Hệ thống DCS Yokogawa là gì?

Có thể nói, trên thế giới hiện nay, đối với ngành tự động hóa nói chung và ngành tự động hóa công nghiệp nói riêng, hệ thống DCS đã không còn xa lạ gì với các kỹ sư trong ngành. Theo Wikipedia: “Hệ thống điều khiển phân tán (tiếng Anh: Distributed control system - DCS) là một hệ thống kiểm soát thường của một hệ thống sản xuất, quá trình hoặc bất kỳ loại hệ thống năng động, trong đó các yếu tố điều khiển không phải là trung tâm trong vị trí (như não bộ), chúng được phân tán trên toàn hệ thống với mỗi thành phần tiểu hệ thống điều khiển bởi một hoặc nhiều bộ điều khiển. Toàn bộ hệ thống điều khiển được kết nối với mạng lưới giao tiếp và giám sát.

DCS là một thuật ngữ được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, để giám sát và kiểm soát thiết bị phân tán.”

Trên thế giới, có rất nhiều các ông lớn công nghệ đã và đang cung cấp hệ thống DCS như Siemens, ABB, Emerson, Honeywell hay Mitsubishi, v.v

Phòng điều khiển trung tâm hệ thống DCS Yokogawa

Dưới đây là danh sách 10 tập đoàn cung cấp hệ thống DCS lớn nhất trên thế giới:

Nói một cách khác, DCS (Distributed Control System) là một hệ thống điều khiển được sử dụng để điều khiển và giám sát hoạt động của các quy trình công nghiệp. Nó được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau như dầu khí, nhà máy điện, nhà máy xử lý nước, v.v. Kiến trúc của DCS được chia thành ba phần: mô-đun đầu vào/đầu ra (I/O), bộ điều khiển và mạng truyền thông.

Các loại kiến trúc DCS:

+, Kiến trúc tập trung - Centralized Architecture

+, Kiến trúc phi tập trung - Decentralized Architecture

+, Kiến trúc hỗn hợp - Hybrid Architecture

+, Kiến trúc dự phòng - Redundant Architecture

+, Kiến trúc máy khách/máy chủ - Client/Server Architecture

Có một số loại kiến trúc Hệ thống Điều khiển Phân tán (DCS) khác nhau, mỗi loại có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Một số loại kiến trúc DCS phổ biến nhất bao gồm:

Kiến trúc tập trung: Trong kiến trúc tập trung, tất cả các chức năng điều khiển được thực hiện bởi bộ điều khiển trung tâm. Bộ điều khiển trung tâm giao tiếp với các thiết bị hiện trường và các hệ thống con khác thông qua mạng giao tiếp. Kiến trúc này thường được sử dụng trong các hệ thống nhỏ hơn, nơi sức mạnh xử lý của một bộ điều khiển duy nhất là đủ.

Kiến trúc phi tập trung: Trong kiến trúc phi tập trung, các chức năng điều khiển được phân phối giữa nhiều bộ điều khiển. Mỗi bộ điều khiển chịu trách nhiệm cho một phần cụ thể của quy trình. Kiến trúc này thường được sử dụng trong các hệ thống lớn hơn, nơi một bộ điều khiển duy nhất có thể không có khả năng xử lý để điều khiển toàn bộ hệ thống.

Kiến trúc hỗn hợp: Trong kiến trúc hỗn hợp, cả chức năng điều khiển tập trung và phi tập trung đều được sử dụng. Bộ điều khiển tập trung quản lý toàn bộ quy trình trong khi bộ điều khiển phi tập trung kiểm soát các phần cụ thể của quy trình. Kiến trúc này thường được sử dụng trong các hệ thống cỡ trung bình, nơi cần có sự kết hợp giữa điều khiển tập trung và phi tập trung.

Kiến trúc dự phòng: Trong một kiến trúc dự phòng, nhiều bộ điều khiển được sử dụng để cung cấp khả năng dự phòng và đảm bảo tính sẵn sàng cao của hệ thống. Nếu một bộ điều khiển bị lỗi, bộ điều khiển dự phòng sẽ tiếp quản mà không làm gián đoạn quá trình. Kiến trúc này thường được sử dụng trong các quy trình quan trọng mà thời gian ngừng hoạt động là không thể chấp nhận được.

Kiến trúc máy khách/máy chủ: Trong kiến trúc máy khách/máy chủ, các chức năng điều khiển được phân phối giữa nhiều máy chủ. Mỗi máy chủ chịu trách nhiệm cho một nhiệm vụ cụ thể, chẳng hạn như thu thập dữ liệu hoặc quản lý cảnh báo. Kiến trúc này thường được sử dụng trong các hệ thống lớn, nơi nhiều người dùng cần truy cập hệ thống đồng thời.

Kiến trúc hệ thống VP DCS của Yokogawa CENTUM:

Kiến trúc hệ thống VP DCS của Yokogawa CENTUM:

Hiện nay tại Việt Nam, hệ thống DCS hầu như được sử dụng tại các nhà máy lớn như các nhà máy nhiệt điện, xi măng, v.v. Các thủy điện, các nhà máy sản xuất có quy mô vừa và nhỏ như nhà máy sản xuất thép, dệt, thuốc, hóa chất ...trạm bơm, xử lý nước thải  hay các toà nhà thì sẽ sử dụng hệ thống SCADA , viết tắt của Supervisory Control and Data Acquisition là giải pháp công nghệ giúp kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu. Việc so sánh 2 hệ thống này sẽ có trong các bài viết khác của Evertech Việt Nam.

