Ứng dụng PAC vào điều khiển công nghiệp

PAC –Programmable Automation Controllers, ngày càng được nhiều hãng tập trung sản xuất và ứng dụng trong các hệ thống điều khiển. PAC là sản phẩm kết hợp được tính linh động của một máy tính ( PC) với độ tin tưởng của một bộ PLC. Bài báo này sẽ giới thiệu những nét cơ bản về PAC, sự khác biệt của nó với PLC và PC và những định hướng trong tương lai của điều khiển công nghiệp sử dụng PAC....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng PAC vào điều khiển công nghiệp Ứng dụng PAC vào điều khiển công nghiệp, tương lai của ngành điều khiểnTổng quanPAC –Programmable Automation Controllers, ngày càng được nhiều hãngtập trung sản xuất và ứng dụng trong các hệ thống điều khiển. PAC là sảnphẩm kết hợp được tính linh động của một máy tính ( PC) với độ tin tưởngcủa một bộ PLC. Bài báo này sẽ giới thiệu những nét cơ bản về PAC, sựkhác biệt của nó với PLC và PC và những định hướng trong tương lai củađiều khiển công nghiệp sử dụng PAC. Khả năng của một PACĐiều khiển công nghiệp sử dụng PAC, tương lai của điều khiển côngnghiệpTrong những năm gần đây, thường có những cuộc tranh cãi sôi nổi về ưuđiểm và nhược điểm của một hệ điều khiển dùng PLC so với hệ điều khiểndựa trên một máy tính PC. Về thực chất thì giữa PC và PLC có sự khác nhauvề đặc tính kỹ thuật: trong khi PLC tập trung nhiều vào các cấu trúc phầncứng thì các hệ thống PC lại tập trung chủ yếu vào các hệ điều hành thờigian thực. Điều đó dẫn tới một hệ quả tất yếu là cần phải có một sự kết hợpgiữa PLC và PC. PAC- được chế tạo bởi Automation Research Corporation(ARC), là viết tắt của Programmable Automation Controller, dùng để mô tảmột thế hệ các bộ điều khiển công nghiệp mới, kết hợp được những ưu điểmcủa một PLC và một PC.Luật “80-20”Trong ba thập kỷ gần đây, các bộ PLC đã phát triển thêm nhiều tính năngmới như: tích hợp thêm các đầu vào/ra analog, giao tiếp được với hệ thốngbên ngoài và thêm vào một số chuẩn mới trong lập trình như IEC 61131-3.Tuy nhiên, với các kỹ sư, 80% các ứng dụng trong công nghiệp được thựchiện qua các đầu vào/ ra số, một số ít đầu vào/ra tương tự và với những kỹnăng lập trình đơn giản. Các chuyên gia từ các hãng như ARC (AutomationResearch Corporation), VDC (Venture Development Corporation) và từtrang web PLCS.net ước tính rằng:• 77% các bộ PLC được dùng trong các ứng dụng nhỏ ( ít hơn 128 đầuvào/ra).• 72% đầu vào/ra của PLC là vào/ra số.• 80% các ứng dụng yêu cầu đã được giải quyết với tập hợp 20 cấu trúc lệnhdạng logic-ladder.Chính vì 80% các ứng dụng công nghiệp đã được giải quyết nhờ các công cụtruyền thống cho nên nhu cầu đối với các PLC đơn giản và giá thành thấptăng lên mạnh mẽ. Điều này tạo ra một sự phát triển cho các bộ micro PLCgiá thành thấp với các đầu vào /ra số và sử dụng ngôn ngữ lập trình dạngladder. Nhưng chính nó cũng tạo ra sự gián đoạn trong công nghệ điềukhiển: 80% các ứng dụng chỉ yêu cầu các bộ điều khiển đơn giản, giá thànhthấp nhưng 20% các ứng dụng còn lại thì liên tục đòi hỏi những tính năngkhác nâng cao hơn của các hệ điều khiển truyền thống. Các ứng dụng nàyđòi hỏi tốc độ điều chỉnh của vòng loop phải cao