và bảo trì thiết bị”.

“Nói chung, tôi thường sử dụng DCS trong các ứng dụng liên quan đến hóa chất, dầu khí hoặc hóa dầu,

cũng như các quá trình liên tục quy mô lớn khác”, Dolan nói. “Đối với các ứng dụng riêng rẽ như đóng gói,

vận chuyển sản phẩm và các ứng dụng độc lập khác, tôi sẽ trộn lẫn PLC vào trong các phương trình điều

khiển. Bên cạnh các ngành công nghiệp nêu trên, ngành công nghiệp kim loại sẽ thường sử dụng hệ mini-

VAX với PLC để điều khiển. Ngành công nghiệp chất dẻo thường thích sử dụng các hệ điều khiển của riêng

mình cho những việc như quá trình phun tạo khuôn, ép… Chúng có thể sử dụng điều khiển dạng PLC và

HMI. Tuy nhiên, các lò phản ứng chất dẻo nhựa thông lại thường sử dụng DCS với bộ dự phòng 3 cấp bởi

các quá trình rất phức tạo và khó để tái khởi động nếu có sự cố xảy ra.”

 

Các hệ thống lai điều khiển cả chức năng liên tục lẫn rời rạc, và được trang bị tốt nhằm cạnh tranh trong

các thị trường quá trình điều khiển mẻ, điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA).

Giải pháp nổi bật: Điều khiển lai

Những bộ điều khiển lai đang vượt qua các ranh giới giữa các giải pháp DCS và PLC. Không phải là ngẫu

nhiên khi các hệ thống này đang tập trung vào những ngành công nghiệp lai đang phát triển nhanh và sinh

lời như thực phẩm, dược phẩm, hóa chất tinh chế và chất bán dẫn.

Ví dụ của những hệ thống điều khiển lai mới này bao gồm Siemens Simatic PCS7, Delta V của Fisher-

Rosemount, PlantScape của Honeywell, Micro I/A của Foxboro, Rockwell ProcessLogix và Centum CS 100

của Yokogawa. Như người ta vẫn dự đoán, thị trường được phân chia thành 2 mảng. Một mảng chủ yếu dựa

vào DCS phục vụ cho những ứng dụng điều khiển quá trình và rời rạc của mình; mảng còn lại trông cậy

vào PLC với những bộ điều khiển đa vòng lặp và vòng lặp đơn cho các chức năng quá trình. Lý tưởng mà

nói, các giải pháp điều khiển này được sử dụng trong những tình huống có sự pha trộn giữa các thiết bị quá

trình hiện trường kết hợp với PLC hoặc một sự phối hợp giữa PLC và các bộ điều khiển đa vòng lặp và vòng

lặp đơn.

 

Ví dụ như công ty ARCO Alaska, đã làm một việc có tính đột phá khi vài năm trước đây mua một hệ thống

điều khiển lai thay thế cho bộ PLC. Các ứng dụng khác, chẳng hạn như nhà máy bia, đều tăng nhiều các

đầu vào/ra số (digital), theo ARC, và đòi hỏi các hệ thống lai có thể điều khiển những trạm công tác lớn có

nhiều đầu vào/ra số. Hiện nay, các nhà cung cấp giải pháp điều khiển lai cũng đã nâng khả năng quản lý

hệ thống của mình lên cấp độ cấp độ doanh nghiệp và cung cấp việc quản lý dây chuyền. Điều này đã kích

thích sự quan tâm mới của người dùng và sự tăng trưởng của thị trường.

“Bộ điều khiển lai thực hiện một cách lý tưởng việc điều khiển quá trình liên tục (DCS) và điều khiển rời rạc

(PLC) cũng như điều khiển mẻ và logic”, Paul McLaughlin — Giám đốc công ty PlantScape Engineering,

Honeywell Industrial Control, Fort Washington cho biết. “Sự khác biệt thực sự duy nhất là ở trong các thuật

toán được sử dụng”. Các hệ điều khiển lai có thể cung cấp một cơ sở hạ tầng mức DCS cũng như SCADA,

và được sử dụng trong tự động hóa quá trình cũng như tự động hóa rời rạc.

