DCS là gì? Tổng quan về hệ thống điều khiển phân tán DCS

DCS là gì?

DCS là từ viết tắt của “ Distributed Control System ” trong tiếng anh, được dịch nghĩa là “ mạng lưới hệ thống tinh chỉnh và điều khiển phân tán ”. DCS là một mạng lưới hệ thống tinh chỉnh và điều khiển cho một dây chuyền sản xuất sản xuất, một quy trình hoặc bất kể một mạng lưới hệ thống động học nào, trong đó những bộ điều khiển và tinh chỉnh không đặt tập trung chuyên sâu tại một nơi mà được phân tán trên toàn mạng lưới hệ thống với mỗi mạng lưới hệ thống con được điều khiển và tinh chỉnh bởi một hoặc nhiều bộ điều khiển và tinh chỉnh .

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 những bộ điều khiển và tinh chỉnh khả trình PLC và những bộ tinh chỉnh và điều khiển DCS đặc chủng thì thế mạnh của PC chính là tính năng mở, năng lực lập trình tự do, hiệu năng đo lường và thống kê cao và đa công dụng, cũng như giá tiền cạnh tranh đối đầu .

Cấu trúc hệ thống DCS

Một mạng lưới hệ thống điều khiển và tinh chỉnh phân tán DCS gồm có những thành phần chính sau :

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

Trạm điều khiển và tinh chỉnh cục bộ đôi lúc còn được gọi là những khối tinh chỉnh và điều khiển cục bộ ( local control unit, LCU ) hoặc những trạm quy trình ( process station, PS ). Các trạm tinh chỉnh và điều khiển cục bộ thuộc cấp điều khiển và tinh chỉnh, là nơi triển khai mọi tính năng điều khiển và tinh chỉnh cho một quy trình. Các trạm này thường được đặt trong phòng tinh chỉnh và điều khiển hoặc phòng điện ở cạnh phòng điều khiển và tinh chỉnh TT hoặc rải rác gần khu vực hiện trường .

2. Trạm vận hành (operator station, OS)

Trạm quản lý và vận hành được đặt tại phòng điều khiển và tinh chỉnh TT. Các trạm quản lý và vận hành hoàn toàn có thể hoạt động giải trí song song, độc lập với nhau. Để tiện cho việc quản lý và vận hành mạng lưới hệ thống, người ta thường sắp xếp mỗi trạm quản lý và vận hành tương ứng với một phân đoạn hoặc một phân xưởng .

3. Trạm kỹ thuật (engineering station, ES)

Trạm kỹ thuật là nơi thiết lập những công cụ tăng trưởng, được cho phép đặt thông số kỹ thuật cho mạng lưới hệ thống, tạo và theo dõi những chương trình ứng dụng tinh chỉnh và điều khiển và giao diện người – máy, đặt thông số kỹ thuật và tham số hóa những thiết bị trường .

4. Hệ thống truyền thông

Hệ thống truyền thông online gồm bus trường ( field bus ) và bus mạng lưới hệ thống ( system bus ). Bus trường có tính năng ghép nối trạm tinh chỉnh và điều khiển với những trạm vào / ra phân tán và những thiết bị trường mưu trí, còn bus mạng lưới hệ thống sẽ nối mạng những trạm tinh chỉnh và điều khiển cục bộ với nhau và với những trạm quản lý và vận hành, trạm kỹ thuật .
Ngoài những thành phần chính trên, một hệ DCS đơn cử hoàn toàn có thể gồm có những thành phần khác như trạm vào / ra từ xa ( remote I / O station ), những bộ tinh chỉnh và điều khiển chuyên được dùng, v.v. .

Ưu điểm hệ thống DCS hiện nay

1. Mức điều khiển cao

Hầu hết những mạng lưới hệ thống dcs đều gồm có những bộ tinh chỉnh và điều khiển, mạng lưới hệ thống mạng truyền thông online và ứng dụng điều hành quản lý mạng lưới hệ thống tích hợp. Do đó, DCS có năng lực quản trị được rất nhiều điểm vào / ra .

2. Cấu hình linh hoạt

Nhờ năng lực dự trữ kép ở toàn bộ những thành phần, mạng lưới hệ thống dcs có năng lực đổi khác những chương trình, biến hóa cấu trúc của hệ hay thêm bớt những thành phần mà không làm gián đoạn hay khởi động lại quy trình .

