D ch vị ụ truyền thụng
Chương 5: Thiết kế hệ thốn gm ngạ
5.2.2 Đặc thự của lĩnh vực ứng dụng
Khi xõy dựng một giải phỏp ứng dụng mạng truy n thụng cụng nghi p, ta ph i quan ề ệ ả tõm tới qui mụ và đặc thự của lĩnh v c ứự ng d ng. Cú thể kểụ ra m t s cỏc l nh v c ng ộ ố ĩ ự ứ dụng tiờu biểu như:
• T ự động húa cỏc thiết bị và mỏy múc đơ ẻn l
• T ự động húa quỏ trỡnh
• T ự động húa xớ nghiệp
• T ự động húa tũa nhà
• Đ ềi u khi n và giỏm sỏt cỏc h th ng giao thụng-v n t i ể ệ ố ậ ả
• Đ ềi u ph i và giỏm sỏt cỏc h th ng phõn ph i năng lượng. ố ệ ố ố
T ự động húa cỏc thiết bị và mỏy múc đơn lẻ
T ự động húa cỏc thiết bị và mỏy múc đơn lẻ bao gồm cỏc lĩnh vực đ ều khiển cần i c u, iẩ đ ều khiển thang mỏy, đ ều khiển mỏy cụng cụ đ ều khiển robot, i , i đ ều khiển i phương tiện giao thụng. Ở đõy hầu như người ta chỉ quan tõm tới nhiệm vụ đ ều khiển i t ự động, cũn phầ đ ều khiển giỏm sỏt nếu cú thỡ cũng chỉ dừn i ng l i ch c n ng giao ạ ở ứ ă diện người-mỏy đơn giản. Cỏc bài toỏn đ ều khiển cú thể rấi t khỏc nhau, t i u khi n ừ đ ề ể logic tớ đ ềi i u khi n quỏ trỡnh và đ ềể i u khiển chuyể độn ng. Đặc thự của cỏc ứng d ng này ụ là yờu cầu r t cao vềấ tớnh năng thời gian thực, trong khi lượng dữ liệu trao đổi khụng lớn. Cỏc mỏy múc, thiết bị được sản xuất hàng loạt, vỡ vậy đầu tư cho giải phỏp đ ều i khiển trờn một thành phẩm phải thật tiết kiệm. Cỏc yờu cầu này dẫ đến phải sử dụng n cỏc giải phỏp bus thiết bị với ki n trỳc giao th c ế ứ đơn gi n, phự h p cho ghộp n i trả ợ ố ực tiếp cỏc cảm biến và cơ ấ c u chấp hành, cú tớnh tiề địn nh và giỏ thành thấp. Một vài vớ dụ tiờu biểu là CAN, AS-i, SwiftNet và Sercos.
T ự động húa quỏ trỡnh
T ự động húa cụng nghiệp thường được chia thành hai mảng là t ự động húa quỏ trỡnh
(process automation) và tự động húa xớ nghiệp (factory automation), tương ứng với hai lĩnh vực ứng dụng cơ bản là cụng nghi p ch bi n, khai thỏc (process industry) và cụng ệ ế ế nghiệp chế tạo, l p rỏp (manufacturing). Cụng nghiắ ệp ch bi n và khai thỏc bao g m ế ế ồ cỏc ngành dầu khớ, than, húa dầu, húa ch t, thực phẩm, dược phẩấ m, i n l c, xi măng, đ ệ ự giấy, ... Cỏc ngành cũn lại như xe hơi, chế ạo mỏy cụng cụ, luyện kim, cỏn thộp, đi t ện tử được xếp vào cụng nghi p ch t o, l p rỏp. ệ ế ạ ắ
Đặc thự của cỏc ngành cụng nghi p khai thỏc và ch bi n là cỏc quỏ trỡnh liờn t c ệ ế ế ụ diễn biến chậm. Vỡ vậy tần suất trao đổi dữ liệu thấp, tuy nhiờn bức đ ện thường dài đểi đủ ch a thụng tin v cỏc bi n tương t . Cụng ngh bus trường õy khụng ũi h i t c ứ ề ế ự ệ ở đ đ ỏ ố độ cao, nh ng ư độ ph mạủ ng l n, ph i cú tớnh ti n nh và cú s lựớ ả ề đị ự a ch n cho phự h p ọ ợ trong mụi trường dễ chỏy nổ. Khụng nghi ngờ gỡ, hai cụng nghệ bus trường đi đầu trong l nh vĩ ực này là Foundation Fieldbus H1 và PROFIBUS-PA.