McLaughlin nói: “Các chức năng tự động hóa sẽ tiếp tục được củng cố cho tới khi các nhà cung cấp đưa ra

được những giải pháp công nghiệp đồng bộ. Điều đó có thể cho kết quả trong việc làm xáo trộn các hoạt

động kinh doanh hệ DCS và/hoặc PLC hiện hành, nhưng nếu chúng tôi không làm vậy thì sự cạnh tranh sẽ

xảy ra. Chúng tôi kinh doanh các giải pháp công nghiệp có khả năng thay đổi về quy mô, khả năng sẵn

sàng sử dụng của các ứng dụng nhúng trong đó cao, như vậy chúng tôi cạnh tranh với các giải pháp DCS

và PLC — chứ không phải với các sản phẩm điều khiển bằng PC”.

Các hệ thống lai khá linh hoạt. Chúng có thể cung cấp tính năng của HMI/SCADA, điều khiển liên tục phức

tạp và rời rạc, hoặc những chức năng đòi hỏi khắt khe cho ngành lọc dầu và hóa dầu; từ dưới 10 cho tới

20.000 hay 30.000 điểm công nghệ bus liên vận hành bao gồm Profibus DP, Foundation Fieldbus, AS-I bus

và DeviceNet. Chúng thường xuyên làm nổi bật các tiêu chuẩn mở như OLE cho điều khiển quá trình (OPC),

XML và ODBC đồng thời trội hơn trong các hệ thống lập kế hoạch doanh nghiệp tích hợp với các thiết bị ở

mức thấp hơn như điện thoại không dây, máy nhắn tin và PDA.

 

Tom Shaw, nhà quản lý tự động hóa thuộc nhà máy Cargill/Vitamin E tại Eddyville, Lowa, mô tả cách nhà

máy của mình gần đây chuyển sang hệ thống điều khiển lai từ một môi trường liên hợp giữa điều khiển

DCS và PLC nhằm đạt được một môi trường có cấu hình kỹ thuật chung và một cơ sở dữ liệu thống nhất.

“Loại bỏ các cơ sở dữ liệu riêng rẽ cho điều khiển quá trình và điều khiển rời rạc là một lợi thế lớn của việc

vận hành” — Shaw nói — “Ngay bây giờ, hệ thống lai quản lý các bộ điều khiển quá trình, mẻ và rời rạc.

Thêm vào đó, nó giao diện với hệ thống DCS cũ của chúng tôi và cung cấp một cơ sở dữ liệu thống nhất.

Điều khiển lai phù hợp với tất cả các nhu cầu về điều khiển và nhu cầu về số liệu của chúng ta một cách

đơn giản. Có thể chắc chắn khi nói rằng tất cả các yêu cầu về điều khiển của chúng ta trong tương lai cũng

sẽ chuyển sang điều khiển lai”.

Công ty Vernon Mills Textiles tại Trion, Ga., đang chuyển từ một hệ thống 3 DCS sang một hệ thống điều

khiển lai. Kỹ sư điều khiển quá trình Randy McDonald nói: “Tất cả các quá trình nhuộm vải và hoàn thiện

sản phẩm của chúng tôi hiện nay đều được điều khiển bằng một bộ điều khiển lai. Chúng tôi đang làm nên

một sự chuyển biến nhờ chi phí lắp đặt thấp hơn bao gồm giảm việc lắp đặt và bảo dưỡng, cài đặt cấu hình

nhanh và sự phong phú của thông tin sẵn có khi sử dụng fieldbus và các thiết bị hiện trường thông minh.

Nó đang thay thế việc pha trộn các quá trình dùng 4-20mA và các giải pháp điều khiển rời rạc được quy

định bởi hệ thống 3 DCS.”

PLC: Giải pháp cũ, khuynh hướng mới

Như chúng ta dã từng thấy, ngay cả trong lãnh địa của người khổng lồ về điều khiển quá trình, PLC đóng

vai trò quan trọng trong nhiều chức năng điều khiển rời rạc, chúng hỗ trợ hầu hết các ứng dụng điều khiển

liên tục.

