Ứng dụng công nghệ tự động hóa trong sản xuất công nghiệp mang lại nhiều lợi ích cho doanh nghiệp. Việc lắp đặt hệ thống điều khiển tự động chuẩn, chất lượng rất quan trọng với quá trình sản xuất. PLC, DCS, RTU… là những thiết bị quan trọng, được dùng nhiều trong nhà máy sản xuất công nghiệp. Nhiều người nhầm lẫn giữa hệ thống PLC, DCS, RTU, SCADA và PAC, dẫn đến lựa chọn không chính xác. Bài viết dưới đây, Batiea sẽ giúp bạn đọc làm rõ các hệ thống tự động hóa quan trọng này.
Hệ thống điều khiển logic khả trình PLC là gì?
PLC (Programmable Logic Controller) là bộ điều khiển logic khả trình có thể lập trình được, được sử dụng để điều chỉnh 1 quá trình. PLC sẽ bao gồm các thiết bị sau: CPU - trung tâm xử lý, thiết bị đầu vào - đầu ra, nguồn điện, thiết bị giao tiếp và dự phòng.
Hệ thống PLC được lập trình dựa trên ứng dụng của chúng để đưa vào hệ thống sản xuất. Người điều khiển có thể cài đặt chương trình theo yêu cầu, để CPU xử lý thông tin và truyền đến các thiết bị ở đầu cuối, giúp chúng hoạt động đúng theo định mức và yêu cầu kỹ thuật.
PLC chấp nhận tín hiệu đầu vào từ trường, xử lý tín hiện dựa trên mã hóa lập trình và chuyển đổi tín hiệu đến thiết bị hiện trường. Ngoài ra, PLC cũng có thể chấp nhận từ người vận hành máy thông qua SCADA và ra lệnh cho các thiết bị đầu cuối. Về cơ bản kiến trúc của hệ thống PLC sẽ giống nhau, nhưng có thể linh hoạt thay đổi chức năng nhiệm vụ, tùy vào ứng dụng.
Một số dòng PLC phổ biến hiện nay như: Simatic S7-200, S7-300, S7-400, Simatic S7-1200, S7-1500, ..v..v.. .
Thiết bị đầu cuối từ xa RTU
RTU (Remote Terminal Unit) được biết đến là thiết bị đầu cuối từ xa, được vận hành bằng bộ vi xử lý, có nhiệm vụ kết nối với các thiết bị phần cứng khác như SCADA. Thông thường RTU được sử dụng để đóng mở các van điều khiển nằm cách xa trạm điều khiển.
Thiết bị RTU có thể hỗ trợ nhiều giao thức truyền thông cùng 1 lúc. Chức năng của RTU là thu thập dữ liệu đo từ xa và điều khiển một số thiết bị cách xa trạm. Ngoài ra, RTU được sử dụng để giao tiếp và liên lạc với SCADA tại trạm cơ sở.
So với PLC, RTU có chức năng ngang hàng, nhưng có lợi thế hơn về dung sai môi trường, khả năng kết nối thiết bị linh hoạt hơn và chi phí cao hơn khi đầu tư ban đầu. RTU có thể lập trình thông qua 1 web đơn giản, trong khi PLC cần phần mềm cụ thể.
Hệ thống điều khiển phân tán DCS
DCS được thiết kế điều khiển phân tán với các hệ thống và quy trình sản xuất công nghiệp phức tạp hơn so với PLC, phạm vi địa lý rộng hơn. DCS quản lý điều khiển hệ thống tổng với các vùng điều khiển khác nhau, được vận hành bởi các bộ điều khiển chuyên dụng. Các bộ điều khiển này được liên kết với nhau thông qua đường truyền mạng truyền thông, kết nối và giám sát bằng PC tại trạm điều khiển.
DCS được điều khiển bởi các yêu cầu đưa ra bởi nhà vận hành là chủ yếu, chứ không phải bộ điều khiển. So với PLC, thì bộ DCS có cấu hình thấp hơn lập trình PLC.
Hệ thống thu thập dữ liệu và giám sát SCADA
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là hệ thống thu thập dữ liệu thông tin từ hiện trường, giúp người vận hành kiểm soát và điều khiển các thiết bị nhà máy hiệu quả. SCADA là thiết bị hỗ trợ theo dõi các thông số và ra lệnh cho thiết bị điểm cuối.
Cụ thể, SCADA không thể giao tiếp trực tiếp với thiết bị đầu cuối mà cần thông qua PLC. Tuy nhiên, SCADA sẽ tương tác với các thiết bị như: Máy bơm, van, động cơ cảm biến… thông qua phần mềm và màn hình HMI - công cụ giao tiếp người và máy.
PAC bộ điều khiển logic lập trình được
PAC (Programmable Automation Controlle) là bộ lập trình hóa khả trình, có thể lập trình được. Hệ thống PAC là sự kết hợp của PLC, RTU, DCS và PC. Đặc điểm của hệ thống PAC là khả năng điều khiển rời rạc tương tự hệ thống PLC. Khả năng lưu trữ đa nhiệm của PAC tương tự như nhiệm vụ của PC.
Hệ thống PAC cũng có khả năng điều khiển vận hành thiết bị từ xa như RTU và khả năng liên kết I/O xử lý hệ thống thiết bị khổng lồ như DCS. Cấu trúc PAC cho phép người dùng vận hành và chạy song song các hệ thống đã có, và vẫn có thể nâng cấp quản lý, điều khiển các thiết bị trong nhà máy hiệu quả.
Một số liên kết I/O phổ biến trong tự động hóa như:
| Digital inputs | Mã sản phẩm |
| Signal Board SB 1221, 4 DI 24VDC 200KHz | 6ES7221-3BD30-0XB0 |
| Signal Board SB 1221, 4 DI 5VDC 200KHz | 6ES7221-3AD30-0XB0 |
| Digital Input SM 1221, 8DI, 24V DC | 6ES7221-1BF32-0XB0 |
| Digital Input SM 1221, 16DI, 24V DC | 6ES7221-1BH32-0XB0 |
Hiểu về chức năng nhiệm vụ của PLC, DCS, RTU, SCADA, PAC sẽ giúp người dùng hiểu được sự khác biệt của các hệ thống này, ứng dụng trong công nghiệp. Nhà máy sản xuất cần có đội ngũ kỹ thuật viên tự động hóa tư vấn chi tiết về việc lắp đặt, sử dụng các dòng máy trong từng khâu. Hy vọng những chia sẻ trên đây sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ và phân biệt hệ thống PLC với các thiết bị tự động hóa khác.
