PLC + PC = DCS & những câu chuyện thành công

Khái niệm PLC + PC = DCS được tác giả Nguyễn Quang đưa ra vào thời điểm khoảng năm 2002 trên tạp chí tự động hóa ngày nay. Khi đó đã trở thành một đề tài sôi nôi cho rất nhiều người làm Tự động hóa tranh luận, liệu PLC (Programable Logic Controller), PC và một phần mềm mở HMI (Human Machine Interface) Có thực sự thay thế cho một hệ thống hay không? Chúng ta không phải là những nhà thiết kế DCS nên việc hiểu ứng dụng của nó, không có gì bằng thực tế để chứng minh.
Tháng 10 năm 2007 tuần hội thảo chuyên đề về tích hợp hệ thống và phần mền công nghiệp Wonderware khu vực châu Á Thái Bình Dương diễn ra tại Singapore. Đã thu hút nhà tích hợp hệ thống nổi tiếng trong các lĩnh vực như bán dẫn, chế biến thực phẩm, hóa chất… đến từ các nước trong khu vực châu Á, Thái Bình Dương như Nhật Bản, Newzeland, Uc, Hoa kỳ… Tại đây các nhà tích hợp hệ thống đã trình bày các giải pháp thành công của họ trong việc tích hợp hệ thống từ các bộ PLC thiết kế mới các module của Wonderware, cho việc thiết kế hệ thống các hệ thống mới đến việc thay thế hoàn toàn một hệ thống DCS sẵn có bằng các PLC. Dưới đây là 2 trong số nhiều hình ảnh tiêu biêu.
Mitsubishi Automation
Hãng Mishubishi đưa ra dòng PLC họ Qx nối mạng theo chuẩn công nghiệp MELSEC NET10/ H kết hợp với Wonderware để làm hệ thống lai (Hybrid sys – tem), đảm nhiệm các chức năng của một hệ thống DCS thuần túy, có cấu trúc như hình vé 1.
Ở đây các thiết bị đo lường hiện trường (field instrument) như flow transmitter, pressure transmitter, sensor, control alve, pumb, motor sẽ được nối với các cặp như module như CPU, truyền thông , I/0 chạy dự phòng cho nhau và có khả năng hotswap(cắm vào rút ra khi đang chạy mà không ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của toàn hệ thồng). Giao diện HMI được cài trên máy tính và nối với mạng này để thực hiện các thao tác hỉên thị và điều khỉên các thiết bị viễn thông qua việc đọc / ghi các tín hiệu điều khiển đến các địa chỉ của PLC trong mạng. Tại màn hình HMI này người vận hành sẽ có các trending, các báo cáo, phân tích, các báo cáo, phân tích theo thời gian thực và có thê lập lịch cho hệ thống vận hành tự động…
Để giải thích cho khách hàng sử dụng của họ, Mitsubishi đã đưa ra một bảng so sánh các tính năng cơ bản giữa 1 hệ thống cấu thành từ các PLC và một hệ thống DCS thuần túy như sau.
Misubishi cho biết rằng các nhà tích hợp hệ thống của họ đã rất thành công trong việc ứng dụng các giải pháp thiết kế các hệ thống giám sát và điều khiển trung tâm từ các bộ PLC của họ, nhất là thi trường Nhật Bản, mà trước kia họ phải dùng những hệ thống DCS đắt tiền.
NITTETSU – ELEX (NS_ELEX)
NS- ELEX là nhà tích hợp nổi tiếng của Nhật Bản, trong các lĩnh vực bán dẫn, sản phẩm thiết bị điện tử, thiết bị hiện trường (field intrumentation), maý tính , điều khiển quá trình và truyền thông. Họ có 1600 kỹ sư điện tử , hệ thống điện và công nghệ thông tin để thực hiện các công việc tích hợp hệ thống . NS- ELEX có 1 khách hàng là công ty Hisanobu Sagarufuji, công ty này chuyên sản xuất thiết bị bán dẫn như DRAM, NANDflash menory, CMOS và các sản phẩm nhớ cho các thiết bị số. Họ có các nhà máy ở các nơi như Mỹ (3 nhà máy), Ý, Nhật, Trung Quốc và Singapore. Năm 2005 nhà tích hợp hệ thống NS- ELEX đã tiến hành thay thế hệ thống DCS hiện có của Yokogawa (hình 4) cho nhà máy Hisanobu Sagarufufi Nhật Bản sau đó là nhà máy ở Mỹ.

