Hệ thống PLC và DCS: C4b Deltav

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. C7Module2906061PLC 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 trìvận hành. Vì vậy, các hệ DCS đã ứng dụng phương thức điều khiển phân tán thay vì điều khiển tập trung như PLC. 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 S7400 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 trìnhPID, Cascade PID, Ratio control, Feedforward... Điều khiển phân tán qua mạng FieldBUSProfibus, 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. C7Module2906061_copy 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 kếkỹ 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. CommanD Automation đang là đại lý của Supcon về DCS và GE Fanuc về PLC và HMI. Trong đó, 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. Ngoài ra, CommanD Automation còn đang phát triển sản phẩm điều khiển phân tán riêng của mình với các thế hệ Preloaded PLC Cd5000, PLC tích hợp HMI Cd6000, Compact PLC C7. Các thiết bị này vừa có thể là 1 thiết bị điều khiển khả trình độc lập, vừa có thể là các Module điều khiển phân tán. Nghĩa phân tán của CommanD PLC không chỉ ở ý nghĩa phân tán chấp hành như các hệ DCS mà phân tán cả tính toán và điều khiển. Vì vậy, trong hệ điều khiển phân tán của CommanD, các Field device chấp hành các lệnh của Master Control Unit vừa có thể thực hiện một số chức năng riêng biệt của mình, cho nên khi hệ thống trung tâm có trục trặc thì các field device vẫn có khả năng tiếp tục thực hiện chức năng của mình.

Emerson Process Management

 Một thành viên của tập đoàn Emerson Electric Co

 Các bộ phận:

– Fisher: Valves, Regulators, LP Gas

– Rosemount: Transmitters, Nuclear Instruments

– Fisher-Rosemount Systems: Provox, RS3, DeltaV

– Power & Water Solution (Westinghouse Process

Hệ điều khiển DeltaV

 Một hệ được đánh giá rất cao hiện nay

 Ứng dụng chủ yếu trong công nghiệp chế biến

 Cấu trúc đơn giản, linh hoạt

 Hỗ trợ nhiều chuẩn quốc tế (bus, lập trình, giao

Cấu hình tiêu biểu DeltaV

I/O Modules Bus Interface

Windows NT4.0 XP/Server 2003

Các trạm điều khiển DeltaV

 Tự động đặt địa chỉ

 Tự nhận biết cấu hình vào/ra

 Có sẵn giao diện bus hệ thống (Ethernet)

 Hỗ trợ nhiều hệ bus trường chuẩn

 Hiệu năng tính toán cao

 Điều khiển PID, Fuzzy, MPC, Neural, Batch

 Chu kỳ điều khiển < 100ms

 Thay đổi chương trình trực tuyến

 Ghi chép dữ liệu (trend object), đóng dấu thời gian

(time stamping), phát hiện báo động (alarming)

 Tự động khởi động lại và hồi phục trạng thái sau sự

cố

Vào/ra kinh điển và vào/ra HART

 Thiết kế gọn, tích hợp cấp nguồn và cầu chì

 Dễ lắp đặt trên các giá đỡ (8 module)

 Khả năng lắp đặt, thay thế trực tuyến

 Nhiều loại I/O card thông dụng:

– AI: 8 kênh (1-5V, 4-20mA, RTD, cặp nhiệt)

– AO: 8 kênh (4-20mA) – DI: 8 kênh (24VDC, 120/230VAC)

– DO 8 kênh (24VDC, 120/230VAC)

Vào/ra với Foundation Fieldbus (H1)

Các thành phần Foundation Fieldbus

Cấp nguồn

Bộ chia

Bộ điều hòa nguồn Card giao

diện H1

Hỗ trợ các loại bus trường khác

Card giao diện

DP (Master)

 Chỉ hỗ trợ các đầu vào/ra logic

 Các tín hiệu được xử lý giống như vào/ra tại chỗ

 Có thể sử dụng hỗn hợp các loại card trên một trạm

Card giao diện DeviceNet

Card giao diện AS-i (Master)

Giao diện PLC I/O

Bus điều khiển

Ethernet 10BASE-T hoặc dual 10/100BASE-T

HUB/SWITCH

Các trạm làm việc

 Trạm vận hành (Operator Station)

 Trạm kỹ thuật (Professional Station, ProfessionalPLUS Station)

 Trạm ứng dụng (Application Station)

 Trạm bảo trì (Maintenance Station)

PC Version

Server version Dual Monitor Station

FlexLock

Phần mềm Professional Station

 Các phần mềm trạm vận hành

 Các công cụ phát triển và chẩn đoán:

– Configuration Studio Suite

– Control Studio On-line

Phần mềm ProfessionalPLUS Station

 Các phần mềm Professionl Station + DeltaV Tune

 Cơ sở dữ liệu toàn cục hướng đối tượng (Objectivity

–

DeltaV Explorer

Control Studio

DeltaV Operate – Configure Mode

DeltaV Operate – Runtime Mode

DeltaV Operate – Process History

View

Ứng dụng DeltaV tại Shell Malampaya

(Video)

Ôn lại các công nghệ chủ chốt trong DeltaV

Lợi thế mang lại của các công nghệ

27