Giới thiệu cơ bản về một hệ thống DCS

Phân loại hệ thống DCS

Hệ thống DCS thường được phân loại thành ba hệ sau:

1. Hệ thống DCS truyền thống

Các hệ thống này sử dụng các bộ điều khiển quá trình theo kiến trúc riêng của từng nhà sản xuất. Các hệ thống cũ thường đóng kín, ít tuân theo các chuẩn giao tiếp công nghiệp, các bộ điều khiển được sử dụng cũng thường chỉ làm nhiệm vụ điều khiển quá trình, vì vậy phải sử dụng kết hợp các thiết bị điều khiển khả trình PLC (Programmable Logic Controller).

2. Hệ thống DCS trên nền PLC

Hầu hết các PLC hiện đại không chỉ có thể thực hiện các phép tính logic đơn giản, mà còn có khả năng làm việc với các tín hiệu tương tự và thực hiện các phép toán số học, các thuật toán điều khiển phản hồi. PLC được sử dụng trong các hệ điều khiển phân tán thường có cấu hình mạnh, hỗ trợ điều khiển trình tự cùng với các phương pháp lập trình hiện đại.

• PLC là gì? Ưu điểm, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, lập trình và các ứng dụng của PLC

3. Hệ thống DCS trên nền PC

Nếu so sánh với các bộ điều khiển khả trình PLC và các bộ điều khiển DCS đặc chủng thì thế mạnh của PC chính là tính năng mở, khả năng lập trình tự do, hiệu năng tính toán cao và đa chức năng, cũng như giá thành cạnh tranh.

Cấu trúc hệ thống DCS

Một hệ thống điều khiển phân tán DCS bao gồm các thành phần chính sau:

1. Trạm điều khiển cục bộ (local control station, LCS)

Trạm điều khiển cục bộ đôi khi còn được gọi là các khối điều khiển cục bộ (local control unit, LCU) hoặc các trạm quá trình (process station, PS). Các trạm điều khiển cục bộ thuộc cấp điều khiển, là nơi thực hiện mọi chức năng điều khiển cho một công đoạn. Các trạm này thường được đặt trong phòng điều khiển hoặc phòng điện ở cạnh phòng điều khiển trung tâm hoặc rải rác gần khu vực hiện trường.

2. Trạm vận hành (operator station, OS)

Trạm vận hành được đặt tại phòng điều khiển trung tâm. Các trạm vận hành có thể hoạt động song song, độc lập với nhau. Để tiện cho việc vận hành hệ thống, người ta thường sắp xếp mỗi trạm vận hành tương ứng với một phân đoạn hoặc một phân xưởng.

3. Trạm kỹ thuật (engineering station, ES)

Trạm kỹ thuật là nơi cài đặt các công cụ phát triển, cho phép đặt cấu hình cho hệ thống, tạo và theo dõi các chương trình ứng dụng điều khiển và giao diện người – máy, đặt cấu hình và tham số hóa các thiết bị trường.

4. Hệ thống truyền thông

Hệ thống truyền thông gồm bus trường (field bus) và bus hệ thống (system bus). Bus trường có chức năng ghép nối trạm điều khiển với các trạm vào/ ra phân tán và các thiết bị trường thông minh, còn bus hệ thống sẽ nối mạng các trạm điều khiển cục bộ với nhau và với các trạm vận hành, trạm kỹ thuật.

Ngoài các thành phần chính trên, một hệ DCS cụ thể có thể bao gồm các thành phần khác như trạm vào/ra từ xa (remote I/O station), các bộ điều khiển chuyên dụng, v.v..

Ưu điểm hệ thống DCS hiện nay

1. Mức điều khiển cao

Hầu hết các hệ thống dcs đều bao gồm các bộ điều khiển, hệ thống mạng truyền thông và phần mềm điều hành hệ thống tích hợp. Do đó, DCS có khả năng quản lý được rất nhiều điểm vào/ra.

2. Cấu hình linh hoạt

Nhờ khả năng dự phòng kép ở tất cả các thành phần, hệ thống dcs có khả năng thay đổi các chương trình, thay đổi cấu trúc của hệ hay thêm bớt các thành phần mà không làm gián đoạn hay khởi động lại quá trình.

3. Tỷ lệ lỗi thấp

Theo thiết kế, các hệ thống dcs thường có hệ thống mở, khả năng tích hợp cao với các PLC khác nhau điều khiển máy và công đoạn sản xuất độc lập. Vì vậy, hệ thống điều khiển phân tán dcs có tỷ lệ lỗi thấp, nhờ đó, việc điều khiển trong các nhà máy hay xí nghiệp sẽ vừa tiết kiệm chi phí, vừa dễ bảo trì và vận hành.

4. Tính sẵn sàng và độ tin cậy

Các hệ thống điều khiển phân tán dcs hiện đại đều có các cơ chế dự phòng, an toàn, khởi động lại khi xảy ra sự cố cũng như các chế độ bảo trì, chẩn đoán và chỉ thị lỗi. Bên cạnh đó, các hệ thống dcs cũng cho phép người sử dụng cài đặt các chế độ bảo mật để hạn chế, kiểm soát quyền truy nhập dữ liệu và điều khiển.