Để đạt đ−ợc mục đích cũng nh− đáp ứng các yêu cầu nói trên, hệ thống tự động hóa cần có những chức năng cơ bản sau đây:
a. Điều chỉnh tự động: Điều chỉnh tự động là sử dụng các thiết bị tự động để tác
động lên quá trình công nghệ cần điều khiển theo một chế độ làm việc đã định sẵn. Mỗi quá trình công nghệ xảy ra trong đối t−ợng điều chỉnh đ−ợc đặc tr−ng bởi một hay vài đại l−ợng. Một số đại l−ợng đ−ợc duy trì không đổi, một số đại l−ợng khác đ−ợc thay đổi trong giới hạn cho tr−ớc nào đó.
Đây là một trong những chức năng quan trọng nhất quyết định đến mức độ tự động hoá.
b. Giám sát điều khiển có khoảng cách hoặc từ xa
Nếu điều khiển bằng tay trực tiếp tại chỗ ng−ời vận hành có thể phải tiếp xúc với môi tr−ờng độc hại, đi lại khó khăn và mất nhiều thời gian. Mặt khác nhiều tr−ờng hợp, ví dụ nh− sự cố hoặc mất điều khiển, đòi hỏi điều khiển tay phải kịp thời và đồng bộ, ví dụ nh− muốn dừng một lúc nhiều thiết bị tại nhiều vị trí khác nhau, điều khiển cùng lúc nhiều quá trình có liên quan với nhau. Để làm đ−ợc điều này hệ thống phải có chức năng điều khiển khoảng cách.
Điều khiển từ xa qua mạng LAN, WAN cũng là một chức năng không thể thiếu hiện nay trong nhiều hệ thống tự động hóa. Giám sát, điều khiển , trao đổi dữ liệu từ xa là nền tảng cho việc xây dựng hệ thống điều hành sản xuất MES (Manufacturing Execution System) nhằm đem lại hiệu quả kỹ thuật , kinh tế, xã hội một cách toàn diện. MES tao ra một cầu nối thông suốt hai chiều giữa khối quản lý và sản xuất giúp tối −u hóa quá trình sản xuất từ khâu hoạch định kế hoạch đến khâu sản xuất ra thành phẩm cuối cùng, cung cấp các chức năng lập kế hoạch, quản lý nhân lực, thiết bị, máy móc, nguyên vật liệu, theo dõi quá trình sản xuất , chất l−ợng sản phẩm…
Ngoài ra, điều khiển từ xa còn cho phép giảm đáng kể số l−ợng chuyên gia công nghệ, kỹ thuật cần thiết cho vận hành, bảo trì hệ thống tự động hoá. Một nhóm chuyên gia có thể điều hành cùng lúc cả mạng l−ới các nhà máy xử lý n−ớc thải tại
nhiều nơi trong thành phố, nhiều tỉnh mà không cần đến tận nơi. Đặc biệt, ngày nay mạng Internet toàn cầu đã rút ngắn khoảng cách về không gian và thời gian khiến cho khó ai có thể tin đ−ợc từ cách xa hàng nghìn km vẫn có thể giám sát, điều khiển thậm chí chuẩn đoán, sửa lỗi, nạp lại ch−ơng trình cho thiết bị điều khiển từ bất kỳ địa điểm nào trên thế giới,... nh−ng đó là sự thực!!!
c. Hiển thị thông số công nghệ
Chức năng này giúp cho việc theo dõi, giám sát các thông số chất l−ợng n−ớc, trạng thái thiết bị, sự cố một cách thuận tiện, dễ hiểu đối với ng−ời vận hành. Việc hiển thị đ−ợc thiết kế hợp lý về màu sắc, bố trí các cửa sổ, kiểu thể hiện. Màu sắc không quá loè loẹt, dùng các gam màu dịu không gây mỏi mắt khi nhìn lâu. Cảnh báo, báo động bằng đổi màu và nhấp nháy liên tục để gây sự chú ý. Kiểu thể hiện đa dạng : kiểu số riêng biệt, kiểu bảng thống kê, kiểu đồ thị trực tuyến (online trend).
d. Cấu hình hệ thống
Chức năng này dùng để đặt và thay đổi các tham số công nghệ cho hệ thống tự động hoá, chủ yếu là các giá trị chủ đạo (setpoint), ng−ỡng cảnh báo sớm, ng−ỡng báo động. Các tham số đặt sẽ đ−ợc truyền từ PC xuống thiết bị điều khiển sau đó lại đ−ợc truyền ng−ợc lại PC để so sánh, nếu thấy không trùng nhau thì báo động, trái lại chứng tỏ rằng việc truyền và xử lý dữ liệu chính xác, đ−ờng truyền và thiết bị điều khiển không có sự cố. Chức năng này nâng cao độ an toàn (fail-safe) của hệ thống.
