acecook

DCS và SIS Khái niệm và Thực tiễn

Hỗ trợ kỹ thuật
20/04/2020 16:11
Trong thế giới tự động hóa ngày nay tồn tại nhiều loại hệ thống được thiết kế cho các chức năng đặc biệt như DCS, SIS, SCADA và PLC. Mục đích chính của bài viết này là xem xét các chức năng và sự khác biệt giữa hai hệ thống DCS & SIS, đồng thời thời tìm hiểu về các công nghệ mới đang được sử dụng trên thị trường.
aa

Trong thế giới tự động hóa ngày nay tồn tại nhiều loại hệ thống được thiết kế cho các chức năng đặc biệt như DCS, SIS, SCADA và PLC. Mục đích chính của bài viết này là xem xét các chức năng và sự khác biệt giữa hai hệ thống DCS & SIS, đồng thời thời tìm hiểu về các công nghệ mới đang được sử dụng trên thị trường.

DCS là gì?
DCS là viết tắt của Hệ thống điều khiển phân tán (Distributed Control System), thường được sử dụng trong các quá trình, hệ thống sản xuất và các hệ thống động (dynamic system), trong đó các phần tử điều khiển không được đặt ở vị trí trung tâm, nhưng mỗi một hệ thống con được điều khiển bằng một hoặc nhiều bộ điều khiển trong toàn bộ hệ thống. Toàn bộ hệ thống điều khiển được nối mạng để giao tiếp, điều khiển và giám sát. Một hệ thống DCS tiêu biểu gồm có bộ vi xử lý được thiết kế tùy biến như các bộ điều khiển, kết nối vật lý và giao thức giao tiếp riêng. Module đầu vào và đầu ra tạo nên các thành phần của DCS. Bộ vi xử lý nhận thông tin từ module đầu vào và gửi thông tin đến module đầu ra. Hệ thống điều khiển phân tán DCS là hệ thống chuyên dụng được dùng để điều khiển các quá trình sản xuất liên tục hoặc theo mẻ (Batch- oriented) như trong lọc dầu, hóa dầu, trạm phát điện trung tâm, dược phẩm, sản xuất thức ăn, nước uống, sản xuất xi măng, sản xuất thép và sản xuất giấy.

Vậy SIS là hệ thống thiết bị trường an toàn (Safety Instrumented System), thực hiện các chức năng đặc biệt để điều khiển hoặc duy trì trạng thái an toàn của quá trình khi phát hiện các điều kiện quá trình nguy hiểm hoặc không được chấp nhận. Các hệ thống trang bị an toàn được tách biệt và độc lập với các hệ thống điều khiển thông thường nhưng bao gồm các phần tử tương tự, bao gồm: cảm biến, các bộ xử lý logic và hệ thống phụ trợ.
Hai hệ thống DCS và SIS phục vụ các mục đích khác nhau cho hoạt động của nhà máy. Hệ thống DCS được sử dụng để điều khiển nhà máy an toàn trong quá trình hoạt động bình thường. Vì vậy, nó tập trung vào tính khả dụng cao và thời gian trung bình giữa 2 sự cố cao (MTBF). Trong khi đó, hệ thống SIS được sử dụng để chuyển nhà máy về trạng thái an toàn tại thời điểm khẩn cấp hoặc vận hành bất thường.
DCS & SIS về cơ bản không kết hợp với nhau trong một hệ thống vì sự tách biệt giữa DCS & SIS là bắt buộc theo tiêu chuẩn IEC 81508 và ISA S84.01. Chúng có phạm vi và khái niệm thiết kế khác nhau. DCS có:
1. Mức điều khiển cao
2. Cấu hình linh hoạt
3. Tỷ lệ lỗi thấp (Không phân biệt an toàn/nguy hiểm)
4. Ưu tiên tính vận hành và độ khả dụng
Trong khi đó, SIS có:
1. Mức độ an toàn cao (Xác suất hư thỏng theo yêu cầu thấp)
2. Yêu cầu tuân theo các tiêu chuẩn an toàn quốc tế như IEC & ISA
3. Tuyệt đối an toàn khi hư hỏng (nhấn mạnh vào tính an toàn hơn độ khả dụng)

