Cách lựa chọn giữa bộ điều khiển logic lập trình (PLC) và hệ thống điều khiển phân tán (DCS) phụ thuộc vào tình huống cụ thể, vì các yêu cầu đối với hệ thống điều khiển khác nhau tùy thuộc vào kịch bản ứng dụng. Khi giao tiếp với khách hàng, chúng ta có thể bắt đầu từ các khía cạnh sau một cách riêng biệt!
Bộ điều khiển PLC
1. Từ điều khiển chuyển mạch đến điều khiển tuần tự và xử lý vận chuyển, đây là bộ điều khiển PID liên tục đa chức năng từ dưới lên trên, với PID ở trạm ngắt.
2. Có thể sử dụng một máy tính làm trạm chính và nhiều PLC cùng loại làm trạm phụ.
3. Cũng có thể sử dụng một PLC làm trạm chính và nhiều PLC cùng loại làm trạm phụ để tạo thành mạng PLC. Sự tiện lợi của việc sử dụng PC làm trạm chính là khi lập trình, người dùng không cần biết giao thức truyền thông, chỉ cần viết theo định dạng của hướng dẫn sử dụng.
4. Lưới PLC có thể hoạt động như một DCS độc lập và một hệ thống con của DCS.
5. PLC chủ yếu được sử dụng để điều khiển tuần tự trong các quy trình công nghiệp và PLC mới cũng có chức năng điều khiển vòng kín.
DCS
1. Hệ thống điều khiển phân tán (DCS)
Một công nghệ giám sát tích hợp công nghệ 4C (Truyền thông, Máy tính, Điều khiển, CRT).
2. Hệ thống cấu trúc cây từ trên xuống dưới, trong đó giao tiếp đóng vai trò quan trọng.
3. Trong trạm ngắt, PID kết nối máy tính với các thiết bị đo lường và thiết bị điều khiển hiện trường theo cấu trúc liên kết cây và song song liên tục. Ngoài ra còn có một số lượng lớn cáp chạy song song từ trạm ngắt đến các thiết bị đo lường và thiết bị điều khiển hiện trường.
4. Tín hiệu tương tự, A/DD/A, kết hợp với bộ vi xử lý.
5. Một thiết bị, một cặp dây được kết nối với I/O, treo từ trạm điều khiển đến mạng cục bộ LAN
6. DCS là một cấu trúc ba cấp bao gồm điều khiển (trạm kỹ sư), vận hành (trạm vận hành) và các thiết bị tại chỗ (trạm đo lường và điều khiển tại chỗ). Được sử dụng để điều khiển quy trình liên tục quy mô lớn, chẳng hạn như hóa dầu.
Làm thế nào để lựa chọn giữa hệ thống PLC và DCS
Cách lựa chọn giữa bộ điều khiển logic lập trình (PLC) và hệ thống điều khiển phân tán (DCS) phụ thuộc vào tình huống cụ thể, vì các yêu cầu đối với hệ thống điều khiển thay đổi tùy theo kịch bản ứng dụng.
Nền tảng hệ thống điều khiển sẽ có tác động nhất định đến cách các hệ thống tự động hóa đáp ứng nhu cầu tối ưu hóa sản xuất, duy trì tính khả dụng và thu thập dữ liệu. Việc thiếu tầm nhìn xa trong việc lựa chọn hệ thống điều khiển cũng có thể ảnh hưởng đến việc mở rộng trong tương lai, tối ưu hóa quy trình, sự hài lòng của người dùng và lợi nhuận của công ty.
Ngoài một số nguyên tắc cơ bản (như cách kiểm soát quy trình), nhóm thiết kế cũng phải cân nhắc nhiều yếu tố khác như lắp đặt, khả năng mở rộng, bảo trì và bảo dưỡng.
Hiện nay, mặc dù hệ thống PLC có thể tiết kiệm chi phí nhất cho các thiết bị nhỏ, nhưng hệ thống DCS có khả năng mở rộng kinh tế hơn và có nhiều khả năng đạt được lợi nhuận đầu tư ban đầu cao hơn.
PLC là máy tính công nghiệp được sử dụng để điều khiển các quy trình sản xuất như rô-bốt, đóng gói tốc độ cao, đóng chai và điều khiển chuyển động. Trong 20 năm qua, PLC đã bổ sung thêm nhiều chức năng và tạo ra nhiều lợi ích hơn cho các nhà máy và thiết bị nhỏ. PLC thường hoạt động như các hệ thống độc lập, nhưng cũng có thể được tích hợp với các hệ thống khác và kết nối với nhau thông qua giao tiếp. Do mỗi PLC có cơ sở dữ liệu riêng nên việc tích hợp đòi hỏi một số mức độ ánh xạ giữa các bộ điều khiển. Điều này làm cho PLC đặc biệt phù hợp với các ứng dụng nhỏ không yêu cầu mở rộng đáng kể.