e. Bảo vệ tự động
Bảo vệ hệ thống máy móc, đ−ờng ống và các đối t−ợng khác khỏi các sự cố đ−ợc thực hiện bởi các thiết bị chuyên dụng để ngắt các bộ phận sự cố. Ngoài ra các thiết bị tự động còn thực hiện chức năng liên động tự động cho phép bảo vệ các thiết bị máy móc khỏi nguy hiểm do thao tác nhầm lẫn của ng−ời vận hành. Ta phân biệt hai loại liên động: Liên động sự cố và liên động cấm chỉ
Liên động sự cố dùng để điều khiển bảo vệ (vd: điều khiển dừng) một nhóm máy móc thiết bị có liên quan khi sự cố xảy ra.
Liên động cấm chỉ loại trừ khả năng điều khiển sai, không đúng trình tự có khả năng gây sự cố.
f. Cảnh báo, báo động
Chức năng đ−ợc thực hiện bằng còi, đèn nhấp nháy trên bàn điều khiển hoặc biểu t−ợng nhấp nháy trên PC, hiển thị thông báo dạng chữ trên PC, gửi tin nhắn tới điện thoại di động của những ng−ời có trách nhiệm thông qua dịch vụ tin nhắn SMS. Hệ thống đ−a ra cảnh báo khi giá trị thông số v−ợt ng−ỡng cảnh báo sớm hoặc thông số v−ợt ng−ỡng báo động trong giai đoạn quá độ của quá trình điều khiển. Báo động đ−ợc đ−a ra khi thông số v−ợt ng−ỡng báo động liên tục trong khoảng thời gian nhất định (lớn hơn thời gian điều chỉnh ngầm định) hoặc báo động sự cố đ−ờng truyền, sự cố thiết bị điều khiển, cơ cấu chấp hành, báo động sự cố cảm biến. Sự khác biệt giữa cảnh báo và báo động ở chỗ: cảnh báo tự mất đi khi thông số hết v−ợt ng−ỡng, trái lại báo động sẽ tồn tại cho đến khi ng−ời vận hành xử lý xong sự cố và tự quyết định xoá bỏ trạng thái báo động. Nh− vậy mức độ cần chú ý của ng−ời vận hành đối với báo động phải cao hơn cảnh báo.
g. L−u trữ, báo cáo thống kê
L−u trữ và lập báo cáo thống kê dữ liệu về thông số, trạng thái hoạt động, sự cố, thời gian hoạt động của máy móc thiết bị, tổng nguyên liệu đã dùng, l−ợng hoá chất đã dùng, danh sách ng−ời đã vận hành, bộ tham số công nghệ đã thay đổi và nhiều thông tin khác cần thiết cho các chuyên gia công nghệ, kỹ thuật và các nhà quản lý trong việc điều chỉnh để đạt chế độ làm việc tối −u, phát hiện, dự báo sự cố, bảo trì thay thế kịp thời máy móc thiết bị, điều hành sản xuất và tính toán hiệu quả kinh tế.
h. Điều khiển dự phòng
Sự cố của hệ thống tự động có thể gây ra những tổn thất vô cùng lớn (do chi phí khởi động lại, do dẫn đến hỏng thiết bị, hỏng sản phẩm,..), thậm chí gây nguy hiểm tới tính mạng con ng−ời. Trong dây chuyền xử lý n−ớc thải nhà máy bia bằng ph−ơng pháp sinh học, vi khuẩn nếu bị chết sẽ đòi hỏi nhiều thời gian và kinh phí để phục hồi, mặt khác nếu thiết bị điều khiển bị hỏng thì phải điều khiển tay, khó chính xác, do đó điều khiển dự phòng là cần thiết để nâng cao độ tin cậy của hệ thống điều khiển. Xây dựng hệ thống có điều khiển dự phòng sẽ làm tăng chi phí đầu t− ban đầu, nh−ng với lựa chọn giải pháp hợp lý cùng với thiết kế ban đầu có khả năng mở rộng sẽ làm cho việc nâng cấp thành hệ điều khiển dự phòng ít tốn kém mà vẫn có hiệu quả.