Phòng điều khiển và giám sát trung tâm là nơi tập hợp các máy tính/server nối mạng LAN với nhau, và chúng được nối đến các bộ điều khiển, các thiết bị điều khiển của nhà máy để giúp doanh nghiệp nâng cao hiệu suất hoạt động, tiết kiệm chi phí sản xuất.

1. Lý do cần phòng điều khiển và giám sát trung tâm cho các nhà quản lý

Khi gia nhập tổ chức thương mại Quốc tế WTO, các Nhà Doanh nghiệp trong nước có nhiều thuận lợi và chắc chắn cũng phải đối mặt với nhiều khó khăn.

Một trong những khó khăn đó là cơ sở vật chất của ta còn sơ sài, việc làm chủ công nghệ của ta còn yếu. Do vậy sản phẩm của chúng ta làm ra tính cạnh tranh sẽ không cao, hoặc không đáp ứng được các tiêu chuẩn của các nước, nhất là trong lĩnh vực dược phẩm, điện tử, thực phẩm và chế biến thực phẩm.

Để có được chứng nhận này ta không thể làm thủ công ghi chép bằng tay vào sổ sách. Mà tất cả quá trình này phải được thực hiện bằng máy tính được gọi là tiêu chuẩn GAMP(Good Automated Manufacturing Practices).

Tiêu chuẩn GAMP được khởi xướng bởi diễn đàn xác định hệ thống dùng máy tính của Công nghiệp Anh năm 1994. Và đến nay đã qua 4 lần bổ sung được gọi là GAMP4 (version 4).

GAMP4 mở rộng cho các nhà sản xuất dược phẩm, công nghiệp sức khoẻ, công nghệ sinh vật học và thiết bị y tế. Các nhà máy tuân theo chuẩn này bắt buộc phải có “gia phả”(genealogy) và khả năng lần ra (traceability) những gì xảy ra từ xuất phát điểm là nông trại đến điểm cuối là đại lý bán lẻ bằng máy tính..

Ngoài các tiêu chuẩn trên, doanh nghiệp cũng cần phải nâng cao hiệu suất hoạt động, tiết kiệm chi phí sản xuất để tăng tính cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường.

Một trong những lý do trên làm chúng ta phải nghĩ đến việc lắp đặt các hệ thống điều khiển, tăng cường sự can thiệp của máy tính và các bộ điều khiển thay thế cho con người. Có như thế các doanh nghiệp mới có thể đứng vững trong trong quá trình hội nhập mà không lạc hậu.

2. Phòng điều khiển và giám sát trung tâm sẽ đảm nhiệm chức năng gì?

Phòng điều khiển trung tâm là nơi tập hợp các máy tính/server nối mạng LAN với nhau, và chúng được nối đến các bộ điều khiển, các thiết bị điều khiển của nhà máy qua các đường truyền thông như Ethernet, RS 232, RS485…Các máy tính tại phòng điều khiển trung tâm này được cài các phần mềm để đảm nhận các chức năng sau.

• Chức năng giám sát và điều khiển (HMI – Human Machine Interface)
• Chức năng cảnh báo (Alarm)
• Chức năng thu thập và lưu trữ số liệu (Database)
• Chức năng báo cáo, truy vấn (Report & Query)
• Chức năng đưa ra các đồ thị khuynh hướng (Trending)
• Chức năng bảo mật (Security)
• Khả năng chia sẻ thông tin trên các mạng diện rộng WAN và Internet (Client Sharing)

3. Những yếu tố cần cho khi xây dựng phòng điều khiển trung tâm

Các nhà máy muốn xây dựng được phòng điều khiển trung tâm cần phải có một trong các yếu tố sau:

• Phải có sẵn các bộ điều khiển hoặc các thiết bị có khả năng nối được với máy tính như PLC (Programmable Logic Controller).
• Các nhà máy đã có sẵn một số hệ thống điều khiển cục bộ có sẵn HMI như màn hình Touch Screen hay các dạng khác.
• Các thiết bị có khả năng tương tác được với PLC, có thể lắp thêm PLC vào.

Xem thêm: Tự động hóa là gì? Các bước cần khi doanh nghiệp xây dựng hệ thống tự động hóa

4. Giải pháp xây dựng hệ thống điều khiển và giám sát trung tâm

Trong các nhà máy cũ ở Việt nam thường có tình trạng là sử dụng rất nhiều chủng loại PLC của các hãng khác nhau.

Việc nối các PLC này về các máy tính ở phòng điều khiển trung tâm sẽ rất khó khăn nếu ta không phân loại chúng ra để nối mạng với nhau. Vì vậy chúng tôi xin đưa ra 2 giải pháp sau được gọi là khá phổ thông để các nhà tích hợp có thể thực hiện.

