18/10/084-1

4. S4. Sơơ l lượược vc vềề c cácác gi giảiải ph phápáp DCS DCS

Phạm vi ứng dụng các giải pháp DCS Ưu điểm của DCS so với các giải pháp trước Cấu hình cơ bản và các thành phần của một DCS Phân loại DCS Nguyên lý làm việc Phương pháp phát triển ứng dụng So sánh giải pháp PLC và giải pháp DCS

18/10/084-2

Phạm vi ứng dụng của DCSPhạm vi ứng dụng của DCS

Phạm vi ứng dụng chủ yếu trong công nghiệp chế biến:– Luyện kim, cán thép– Hóa chất, hóa dầu, thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm– Khai thác dầu khí, than– Điện năng, xi măng, giấy– ...

Ưu điểm:– Tính tích hợp cao (phần mềm, phần cứng, giao tiếp, chức năng

điều khiển và giám sát)– Phát triển ứng dụng trực quan, linh hoạt, đơn giản, gần gũi với

công nghệ– Độ tin cậy cao nhờ khả năng độc lập cảnh giới, chẩn đoán lỗi của

các trạm, cấu trúc phân tán và cấu hình dự phòng Nhược điểm:

– Giá thành hệ thống tương đối cao– Nhiều hệ thống thể hiện tính đóng kín

18/10/084-3

CCấuấu h hìnhình c cơơ b bảnản c củủa ma mộột ht hệệ DCS DCS

Máy tính phòng thí nghiệm

Local Control Station

Local Control Station

Operator Station

Engineering Station

Operator Station

PC

PROCESS

Factory LAN

System bus

Remote I/O Station

18/10/084-4

Trạm điều khiển cục bộTrạm điều khiển cục bộ

Các tên gọi khác:– Khối điều khiển cục bộ (Local Control Unit, LCU)– Trạm quá trình (Process Station, PS)

Các thành phần cơ bản:– Bộ cung cấp nguồn, thông thường có dự phòng– Khối xử lý trung tâm (CPU), có thể lựa chọn loại có dự phòng– Giao diện với bus hệ thống, thông thường cũng có dự phòng– Các module vào/ra hoặc giao diện bus trường

Các chức năng cơ bản:– Điều khiển quá trình (process control)– Điều khiển trình tự (sequence control), điều khiển logic– Điều khiển mẻ (batch control), điều khiển công thức (recipe

control)– Cảnh giới lỗi và sự cố, thực hiện biện pháp an toàn và báo động

18/10/084-5

Trạm điều khiển cục bộ (tiếp)Trạm điều khiển cục bộ (tiếp)

Cấu trúc máy tính:– Máy tính đặc chủng của nhà sx -> DCS truyền thống– PLC -> PLC-based DCS– PC/IPC -> PC-based DCS

Các yêu cầu kỹ thuật chung:– Tính năng thời thực (năng lực tính toán, hệ điều hành thời gian

thực)– Độ tin cậy và tính sẵn sàng cao (khả năng kiểm tra và sửa lỗi, cơ

chế dự phòng nóng)– Lập trình thuận tiện với các ngôn ngữ chuẩn, thông dụng– Thư viện khối chức năng mạnh cho phép sử dụng/cài đặt các

thuật toán cao cấp– Khả năng điều khiển lai (liên tục, trình tự và logic)

18/10/084-6

Trạm điều khiển cục bộ (3)Trạm điều khiển cục bộ (3)

DCS truyền thống:– AdvantOCS (ABB): Advant Controller, hệ điều hành riêng– Freelance 2000 (ABB): D-PS hoặc D-FC, hệ điều hành pSOS– Symphonie (ABB): Melody, hệ điều hành pSOS– DeltaV (Fisher-Rosermount): Controller M3/M5/MD, hệ điều hành

TSOS– I/A Series (Foxboro): CP60, hệ điều hành VRTX– PlantScape (Honeywell): PlantScape Controller, hệ điều hành

riêng– Centum CS1000/CS3000 (Yokogawa): PFCx-E, AFS10x/AFS20x, hệ

điều hành ORKID PLC-based DCS:

– PCS7 (Siemens): AS414/416/418 (S7-400), hệ điều hành riêng PC-based DCS:

18/10/084-7

Trạm vận hành (Operator Station)Trạm vận hành (Operator Station)