 

Mike La Rocca, chuyên gia điều khiển quá trình công ty hóa chất Solutia Industrial, Sauget II, nói rằng nhà

máy của anh ta phụ thuộc vào các DCS cho các quá trình liên tục, các quá trình này chiếm khoảng 75%.

Nhưng 25% là quá trình mẻ và rời rạc. Đối với các quá trình như đóng gói, đóng viên, trộn mẻ… anh ta phụ

thuộc vào PLC. “Tôi cảm thấy thời gian tới sẽ không tạo ra sự khác biệt giữa các bộ điều khiển mà chúng ta

sử dụng, mà là chúng ta cài đặt cấu hình, lập trình như thế nào và sử dụng phần mềm gì để tạo thực hiện

các chức năng. Chúng tôi thực hiện rất nhiều quá trình mẻ, trộn, đóng gói trong việc sản xuất clo, clo-

benzen và các phụ gia khác sử dụng trong sản xuất thức ăn gia súc, túi ni lông và giấy gói hàng. Hầu hết

các công việc đó được điều khiển bằng PLC.

Climax Molybdenum Co. Mine & Mill ở Parshall, Colo., sử dụng pha trộn giữa PLC, DCS và SCADA. “Việc

điều khiển của chúng tôi có lẽ 60% là PLC và HMI, 40% DCS”. Các thiết bị sử dụng PLC cùng với HMI để

điều khiển chức năng khai thác mỏ dưới lòng đất kể cả việc xử lý nước, thông gió và hơn 15 dặm băng tải.

DCS được dùng để điều khiển các quá trình bao gồm các điều khiển tỉ lệ, điều khiển nghiền công suất, nạp

giấy, điều khiển nước và các chức năng nghiền.

Splettstosser nói: “Bởi vì chúng tôi sử dụng PLC cùng với HMI và phần mềm lưu trữ, chúng tôi có thể xem

xét việc lắp đặt hệ điều khiển lai để tích hợp cơ sở dữ liệu của chúng tôi vào điều khiển quá trình và điều

khiển rời rạc trong tương lai. Đến khi đó, DCS là giải pháp đầu tiên của chúng tôi trong điều khiển liên tục.

Nó cung cấp nguồn và ứng dụng do chúng tôi yêu cầu mà không cần tới việc phát triển các giao diện để

tương thích với sản phẩm với các giao thức khác nhau”.

Điều khiển lai chỉ là việc dựa trên công nghệ DCS và thêm vào chức năng điều khiển rời rạc, PLC được gắn

thêm sức mạnh của điều khiển quá trình vào khả năng điều khiển rời rạc. “ProcessLogix đơn thuần là phiên

bản Rockwell của Planscape”, Mc. Laughlin của Honeywell đã nói như vậy. Và, ControlLogix sử dụng trong

hệ thống đó là thế hệ sau của PLC có khả năng kết nối mạng thông qua ControlNet. Hơn thế nữa, cả hai có

thể được áp dụng một dải rộng các giải pháp cả về quá trình lẫn rời rạc.

Jeff Pierson, kỹ sư của BAE Systems Royal Ordance, bắc Mỹ, cũng sử dụng hỗn hợp PLC/HMI và DCS trong

một quá trình sản xuất có khả năng nổ cao. Họ sử dụng PCS7 của Siemens, hệ thống này có thể thực hiện

cả chức năng điều khiển rời rạc và liên tục trong sản xuất và hóa chất có khả năng nổ cao. Pierson nói:

“Ngoài khả năng điều khiển mẻ, một trong những lý do chúng tôi chọn PCS7 là chúng tôi đã có sẵn PLC I/O.

Hơn nữa, chúng tôi cần khả năng dự phòng nóng cung cấp bởi Siemens cho các phản ứng hóa học tỏa

nhiệt và chúng tôi muốn sử dụng phương thức lập trình lưu đồ chức năng theo trình tự (SFC) hơn là lập

trình theo logic hình thang”.

Trong việc lựa chọn một giải pháp đúng đắn cho việc điều khiển quá trình, không ai có thể nói được rằng

một dạng hay một kiểu sản phẩm nào đó là câu trả lời đúng. Vì công nghệ và các giải pháp điều khiển đã

hội nhập với nhau.