4.1 Giải pháp 1

Nối tất cả các PLC thành từng mạng cùng chủng loại với nhau sau đó dùng các bộ chuyển đổI (converter) để chuyển đổi các tín hiệu từ RS 485/232 hoặc Ethernet để nối với máy tính.

Trong các nhà máy có sự phân bố các bộ điều khiển ở xa chúng ta phải dùng thêm các thiết bị repeater để lặp lại thông tin và trong các nhà máy có số đầu vào ra (input/output) lớn nên đưa về dạng truyền thông Ethernet để nâng cao tốc độ cập nhật thông tin giữa máy tính và bộ điều khiển.

Các máy tính ở phòng điều khiển trung tâm sẽ cài đặt các phần mềm đọc thông tin của các bộ điều khiển như các OPC Server, I/O Server hay DAServer và OPC Link. Các phần mềm HMI, cơ sở dữ liệu sẽ lấy thông tin từ các OPC Server, OPC Link qua các giao thức của OPC Server hoặc DDE (Dynamic Data Exchange). Hay Suitelink để xử lý, lưu trữ và chia sẻ cho các ứng dụng client khác.

4.2 Giải pháp 2

Giải pháp này dùng cho những nhà máy có nhiều phân xưởng nằm dải rác ở các vị trí khác nhau. Tại mỗi phân xưởng sẽ dùng máy tính để nối với mạng PLC như cách ghép nối và xây dựng phần mềm giống ở giải pháp 1. Và các máy tính ở các phân xưởng này sẽ được nối mạng LAN với server và các máy tính khác ở phòng điều khiển trung tâm.

Dữ liệu được đưa về phòng điều khiển trung tâm qua nhiều các OPC Client hoặc theo database từ các máy ở phân xưởng. Các kỹ sư phân xưởng có thể theo dõi và điều khiển tại phân xưởng và các kỹ sư vận hành có thể theo giõi và giám sát hoạt động của từng phân xưởng tại phòng điều khiển trung tâm.

Giải pháp này phù hợp với các nhà máy vừa và lớn.

5. Các giai đoạn cơ bản để xây dựng hệ thống phòng điều khiển trung tâm

Việc  xây dựng một hệ thống có thể thực hiện theo nhiều cách khác nhau tuỳ thuộc vào từng hoạt động của nhà máy, và đặc thù của từng dây chuyền sản xuất. Nhìn chung có thể chia thành 7 công đoạn chính như sau.

1. Khảo sát chi tiết hệ thống, nhà tích hợp phải cùng các kỹ sư của nhà máy thực hiện việc khảo sát toàn bộ các thiết bị của nhà máy, công đoạn này càng chi tiết càng tốt.

2. Lập thiết kế khả thi, theo yêu cầu của khách hàng, phân tích các thông tin đã khảo sát lập nên bản thiết kế tổng quát, dây chuyền nào có thế thực hiện kết nối được. Phòng điều khiển trung tâm sẽ được đặt ở đâu?.

3. Lập thiết kế chi tiết, lập bảng thiết bị khả thi, tức là thiết bị nào có thể nối được với máy tính và nối bằng giao thức nào, và nối chúng theo cách nào?. Từ đó để xây dựng các thiết kế chi tiết cho từng hệ thống.

4. Chọn và mua thiết bị, chọn danh sách các thiết bị cần thiết cho dự án có thể là bộ điều khiển, dây cáp, thiết bị mạng...

5. Thi công dự án

• Đấu nối dây, lắp đặt hệ thống mạng máy tính
• Lập trình lại các bộ điều khiển cần thiết của hệ thống
• Thiết kế phần mềm HMI, thiết lập cấu hình cơ sở dữ liệu cho hệ thống.

6. Kiểm tra và chạy thử, để kiểm tra tính thực tiễn, chính xác và đúng đắn hệ thống, tinh chỉnh các thông số cần thiết.

7. Bàn giao và bảo hành, bàn giao các tài liệu kỹ thuật, hướng dẫn vận hành hệ thống  và kế hoạch bảo trì bảo dưỡng cho các kỹ sư của nhà máy.

Việc xây dựng phòng điều khiển trung tâm cho các nhà máy sản xuất thông minh ở Việt nam là rất cần thiết. Các công việc này trong quá khứ thường được cung cấp bởi các nhà tích hợp hệ thống nước ngoài.

Trong khuôn khổ của bài viết này, chúng tôi không thể chia sẻ chi tiết của của từng hệ thống được, nếu quý vị cần quan tâm hơn nữa xin hãy liên hệ với chúng tôi:  qsystems@hn.vnn.vn