Hệ thống DCS phân tán các bộ điều khiển trong hệ thống tự động hóa và cung cấp giao diện chung, điều khiển tiên tiến, cơ sở dữ liệu cấp hệ thống và thông tin dễ chia sẻ. Theo truyền thống, DCS chủ yếu được sử dụng trong công nghệ quy trình và các nhà máy lớn hơn, nơi các ứng dụng hệ thống quy mô lớn dễ bảo trì hơn trong toàn bộ vòng đời của nhà máy.
PLC được phát triển từ nguyên lý điều khiển rơle, lưu trữ các lệnh thực hiện các phép toán logic, điều khiển tuần tự, thời gian, đếm và các phép toán số học; Và điều khiển các loại máy móc hoặc quy trình sản xuất khác nhau thông qua các hoạt động đầu vào và đầu ra kỹ thuật số. Chương trình điều khiển do người dùng phát triển thể hiện các yêu cầu quy trình của quy trình sản xuất và được lưu trữ trước trong bộ nhớ chương trình người dùng của PLC. Thực hiện nội dung chương trình đã lưu trữ từng cái một trong thời gian chạy để hoàn thành các hoạt động theo yêu cầu của luồng quy trình.
Các yếu tố liên quan ảnh hưởng đến cách đưa ra quyết định
Quy mô quy trình: Cần bao nhiêu điểm đầu vào/đầu ra (I/O)? Hệ thống nhỏ (<300 I/O points) may have a lower budget, so using a PLC system is more suitable. It is not easy to apply DCS systems to smaller projects. On the contrary, they can better perform their functions in large factory applications. Due to having a global database, DCS systems are easier to manage and upgrade, and any changes are global in nature.
Kế hoạch nâng cấp: Các quy trình công nghiệp nhỏ hơn có thể được điều chỉnh cho hệ thống PLC, nhưng nếu quy trình cần được mở rộng hoặc nâng cấp, cần phải thêm nhiều phần cứng và cơ sở dữ liệu PLC hơn và cần bảo trì riêng. Đây là một quy trình tốn thời gian, công sức và dễ xảy ra lỗi. Hệ thống DCS dễ nâng cấp hơn, chẳng hạn như có thể quản lý sự tin cậy của người dùng từ một trung tâm, giúp chúng dễ bảo trì và bảo dưỡng hơn.
Yêu cầu tích hợp: Đối với các thiết bị độc lập, hệ thống PLC là lựa chọn lý tưởng. Khi nhiều hệ thống PLC được cấu hình trong một nhà máy, sẽ có yêu cầu kết nối. Điều này thường khó đạt được vì nó thường yêu cầu ánh xạ dữ liệu bằng các giao thức truyền thông. Tích hợp chắc chắn không phải là vấn đề, nhưng khi cần thay đổi, rắc rối của người dùng sẽ phát sinh: khi một hệ thống PLC bị thay đổi, nó có thể khiến hai PLC không giao tiếp đúng cách do tác động của ánh xạ dữ liệu. Đối với hệ thống DCS, không cần phải ánh xạ gì cả và việc thay đổi cấu hình chỉ là một quá trình đơn giản; Bộ điều khiển được tích hợp sẵn trong hệ thống.
Tính khả dụng cao: Đối với các quy trình yêu cầu tính khả dụng cao, hệ thống DCS có thể cung cấp cấu hình dự phòng.
Hiệu quả và tính dễ dàng trong việc triển khai dự phòng là rất quan trọng để duy trì chi phí trong phạm vi ngân sách.
Yêu cầu chức năng: Một số ngành công nghiệp và cơ sở cần cơ sở dữ liệu lịch sử, quản lý cảnh báo hợp lý và phòng điều khiển trung tâm với giao diện người dùng chung. Một số yêu cầu tích hợp Hệ thống thực thi sản xuất (MES), điều khiển nâng cao và quản lý tài sản. Hệ thống DCS được trang bị các ứng dụng này (xem Hình 3), giúp dễ dàng thêm chúng vào các ứng dụng kỹ thuật tự động hóa mà không cần thêm máy chủ độc lập hoặc tăng chi phí tích hợp. Về mặt này, hệ thống DCS tiết kiệm hơn và có thể cải thiện năng suất và giảm rủi ro.
Tỷ lệ hoàn vốn đầu tư vòng đời: Nhu cầu về cơ sở vật chất thay đổi tùy theo ngành. Đối với kỹ thuật quy trình quy mô nhỏ, không cần mở rộng hoặc tích hợp với các lĩnh vực quy trình khác, do đó, hệ thống PLC có tỷ lệ hoàn vốn đầu tư tốt. Hệ thống DCS có thể có chi phí lắp đặt cao, nhưng xét về toàn bộ vòng đời, lợi ích về sản xuất và an toàn gia tăng do hệ thống DCS mang lại sẽ bù đắp một số chi phí. Việc cân bằng nhu cầu ngắn hạn với tầm nhìn dài hạn là rất quan trọng đối với sự chắc chắn trong hoạt động và cải thiện hoạt động và bảo trì nhà máy.