PC: Đã sẵn sàng cho điều khiển quá trình chưa?

Thị trường điều khiển dùng máy tính (PC-based control) đã tăng một cách đáng kể trong vài năm gần đây,

chủ yếu xâm lấn lãnh thổ của các ứng dụng đặc thù dùng PLC — theo Yee Yeen Wang, giám đốc bán hàng

HMI và PC của Advantech. Một điều dễ nhận thấy là: thị phần của điều khiển dùng máy tính nhỏ hơn hiều

so với thị trường dùng PLC và DCS hay các giải pháp lai.

Theo Wang thì thông thường các PC được sử dụng để điều khiển các máy dùng các vào/ra từ xa. Ở mức độ

cao hơn khi tích hợp với MES, ERP, IT và quản lý dữ liệu, PC có ưu thế hệ thống mở của cả PLC và DCS.

“Chúng tôi tìm thấy ở điều này đặc biệt đúng trong các lĩnh vực thực phẩm và đồ uống, nước và nước thải,

bán dẫn và công nghiệp dược phẩm. Giải pháp DCS và PLC có ý nghĩa trong sản xuất liên tục của những

sản phẩm ổn định trong những thị trường có tính lâu dài. Khả năng linh hoạt có tính kế thừa của công nghệ

PC, tuy nhiên, là khả năng thích ứng tốt hơn với sự thay đổi của thị trường, sản phẩm và dịch vụ. Và trong

tương lai, khả năng nối mạng Internet dành cho việc giám sát và điều khiển từ xa là những điểm lợi chủ

yếu dành cho người dùng.

Giải pháp điều khiển dùng máy tính đã làm nên một sự kiện lớn vài năm trước đây khi cơ sở của AK

Transneft tại Mat-xơ-cơ-va, hệ thống dẫn dầu thô dài nhất thế giới, đã lắp đặt 300 máy PC được kết nối

mạng để cung cấp hệ thống giám sát và điều khiển cho hệ thống dẫn dầu. Theo Victor Saenko — kỹ sư

trưởng, các máy tính với môi trường Windows đã giảm 3 lần thời gian so voiứ các UNIX truyền thống và

DCS. Nó giám sát hơn 187.000 các thông số và đồng thời cảnh báo kịp thời nếu phát hiện thấy hiện tượng

dò rỉ đường ống.

Từ đó, giải pháp dùng máy tính đã thành công trong một số ứng dụng khác nhau, đặc biệt là lĩnh vực nước

và nước thải, hóa chất và dược phẩm, thực phẩm và đồ uống. Vẫn còn các nhà máy điều khiển liên tục quy

mô lớn dành cho giải pháp này.

Campa nói: “Tất nhiên là có thể dùng PC để thay thế một hệ DCS hay PLC, nhưng đó là điều không nên

làm tại thời điểm này. Nếu một PC chỉ thu thập dữ liệu và bị hỏng, cả quá trình sản xuất sẽ tiếp tục mà

không bị ảnh hưởng. Nhưng nếu nó đang điều khiển quá trình, dừng máy và khởi động lại có thể sẽ rất tốn

kém, đó là chưa nói tới việc nguy hiểm cho máy móc và con người”.

“Chúng tôi dùng PC cho SCADA và thu thập dữ liệu — và thậm chí để điều khiển một số ứng dụng không

thật quan trọng”, Cargill Shaw nói. “Nhưng tôi không thực sự dám trao số phận của cả nhà máy cho PC nếu

cân nhắc các yếu tố như độ an toàn, tính bảo mật, độ tin cậy và xác xuất hỏng hóc”.

Bảo mật luôn là một trong các yếu tố quan trọng hàng đầu nếu sử dụng PC cho SCADA và thu thập dữ liệu.

