Để khắc phục sự phụ thuộc vào một máy tính trung tâm và tính năng hoạt động của hệ thống trong cấu trúc phân quyền, mỗi quá trình con (hay một nhóm quá trình con) đƣợc điều khiển bởi một máy tính riêng cùng đƣợc đặt tại phòng điều khiển.
Đặc điểm của một cấu trúc điều khiển phân tán là việc phân bố trí tuệ cũng nhƣ chức năng theo bề rộng cũng nhƣ theo bề sâu, kết hợp với việc sử dụng mạng truyền thông thay cho phƣơng pháp dùng dây nối và bảng điện cổ điển. Bên cạnh giải pháp sử dụng các cụm vào/ra tại chỗ và các thiết bị chấp hành thông minh, ngƣời ta còn đƣa ra các loại máy tính chấp hành nhỏ (ví dụ các bộ điều khiển chuyên dụng, vi điều
khiển…) xuống các vị trí gần kề với các quá trình kĩ thuật.Sơ đồ tiêu biểu của một hệ thống điều khiển phân tán dùng giải pháp hỗn hợp (I/O phân tán và tập trung) nhƣ hình 2.5
Hình 2.5. Cấu trúc điều khiển phân tán.
Trong cấu trúc này, trung tâm điều hành bao gồm các trạm kĩ thuật ES (Engineering Station); Trạm phục vụ SS ( Server Station), Trạm vận hành OS (operator Station). Trung tâm điều khiển dùng các máy tính điều khiển nhƣ bộ điều khiển logic khả trình (PLC - Programmable Logical Control), các máy tính công nghiệp (IPC - Industrial Personal computer) và các máy tính phối hợp nối lên trung tâm điều hành quá trình qua Bus xử lí (Dùng mạng Ethernet).Tại các cấp gần các quá trình kỹ thuật bao gồm các bộ điều khiển tại chỗ nhƣ các bộ vi điều khiển (MC -
27
MicroController) hay các bộ điều khiển gọn (CC- Compact Controller), các cụm vào/ ra tại chỗ, các thiết bị cảm biến và chấp hành đƣợc nối lên trung tâm điều khiển qua Bus trƣờng nhƣ Profibus (Siemens). Advant Fieldbus (ABB). Trong thực tế tuỳ theo ứng dụng và quá trình mà cấu trúc hệ thống điều khiển phân tán nêu trên có thể đơn giản hoá hoặc mở rộng hơn. Nhìn chung tính ƣu việt của một cấu trúc phân tán thể hiện ở những điểm sau:
- Tiết kiệm đƣợc dây nối và cổng nối dây nhờ mạng truyền thông.
- Hiệu suất cũng nhƣ độ tin cậy tổng thể của hệ thống đƣợc nâng cao nhờ sự phân tán chức năng xuống cấp dƣới
- Độ linh hoạt cao, thể hiện tính năng mở trong việc mở rộng hệ thống, thay thế thiết bị, nâng cấp và tạo mới các chƣơng trình phần mềm ứng dụng .
Chính từ các yêu cầu bức thiết ở phía ngƣời sử dụng là phải đảm bảo tính năng kỹ thuật nhƣng phải giảm giá thành, cho nên sự chuyển hƣớng giải quyết trong hệ thống tự động sang cấu trúc phân tán là một quyết định hợp lý (đồng thời ta cũng nhận thấy đƣợc sự đóng góp tích cực của sự tiến bộ vƣợt bậc trong công nghệ Vi điện tử và công nghệ thông tin).
Hiện nay hầu hết các hãng nổi tiếng nhƣ Siemens, ABB, Allen Bredly, Yokogawa,…đã đƣa ra các hệ thống điều khiển có cấu trúc phân tán nhƣ trên. Hơn thế nữa các nhà nghiên cứu các hãng sản xuất thiết bị và hệ thống đều quan tâm đến các vấn đề sau (kể cả ngƣời sử dụng trong công nghiệp):
- Chuẩn hoá ngôn ngữ lập trình, giao thức và giao diện.
- Các thuật toán, giải tích tích hợp hệ thống điều khiển và vận hành. - Các phƣơng pháp phân tích, thiết kế ứng dụng.
- ứng dụng các công nghệ phần mềm mới nhất cho điều khiển, giám sát, điều hành - Chọn giải pháp truyền trong công nghiệp…