Hệ thống riêng biệt có tốt hơn?
Nhiều công ty sản xuất vẫn tiếp tục sử dụng các bộ điều khiển an toàn độc lập với những bộ điều khiển được sử dụng cho việc điều khiển và tối ưu hóa. Các bộ điều khiển được sử dụng cho SIS do các nhà sản xuất chuyên môn hóa có thêm các chẩn đoán mở rộng và nhận được chứng chỉ an toàn TÜV. Trước đây, có rất ít lựa chọn ngoại trừ sử dụng các hệ thống điều khiển và an toàn khác nhau. Một số người dùng thậm chí còn sử dụng hệ thống điều khiển và SIS của các nhà sản xuất khác nhau.
Có nhiều lý do khác để đặt tính năng an toàn và điều khiển trong các bộ điều khiển khác nhau. Cụ thể:
• Hư hỏng độc lập- tối thiểu hóa nguy cơ của việc hỏng hóc đồng thời của hệ thống điều khiển với SIS.
• An toàn – tránh khả năng các thay đổi trong hệ thống điều khiển có thể dẫn đến các thay đổi hoặc làm hư hỏng SIS tương ứng.
• Các yêu cầu khác nhau cho các bộ điều khiển an toàn – một hệ thống an toàn thường được thiết kế để hỏng hóc theo một cách an toàn, trong khi đó BPCS thường sẽ tối đa tính khả dụng. Một SIS cũng có các tính năng đặc biệt như chẩn đoán mở rộng, kiểm tra lỗi phần mềm đặc biệt, bộ lưu dữ liệu được bảo và khả năng kháng lỗi .
Tiêu chuẩn an toàn IEC61508 có gì đó không được rõ ràng trong vấn đề này. Việc phân tách được đặc biệt nhấn mạnh tuy nhiên lai không được chỉ thị một cách rõ ràng. Hiện nay, một lượng lớn người dùng đang tìm lý do hợp lý cho việc sử dụng các hệ thống tương tự cho chức năng điều khiển và an toàn vì nó sẽ giúp giảm các vấn đề liên quan đến các thủ tục lập trình khác nhau, ngôn ngữ khác nhau, yêu cầu lắp đặt và bảo trì khác nhau. Những sự khác biệt trong thủ tục khiến cho người lập trình dễ mắc lỗi và dễ gặp phải các vấn đề về an toàn. Lợi ích kinh tế của việc sử dụng các hệ thống tương tự cũng rõ ràng; giảm các chi phí phần cứng, cấu hình, đào tạo và lưu kho nhờ vào chủng loại và số lượng thiết bị yêu cầu. Thêm vào đó gánh nặng của các dịch vụ hỗ trợ khác nhau nhằm làm cho các hệ thống khác nhau tương thích với nhau cũng được loại bỏ.
Giới thiệu hệ thống ProSafe RS của Yokogawa
Về phương diện truyền thống mà nói, những người phát triển SIS và các sản phẩm SIS đều bắt kịp với các giải pháp sáng tạo cho điều khiển an toàn, tuy nhiên các giải pháp này
1. triển khai các kiến trúc phần cứng vật lý khác nhau.
2. mạng giao tiếp khác nhau
3. và môi trường vận hành, kỹ thuật riêng biệt.
Kết quả là, ngay cả khi mạng SIS và DCS được kết nối với nhau – và điều này, xét trên khía cạnh lịch sử, là một công việc phức tạp và tiêu tốn thời gian. Nhân viên phòng điều khiển thường xuyên thấy mình phải điều khiển hai cửa sổ và hệ thống cảnh báo khác nhau, còn nhân viên vận hành được yêu cầu thiết lập cơ chế bảo trì và sửa lỗi cho các hệ thống khác nhau. Với ProSafe-RS, Yokogawa đang mang đến tính năng điều khiển an toàn trong một hệ thống điều khiển hợp nhất, với tất cả được đều nhắm đến hiệu quả sản xuất và chi phí bản quyền thấp.
Điểm mấu chốt trong kiến trúc tích hợp DCS – SIS là một giao thức truyền thông duy nhất, mạnh được phát triển bởi Yokogawa đặc biệt hỗ trợ cho các giao tiếp liên quan đến an toàn trong đường cao tốc dữ liệu chung DCS. Giao thức này cách ly giao tiếp DCS và SIS về mặt logic, để đảm bảo việc tích hợp của giao tiếp an toàn ProSafe-RS trong mạng chia sẻ VNet- mạng đã triển khai bộ lặp kép cho độ tin cậy liên tục của DCS. Đột phá này là một sự mở đầu cho thế giới điều khiển quá trình và đã được kiểm tra độc lập và được phê chuẩn để đảm bảo tính toàn vẹn.
Tính năng chính của hệ thống trang bị an toàn sáng tạo mới của Yokogawa, ProSafe-RS là:

1. Bộ điều khiển an toàn tích hợp thực sự đầu tiên trên thế giới
a. ProSafe-RS được chứng nhận SIS như SIL3 bởi TÜV trong cấu hình tích hợp.
b. ProSafe-RS được tích hợp trực tiếp với Vnet của CENTUM CS3000.
c. ProSafe-RS mang lại cho các nhà máy tính an toàn, tính khả dụng và hiệu suất.
d. Lợi ích của việc tích hợp:
– Triển khai các dự án thông qua một mạng
– Hiệu suất hoạt động cao hơn do chỉ có một màn hình quan sát.
– Chi phí bản quyền thấp do chỉ dùng một giải pháp
e. Ưu điểm trong việc lựa chọn và cấu hình SIS:
– Lựa chọn đơn giản nhờ SIL3 duy nhất
– Tính khả dụng nhờ sự lặp lại
2. Một quá trình công nghệ, một kiến trúc mạng và một giao diện vận hành chung.
a. Vnet hỗ trợ truyền thông cho hệ thống an toàn nhà máy, các chuẩn truyền thông này đã được TÜV chứng nhận. Điều này đảm bảo tính logic của việc tách rời hệ thống DCS và SIS.
b. Tính năng xuyên suốt này dẫn đầu về điều khiển công nghệ trên thế giới. Khả năng tích hợp DCS và SIS có thể loại trừ việc giám sát và điều khiển cho 2 hệ thống này.
3. Chung kiến trúc mạng.
a. Không yêu cầu phương tiện kết nối thứ ba hoặc phần cứng giao diện để trao đổi dữ liệu giữa DCS và SIS.
b. Loại trừ việc cần thiết phải lắp đặt một kiến trúc mạng an toàn chuyên dụng.
c. Dễ dàng và đơn giản trong việc tiếp cận hệ thống mà không cần các thiết kế phức tạp cho việc tích hợp hệ thống.
d. Giảm chi phí bảo dưỡng.
e. Giảm chi phí nhân công trong những dự án lớn.
4. Thiết kế hệ thống dễ dàng.
a. Không cần phương tiện kết nối thứ ba hoặc module giao diện để trao đổi dữ liệu giữa DCS và SIS.
b. Thiết kế chung một cấu hình truyền thông cho DCS và SIS.
5. Chuyển đổi dữ liệu giữa các bộ điều chỉnh
Truyền thông an toàn có thể được sử dụng trên Vnet. (Giao thức an toàn nguyên bản của Yokogawa đã được TÜV chứng nhận).
6. Đồng bộ thời gian bởi chức năng Vnet chuẩn
GPS được coi như một tùy chọn khác (giao diện IRIG trên SCS).
7. Thống nhất sự vận hành và giám sát bởi cùng một trạm vận hành (Human Machine Interface).
a. Người vận hành có thể tạo ra các giao diện hiệu quả và rõ ràng trong việc tích hợp dữ liệu của DCS và SIS.
b. Người vận hành có thể giám sát và truy cập dữ liệu của DCS và SIS trên cùng một màn hình vận hành HIS (Human Interface Station).
Cùng với màn hình vận hành tùy biến, người vận hành có thể dễ dàng dự đoán các tình huống quan trọng và có các biện pháp xử lý nhanh trong các hoàn cảnh không mong muốn hoặc trong trường hợp khẩn cấp.
c. Người vận hành có thể thể hiện các trạng thái cảnh báo và sự kiện của quá trình công nghệ và an toàn trên cùng một trang màn hình.
d. Người vận hành có thể so sánh các dữ liệu được tích hợp đúng lúc, phân tích nguyên nhân gây ra các sự cố dễ dàng và nhanh chóng.