Cấu hình:– Máy tính cá nhân (WinNT/2000/XP) hoặc máy tính trạm

(UNIX,LINUX) Các chức năng tiêu biểu:

– Hiển thị các hình ảnh chuẩn (hình ảnh tổng quan, hình ảnh nhóm, hình ảnh từng mạch vòng, hình ảnh điều khiển trình tự, các đồ thị thời gian thực và đồ thị quá khứ)

– Hiển thị các hình ảnh đồ họa tự do (lưu đồ công nghệ, các phím điều khiển)

– Hỗ trợ vận hành hệ thống qua các công cụ thao tác tiêu biểu, các hệ thống hướng dẫn chỉ đạo và hướng dẫn trợ giúp

– Tạo và quản lý các công thức điều khiển (cho điều khiển mẻ)– Xử lý các sự kiện, sự cố– Xử lý, lưu trữ và quản lý dữ liệu– Chẩn đoán hệ thống, hỗ trợ người vận hành và bảo trì hệ thống– Hỗ trợ lập báo cáo tự động

18/10/084-8

Cấu trúc bố trí các trạm vận hànhCấu trúc bố trí các trạm vận hành

Control Station 1

OSOS OS

SYSTEM BUS

Control Station 2

Control Station n

Cấu trúc phẳng

Cấu trúc phân cấp

OSOS OS

TERMINAL BUS

Control Station 1

Control Station 2

Control Station n

SYSTEM BUS

DATA SERVER

18/10/084-9

Trạm kỹ thuật (Engineering Station)Trạm kỹ thuật (Engineering Station)

Cấu hình:– Máy tính cá nhân (WinNT/2000/XP) hoặc máy tính trạm

(UNIX,LINUX)– Thường có thể sử dụng là trạm vận hành– Có cơ chế khóa kiểm soát quyền sử dụng

Các chức năng tiêu biểu:– Đặt cấu hình hệ thống, lưu trữ và quản lý dữ liệu cấu hình hệ

thống– Tham số hóa, đưa các thiết bị trường vào vận hành– Lập trình điều khiển (LD, FBD/CFC, SFC, C/C++/BASIC,...)– Thử nghiệm và gỡ rối chương trình– Tạo giao diện người-máy và các chức năng điều khiển giám sát

khác– Quan sát và chẩn đoán lỗi hệ thống

18/10/084-10

Bus hệ thốngBus hệ thống

Chức năng:– Nối mạng các trạm điều khiển với các trạm vận hành/trạm kỹ

thuật– Nối mạng các trạm điều khiển với nhau (bus điều khiển)

Đặc điểm kỹ thuật:– Mạng tốc độ cao (10-100MBit/s)– Yêu cầu tính năng thời gian thực, đặc biệt với bus điều khiển– Độ tin cậy cao, thường có dự phòng 1-1

Các loại mạng công nghiệp thường được sử dụng:– Ethernet và Industrial Ethernet (sử dụng Switches/Hub)– Profibus-FMS– ControlNet– Data Highway– Mạng đặc chủng của riêng hãng sản xuất

18/10/084-11

Bus trường Bus trường

Chức năng:– Ghép nối trạm điều khiển với các trạm vào/ra phân tán– Ghép nối trạm điều khiển trực tiếp với các thiết bị trường thông

minh Đặc điểm kỹ thuật:

– Mạng tốc độ thấp hoặc vừa phải (< 10Mbit/s)– Yêu cầu tính năng thời gian thực cao– Độ tin cậy cao, đặc biệt trong môi trường dễ cháy nổ

Các loại bus thường được sử dụng:– Profibus-DP, Profibus-PA– Foundation Fieldbus H1– Controlnet– DeviceNet– Mạng đặc chủng của riêng hãng sản xuất, sử dụng RS-485

18/10/084-12

Cấu hình một hệ DCS hiện đại Cấu hình một hệ DCS hiện đại

Phân đoạn 1 Phân đoạn 2 Phân đoạn n

Control Station 1

I/O

S A

Controller

S A

Controller

S A

S

A

FIELDBUS

I/O

S A

I/O

S A

Controller

S A

Motor Control Center

I/O

S A

OS ES

LAB Server

OS SS

SYSTEM BUS

Control Station 2 Control Station n