SCADA, DCS và ứng
dụng trong công nghiệp
Ts. Phạm Quang Đăng
Trung tâm NCTK Công nghệ cao, ĐHBK Hà nội
Đầu tư và sử dụng một cách hiệu quả các hệ thống điều khiển
hiện đại sẽ góp phần không nhỏ vào việc nâng cao hiệu quả
sản xuất, giảm chi phí sản xuất và nâng cao khả năng cạnh
tranh của sản phẩm trên thị trường. Bài viết này làm rõ bản
chất và đề cập tới vấn đề ứng dụng của các hệ SCADA và
DCS.
Các ứng dụng điều khiển trong thực tế
Trong một hệ thống sản xuất công nghiệp hay dân dụng các
ứng dụng điều khiển có thể được phân chia thành ba loại sau:
- Điều khiển logic tuần tự (sequence logic control)
- Điều khiển điều chỉnh (regulatory control)
- Giám sát – vận hành và thu thập số liệu (SCADA)
Tùy theo tính chất của quá trình các yêu cầu về các ứng dụng
này có thể khác nhau. Có quá trình gồm chủ yếu là ứng dụng
điều khiển logic như trong các phân xưởng lắp ráp nhưng
cũng có quá trình gồm chủ yếu là các ứng dụng điều khiển
điều chỉnh như trong các nhà máy hóa chất nơi quá trình sản
xuất là liên tục. Riêng yêu cầu về giám sát - vận hành là tồn
tại trong hầu hết nếu không muốn nói là tất cả các hệ thống, ít
nhất là cho tới thời điểm hiện nay.
Các hệ thống điều khiển được xây dựng trong thực tế phải
đáp ứng yêu cầu của quá trình sản xuất hay thiết bị sử dụng
nó. Cụ thể là nó phải đáp ứng yêu cầu của về cả ba loại ứng
dụng điều khiển nêu trên. Có hai cách để thực hiện điều này
như sau:
- Cách thứ nhất là thực hiện mỗi ứng dụng này bằng một hệ
thống riêng biệt. Theo đó ứng dụng điều khiển logic sẽ được
thực hiện bằng các PLC, ứng dụng điều khiển điều chỉnh sẽ
được thực hiện bởi các controller và ứng dụng SCADA sẽ
được thực hiện bởi một hệ SCADA riêng biệt. Nhiều nhà
máy cỡ nhỏ và vừa đã được xây dựng theo cách thức này
- Cách thứ hai là sử dụng một hệ thống điều khiển và giám
sát tích hợp thực hiện cả ba ứng dụng này. Mỗi một ứng dụng
sẽ như một chức năng của hệ thống điều khiển. Các hệ thống
điều khiển sản xuất hiện đại đều được xây dựng theo cách
này và người ta gọi hệ thống như vậy là “Hệ thống điều khiển
và giám sát tích hợp (Integrated Control and Monitoring
System - ICMS)”.
Trong hai cách này thì cách thực hiện thứ hai cho phép sử
dụng tối thiểu các thiết bị đo và cơ cấu chấp hành do một tín
hiệu đo được có thể được sử dụng cho cả ba ứng dụng nên
ngày càng được phổ biến và được sử dụng cho các nhà máy
hiện đại ở các quy mô khác nhau.
SCADA và các lưu ý khi xây dựng ứng dụng SCADA
Như đã nói ở trên, SCADA là một dạng của ứng dụng chứ
không phải là công nghệ. Ứng dụng SCADA tồn tại ở nhiều
hệ thống khác nhau từ quy mô một máy sản xuất tới quy mô
của nhà máy và hơn nữa trên các vùng địa lý rộng lớn như
các hệ giám sát và thu thập số liệu khí tượng thủy văn, hệ
giám sát và vận hành hệ thống truyền tải điện năng. Đặc điểm
của SCADA là gắn liền với người vận hành và trong chu
trình xử lý thông tin của SCADA bao giờ cũng có sự tham
gia trực tiếp của con người. Hệ SCADA không phải là hệ
điều khiển đầy đủ mà nó tập trung vào mức giám - sát vận
hành.
Cho dù được xây dựng thành một hệ thống riêng biệt hay
được tích hợp như một chức năng trong một hệ điều khiển
tích hợp thì SCADA bao giờ cũng bao gồm bốn thành phần:
1)Thiết bị đầu cuối hiện trường (RTU), 2) Mạng truyền
thông, 3) Trạm chủ trung tâm (MTU) và 4) Người vận hành,