Hệ thống DCS là gì? Cách phân biệt DCS và SCADA

Hệ thống điều khiển phân tán DCS là gì? Chúng có những ưu điểm gì mà lại có thể được sử dụng rộng rãi trong các dây chuyền sản xuất của nhiều ngành công nghiệp? Cùng CtiSupply tìm hiểu về hệ thống DCS này một cách chi tiết nhất trong bài viết chia sẻ sau đây.

DCS là gì?

Hệ thống DCS hay còn biết với tên tiếng Anh là Distributed Control System – Hệ thống điều khiển phân tán. Đây là một hệ thống điều khiển cho một quá trình, hay một hệ thống chuyển động học bất kỳ. Chúng không tập trung tại duy nhất 1 nơi mà sẽ phân tán, chia quyền điều khiển thành từng nhánh trong hệ thống và những hệ thống con sẽ được điều khiển bởi 1 hay nhiều bộ điều khiển.

Hệ thống DCS có thể xử lý tốt các tín hiệu analog và thực hiện các tính toán phức tạp, dễ dàng mở rộng hay tích hợp vào nhiều thiết bị, dây chuyền. Chúng có thể quản lý được lên đến vài nghìn điểm IN/ OUT. Là một giải pháp toàn vẹn hơn nhiều so với PLC cho các hoạt động điều khiển, giám sát.

Ưu điểm của hệ thống DCS là gì?

• Hầu hết các hệ thống DCS đều có bao gồm những bộ điều khiển, phần mềm điều hành hệ thống tích hợp, hệ thống mạng truyền thông nên có khả năng quản lý tốt nhiều điểm IN/OUT
• Có khả năng dự phóng kép ở tất cả các bộ phận, thành phần trong hệ thống nên có thể thay đổi được chương trình, cấu trúc của hệ thống, thêm bớt được các thành phần mà không khiến quá trình bị gián đoạn, khởi động lại
• Hệ thống DCS thường là hệ thống mở, tích hợp được với các hệ thống PLC khác nhau để điều khiển các máy móc, công đoạn sản xuất độc laajkp. Do đó tỷ lệ lỗi rất thấp, điều khiển sẽ không tốn quá nhiều chi phí, dễ dàng vận hành và bảo trì
• Hệ thống điều khiển phân tán DCS có cơ chế dự phòng, khởi động lại trong những trường hợp xảy ra sự cố. Có thể bảo trì, chẩn đoán và hiển thị lỗi cho người quản trị nhận biết. Đồng thời cũng cho phép cài đặt các chế độ bảo mật để kiểm soát, hạn chế quyền truy cập vào dữ liệu, điều khiển hệ thống.

Phân loại hệ thống DCS

Trong 1 hệ thống điều khiển phân tán DCS được phân loại thành 3 hệ chính:

• Hệ thống DCS truyền thống: sử dụng các bộ điều khiển riêng của nhà sản xuất theo quy trình đóng kín, ít tuân thủ những chuẩn giao tiếp công nghiệp. Thường sẽ được dùng làm nhiệm vụ điều khiển cho quá trình nên sẽ cần phải kết hợp với nhiều thiết bị điều khiển PLC
• Hệ thống DCS trên nền hệ thống PLC: PLC khi được sử dụng cùng hệ thống điều khiển phân tán DCS sẽ có cấu hình mạnh mẽ, có thể hỗ trợ điều khiển theo trình tự bằng các phương pháp lập trình hiện đại. PLC cũng có thể thực hiện được những phép tính toán đơn giản, làm việc cùng các tín hiệu tương tự, thực hiện các phép toán số học, thuật toán điều khiển phản hồi
• Hệ thống DCS trên nền PC: Thế mạnh của hệ thống này chính là tính năng mở, lập trình tự do, cho hiệu năng tính toán cao và đa chức năng. Đặc biệt là có mức giá thành cạnh tranh tốt

Các thành phần có trong một hệ thống điều khiển DCS

Cấu trúc chính của một hệ thống điều khiển phân tán DCS sẽ gồm có các thành phần gồm:

Local Control Station – trạm điều khiển cục bộ (LCS)

Hay còn được gọi với tên khác là khối điều khiển cục bộ hay các trạm quá trình, đây là nơi sẽ thực hiện mọi chức năng điều khiển cho 1 công đoạn nhất định. Thường được đặt trong phòng điện, phòng điều khiển ở bên cạnh phòng điều khiển trung tâm hay các vị trí rải rác khu vực hiện trường

Operator Station – trạm vận hành (OS)

Trạm nằm trong phòng điều khiển trung tâm, hoạt động song song và độc lập hoàn toàn với nhau. Để việc vận hành của hệ thống tốt hơn thì người ta sẽ thường sắp xếp các trạm vận hành tương ứng với 1 phân xưởng, phân đoạn khác nhau.