T ự động húa xớ nghiệp
Trong cỏc ngành cụng nghiệp chế tạo và l p rỏp, bài toỏn i u khi n logic và i u ắ đ ề ể đ ề khiển trỡnh tự đúng vai trũ trung tõm, nếu khụng kể tới bài toỏn i u khi n mỏy múc và đ ề ể thiết bị đơn lẻ đ ề, i u khiển chuyể độn ng. Cỏc hệ thống i u khi n và giỏm sỏt đ ề ể ở đ õy thường cú qui mụ nhỏ hơn so với trong cụng nghiệp chế biến, lượng d liệữ u c n trao đổi ầ thường ớt hơn nh ng cú yờu cầu cao hơư n v thời gian phả ứề n ng. Cỏc giải phỏp mạng tiờu biểu là INTERBUS, DeviceNet, PROFIBUS-DP và AS-i.
T ự động húa tũa nhà
T ự động húa tũa nhà là một lĩnh vực ứng dụng cú nhiều tiềm năng, đặc biệt tại cỏc khu vự đc ang phỏt triển xõy dựng mạnh như ở Việt Nam. Cỏc tũa nhà cụng sở, cỏc khỏch sạn, cỏc sõn bay và ngay c cỏc nhà chung cư cũả ng cú nhu c u t động húa cao. ầ ự Cỏc hệ thống lũ sưởi, đ ềi u hũa nhiệ độ ệt , h thống úng m c a, hệ ốđ ở ử th ng thang mỏy, h ệ thống chiếu sỏng, hệ thống c nh bỏo chỏy,... ả đều là cỏc đối tượng cầ đ ền i u khiển và giỏm sỏt từ trung tõm. Tuy cỏc bài toỏn đ ềi u khi n khụng ph i quỏ ph c t p, nh ng s ể ả ứ ạ ư ố lượng cỏc thiết bị thỡ rất lớn và chủng loại thỡ đa dạng. Một số cụng nghệ bus cú ưu thế trong lĩnh v c này là LON, EIB và gầ đự n õy là truyền thụng qua đường i n lđ ệ ực.
Cỏc hệ thống giao thụng-vận tải
Cỏc hệ thống i u khiđ ề ển và giỏm sỏt trong lĩnh v c giao thụng, vớ dụ đ ềự i u khiển giao thụng đụ thị, đường s t, hàng hải hoặc hàng khụng là cỏc hệ thống cú cấu trỳc phõn tỏn ắ một cỏch tự nhiờn. Cỏc bài toỏn tiờu biểu trong lĩnh vực này đ ều khiển tớn hiệ ở cỏc i u nỳt giao thụng, đ ềi u khiển phõn luồng giao thụng, i u đ ề động phương tiện giao thụng và trong tương lai là cỏc hệ thống xe tự hành. Việc nối mạng cú thể thực hiện qua nhiều phương thức khỏc nhau, vớ dụ qua đường iđ ện lực, qua súng vụ tuyến, qua đường i n đ ệ tho i. ạ Đến nay, hầu h t cỏc ứế ng d ng này đềụ u d a trờn cỏc giải phỏp đặc biệ đúng kớn. ự t, Tuy nhiờn, ở đ õy ta cũng cú thể nghĩ tới ỏp d ng m t s hệụ ộ ố th ng m ng cụng nghi p ố ạ ệ chuẩn nh INTERBUS hoặc PROFIBUS-DP kết hợư p v i sử dụớ ng cỏp quang, ho c giao ặ thức Modbus kết hợp qua đường i n lđ ệ ực hoặc đ ện thoại cụng cội ng.
Cỏc hệ thống phõn phối năng lượng
Tương tự như cỏc hệ thống giao thụng, cỏc mạng lưới phõn phối năng lượng như cung cấ đ ệp i n, nước, ga đều cú bản chất lai và phõn tỏn một cỏch tự nhiờn. Đặc biệt, đ ềi u ph i và giỏm sỏt cỏc mạố ng i n l c qu c gia là m t bài toỏn tương đối ph c t p b i đ ệ ự ố ộ ứ ạ ở mức độ trải rộng và phõn tỏn cao, mụ hỡnh bất định, tớnh năng thời gian thực ngặt nghốo. Việc sử dụng cỏc cụng ngh truy n thụng qua đường i n l c, ho c đường cỏp ệ ề đ ệ ự ặ quang kết hợp với một số giao thức chuẩn nh MODBUS cú thể là một giảư i phỏp h p ợ lý.