 

Tuy nhiên, công ty hóa chất Nalco, vận hành một nhà máy thí điểm ở Illinois, chức năng của nó là phát

triển và mở rộng để trở thành một nhà máy sản xuất có qui mô mô đầy đủ. Một trong những quá trình của

nó có sử dụng lò phản ứng mà chất phản ứng được đưa vào từ các điểm nạpdùng bơm. Để khẳng định độ

chính xác, Nalco quyết định dùng điều khiển dựa trên máy tính cho hệ SCADA để điều khiển tốc độ của các

bơm thông qua các mạch hồi tiếp PID. Họ sử dụng HMI/SCADA và các vào/ra phân tán để thực hiện giải

pháp. Tất cả phần cứng được lắp đặt trong tủ theo tiêu chuẩn NEMA 4 bên cạnh máy tính dùng công nghệ

Pentium.

Theo Vivek Nayak, chủ tịch của Vista Technology, một nhà tích hợp hệ thống ở Schauburg, hệ thống được

lắp đặt và đừa vào vận hành mà hầu như không cần đào tạo gì cả. Thêm vào đó, hệ thống điều khiển dùng

máy tính cung cấp độ chính xác, tự động thu thập dữ liệu, dễ dàng thu thập dữ liệu, dễ dàng tăng tốc độ

và hiệu quả của cả quá trình nghiên cứu.

Lựa chọn, lựa chọn và lựa chọn

Trong việc lựa chọn một giải pháp đúng đắn cho việc điều khiển quá trình, không ai có thể nói được rằng

một dạng hay một kiểu sản phẩm nào đó là câu trả lời đúng. Vì công nghệ và các giải pháp điều khiển đã

hội nhập với nhau, điều trở nên quan trọng hơn bao giờ hêt là việc phán xét trên cơ sở chức năng hoạt

động, tính khả thi trong khía cạnh đầu tư và giá phải trả cho cả quãng thời gian làm việc của hệ thống.

 

Như chúng ta đã thấy, thậm chí trong các công nghiệp điều khiển liên tục có mặt một số đáng kể điều

khiển rời rạc. Như vậy, khả năng tiến hành các chức năng điều khiển lai sẽ là một động lực phát triển của

thị trường. Nhưng, thế nào thực sự là điều khiển lai? Liệu có khả năng hoạt động thông qua việc điều khiển

và quản lý thống nhất hay không? Liệu có thể làm được cả việc điều khiển liên tục và rời rạc hay không?

Có phải chỉ có vấn đề điều khiển và quản lý dữ liệu hay là còn những vấn đề gì khác? Thậm chí cả nhà sản

xuất lẫn các chuyên gia công nghiệp cũng không thống nhất về những vấn đề này. Hơn thế nữa, cái gì xác

định hiệu suất và hiệu quả của phương thức điều khiển mà chúng ta áp dụng? (chẳng hạn của Intel), như

một số người đã đề xuất, thì phải chăng vấn đề còn lại chỉ đơn thuần là thực hiện vấn đề phần mềm như

thế nào?

Cho đến khi các câu hỏi đó được trả lời một cách đầy đủ và thỏa đáng, điều quan trọng là hãy thận trọng

đánh giá tính năng hoạt động của các giải pháp điều khiển. Kevin Stively, kỹ sư điều khiển quá trình chính

của hãng Parker ở Tacoma đã cố gắng trả lời câu hỏi đó cho công nghiệp giấy và bột giấy nhiều năm trước

đây. Ông bắt đầu bằng việc đặt ra một ứng dụng lý thuyết cho một hệ thống điều khiển quá trình có 110

đầu vào tương tự, 68 đầu ra tương tự, 40 đầu vào số (không phải loại động cơ), 15 đầu ra số (không phải

loại động cơ), 50 động cơ với 3 đầu vào rời rạc (sẵn sàng, chạy, quá tải), cộng với một đầu ra (chạy) và 24

mạch vòng PID.

Kết luận của anh ta ra sao? Một quá trình lớn với hơn 2.000 đầu vào ra vật lý và vài trăm vòng PID có thể

được đáp ứng tốt nhất bởi các DCS truyền thống. Các quá trình nhỏ hơn có thể dùng các mini-DCS, hệ

thống lai hay PLC/HMI. Giá của các giải pháp khác thường ở mức giống nhau và chiếm vào khoảng 44 —

48% giá của DCS. Một trong những tiêu chí quan trọng là việc lựa chọn I/O và vấn đề phối hợp (tương tự,

rời rạc, điều khiển quá trình tiên tiến).