3. Tỷ lệ lỗi thấp

Theo phong cách thiết kế, những mạng lưới hệ thống dcs thường có mạng lưới hệ thống mở, năng lực tích hợp cao với những PLC khác nhau điều khiển và tinh chỉnh máy và quy trình sản xuất độc lập. Vì vậy, mạng lưới hệ thống điều khiển và tinh chỉnh phân tán dcs có tỷ suất lỗi thấp, nhờ đó, việc điều khiển và tinh chỉnh trong những xí nghiệp sản xuất hay xí nghiệp sản xuất sẽ vừa tiết kiệm ngân sách và chi phí ngân sách, vừa dễ bảo dưỡng và quản lý và vận hành .

4. Tính sẵn sàng và độ tin cậy

Các mạng lưới hệ thống tinh chỉnh và điều khiển phân tán dcs tân tiến đều có những chính sách dự trữ, bảo đảm an toàn, khởi động lại khi xảy ra sự cố cũng như những chính sách bảo dưỡng, chẩn đoán và thông tư lỗi. Bên cạnh đó, những mạng lưới hệ thống dcs cũng được cho phép người sử dụng setup những chính sách bảo mật thông tin để hạn chế, trấn áp quyền truy nhập tài liệu và tinh chỉnh và điều khiển .

Phân biệt DCS và SCADA

Chúng ta hiểu rằng DCS là hệ thống điều khiển phân tán và như vậy thì cũng không có gì đặc thù ở đây. Bởi SCADA cũng bao gồm các PLC điều khiển phân tán ở bên dưới, mỗi PLC đảm nhận việc điều khiển cụm riêng của mình. Một hệ thống DCS tiêu biểu gồm có bộ vi xử lý được thiết kế tùy biến như các bộ điều khiển, kết nối vật lý và giao thức giao tiếp riêng. Module đầu vào và đầu ra tạo nên các thành phần của DCS. Bộ vi xử lý nhận thông tin từ module đầu vào và gửi thông tin đến module đầu ra thì một hệ thống SCADA cũng có những thành phần đó. Vậy DCS có gì khác với SCADA?

Dựa trên quan điểm, khái niệm

DCS là một mạng lưới hệ thống có tính năng giống như SCADA nhưng thường thì được bán và lắp ráp ra thị trường một mạng lưới hệ thống hoàn hảo, trong đó cả phần cứng và ứng dụng, công nghệ tiên tiến, tiếp thị quảng cáo đều nguồn gốc từ một hãng. Rất khó tăng cấp và thêm những bộ phận khi có nhu yếu. Công cụ DCS là một công thức cho trước, kiến trúc cho trước. Các hàm công dụng để tăng trưởng dự án Bất Động Sản đã được kiểm chứng .

Có thể tưởng tượng, phát triển một ứng dụng SCADA giống như soạn một hồ sơ trên file MS Word bắt đầu bằng cách tạo một một file trống rỗng. Còn phát triển ứng dụng DCS thì hồ sơ này được tạo bằng cách mở một template có sẵn trong MS Word. DCS thông thường được ứng dụng trong điều khiển quá trình phức tạp như trong công nghiệp lọc dầu, hóa dầu, nhiệt điện mà ở đó tín hiệu analog nhiều hơn tín hiệu rời rạc. DCS cho một hệ thống máy móc rời rạc ít gặp hơn.