hơn, thuật toán điều khiểnphức tạp hơn, có nhiều khả năng xử lý đối với tín hiệu analog hơn và tíchhợp tốt hơn đối với toàn hệ thống.Trong những năm 80 và 90, 20% các ứng dụng trên được thực hiện nhờ cácmáy tính-PC công nghiệp. Các PC cung cấp công cụ phần mềm để thực thinhững tác vụ nâng cao, cung cấp môi trường và ngôn ngữ lập trình đồ họaphong phú, đồng thời sử dụng cả các thành phần COTS (Commercial OffThe Shelf ) cho phép kỹ sư điều khiển có nhiều công cụ phát triển công nghệhơn. Các công nghệ đó bao gồm: Vi xử lý, các bus I/O tốc độ cao như PCIvà Ethernet, bộ nhớ dữ liệu không biến đổi ( non-volatile ), và các công cụphần mềm lập trình đồ họa.Tuy nhiên, các PC vẫn chưa phải là lý tưởng cho các ứng dụng điều khiển.Mặc dù rất nhiều kỹ sư sử dụng PC khi cần thực hiện các tính năng nângcao, ví dụ như điều khiển và mô phỏng analog, kết nối cơ sở dữ liệu, thựchiện các ứng dụng trên nền web và kết nối với thiết bị thứ ba, nhưng PLCvẫn chiếm vai trò chủ đạo với phần lớn hệ thống điều khiển. Vấn đề chínhđối với một hệ điều khiển dựa trên nền PC là các PC chuẩn không được thiếtkế để có thể tương thích được với điều kiện khắc nghiệt của môi trường làmviệc.Muốn sử dụng được trong công nghiệp, hệ thống điều khiển dùng PC đòi hỏiphải giải quyết ba vấn đề chính sau đây:Tính ổn định ( Stability): Hệ điều hành chạy trong các PC đa năng thườngkhông đủ ổn định để dùng trong điều khiển hệ thống. Việc cài đặt điều khiểntrên PC đôi khi có thể làm cho hệ thống hư hỏng hoặc bị khởi động lại mộtcách đột ngột.Độ tin tưởng ( Reliability): Làm việc với nhiều thiết bị hiện trường như: cácđĩa từ quay hoặc các thiết bị công nghiệp khác như các bộ nguồn công suất,khả năng xảy ra lỗi đối với PC sẽ cao hơn. Và do đó độ tin tưởng sẽ giảm đi.Môi trường lập trình không gần gũi: Người điều hành nhà máy cần phải cókhả năng thao tác với toàn hệ thống để có thể bảo dưỡng hoặc khắc phục lỗikhi cần. Dùng giản đồ logic dạng ladder, họ có thể điều khiển (bằng tay) mộtcách dễ dàng và chỉ với một vài mã lệnh đơn giản, họ có thể nhanh chóngkiểm soát được hệ thống. Tuy nhiên, các hệ thống PC lại đòi hỏi người điềuhành phải học thêm nhiều công cụ nâng cao, nhiều công cụ mới. Mặc dù cómột số kỹ sư sử dụng các máy tính công nghiệp chuyên dụng và các hệ điềuhành đặc biệt nhưng hầu hết các kỹ sư đều tránh dùng PC trong điều khiển vìphải đối mặt với các vấn đề về độ tin tưởng của PC. Thêm vào đó, nhữngthiết bị dùng trong một PC cho nhiều ứng dụng tự động hóa khác nhau nhưvào/ ra, truyền thông hoặc điều khiển chuyển động...lại có thể có những môitrường phát triển rất khác nhau.Vì vậy “20%” các ứng dụng hoặc là tồn tại mà không thể hoặc rất khó đểgiải quyết với chỉ PLC, hoặc có thể giải quyết với một hệ thống khác baogồm một PLC dùng cho phần mã điều khiển và một PC dùng cho việc lưutrữ dữ liệu, chèn thông tin vào cơ sở dữ liệu , và có thể đưa thông tin đó lênWeb. Vấn đề chính đối với hệ thống kiểu này là việc lắp đặt, khắc phục lỗivà bảo trì sẽ gặp nhiều khó khăn. Các kỹ sư hệ thống sẽ phải kết hợp phầncứng và phần mềm từ nhiều hãng khác nhau- một công việc không hề dễdàng vì các thiết bị như vậy thường kh ...