Thiết kế hệ thu nhập số liệu đo lường, truyền và ghép nối với máy tính sử dụng PLC

Tóm tắt: Ngày nay với công nghệ tiên tiến, dây chuyền thiết bị hiện đại đã được đưa vào sử dụng rộng rãi ở nước ta. Tuy nhiên, vẫn còn rất lớn các dây chuyền và công nghệ cũ với hệ thu thập số liệu đo lường điều khiển yếu kém, nên các số liệu đo lường trong quá trình sản xuất không được thu thập một cách thường xuyên và chính xác. Điều này đã gây nhiều khó khăn trong điều khiển và giám sát hệ thống, dẫn đến hiệu quả sản xuất không cao, chất lượng sản phẩm kém, thậm chí dẫn đến sự cố nguy hiểm, khó khắc phục. Bài báo này giới thiệu quá trình thiết kế thu thập số liệu đo lường, truyền và ghép nối với máy tính sử dụng PLC vào trong dây chuyền công nghệ đề điều khiển các thông số kỹ thuật.
Từ khóa: PLC, điều khiển, số liệu đo lường, công nghệ, dây chuyền, thiết bị hiện đại.

Abstract: Nowadays advanced technologies and modern equipment lines have been widely applied in our country. However, there are still a great number of old chains and technologies with weak systems of data collecting, measuring and controlling. Therefore, measurement data in the process of production is not frequently and accurately collected, which causes a lot of difficulties in controlling, monitoring systems, and decrease in productivity, effectiveness, quality and even danger. This article introduces the design process of collecting, transmitting measurement data and connecting PLC computers to progressive chains to control technical parameters.
Key words: PLC, control, measurement data, technology, line, modern equipment.

Các nước trên thế giới đã áp dụng những mạng quy mô lớn như SCADA, DCS, FIP… vào việc xử lý, tính toán, kiểm tra và điều khiển quá trình. Đây là những hệ quản lý, giám sát quy mô lớn đáp ứng những yêu cầu đa dạng và khác nhau trong tích hợp hệ thống với những ưu điểm rất lớn.

Hệ thống SCADA cho phép mô phỏng hệ thống thực trên máy tính để quan sát trạng thái hiện thời của hệ thống, đồng thời ghi lại các thông tin về hoạt động của hệ thống, nhờ đó mà người vận hành có thể dể dàng xác định được vị trí xảy ra sự cố. Không những thế các hệ SCADA hiện đại còn có khả năng chẩn đoán được sự cố và có cách khắc phục trên cơ sở các số liệu thu thập được. Các thiết bị để xây dựng hệ SCADA cũng được chế tạo sẵn thành modul rất thuận lợi cho người sử dụng. Tạo cho người sử dụng lựa chọn các thiết bị và phần mềm phù hợp với bài toán thiết kế của mình được sử dụng rộng rãi trong nhiều dây chuyền công nghệ khác nhau, chính vì thế các hệ SCADA thường có rất nhiều chức năng, do đó dẫn đến giá thành của chúng cả phần cứng và phần mềm rất đắt. Đôi khi người sử dụng không thể tìm mua được hệ thống thích hợp với mục đích sử dụng của mình.

Hệ thống DCS là một hệ thống tích hợp với một hệ cơ sở dữ liệu rộng lớn. DCS là một hệ thống hoàn thiện và việc truyền thông, trao đổi dữ liệu giữa các bộ phận của hệ thống là một thể thống nhất. Với những ưu điểm rất lớn nhưng đối với các hệ thống nhỏ thì nó cũng không thích hợp do giá thành quá cao.

Như vậy, một số hệ thống thu thập số liệu, giám sát và điều khiển đã nói ở trên chỉ phù hợp cho những hệ thống lớn còn đối với những hệ thống nhỏ thì không phù hợp do giá thành quá cao và phức tạp. Vì vậy, cần có những hệ thống thu thập số liệu, giám sát và điều khiển phù hợp cho những hệ điều khiển vừa và nhỏ để khắc phục vấn đề giá thành và tính phức tạp. Ý tưởng thiết kế hệ thu tập số liệu đo lường, truyền và ghép nối với máy tính sử dụng PLC hình thành từ đây.

Ngành công nghiệp nói chung và các nhà máy sản xuất công nghiệp của chúng ta nói riêng còn lạc hậu. Chỉ có một số nhà máy mới được lắp đặt sau này thì có tự động hóa cao và áp dụng công nghệ mới, còn lại phần lớn các nhà máy sản xuất công nghiệp được lắp đặt từ những thập kỷ trước thì các dây chuyền sản xuất tự động hóa không cao, hoặc chỉ tự động hóa cho từng máy riêng rẽ. Hệ thu thập số liệu đo và điều khiển yếu kém, nên các số liệu đo lường trong quá trình sản xuất không được thu thập một cách thường xuyên và chính xác. Điều này đã gây ra nhiều khó khăn trong điều khiển và giám sát hệ thống, dẫn đến năng suất và hiệu quả sản xuất không cao, chất lượng sản phẩm kém, thậm chí dẫn đến sự cố nguy hiểm và khó khắc phục. Ngoài ra để thu thập, gia công, xử lý, truyền tải và lưu trữ thông tin phải sử dụng bộ máy rất đông người để ghi chép, thống kê, báo cáo rất phức tạp, nặng nề và chậm chạp. Vì vậy, thực tế đặt ra cho các nhà máy sản xuất công nghiệp hiện nay là phải tự động hóa. Tự động hóa không những chỉ áp dụng cho từng máy, tổ hợp máy, dây chuyền công nghệ mà đến cả nhà máy và tiến tới tự động hóa cả một ngành sản xuất. Tuy nhiên, hiện nay bài toán vốn đầu tư đã đặt ra là không thể thay thế mới toàn bộ nhà máy cũ bằng các nhà máy mới. Mà chúng ta phải tìm cách cải tạo, nâng cấp hoặc thay mới các hệ thu thập số liệu đo lường và điều khiển để nâng cao chất lượng và số lượng sản phẩm sản xuất. Nếu làm được điều này thì tình hình khó khăn nói trên sẽ thay đổi cơ bản. Bởi việc đưa hệ thu thập số liệu đo lường và điều khiển vào, tức là đã đưa máy tính và thiết bị lập trình (PLC) vào trong dây chuyền công nghệ đề điều khiển các thông số kỹ thuật.

Chi tiết tham khảo Tạp chí GTVT số tháng 9/2013