Tuy nhiên, có lẽ quan trọng hơn kết luận của ông ta là phương pháp luận để đánh giá sự lựa chọn giải pháp

điều khiển. Ông ta bắt đầu với việc phân tích kỹ lưỡng quá trình và các nhu cầu điều khiển kể cả vấn đề

điều khiển, vào/ra, giao diện truyền thông. Sau đó, ông ta cân nhắc sự mạnh và yếu của các giải pháp nền

dùng để điều khiển (DCS, PLC/mini-DCS…). Việc đánh giá thiết kế cùng với việc phân tích cấu trúc điều

khiển, ở đâu và làm thế nào để hiện thực việc điều khiển (bao gồm thời gian quét, thời gian phản ứng…).

Sự so sánh về đầu tư không tránh khỏi (trên đơn vị số lượng vào/ra hay so sánh hợp lý khác) sẽ được tiếp

theo bằng một so sánh về các điểm lợi mà hệ thống mang lại. cuối cùng là những cân nhắc về đào tạo,

dịch vụ và bảo trì.

Như vậy, trả lời cho những câu hỏi trên quả thực không dễ dàng. Hãy đánh giá khái quát chúng một cách

tổng thể và cẩn thận. Còn trước mắt, ít nhất, hãy tạm thời sử dụng quy tắc dựa vào tính năng hoạt động.

Theo HIỆN ĐẠI HÓA

SCADA và DCSSCADA là viết tắt của điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (Supervisory Control and Data Acquisition). Các hệ

thống SCADA được dùng để giám sát và điều khiển các nhà máy hoặc thiết bị trong công nghiệp như hệ thống viễn

thông, hệ thống năng lượng, giao thông, dầu khí, cấp thoát, xử lý nước.Các hệ thống này thực hiện việc trao đổi dữ

liệu giữa máy tính trung tâm SCADA với các khối đầu cuối từ xa Remote Terminal Units (RTU), các bộ điều khiển

logic khả trình Programmable Logic Controllers (PLC) và các trạm vận hành. Một hệ thống SCADA thu thập các

thông tin (ví dụ vị trí của lỗ thủng trên đường ống), truyền tải thông tin về trung tâm, sau đó cảnh báo trạm vận hành

về sự cố lỗ thủng, thực hiện các phân tích và điều khiển cần thiết, như là xác định xem lỗ thủng có nghiêm trọng

không, và hiển thị các thông tin theo một cách logic và có tổ chức. Các hệ thống này có thể khá đơn giản như là hệ

thống giám sát các điều kiện môi trường của một tòa nhà văn phòng nhỏ, hoặc rất phức tạp, ví dụ như hệ thống

giám sát tất cả các hoạt động của nhà máy điện hạt nhân hoặc giám sát hoạt động của hệ thống nước thành phố.

Trước đây, các hệ thống SCADA sử dụng mạng chuyển mạch công cộng (PSN) cho mục đích giám sát. Ngày nay,

nhiều hệ thống được giám sát sử dụng hạ tầng mạng cục bộ LAN hoặc mạng diện rộng WAN. Công nghệ truyền

thông không dây hiện nay cũng đang được triển khai rộng rãi cho mục đích giám sát.

Hệ thống SCADA bao gồm:

- Một hoặc nhiều thiết bị giao tiếp dữ liệu trường, thường là các RTU hoặc PLC, có vai trò giao tiếp với các thiết bị

cảm biến và các hộp chuyển mạch cục bộ, các cơ cấu chấp hành của van.

- Một hệ thống truyền thông được dùng để trao đổi dữ liệu giữa các thiêt bị giao tiếp dữ liệu trường với các máy tính

SCADA trung tâm. Hệ thống này có thể là radio, điện thoại, cáp, vệ tinh, ... hoặc là sự kết hợp của các loại truyền

thông này..