Kết luận
Thông qua những nỗ lực không ngừng trong việc nghiên cứu và phát triển, Yokogawa đã phát triển thành công hệ thống tích hợp điều khiển phân tán và hệ thống thiết bị trường an toàn DCS-SIS tương thích với các tiêu chuẩn an toàn quốc tế đầu tiên trên thế giới. Hệ thống tích hợp DCS-SIS cung cấp sự kết hợp giải pháp tiết kiệm chi phí tối ưu và khả năng an toàn cao. Các tiêu chuẩn chung trong vận hành và kiến trúc mạng đã giúp cho công tác triển khai dự án nhanh hơn, giảm khối lượng thiết kế phức tạp cho việc tích hợp hệ thống, rút ngắn thời gian đào tạo vận hành, thời gian bảo trì bảo dưỡng cũng như nhân lực trong các nhà máy lớn.

Công ty Yokogawa Việt Nam
Số 124 (3/2011)♦Tạp chí tự động hóa ngày nay

Tin bài khác
Ngân hàng NCB liên tục tăng vốn nghìn tỷ đồng, mục tiêu tổng tài sản hơn 135.000 tỷ

Ngân hàng NCB liên tục tăng vốn nghìn tỷ đồng, mục tiêu tổng tài sản hơn 135.000 tỷ

Liên tục tăng vốn điều lệ lên gấp gần 3 lần chỉ trong vòng 3 năm, Ngân hàng NCB hướng tới sự phát triển bền vững, mở rộng quy mô hoạt động, nâng cao năng lực tài chính, gia tăng sức cạnh tranh và khả năng chống chịu trước rủi ro thị trường.
Thị trường chứng khoán ngày 01/7: Tín hiệu phân hóa rõ nét, dòng tiền ưu tiên cổ phiếu tích lũy tốt

Thị trường chứng khoán ngày 01/7: Tín hiệu phân hóa rõ nét, dòng tiền ưu tiên cổ phiếu tích lũy tốt

Thị trường mở đầu tháng 7 với trạng thái phân hóa rõ rệt và độ biến động gia tăng. VN Index tăng nhẹ nhưng hình thành cây nến Doji có bóng nến dài – dấu hiệu cho thấy lực cầu và áp lực chốt lời đang giằng co quyết liệt. Dòng tiền vẫn luân chuyển, tuy nhiên không còn lan tỏa đều mà tập trung vào một số nhóm ngành và mã cổ phiếu cụ thể.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/7/2025: Tuổi Mùi giậm chân tại chỗ, tuổi Tuất tiền bạc dư dôi

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/7/2025: Tuổi Mùi giậm chân tại chỗ, tuổi Tuất tiền bạc dư dôi

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 2/7/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Doanh nghiệp xuất khẩu đối thoại, tháo gỡ vướng mắc tín dụng từ ngân hàng nhà nước

Doanh nghiệp xuất khẩu đối thoại, tháo gỡ vướng mắc tín dụng từ ngân hàng nhà nước

Trong bối cảnh kinh tế thế giới còn nhiều biến động, ngành ngân hàng vẫn giữ vững ổn định kinh tế vĩ mô, duy trì mặt bằng lãi suất thấp, tỷ giá ổn định và hệ thống thanh khoản tốt, là những nền tảng quan trọng để hỗ trợ cộng đồng doanh nghiệp nói chung và doanh nghiệp xuất khẩu nói riêng.
Cuộc cách mạng công nghệ đưa ngành cho thuê vào Thời đại mới