Đối với hệ thống điều khiển phân tán DCS của Yokogawa, hiện nay Evertech Việt Nam đang là đại lý số 1 của hãng nên ở các bài viết, chúng tôi sẽ chỉ tập trung vào các giải pháp của hãng tại Việt Nam

1.1 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH DCS YOKOGWA

Lịch sử hình thành và phát triển của hệ thống DCS Yokogawa

Yokogawa đã cho ra mắt hệ thống điều khiển phân tán CENTUM (DCS) vào năm 1975, lần đầu tiên trên thế giới. CENTUM VP là thế hệ thứ chín trong sê-ri CENTUM. Được biết đến với hiệu suất chắc chắn, các hệ thống CENTUM đặt ra các tiêu chuẩn cao về kỹ thuật và công nghệ xuất sắc đồng thời đảm bảo khả năng tương thích ngược với các phiên bản hệ thống trước đó và hỗ trợ các ứng dụng công nghệ mới nhất. Kỹ thuật định hướng tri thức nằm ở trung tâm của CENTUM, một sản phẩm chủ lực của Yokogawa đã tự hào phục vụ ngành công nghiệp trong hơn 45 năm qua.

Trong hơn 40 năm, Yokogawa đã phát triển và cung cấp các hệ thống CENTUM ổn định, chất lượng cao. Tất cả các trạm điều khiển trường sê-ri CENTUM (FCS), cả phần mềm và phần cứng, đều được phát triển bởi Yokogawa. CENTUM VP có thể được thiết kế linh hoạt từ quy mô nhỏ đến quy mô lớn. Bộ điều khiển CENTUM VP có khả năng xử lý một lượng lớn dữ liệu hiện trường với tốc độ thoải mái, đáp ứng đầy đủ nhu cầu trong kỷ nguyên kỹ thuật số hiện trường.

1.2 KIẾN TRÚC HỆ THỐNG DCS YOKOGAWA - CENTUM VP

Centum VP bao gồm bốn thành phần là chức năng vận hành và giám sát, chức năng kỹ thuật, chức năng điều khiển và hệ thống truyền thông mạng.

Hệ thống Centum VP (Mạng HIS, FCS và Vnet/IP)

1.3 CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH

1.3.1 Human Interface Station (HIS)/Engineering Workstation (EWS)

Trạm thiết bị này được sử dụng chủ yếu để vận hành và giám sát các chức năng của nhà máy. Với phần mềm kỹ thuật tùy chọn, các chức năng của trình xây dựng hệ thống có thể được xác định. HIS là một trạm được sử dụng chủ yếu để vận hành và giám sát quá trình. Mặc dù chúng có cùng chức năng, nhưng giao diện của chúng khá khác nhau.

Một dạng HIS trong hệ thống CENTUM – VP: Global PC Tower

Station/Server Station (Single Monitor)

1.3.2 Trạm kiểm soát hiện trường (FCS)

FCS cung cấp quyền kiểm soát các chức năng của nhà máy thông qua các công cụ trong cơ sở dữ liệu của nó. FCS thực hiện kiểm soát trình tự và quy định, đồng thời quản lý thông tin liên lạc với các hệ thống con. Thông tin quy trình được đặt trên Vnet để theo dõi hoặc kiểm soát bởi HIS.

Một dạng FCU trong tổ hợp FCS

Khả năng cung cấp đầu vào ra của hệ thống FCS

1.3.3 Bộ điều khiển hiện trường (FCU)

Các bộ phận của Bộ điều khiển hiện trường (FCU)

1.3.4 Vnet/IP

- Mạng điều khiển tự động hóa quy trình dựa trên gigabit Ethernet.

- Kết nối các thiết bị tạo nên hệ thống CENTUM và ProSafe-RS.

- Có thể sử dụng các thiết bị mạng như Switch lớp 2 (L2SW) hoặc Switch lớp 3 (L3SW) và các phương tiện truyền dẫn như cáp UTP hoặc cáp quang để thiết lập Vnet/IP.

Giao diện Vnet/IP cho FCS

Giao diện Vnet/IP cho HIS

1.3.5 Ethernet

Liên kết giao tiếp Ethernet giữa các thiết bị HIS được sử dụng để tải xuống các tệp từ môi trường kỹ thuật.

1.3.6 Miền Vnet/IP

Miền Vnet/IP bao gồm hai mạng con độc lập của bus 1 và bus 2. Miền VP CENTUM có thể có tối đa 64 trạm; phạm vi địa chỉ miền 1-16. Cho phép tối đa 256 trạm trên mỗi hệ thống CENTUM VP.

Khi hệ thống phát triển, có thể tích hợp các hệ thống mới trong cơ sở đã cài đặt hiện có.

1.3.7 Bộ định tuyến Vnet

Vnet Bộ định tuyến Vnet là phần cứng dành riêng để kết nối một miền Vnet/IP với một miền Vnet hoặc VLnet. Nó cũng có thể kết nối miền Vnet của Centum CS. Nó thực hiện chuyển đổi khung và lọc giữa Vnet/ IP và Vnet hoặc giữa Vnet/IP và VLnet.

Hy vọng bài viết đã giúp các bạn có cái nhìn tổng quan về hệ thống DCS của Yokogawa, một ông lớn công nghệ trong mảng công nghiệp nặng trên thế giới.

Mọi thông tin chi tiết về sản phẩm, quý khách hàng vui lòng liên hệ:

CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHỆ VÀ ĐẦU TƯ EVERTECH VIỆT NAM

 Địa Chỉ: Tòa nhà MHDI, số 60 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội

 Phone: 024.8585.2299

 Hotline: 088.604.6088

 Email: sales@evertech.vn

 Website: evertech.vn