Hệ thống DCS được chào hàng một cách triển khai xong từ thiết bị, ứng dụng, công nghệ tiên tiến và giải pháp. Để tăng trưởng được những dự án Bất Động Sản như nhiệt điện, lọc dầu, hóa dầu nhà cung ứng DCS phải có kinh nghiệm tay nghề về công nghệ tiên tiến, điều khiển và tinh chỉnh quy trình mà người mua nhu yếu. Đôi lúc những nhà tích hợp mạng lưới hệ thống hoàn toàn có thể thiết kế xây dựng được những mạng lưới hệ thống SCADA vận dụng cho những nghành nghề dịch vụ này về những năng lượng, kinh nghiệm tay nghề về quy trình và công nghệ tiên tiến họ lại không có .
Các mạng lưới hệ thống DCS là những mạng lưới hệ thống khó biến hóa khi có nhu yếu đổi khác, ví dụ như thêm PLC, thêm trạm hoặc link ứng dụng với PLC của hãng khác .
Phần mềm DCS của những hãng không phổ cập ra thị trường bởi nguyên do thương mại và tuyệt kỹ công nghệ tiên tiến nên được ít người biết đến. Ở Nước Ta thường thì khi khi vận dụng DCS người mua nhờ vào trọn vẹn vào những hãng phân phối quốc tế từ khâu phong cách thiết kế, lắp ráp, quản lý và vận hành, bảo dưỡng và bảo trì. Khi có sự cố thì người mua thuê chuyên viên của hãng từ quốc tế để xử lý sự cố .
Có một vài quan điểm cho rằng DCS lớn hơn SCADA. Điều này không hề Tóm lại được là mạng lưới hệ thống nào lớn hơn, chính do lớn hay nhỏ thì tùy thuộc vào ứng dụng mà nó đang quản lý và vận hành. Ở nhà máy sản xuất lọc dầu Dung Quất mạng lưới hệ thống giám sát và điều khiển và tinh chỉnh quy trình gọi là DCS. Hệ thống DCS sẽ điều khiển và tinh chỉnh những cụm thiết bị trải qua mạng những PLC. Các PLC này được giám sát và tinh chỉnh và điều khiển bởi những mạng lưới hệ thống cục bộ gọi là SCADA .

Phương diện lập trình và triển khai hệ thống

Các bước lập trình cho một hệ thống SCADA

1. Từ sơ đồ công nghệ (P&ID) các kỹ sư lập trình lập bảng ánh xạ giữa các biến trong PLC với phần mềm SCADA
2. Sau đó kỹ sư lập trình tiến hành lập trình điều khiển cho PLC dựa vào bảng nguyên lý điều khiển đã thiết kế. Chủng loại PLC được lựa chọn dựa vào nhiều tiêu chí của dự án.
3. Các kỹ sư sẽ tiến hành cấu hình và lập trình cho các Remote I/O.
4. Nhóm các kỹ sư khác tiến hành cấu hình cho các thiết bị trường .
5. Nhóm kỹ sư SCADA tiến hành lập trình ứng dụng SCADA sử dụng các công cụ đã được lựa chọn dựa vào nhiều tiêu chí khác nhau của dự án.
6. Cuối cùng tất cả các nhóm cùng nhau kiểm tra lại kết nối giữa các quan hệ SCADA – PLC – Remote I/O – Thiết bị trường.

Các bước lập trình cho một hệ thống DCS

1. Hệ thống được thiết lập bởi một DCS server và nhiều máy kỹ thuật.
2. Hệ thống DCS này từ phần cứng và phần mềm, công nghệ, truyền thông đều xuất xứ từ một hãng cung cấp.
3. Các kỹ sư sẽ tạo một dự án thống nhất trong đó gồm chương trình PLC và chương trình SCADA được nối kết một cách chặt chẽ.
4. Khi dự án đã lập trình xong, bước tiếp theo là thực thi dự án: Chương trình điều khiển sẽ được tải vào PLC; chương trình SCADA sẽ được chạy trên các máy tính SCADA; phần cấu hình và chương trình của Remote I/O, thiết bị trường sẽ được tải xuống các thiết bị này.

Trong quy trình quản lý và vận hành mạng lưới hệ thống đã thực thi này, nếu cần sửa đổi kỹ thuật, kỹ sư nếu có rất đầy đủ thẩm quyền hoàn toàn có thể truy vấn được đến đối tượng người dùng này trong chương trình tinh chỉnh và điều khiển ở PLC. Ví dụ một bơm nào đó trên giao diện SCADA. Kỹ sư hoàn toàn có thể click chuột vào bơm này và đoạn chương trình tinh chỉnh và điều khiển từ PLC tương quan đến bơm này sẽ được tải lên và hiện lên trên màn hình hiển thị máy tính .
Trên đây, chúng tôi đã san sẻ cho bạn biết DCS là gì ? Phân loại, cấu trúc, ưu điểm mạng lưới hệ thống DCS lúc bấy giờ và phân biệt sự khác nhau giữa DCS và SCADA. MESIDAS kỳ vọng thông tin được san sẻ trong bài viết này sẽ giúp ích những bạn trong quy trình điều tra và nghiên cứu, học tập và thao tác. Xin cảm ơn !

5
3
votes

Article Rating