Hệ thống điều khiển phân tán – Distributed control system – DCS. Là một hệ thống kiểm soát thường của một hệ thống sản xuất, quá trình hoặc bất kỳ loại hệ thống năng động. Trong đó các yếu tố điều khiển không phải là trung tâm trong vị trí. Chúng được phân tán trên toàn hệ thống với mỗi thành phần tiểu hệ thống điều khiển bởi một hoặc nhiều bộ điều khiển. Toàn bộ hệ thống điều khiển được kết nối với mạng lưới giao tiếp và giám sát.
DCS là một thuật ngữ được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, để giám sát và kiểm soát thiết bị phân tán.
Phân loại
Các hệ thống dcs truyền thống
Các hệ này sử dụng các bộ điều khiển quá trình theo kiến trúc riêng của từng nhà sản xuất. Các hệ thống dcs 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]. Các hệ thống dcs mới có tính năng mở tốt hơn, một số bộ điều khiển đảm nhiệm cả các chức năng điều khiển quá trình, điều khiển trình tự lẫn điều khiển logic [hybrid controller].
Các hệ thống dcs trên nền PLC
Thiết bị điều khiển khả trình [PLC] là một loại máy tính điều khiển chuyên dụng. 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 thống điều khiển phân tán dcs thường có cấu hình mạnh, hỗ trợ điều khiển trình tự cùng với các phương pháp lập trình hiện đại.
Các hệ thống dcs trên nền PC
Giải pháp sử dụng máy tính cá nhân [PC] làm thiết bị điều khiển đã trở nên phổ biến. Nếu so sánh với các bộ điều khiển khả trình [PLC] và các bộ điều khiển hệ thống điều khiển phân tán 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.
Thành phần hệ thống DCS
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.
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.
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.
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,...
Ưu thế
- 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.
- Cấu hình linh hoạt: nhờ khả năng dự phòng kép ở tất cả các thành phần, 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.
- Tỷ lệ lỗi thấp: theo thiết kế, các hệ 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, 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.
- Tính sẵn sàng và độ tin cậy: các hệ 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 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.
Trên đây là những tìm hiểu của BKAII về hệ thống điều khiển phân tán DCS. Có thắc mắc hay cần thêm thông tin các bạn liên hệ BKAII nhé!