Khi nói đến quá trình tự động hóa PLC, SCADA và HMI luôn đóng vai trò quan trọng. PLC là một thiết bị dựa trên phần cứng, SCADA là một hệ thống hoạt động cùng với PLC. Tuy nhiên, HMI cũng là một hệ thống hoạt động cùng với PLC. Vì hệ thống SCADA và HMI có thể hoàn thành ít nhiều các chức năng giống nhau nên điều quan trọng là bạn phải biết sự khác biệt giữa hai chức năng này.
Trong bài viết này, chúng ta tìm hiểu từng chức năng của chúng. Hơn nữa, chúng ta sẽ thảo luận về cách chúng hoạt động cùng nhau trong một hệ thống liền mạch điều khiển các chức năng khác nhau.
Hệ thống SCADA
SCADA không may mắn có được tên của nó, nó thực sự là chữ viết tắt của từ viết tắt của Kiểm soát giám sát và Thu thập dữ liệu. Như chúng tôi đã nói trước đó, đó là một hệ thống có cả yếu tố phần mềm và phần cứng và thường được sử dụng cho một số việc:
- Kiểm soát các quy trình khác nhau từ một vị trí từ xa hoặc cục bộ
- Tương tác với các cảm biến, máy bơm, động cơ và van thông qua phần mềm HMI (Giao diện người-máy)
- Theo dõi, thu thập và xử lý dữ liệu thời gian thực
- Ghi lại các sự kiện vào một tập tin.
Trong thời hiện đại, không có một tổ chức nghiêm túc nào không tận dụng các hệ thống SCADA. Các hệ thống này giúp tiết kiệm thời gian, tăng hiệu quả, xử lý dữ liệu nhanh hơn và chính xác hơn, đồng thời cho phép liên lạc thông suốt giữa các bộ phận khác nhau của hệ thống. Như vậy, kiến trúc SCADA bao gồm hai phần cơ bản – RTU (Thiết bị đầu cuối từ xa) và PLC (Bộ điều khiển logic lập trình được). PLC về cơ bản là một máy vi tính giao tiếp trực tiếp với rất nhiều đối tượng như thiết bị đầu cuối, cảm biến hoặc nhiều máy móc của nhà máy.
SCADA được sử dụng ở đâu?
Như chúng tôi đã đề cập trước đó, các hệ thống SCADA chủ yếu được sử dụng trong các nhà máy và tổ chức công nghiệp ở cả khu vực tư nhân và công cộng. Lý do chúng được sử dụng là để duy trì hiệu quả và đẩy nhanh quá trình phân phối dữ liệu. Điều này tiếp tục dẫn đến quá trình ra quyết định nhanh hơn và sử dụng thời gian thông minh hơn. Nhờ khả năng linh hoạt của các hệ thống SCADA, chúng có thể được sử dụng trong cả cài đặt đơn giản và phức tạp. Các hệ thống SCADA được sử dụng trong năng lượng, sản xuất, điện, tái chế, vận chuyển, dầu khí, cũng như nhiều ngành công nghiệp khác.
Không phải mọi hệ thống SCADA đều được tối ưu hóa tuyệt vời. Tuy nhiên, với chuyên môn của các kỹ sư giàu kinh nghiệm, các hệ thống SCADA có thể giúp tiết kiệm cả tiền bạc và thời gian.
PLC
Khi nói đến phần dựa trên phần cứng của hệ thống SCADA hoặc HMI, chúng ta không thể bỏ qua PLC , một thành phần quan trọng trong hệ thống. PLC là viết tắt của Programmable Logic Controller và nó là một máy tính công nghiệp được sử dụng cho tự động hóa công nghiệp. PLC có thể khác biệt về kích cỡ và khả năng, tùy thuộc vào nhu cầu của công ty. Máy tính công nghiệp mạnh mẽ này hoạt động bằng cách liên tục theo dõi trạng thái của thiết bị đầu vào và đưa ra quyết định về việc kiểm soát trạng thái của thiết bị đầu ra.
Điều tuyệt vời về PLC là chúng có thể kiểm soát khối lượng lớn của dây chuyền sản xuất, cũng như toàn bộ dây chuyền sản xuất. Bất kỳ loại dây chuyền sản xuất nào cũng có thể được tăng cường mạnh mẽ bằng cách sử dụng công nghệ này, nhưng ưu điểm lớn nhất của PLC nằm ở tính lặp lại. Máy tính này có thể lặp đi lặp lại hoạt động hoặc quy trình, đồng thời thu thập thông tin quan trọng.
Do kích thước siêu nhỏ của nó, PLC có tính mô-đun và tính di động cao. Điều này có nghĩa là PLC có thể được đưa vào dây chuyền sản xuất, kết nối với máy tính, được lập trình và đưa vào hoạt động chính xác vào cùng một thời điểm.
PLC hoạt động như thế nào?
Vì vậy, làm thế nào để họ làm việc? Vâng, nó thực sự là một vấn đề rất đơn giản. Đơn giản đến mức bạn sẽ ngạc nhiên về cách nó quản lý để kiểm soát mọi thứ. Bước đầu tiên trong quy trình được gọi là Quét đầu vào. Đúng như tên gọi của nó, PLC phát hiện trạng thái của tất cả các thiết bị đầu vào được nối với PLC. Sau đó, bước thứ hai là Quét chương trình, quét chương trình mà người dùng đã tạo rồi thực thi chương trình đó. Bước tiếp theo là Quét đầu ra. Đúng như tên gọi của nó, nó quét các thiết bị đầu ra được kết nối với PLC và cấp điện hoặc ngắt điện cho chúng.
