Hệ thống điều khiển phân tán DCS là gì?

Hệ thống điều khiển phân tán DCS là gì? Các chức năng của DCS, phân loại DCS và các thành phần trong một hệ thống điều khiển phân tán DCS sẽ được tổng hợp qua bài viết sau đây. Cùng đón xem nhé. 

1. Hệ thống điều khiển phân tán DCS là gì?

DCS được viết tắt từ Distributed Control System, được dịch nghĩa là “hệ thống điều khiển phân tán”. Đây là một hệ thống mà quyền điều khiển không tập trung một nơi, mà nó phân tán và chia quyền điều khiển đến từng hiện trường, từng nhánh trong hệ thống.

DCS là hệ thống điều khiển cho một dây chuyền sản xuất, một quá trình hoặc bất cứ một hệ thống động học nào. Trong đó các bộ điều khiển không đặt tập trung tại một nơi mà được phân tán trên toàn hệ thống với mỗi hệ thống con được điều khiển bởi một hoặc nhiều bộ điều khiển.

So với hệ thống điều khiển PLC, hệ thống DCS là một giải pháp tòan vẹn hơn. Chúng bao gồm cả phần cứng, phần mềm và truyền thông cho toàn hệ thống.

2. Chức năng hệ thống điều khiển phân tán DCS

DCS thực hiện tất cả các chức năng điều khiển cơ bản của một nhà máy. Các thành phần thực hiện các chức năng điều khiển cơ bản trong DCS gọi là các khối hàm. Một khối hàm đại diện cho một bộ phận nhỏ nhất trong bài toán điều khiển. Việc thực hiện thiết kế chức năng điều khiển thực chất là cách kết hợp; các khối hàm lại với nhau cho phù hợp.

Chức năng thực hiện các thuật toán điều chỉnh tự động

Tự động thực hiện điều chỉnh phản hồi cho các vòng của các quá trình liên tục. Thành phần chính tham gia vào chức năng điều chỉnh tự động là các khối PID; các khối hàm chuyển đổi định dạng dữ liệu in/out và các khối hàm toán học.

Chức năng thực hiện thuật toán điều khiển tuần tự

Được thực hiện cho một số công đoạn làm việc theo chuỗi sự kiện nối tiếp trong nhà máy. Chức năng này vừa điều khiển từng công đoạn độc lập; đồng thời quản lý toàn bộ chuỗi sự kiện xảy ra trong hệ thống.

Chức năng thực hiện các thuật toán phức tạp

Hệ thống DCS là hệ điều khiển ứng dụng cho các nhà máy có quy mô lớn; công nghệ hiện đại và phức tạp. Vì thế, cần có những thuật toán tiên tiến để giải quvết các bài toán tối ưu và tiết kiệm nguyên liệu.

3. Phân loại hệ thống DCS

Các hệ thống DCS truyền thống

Các hệ thống này sử dụng các bộ điều khiển quá trình theo kiến trúc riêng của từng nhà sản xuất. Các hệ thống 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.

Hệ thống DCS trên nền PLC

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 điều khiển phân tán thường có cấu hình mạnh, hỗ trợ điều khiển trình tự cùng với các phương pháp lập trình hiện đại.

Hệ thống DCS trên nền PC

Nếu so sánh với các bộ điều khiển khả trình PLC và các bộ điều khiển 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.

4. Các thành phần trong một hệ thống điều khiển phân tán DCS

Cấu trúc của hệ thống điều khiển phân tán DCS bao gồm 4 thành phần chính như:

Trạm điều khiển cục bộ

Trạm điều khiển cục bộ hay còn được ký hiệu là LCS thuộc cấp điều khiển. Đây là nơi thực hiện mọi chức năng điều khiển cho một quá trình.

Trạm thường được đặt ở trong phòng điều khiển hoặc phòng điện. Ngoài ra chúng cũng có thể nằm rải rác gần khu vực hiện trường.

Trạm vận hành

Trạm vận hành được đặt ngay tại phòng điều khiển trung tâm. Các trạm vận hành có thể được hoạt động song song hay độc lập với nhau.

Người ta thường sắp xếp mỗi trạm vận hành tương ứng với một phân đoạn hoặc là một phân xưởng để tiện cho việc vận hành hệ thống.

Trạm kỹ thuật

Trạm kỹ thuật hay còn được ký hiệu là ES. Đây là nơi cài đặt các công cụ phát triển.

Trạm cho phép đặt cấu hình cho hệ thống, tạo và theo dõi các chương trình ứng dụng, đặt cấu hình và tham số hóa các thiết bị trường.

Hệ thống truyền thông

Đây là phần quan trọng nhất của hệ thống DCS. Hệ thống truyền thông bao gồm bus trường (field bus) và bus hệ thống (system bus).

Với Bus trường thì chúng có chức năng ghép nối trạm điều khiển với các trạm vào/ra và các thiết bị trường thông minh. Còn với bus hệ thống thì sẽ nối mạng các trạm điều khiển cục bộ với nhau.

5. Phân biệt DCS và SCADA

Dưới đây là một số khác biệt chính giữa DCS và SCADA mà thietbikythuat muốn chia sẻ tới bạn đọc:

• DCS được định hướng theo quy trình, còn SCADA là định hướng thu thập dữ liệu.
• Trong DCS, các mô-đun hoặc bộ điều khiển thu thập dữ liệu thường được đặt trong một khu vực hạn chế và giao tiếp giữa các đơn vị điều khiển phân tán khác nhau được thực hiện thông qua mạng cục bộ. Còn SCADA thường bao gồm các khu vực có địa lý lớn hơn, sử dụng các hệ thống thông tin liên lạc khác nhau thường kém tin cậy hơn mạng cục bộ.
• Hệ thống DCS sử dụng điều khiển vòng kín tại trạm điều khiển quá trình và tại các thiết bị đầu cuối từ xa. Còn SCADA không có điều khiển vòng kín như vậy.
• DCS có phần mềm giao diện người vận hành tích hợp với cơ sở dữ liệu thẻ. Còn SCADA yêu cầu bạn mua phần mềm bổ sung và xây dựng hoặc nhập thẻ của bạn.

>>> Xem thêm: Phần mềm scada là gì? tại sao doanh nghiệp lại cần