Hệ thống điều khiển phân tán - DCS

[tran_hieu0983]

Một điểm mốc đáng nhớ là năm 1962, khi Hãng Imperial Chemical Industries (ICI) của Anh lần đầu tiên đưa ra giải pháp điều khiển số trực tiếp (Direct Digital Control, DDC). Với sự phát triển của kỹ thuật máy tính số mini trên cơ sở tranzito và lý thuyết điều khiển, giải pháp DDC được nói nhiều tới trong những năm 1965-1975. Thực chất, đây là giải pháp điều khiển tập trung, kém hiệu quả về mặt kinh tế và kém tin cậy về mặt kỹ thuật. Trong khi đầu tư cho mỗi máy tính điều khiển vào cỡ 100.000 đôla Mỹ, hầu hết các hệ thống DDC thời đó đều phải trang bị giải pháp dự phòng tương tự, gây tốn kém và lãng phí.

Trong khi DDC chỉ có vai trò trong các ngành công nghiệp chế biến, thì sự ra đời của Thiết bị điều khiển logic có khả năng lập trình - PLC (Programable Logic Controller) góp phần quan trọng trong tự động hoá các xí nghiệp chế tạo, lắp ráp. PLC thực chất là một loại máy tính điều khiển chuyên dụng có khả năng lập trình mềm dẻo thay thế cho mạch điều khiển rơ le cứng, do Modicon và Morley lần đầu tiên đưa ra vào năm 1968. Đến nay, số lượng chủng loại PLC có mặt trên thị trường đa dạng đến mức khó có thể bao quát. Với PLC, ta có thể một hệ thống điều khiển có cấu trúc tập trung cũng như phân tán tuỳ theo quy mô của ứng dụng.

Một hướng phát triển quan trọng từ giải pháp DDC là các hệ điều khiển phân tán tích hợp (Distributed Control System, DCS). DCS là một giải pháp điều khiển và giám sát có cấu trúc phân cấp và phân tán, được cung cấp trọn gói từ một nhà sản xuất, được sử dụng chủ yếu trong các ngành công nghiệp chế biến. Trạm điều khiển trong một hệ DCS là các máy tính chuyên dụng trong điều khiển quá trình, có cấu trúc module, khả năng xử lý số thực lớn. Tương tự như PLC, các trạm điều khiển DCS cũng cho phép lập trình và thay đổi chương trình một cách rất linh hoạt bằng các công cụ phần mềm mạnh. Sản phẩm DCS đầu tiên là hệ TDC2000 do Honeywell đưa ra vào năm 1975. Từ đó tới nay, các sản phẩm DCS liên tục được phát triển và tiến hoá, nhiều sản phẩm mới ra đời thậm chí không còn được gắn cái tên DCS.

DCS là một giải pháp điều khiển phân tán, tuy nhiên không phải bất cứ giải pháp điều khiển phân tán nào cũng là DCS. Ta hoàn toàn có thể xây dựng các hệ thống tự động hoá có cấu trúc phân tán dựa trên nền DCS, PLC, IPC… Cũng phải nói rằng, đôi khi cũng khó có sự phân biệt rạch ròi giữa các loại thiết bị điều khiển nói trên. Ví dụ, một giải pháp DCS có thể sử dụng PLC (PLC-based DCS) hoặc IPC (PC-based DCS) cho các trạm điều khiển của nó. Do có sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ máy tính, các thiết bị điều khiển ngày càng giống nhau hơn về bản chất. Một khái niệm được dùng rộng rãi gần đây là hệ điều khiển lai (hybrid control system), trong đó mỗi trạm điều khiển có thể mang dáng dấp của một DCS kinh điển, một PLC hoặc một IPC hiện đại. Sự phát triển các giải pháp điều khiển đương nhiên cũng không chỉ dừng ở đó. Xu thế sử dụng bus trường và các thiết bị trường thông minh tích hợp chức năng điều khiển cơ sở đã tạo ra các giải pháp điều khiển hoàn toàn mới. Và khi không biết phải gọi tên giải pháp đó chính xác là gì, người ta sẽ dùng các khái niệm chung chung như hệ thống tự động hoá quá trình (Process Automation System), hệ thống tự động hoá xí nghiệp (Factory Automation System) hoặc hệ thống tự động hoá kỹ thuật số (Digital Automation System). Dưới đây chúng ta bàn tới một vài xu thế tiêu biểu trong tiến trình phát triển này.