Cuối cùng, bước cuối cùng là Housekeeping. Bước này giống như một bước an toàn hơn, trong đó PLC giao tiếp với chẩn đoán nội bộ, thiết bị đầu cuối lập trình, v.v. Nếu bước cuối cùng được thực hiện chính xác và mọi thứ đều nằm trong tầm kiểm soát, thì PLC sẽ bắt đầu lại từ đầu cho đến khi kết thúc vòng lặp.
PLC được lập trình như thế nào?
Ngay cả khi lần đầu tiên ra mắt, PLC đã tận dụng Logic. Ngày nay, hầu hết tất cả các phần mềm lập trình PLC đều cung cấp tùy chọn lập trình trong Ladder Logic. Ladder Logic là một ngôn ngữ lập trình truyền thống được sử dụng để bắt chước các sơ đồ mạch đi từ trái sang phải. Ở phía bên trái, chương trình bao gồm các tiếp điểm đầu vào có thể đóng hoặc mở. Tiếp điểm mở sẽ dẫn dòng điện khi được nhấn, trong khi tiếp điểm đóng sẽ dừng dòng điện khi tín hiệu khởi tạo nó.
Ở phía bên phải, chúng ta có các tiếp điểm của thiết bị đầu ra, có thể là bộ truyền động, van điện từ hoặc van. Thông thường, nó là một solenoid. Khi tín hiệu đến tiếp điểm đầu vào, nó sẽ bắt đầu và điều kiện (đầu ra) được đáp ứng. Cải tiến mới nhất được gọi là lập trình “C”, nhưng nhiều lập trình viên vẫn sử dụng sơ đồ Ladder chỉ vì nó dễ sử dụng hơn và nó đã được sử dụng khá lâu.
HMI
Lý do chúng tôi để HMI ở phần cuối là vì chúng được sử dụng để giao tiếp với Bộ điều khiển logic khả trình và như vậy, toàn bộ hệ thống đã hoàn thành. Trong khi SCADA đại diện cho một hệ thống từ xa được sử dụng để liên lạc và thu thập dữ liệu, thì HMI là một máy cục bộ có khả năng thực hiện điều tương tự. Tuy nhiên, sự khác biệt duy nhất là, như chúng tôi đã nói, HMI là máy cục bộ. Giao diện Người-Máy là giao diện người dùng kết nối người vận hành với hệ thống, thiết bị hoặc máy móc.
HMI không phải là một phần cứng cụ thể mà là một màn hình cho phép người dùng tương tác với thiết bị. HMI cũng có thể được gọi là Thiết bị đầu cuối người vận hành, Giao diện người vận hành cục bộ, Giao diện người dùng đồ họa, v.v. Nếu một số tên trong số này (OT, LOI và GUI) nghe có vẻ quen thuộc với bạn, thì đó là vì bạn đã sử dụng một số tên trong số chúng. Nói một cách đơn giản, HMI được sử dụng để trực quan hóa dữ liệu cụ thể, giúp dễ hiểu và kiểm soát hơn.
Ví dụ hiện đại điển hình của HMI là máy tính bảng. Máy tính bảng là một GUI cho phép bạn kiểm soát các quy trình khác nhau. Nếu được kết nối với TV qua Bluetooth, bạn có thể sử dụng HMI (máy tính bảng hoặc điện thoại thông minh) để điều khiển TV. HMI có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau – màn hình máy tính và máy có màn hình tích hợp.
Nó khác với SCADA như thế nào?
Như đã đề cập trước đó, SCADA và HMI gần như giống nhau, nhưng vẫn khác nhau. Cả SCADA và HMI đều đóng một vai trò quan trọng trong hệ thống công nghiệp bao gồm chúng, cùng với PLC. Tuy nhiên, chúng hoạt động theo một cách khác. Một HMI sử dụng một số lượng dữ liệu và thể hiện nó một cách trực quan, cho phép hiểu rõ hơn và quy trình giám sát hiệu quả hơn. Mặt khác, các hệ thống SCADA tập trung vào các hoạt động của hệ thống điều khiển và chúng có khả năng thu thập dữ liệu rất lớn. Ưu điểm chính của hệ thống SCADA so với HMI là chúng thu thập và ghi lại thông tin.
Kết luận
Như đã nói, các hệ thống SCADA và HMI ở đây để thu thập và hiển thị một số dữ liệu nhất định. PLC, với tư cách là một máy tính công nghiệp, đóng vai trò là cầu nối giữa quy trình và điều khiển của nó. Do đó, PLC thường được sử dụng cùng với các hệ thống SCADA và HMI. HMI là thứ luôn hiện diện trong mọi loại hình công nghiệp và ngay cả trong nhà của chúng ta dưới dạng màn hình hoặc máy tính bảng.
Khi công nghệ phát triển, các loại hệ thống HMI và SCADA mới được tạo ra. Ví dụ điển hình của HMI hiện đại là màn hình cảm ứng, cung cấp rất nhiều tính linh hoạt cho người vận hành. Với xu hướng ngày càng tăng của phần cứng công nghiệp, cả SCADA và PLC đều được thúc đẩy. PLC hiện có thể thực hiện các tác vụ logic phức tạp nhất, trong khi các hệ thống SCADA linh hoạt hơn nhiều và có thể thu thập một lượng lớn dữ liệu.
Nguồn: Sưu tầm