- Máy chủ trung tâm (đôi khi được gọi là trạm SCADA trung tâm, MTU)

- Một tập hợp các phần mềm chuẩn hoặc tùy chọn (phần mềm giao diện người máy HMI) được dùng để cung cấp

các ứng dụng tại máy tính SCADA trung tâm , hỗ trợ hệ thồn truyền thông và giám sát, điều khiển từ xa các

RTU/PLC.

DCS là viết tắt của Distributed Control System, hệ thống điều khiển phân tán. DCS là một hệ thống điều khiển

thường cho một hệ thống sản xuất, một quá trình hoặc bất cứ một hệ thống động học nào, trong đó các bộ điều

khiển không tập trung tại một nơi (như bộ não) mà được phân tán trên toàn hệ thống với mỗi hệ thống con được

điều khiển bởi một hoặc nhiều bộ điều khiển. Toàn bộ hệ thống các bộ điều khiển được nối mạng với nhau để có thể

truyền thông và giám sát.

Cấu trúc của hệ thống DCS tương tự với hệ thống SCADA, cũng bao gồm các thiết bị giao diện dữ liệu trường, hệ

thống truyền thông, các máy chủ trung tâm và tập hợp các phần mềm. Tuy nhiên, các chức năng chính và các yêu

cầu đối với các phần cũng khác nhau. Trong hệ thống DCS, chức năng chính của các thiết bị giao diện dữ liệu

trường là các bộ điều khiển mà ở đó các thuật toán điều khiển quá trình được thực thi. Thêm vào đó, hệ thống truyền

thông phải đảm bảo việc trao đổi dữ liệu giữa các đơn vị điều khiển là theo thời gian thực. Trong một vài lĩnh vực

công nghiệp có sự lẫn lộn giữa hai khái niệm SCADA và DCS. Nói chung, một hệ thống SCADA là một hệ thống phối

hợp, chứ không điều khiển các quá trình theo thời gian thực. Khái niệm điều khiển thời gian thực là không rõ ràng do

các công nghệ truyền thông mới cho phép truyền thông tin cậy với tốc độ cao, độ trễ thấp trong một khu vực rộng

lớn. Do đó hầu như sự khác nhau giữa SCADA và DCS chỉ mang tính văn hóa và có thể bỏ qua được.

Để tóm tắt lại có thể phân biệt như sau:

- DCS hướng quá trình công nghệ, trong khi SCADA là hướng thu thập dữ liệu.

- DCS là điều khiển theo quá trình công nghệ, trong khi SCADA là điếu khiển theo sự kiện.

SCADA và DCS là gì?September 10, 2010 bởi Nguyễn Thanh Sơn

DCS (Distributed Control System – Hệ thống điều khiển phân tán)

-Hệ thống điều khiển phân tán dựa trên các phần cứng và phần mềm điều khiển

và thu thập dữ liệu trên cơ sở 1 đường truyền thông tin tốc độ cao, các module

được phân tán và tổ chức theo 1 cấu trúc nhất định với một chức năng và nhiệm

vụ riêng. Các thiết bị giao tiếp trên đường truyền tốc độ cao này cho phép ghép

nối dễ dàng với các bộ PLC, Controller , các máy tính điều khiển giám sát khác.

- Các chức năng điều khiển được phân bố khắp hệ thống thay vì xử lý tập trung

trên một máy tính đơn lẻ. Một hệ thống DCS tiêu biểu có các trạm điều khiển

hoạt động độc lập và điều khiển từng bộ phận chuyên dụng của nhà máy…

- Khả năng xử lý tín hiệu tương tự và chạy các trình tự phức tạp là thế mạnh của

hệ thống DCS

Vinamain.com

Cấu trúc hệ thống điều khiển phân tán DCS

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition – Hệ thống điều khiển

giám sát và thu thập dữ liệu)

- Có thể hiểu SCADA là hệ thống dùng trong các ứng dụng điều khiển quá

trình,công nghiệp hóa chất, truyền tải điện năng.. nó dựa trên 1 máy tính xử lý

trung tâm (máy chủ) , dữ liệu thu thập từ các cảm biến đặt tại các phân xưởng,

các tòa nhà,.. hay các trạm từ xa được gửi về máy tính trung tâm để quản lý và

điều khiển ( với 1 số lượng hạn chế các lệnh điều khiển được định nghĩa trước,

gửi tới các cơ cấu chấp hành).