Engineering Station – trạm kỹ thuật (ES)

Đây là nơi sẽ cài đặt những công cụ phát triển hệ thống, cho phép cài đặt cấu hình hệ thống. Đồng thời cũng có thể theo dõi các chương trình ứng dụng điều khiển và giao diện giữ người và máy, đặt cấu hình cũng như tham số hóa cho các thiết bị trong trường

Hệ thống truyền thống

Hệ thống này bao gồm có bus trường và bus hệ thống:

• Bus trường sẽ có chức năng kết nối, ghép các trạm điều khiển với trạm IN/ OUT phân tán, các thiết bị trường thông minh
• Bus hệ thống sẽ nối mạng các trạm điều khiển cục bộ lại với nhau và vói các trạm kỹ thuật, trạm vận hành

Ngoài ra thì trên hệ thống DCS sẽ còn có các phần khác như là trạm IN/OUT từ xa, các bộ điều khiển chuyên dụng,..

Phân biệt giữa hệ thống DCS và hệ thống SCADA

Vì hệ thống SCADA cũng gồm có các PLC điều khiển phân tán ở bên dưới và mỗi PLC sẽ đảm nhận việc điều khiển 1 cụm riêng, bộ vi xử lý cũng có thể xử lý tùy biến, kết nối vật lý và có giao thức giao tiếp riêng nên khá tương đồng với DCS. Vậy 2 hệ thống DCS và SCARA có điểm gì khác biệt?

• Nếu hệ thống DCS được định hướng theo hình thức quy trình thì SCADA lạ được định hướng theo mực đích thu thập dữ liệu.
• Trong hệ thống điều khiển phân tán DCS các bộ điều khiển hay mô đun thu thập dữ liệu thường sẽ được đặt trong 1 khu vực hạn chế và thực hiện giao tiếp thông qua mạng cục bộ để truyền thông tin đến các đơn vị điều khiển phân tán khác. Còn với hệ thống SCADA thì thường sẽ gồm các khu vực địa lý lớn hơn, dùng được nhiều hệ thống thông tin liên lạc khác nhau, có độ tin cậy kém hơn so với mạng cục bộ.
• Hệ thống DCS sẽ sử dụng điều khiển vòng kín tại trạm điều khiển quá trình và thiết bị IN/OUT từ xa. Còn với SCADA thì không có điều khiển vòng kín giống như vậy.
• Hệ thống DCS có phần mềm giao diện người vận hành tích hợp với cơ sở dữ liệu dạng thẻ còn SCADA thì sẽ yêu cầu bạn mua phần mềm bổ sung và xây dựng lên hay nhập thẻ của bạn.

Hoạt động lập trình và triển khai hệ thống của DCS và SCADA cũng không giống nhau:

SCADA

Từ sơ đồ công nghệ các kỹ sư sẽ tiến hành lập trình, lập bảng ánh xạ giữa các biến trong PLC với phần mềm SCADA:

• Sau khi đã thiết kế bảng nguyên lý điều khiển xong thì sẽ tiến hành lập trình điều khiển cho PLC.
• Lập cấu hình và lập trình cho các điều khiển Remote IN/OUT.
• Tiến hành thực hiện lập cấu hình cho các thiết bị trường.
• Các kỹ sư SCADA lúc này sẽ tiến hành lập nên ứng dụng hệ thống SCADA.
• Các nhóm kiểm tra lại kết nối giữa các hệ thống SCADA – PLC – Remote IN/OUT và thiết bị trường.

DCS

• Tiến hành thiết lập hệ thống bởi 1 Server DCS và nhiều máy kỹ thuật khác.
• Các bộ phận phần mềm, phần cứng, công nghệ và truyền thông của DCS cần xuất xứ từ cùng 1 hãng cung cấp.
• Các kỹ sư sẽ thống nhất lại với nhau để tạo ra dự án gồm có chương trình PLC, SCADA được kết nối chặt chẽ với nhay.
• Lập trình xong thì dự án sẽ được tiến hành: tải chương trình điều khiển vào PLC -> Chạy chương trình SCADA trên các máy tính SCADA -> Cấu hình và chương trình Remote IN/OUT và thiết bị trường sẽ bắt đầu được tải xuống các thiết bị này.

Trên đây CtiSuppy đã chia sẻ cho các bạn biết về hệ thống DCS là gì, cùng với đó là những thông tin liên quan đến hệ thống điều khiển phân tán này, cách phân biệt DCS và SCADA như thế nào,… Mong qua đó bạn đã có thể hiểu hơn về hệ thống chuyên làm việc trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp này, từ đó giúp ích đến quá trình học tập, nghiên cứu, làm việc liên quan đến hệ thống này nhé.