Một số phương pháp quản lý nhà máy thông minh:
2.5.1 Distributed Control System (DCS)
DCS là viết tắt của “Hệ thống điều khiển phân tán”. DCS là một hệ thống điều khiển quá trình sử dụng mạng để kết nối các cảm biến, bộ điều khiển, thiết bị đầu cuối của người vận hành và thiết bị truyền động. Một DCS thường chứa một hoặc nhiều máy tính để điều khiển và chủ yếu sử dụng cả giao thức và kết nối độc quyền để liên lạc.
Một hệ thống điều khiển phân tán DCS bao gồm các thành phần chính sau:
Hình 2.5: Cấu hình cơ bản hệ thống điều khiển phân tán DCS.
- Trạm điều khiển cục bộ (local control station, LCS)
Đơi khi cịn được gọi là các khối điều khiển cục bộ (local control unit, LCU) hoặc các trạm quá trình (process station, PS). Các trạm điều khiển cục bộ thuộc cấp điều khiển,
19
là nơi thực hiện mọi chức năng điều khiển cho một công đoạn. Các trạm này thường được đặt trong phòng điều khiển hoặc phòng điện ở cạnh phòng điều khiển trung tâm hoặc rải rác gần khu vực hiện trường.
- Trạm vận hành (operator station, OS)
Được đặt tại phòng điều khiển trung tâm. Các trạm vận hành có thể hoạt động song song, độc lập với nhau. Để tiện cho việc vận hành hệ thống, người ta thường sắp xếp mỗi trạm vận hành tương ứng với một phân đoạn hoặc một phân xưởng.
- Trạm kỹ thuật (engineering station, ES)
Là nơi cài đặt các công cụ phát triển, cho phép đặt cấu hình cho hệ thống, tạo và theo dõi các chương trình ứng dụng điều khiển và giao diện người - máy, đặt cấu hình và tham số hóa các thiết bị trường.
- Hệ thống truyền thông
Gồm bus hệ thống (system bus) và bus trường (field bus). Bus hệ thống (system bus) sẽ nối mạng các trạm điều khiển cục bộ với nhau và với các trạm vận hành, trạm kỹ thuật. Bus trường có chức năng ghép nối trạm điều khiển với các trạm vào/ ra phân tán và các thiết bị trường thơng minh.
Ngồi các thành phần chính trên, một hệ thống điều khiển dcs cụ thể có thể bao gồm các thành phần khác như trạm vào/ra từ xa (remote I/O station), các bộ điều khiển chuyên dụng, v.v..
20
2.5.2 Manufacturing Execution System (MES)
Là hệ thống máy tính - phần mềm được sử dụng trong nhà máy, dùng để theo dõi, giám sát và lưu trữ thông tin từ vật tư đầu vào thành sản phẩm đầu ra. MES cung cấp thông tin giúp những người ra quyết định trong nhà máy hiểu được tình trạng hiện thời của nhà máy nhằm tối ưu và cải tiến hoạt đột sản xuất. Hệ thống MES làm việc trực tuyến thời gian thực để điều khiển nhiều thiết bị cùng lúc trong sản xuất.
MES có thể hoạt động trong nhiều khu vực chức năng như là:
- Quản lý vòng đời sản phẩm.
- Lên kế hoạch sản xuất, phân bố nguồn lực. - Yêu cầu phối hợp các bộ phận.
- Phân tích sản xuất.
- Quản lý thời gian máy dừng.
- Quản lý chỉ số hiệu suất tổng thể của máy móc (OEE – overal euipment effectiveness). - Chất lượng sản phẩm, quản lý vật tư.
21
2.5.3 SCADA
SCADA viết tắt từ cụm Supervisory Control and Data Acquisition, được hiểu là hệ thống kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu, dùng để chỉ một bộ ứng dụng phần mềm cơng nghiệp có thể được cấu hình để hỗ trợ quản lý hầu hết mọi loại sản xuất quy trình liên tục hoặc rời rạc. Một cấu trúc hồn chỉnh của hệ thống SCADA bao gồm:
- Bộ điều khiển logic lập trình (PLC) và Thiết bị đầu cuối từ xa (RTU): Đây là các thành phần phần cứng có giao diện người dùng được tích hợp trực tiếp trong các máy móc thiết bị và điều khiển chúng. Chúng có trách nhiệm giao tiếp với các cảm biến trong máy. Tất cả các thơng số u cầu giám sát có sẵn ở đây. PLC và RTU sẽ cung cấp dữ liệu nhận được qua các cảm biến cho SCADA thực hiện những tác vụ tiếp theo.
- OPC (OLE cho điều khiển quá trình): là một phương pháp kết nối với phần cứng. - Hệ thống giám sát và cảnh báo: Hệ thống cho phép người quản lý giám sát máy móc
của họ. Các hệ thống này thực hiện giám sát tình trạng theo thời gian thực, tăng cảnh báo khi ngưỡng an toàn của hệ thống bị vi phạm và đảm bảo rằng máy móc hoạt động tối ưu.
- Hệ thống thu thập dữ liệu: Đây là các hệ thống tập trung thu thập dữ liệu từ PLC và RTU qua cổng kết nối có dây (Modbus, TCP) hoặc phương pháp kết nối khơng dây. Trong một hệ thống SCADA thông thường, thông tin từ các cảm biến sẽ được thu thập bởi các trạm dữ liệu trung gian như RTU hoặc PLC. Các khối thiết bị này sau đó sẽ truyền thơng tin về hệ thống điều khiển giám sát, cịn gọi là SCADA- HMI thơng qua mạng LAN hay WAN. Hệ thống điều khiển giám sát sẽ kết nối người quản lý với toàn bộ các thơng tin thơng qua một giao diện trực quan hóa. Từ đây, người quản lý có thể quan sát các tín hiệu thu thập được và điều khiển thiết bị từ xa thơng qua các màn hình thơng minh.
22
2.5.4 Internet Of Things
Là một hệ thống các thiết bị tính tốn, máy móc cơ khí và kỹ thuật số hoặc con người có liên quan với nhau và khả năng truyền dữ liệu qua mạng mà không yêu cầu sự tương tác giữa con người với máy tính.
Một hệ thống IoT sẽ bao gồm 4 thành phần chính bao gồm: - Thiết bị (Things), trạm kết nối (Gateway).
- Hạ tầng mạng (Network and Cloud).
- Bộ phân tích và xử lý dữ liệu (Services-creation and Solution Layers).
23