Cuộc cách mạng công nghệ đưa ngành cho thuê vào Thời đại mới

Trong kỷ nguyên công nghệ 4.0, khái niệm di chuyển thông minh không còn là xu hướng mà đã trở thành một phần thiết yếu trong đời sống đô thị hiện đại. Sự kết hợp giữa trí tuệ nhân tạo (AI), Internet vạn vật (IoT), công nghệ di động và điện khí hóa đang tái định hình ngành công nghiệp cho thuê - từ ô tô, xe tay ga đến xe đạp và thiết bị giải trí ngoài trời.
Triển lãm Ảnh “Việt Nam - Bản sắc, Nhân văn và Hội nhập” thu hút bạn bè quốc tế tại LHQ

Triển lãm Ảnh “Việt Nam - Bản sắc, Nhân văn và Hội nhập” thu hút bạn bè quốc tế tại LHQ

Từ ngày 30/6 đến 09/7/2025, Văn phòng Cơ quan Thường trực về Nhân quyền phối hợp với Phái đoàn Thường trực Việt Nam tại Liên Hợp Quốc và Văn phòng Liên Hợp quốc tại Geneva - UNOG tổ chức Triển lãm Ảnh “Việt Nam - Bản sắc, Nhân văn và Hội nhập” tại Tòa nhà E, Palais des Nations, Thụy Sĩ.
Ngày đầu vận hành chính quyền 2 cấp tại Hà Nội: Bảo đảm bộ máy mới vận hành thông suốt

Ngày đầu vận hành chính quyền 2 cấp tại Hà Nội: Bảo đảm bộ máy mới vận hành thông suốt

Sáng 1/7, Hà Nội chính thức bước vào ngày đầu tiên vận hành mô hình chính quyền địa phương 2 cấp tại 126 xã, phường mới.
Nhóm doanh nghiệp dầu khí khẳng định vị thế trong Top 50 công ty niêm yết tốt nhất Việt Nam 2025

Nhóm doanh nghiệp dầu khí khẳng định vị thế trong Top 50 công ty niêm yết tốt nhất Việt Nam 2025

Forbes Việt Nam vừa công bố "Danh sách 50 Công ty niêm yết tốt nhất Việt Nam năm 2025. Đây là lần thứ 13 Forbes Việt Nam công bố danh sách này. 6 đơn vị thành viên thuộc Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng Quốc gia Việt Nam (Petrovietnam) được lọt vào danh sách.
Nhận định phiên giao dịch ngày 01/7: Tránh “FOMO” trong giai đoạn nhạy cảm

Nhận định phiên giao dịch ngày 01/7: Tránh “FOMO” trong giai đoạn nhạy cảm

Khởi động tháng 7, thị trường được dự báo tiếp tục duy trì trạng thái tích cực nhờ đà tăng ổn định từ phiên cuối tháng 6. Tuy nhiên, khi chỉ số VN Index dần tiệm cận vùng kháng cự mạnh 1.380 điểm, nhà đầu tư cần thận trọng hơn với các quyết định giải ngân mới, đặc biệt trong bối cảnh sự phân hóa ngành ngày càng rõ nét và tâm lý thị trường đang ở vùng hưng phấn.
AI đang thay đổi cuộc chơi: Đội ngũ bảo trì của bạn đã sẵng sàng?

AI đang thay đổi cuộc chơi: Đội ngũ bảo trì của bạn đã sẵng sàng?

Trong kỷ nguyên trí tuệ nhân tạo, đội ngũ bảo trì không còn chỉ là bộ phận "hậu cần" âm thầm. Họ đang dần trở thành yếu tố then chốt quyết định sự thành bại trong chiến lược AI của doanh nghiệp sản xuất. Không phải vì công tác bảo trì đột ngột trở nên quan trọng hơn mà bởi AI đã đưa vai trò đó lên một tầm chiến lược mới.
Quảng cáo
moxa