Lý do mà họ thay thế trong dự án là hệ thống DSC cũ của nhà máy không còn đáp ứng được yêu cầu thực tế. Và chi phí cho công việcbảo trì, bảo dưỡng cho hệ thống DSC này là rát lớn, thiết bị thay thế (sparepart) không hề đơn giản, thừơng phải chờ đợi thời gain dài và công việc thay thế luôn phải thuê chuyên gia DCS của chính hãng đó đến thao tác.
Hisanobu Sagarufuji đã bị thuyểt phục bởi nhà tích hợp hệ thống NS- ELEX ,khi nhà tích hợp này đưa ra giải pháp tối ưu hơn cho nhà máy băng cách thay thế hệ thống DCS hiện có bằng 1 mạng PLC và bộ phần mềm SCADA của SCADA của wonderware kèm theo một bản kết tính khả thi.
Công việc thay thế của họ đã rất thành công, mạng PLC mới này đã được áp dụng được các yêu cầu nghiêm ngặt mà nhà máy Hisanobu Sagarufuji đưa ra, tiết kiệm chi phí cho việc vận hành, bảo dưỡng hệ thống mới mỗi năm hơn 300 ngìn USD cho mỗi nhà máy so với việc thao tác trên hệ thống cũ. Quan trọng hơn nữa là hệ thống mạng điều khiên này được nối vào hệ thống mạng toàn cầu VPN (Virtual Private Network) của nhà máy để cung cấp thông tin, dữ liệu theo thời gian thực tế cho hệ thống ERK (Enterprise Resource Planning) điều mà hệ thống DCS cũ trước kia chưa làm được.
Vấn đề bàn luận
Hiện nay sự phát triển của nghành điện tử,nghành công nghệ thông tin đang diễn ra rất nhanh. Các bộ điều khiển PLC không còn là các bô điều khỉên thuần mà chúng ta được tích hợp thêm rất nhiều tính năng để đáp ứng khả năng dự phòng ( redundancy) khả năng tích hợp nhiều vòng điều khỉên PIL(propotional Integral Derivative), khả năng truyền thông cao, mở rộng và tương tác với nhiều giao thức , các bộ vi sử lý của các bộ PLC này cũng có tốc độ tăng cao đáng kê. Không chỉ có Mitsubishi, mà còn có nhiều hãng khác trên thị trườngcó những bộ PLC thế hệ mới có đầy đủ tính năng trên. Việc khai thác các tính năng của chúng vào với các ứng dụng điều khiên, tự động ở các nghành công nghiệp Việt Nam là điều mà các nhà tích hợp hệ thống nên tận dụng. Về mặt tính năng các hệ thống được trang bị PLC này sẽ áp dụng được hầu hết các tính năng cao cấp như các hệ thống điều khiển hiện đại. Trên thực tế, PLC + PC = DCS, SCADA (Supervisory Control and Data Acquition) hay BMS (Building Management System) ở Việt Nam dương như còn xa lạ, nhưng ở trên thế giới ngay cả những nước có nền kỹ thuật phát triển như Nhật Bản, Hoa Kỳ… Việc ứng dụng này đã là một điều hiển nhiên.
Việt Nam đã gia nhập tổ chức thương mại lớn WTO, điều đó đồng nghĩa vỡi việc hàng hóa Viêt Nam sẽ phải đối diện với cuộc chiến khốc liệt bảo vệ sản phẩm của mình trên sân chơi này. Nâng caochất lượng sản phẩm, hạ giá thành sản xuất, tuân thủ theo tiêu chuẩn, không còn con đường nào khác là đầu tư nhiều hơn nữa vào các hệ thống tự động hóa nâng cao hiệu xuất hoạt động của dây truyền sản xuất thông tin đê phân tích, báo cáo chính xác giúp các nhà quản lý có thể đáp ứng kịp thời với các tác động của thị trường.
Trong các dự án lớn, phức tạp nhiều triệu đô như hệ thống điều khiển bao hơi, tuabin ở nhiệt độ phả lại 2, hay nhà máy lọc dầu ta nên dùng hệ thống điều khiển DCS. Nhưng các dự án vừa và nhỏ thì giải pháp PLC +PC có lẽ là tối ưu nhất (chỉ bằng 20% dến 35% giá trị đầu tư so với hệ thống DCS) cho các doanh nghiệp Việt Nam, dễ bảo trì, dễ thay thế va chuyển giao công nghệ. Các kỹ sư tự động hóa của chúng ta có cơ hội thao tác, làm chủ, chỉnh sửa các hệ thống hiện đại mà họ đang vận hành. Và những kỹ sư điều khiển tự động của chúng ta không phải đứng sau người nước ngoài để nhìn họ thao tác hệ thống như một hộp đen đầy huyền bí.