langlegapanh_roilaiyeuanh
New Member
Download miễn phí SCADA, DCS và ứng dụng trong công nghiệp
Trạm chủ trung tâm thực hiện chức năng giao tiếp giữa người vận hành
và hệ SCADA. Nó thực hiện việc nhận dữ liệu từ các RTU, hiển thị các
dữ liệu này và nhận các lệnh vận hành từ người vận hành rồi chuyển tới
RTU. Ngoài chức năng cơ bản này, trạm chủ trung tâm hiện đại còn thực
hiện một số chức năng khác liên quan tới quản lý, bảo trì và tối ưu hóa
quá trình như thiết lập truyền thông, liên kết truyền thông, chuẩn đoán,
tối ưu hóa hoạt động của hệ thống,
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
SCADA, DCS và ứng dụng trong côngnghiệp
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, trong đó
ba thành phần đầu hợp thành hệ SCADA. Do vậy khi phát triển ứng dụng
SCADA các kỹ sư cũng cần lưu ý tới tất cả các thành phần này.
- Thiết bị
đầu cuối
hiện trường
(RTU)
RTU thực
hiện chức
năng giao
tiếp giữa hệ
SCADA và
quá trình
cần giám sát
vận hành
thông qua
các cảm
biến và cơ
cấu chấp hành. RTU có thể là một hệ vi xử lý được thiết kế riêng
cho mục đích, yêu cầu của hệ SCADA nói chung nhưng cũng có
thể sử dụng các PLC hay các Controller.
Trong các hệ thống điều khiển giám sát tích hợp vai trò của RTU
sẽ được các PLC hay Controller đảm nhiệm. Ở đây dữ liệu quá
trình thu thập được ngoài việc sử dụng cho các ứng dụng điều
khiển logic và điều khiển điều chỉnh còn được sử dụng để giám
sát-vận hành. Chúng ta cũng có thể gặp các hệ thống điều khiển
tích hợp sử dụng các cảm biến thông minh và cơ cấu chấp hành
thông minh. Trong những trường hợp như vậy vai trò của RTU
được tích hợp trên bản thân các cảm biến và cơ cấu chấp hành, các
PLC, Controller lúc này cũng chỉ đóng vai trò trung chuyển dữ
liệu cho ứng dụng SCADA.
- Trạm chủ trung tâm
Trạm chủ trung tâm thực hiện chức năng giao tiếp giữa người vận hành
và hệ SCADA. Nó thực hiện việc nhận dữ liệu từ các RTU, hiển thị các
dữ liệu này và nhận các lệnh vận hành từ người vận hành rồi chuyển tới
RTU. Ngoài chức năng cơ bản này, trạm chủ trung tâm hiện đại còn thực
hiện một số chức năng khác liên quan tới quản lý, bảo trì và tối ưu hóa
quá trình như thiết lập truyền thông, liên kết truyền thông, chuẩn đoán,
tối ưu hóa hoạt động của hệ thống,…
Trạm chủ trung tâm còn được gọi là thiết bị đầu cuổi trung tâm (Master
Terminal Unit, viết tắt là MTU) nhưng tên gọi “trạm chủ trung tâm” là
phù hợp hơn với các hệ SCADA hiện đại. Trong các hệ SCADA hiện đại
trạm chủ trung tâm thường bao gồm một hay nhiều máy trạm, máy chủ
được nối mạng với nhau và phối hợp với nhau để thực hiện các chức
năng, nhiệm vụ của trạm chủ trung tâm.
- Mạng truyền thông
Mạng truyền thông sử dụng để kết nối và
trao đổi dữ liệu giữa các RTU và MTU.
Mạng truyền thông cũng được sử dụng để
kết nối các phần tử trong MTU. Trong
một hệ SCADA có thể sử dụng một hay
nhiều loại mạng truyền thông khác nhau
tùy theo tính chất và đặc điểm của mỗi
ứng dụng SCADA.
- Người vận hành
Trong một ứng dụng SCADA bao giờ cũng có người vận hành do vậy việc
thiết kế và xây dựng một hệ SCADA ngoài các yếu tố về chuyên môn cũng
cần lưu ý tới vấn đề này. Trong các yếu tố liên quan tới người vận hành
thì yếu tố văn hóa bản địa là quan trọng nhất. Điều này dẫn tới kết quả là
cùng một ứng dụng SCADA nhưng thiết kế cho người vận hành Á Đông
khác với người vận hành Châu Âu. Ngoài ra người thiết kế còn phải quan
tâm tới những vấn đề về mỹ thuật công nghiệp và tâm lý học công nghiệp.
Đặc điểm và ứng dụng của điều khiển phân tán
Việc xây dựng các hệ thống điều khiển và giám sát phụ thuộc vào đặc điểm
và tính chất của đối tượng điều khiển. Thực tế các quá trình sản xuất thường
đòi hỏi cùng lúc phải tiến hành điều khiển nhiều đại lượng. Nếu các đại
lượng này là độc lập với nhau hay ma trận đặc tính của phương trình trạng
thái mô tả đối tượng chỉ bao gồm các thành phần trên đường chéo thì ta có
thể thiết lập hệ thống điều khiển với nhiều mạch vòng điều khiển độc lập. Về
bản chất hệ thống