Trong hệ SCADA về nguyên tắc sẽ có 2 loại thiết bị : MTU (Master Terminal Unit)

và RTU (Remote Terminal).

Thông thường MTU đặt ở trung tâm, nó có thể là máy tính với phần cứng và

phần mềm chuyên dụng nhận dữ liệu quá trình từ các trạm ở xa, hoặc nó có thể

là một thiết bị Master (một dạng Controller) làm nhiệm vụ thu thập dữ liệu và

điều khiển có phần truyền thông với máy tính chủ.

Các cảm biến hay cơ cấu chấp hành trong hệ thống mạng công nghiệp nói

chung và trong các hệ thống SCADA sẽ được ghép nối với RTU hay PLC để thực

hiện một quá trình điều khiển theo một thuật toán nhất định. Đồng thời dữ liệu

thu thập được (dạng số) sẽ được truyền về trung tâm theo hệ thống mạng

truyền thông.

Các MTU nhận dữ liệu từ RTU, đồng thời đóng vai trò gửi các tham số, các lệnh

điều khiển (với số lượng hạn chế) từ máy tính chủ tới RTU để điều khiển các cơ

cấu chấp hành.

Vinamain.com

Sample of a typical SCADA screen

Sự khác nhau cơ bản của SCADA & DCS

* SCADA có thể điều khiển được tất cả?

–Không! SCADA không có chức năng điều khiển tự động.

* SCADA luôn là một hệ lớn?

–Không nhất thiết

* SCADA > DCS hay DCS > SCADA?

–Một hệ SCADA là một HỆ ỨNG DỤNG

–Một DCS là một SẢN PHẨM, MỘT GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG

–SCADA là một chức năng thành phần trong một giải pháp DCS

–Không phải hệ SCADA nào cũng được xây dựng trên cơ sở DCS

* PLC + SCADA/HMI = DCS?

–Một hệ điều khiển phân tán (theo nghĩa rộng) có thể xây dựng trên cơ sở PLC +

SCADA/HMI

–Tuy nhiên DCS # PLC + SCADA/HMI

Khách hàng sử dụng PC công nghiệp nhúng giờ đây có thêm một người bạn đồng hành tin cậy, với tầm

phủ sóng toàn cầu đó là Siemens IADT.  Sự ra mắt của PC công nghiệp SIMATIC Microbox PC 420 mở ra một giải pháp PC nhỏ gọn, khỏe mạnh và có thể điều chỉnh được. Nó có thể đảm nhiệm công việc điều khiển vòng mở, vòng đóng cũng như đo đạc trong môi trường công nghiệp. SIMATIC Microbox PC 420 được thiết kế chịu được môi trường nhiệt độ, độ rung và độ va đập cao mà vẫn đáp ứng được tiêu chuẩn EMC. Có máng lắp kiểu DIN hay panel có thể tháo lắp có kích thước 126 x 132 milimét, SIMATIC Microbox PC 420 có thế nằm gọn gàng trong các tủ điều khiển hay lắp trực tiếp vào máy.

Thế hệ PC công nghiệp mới này có thể hoạt động dài ngày trong môi trường nhiệt độ lên đến 500C mà

không cần quạt làm mát. Có nguồn cấp riêng biệt và có chế độ lưu dữ liệu phòng khi mất điện. SIMATIC

Microbox PC 420 có thiết kế không phải bảo trì nhiều. Các linh kiện như: môđun PC/104-PLUS, pin hay

DRAM có thể thay thế mà không cần tháo dời cả PC.

Hiện nay SIMATIC Microbox PC 420 có thể dụng với bộ xử lý Celeron hay Intel Pentium III. Hệ điều hành

có ổ cứng là 40GB, card Compact flash. Card Compact flash có thể truy cập từ bên ngoài, đảm bảo độ

ổn định cao cho hệ thống, giảm thời gian chết trong sản xuất.

Thông tin chi tiết hơn về SIMATIC Microbox PC 420 có