Cốt lõi của thiết kế hệ thống kiểm soát là tiêu chuẩn, tiêu chuẩn và tiêu chuẩn

Như câu nói nổi tiếng, ba yếu tố quan trọng nhất trong mua bán bất động sản là vị trí, vị trí và vị trí. Đối với Hệ thống Điều khiển Phân tán (DCS) được sử dụng để kiểm soát các quy trình tinh vi trong nhiều ngành, điều tương đương có thể được tóm tắt một cách dễ dàng như “tiêu chuẩn, tiêu chuẩn và tiêu chuẩn”.

Hệ thống DCS đóng vai trò là trung tâm hoạt động của bộ xử lý và điều khiển cũng như giám sát các biến số chính như lưu lượng, nhiệt độ áp dụng, áp suất, mức độ và vận chuyển/xử lý vật liệu. HMI của DCS thu thập tất cả dữ liệu từ thiết bị sản xuất và trình bày dữ liệu đó theo cách rất “nhân tố con người” cho người vận hành.

Tuy nhiên, có vô số biến số liên quan đến loại thiết bị, vật liệu được xử lý, hành động của người vận hành và hệ thống điều khiển. Do đó, DCS phải được thiết kế để xử lý các rối loạn phổ biến, dự kiến ​​cũng như các bất thường không mong đợi theo cách có thể dự đoán được.

Thật không may, việc thiết kế một ứng dụng DCS từ đầu giống như nhìn chằm chằm vào một tờ giấy trắng; nó có thể được cấu hình theo hầu hết mọi cách có thể tưởng tượng được. Đây là con dao hai lưỡi có thể dẫn đến một hệ thống mạnh mẽ mang lại khả năng kiểm soát chính xác và có thể dự đoán nếu được thực hiện cẩn thận, hoặc có thể dẫn đến thất thoát sản phẩm, gián đoạn quy trình và thậm chí là các vấn đề về an toàn khi thực hiện kém.

Khả năng cấu hình kém chỉ làm nổi bật nhu cầu về các tiêu chuẩn đã được thiết lập và các phương pháp hay nhất trong thiết kế DCS. Nhiều tổ chức và hiệp hội nghề nghiệp xác định các tiêu chuẩn và thông lệ tốt nhất cho các hệ thống kiểm soát quy trình. Tuy nhiên, hầu hết chỉ cung cấp các hướng dẫn chung có thể áp dụng cho bất kỳ hệ thống điều khiển phân tán nào.

Nhưng có nhiều cách khác để đạt được mức độ tiêu chuẩn hóa trong lập trình và thiết kế để tạo ra một DCS mạnh mẽ.

Tiêu chuẩn hóa bắt đầu với cam kết về triết lý thiết kế được chia sẻ, áp dụng các phương pháp hay nhất và sử dụng các công cụ và kỹ thuật giúp giảm độ phức tạp và thời gian lập trình cho các thiết bị xử lý tương tự.

Bắt đầu với một triết lý thiết kế được xác định rõ ràng

Mọi cấu hình ứng dụng nên bắt đầu với một triết lý thiết kế được xác định rõ ràng. Hầu hết các ứng dụng DCS được tạo ra và duy trì bởi các nhóm kỹ sư, vì vậy tất cả chúng phải chạy theo cùng một hướng.

Chỉ có thể đạt được kết quả tốt nhất khi tất cả những người đóng góp cho ứng dụng kiểm soát quy trình tổng thể đều tuân theo các phương pháp và kỹ thuật tốt nhất giống nhau.

Khi điều này không xảy ra, kết quả là các lỗi quy trình ngoài ý muốn và một hệ thống khó bảo trì.

Mọi kỹ sư đóng góp cho ứng dụng nên cố gắng viết logic của họ theo cùng một cách. Các thông lệ tiêu chuẩn được sử dụng phải được ghi lại đầy đủ và giảng dạy cho mọi người chịu trách nhiệm về hệ thống kiểm soát. Trên thực tế, nó sẽ là một dấu hiệu thích hợp của một ứng dụng DCS được thiết kế tốt nếu các kỹ sư hệ thống điều khiển không thể xác định người lập trình cụ thể bằng cách xem logic chương trình hoặc bằng cách quan sát quá trình thực thi của nó.

Một lĩnh vực cụ thể của thiết kế DCS minh họa lợi ích của một triết lý được chia sẻ, đã thiết lập là quản lý cảnh báo. Trong tự động hóa quy trình, cảnh báo được định nghĩa là phương tiện nghe được và/hoặc nhìn thấy được để chỉ cho người vận hành biết sự cố thiết bị, sai lệch quy trình hoặc tình trạng bất thường cần có phản hồi của người vận hành.

Các hệ thống quản lý báo động được thiết kế và bảo trì kém có thể khiến người vận hành choáng ngợp với các báo động ồn ào và phiền toái trong điều kiện bình thường và lũ lụt báo động làm suy yếu khi các trạng thái bất thường xuất hiện. Khi điều này xảy ra, người vận hành có thể khó xác định và hành động theo các báo động quan trọng nhất, góp phần gây ra các tình huống bất thường, sản xuất bị đình trệ và thậm chí là tai nạn nghiêm trọng.

Gần đây, các tổ chức như ANSI (Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ) và ISA (Hiệp hội Tự động hóa Quốc tế) đã đưa ra các hướng dẫn cập nhật liên quan đến quản lý cảnh báo. Tiêu chuẩn ANSI/ISA 18.2 đề cập đến toàn bộ vòng đời của quản lý cảnh báo từ thiết kế và cấu hình thông qua giám sát hiệu suất, kiểm tra và thực thi đối với vòng đời của ứng dụng điều khiển.

Về cơ bản, điều mà ủy ban ISA xác định là chỉ nên sử dụng báo động nếu nó yêu cầu phản hồi của người vận hành và đó có lẽ là điều đầu tiên mà hầu hết các nhà máy xử lý vi phạm. Họ sử dụng báo thức cho tất cả các loại thông báo, cảnh báo và lời nhắc.

Các công ty tự động hóa quy trình hàng đầu đã kết hợp nhiều phương pháp tiếp cận dựa trên tiêu chuẩn hơn để phát triển ứng dụng, tập trung vào việc phân biệt các cảnh báo cần chú ý ngay lập tức với các thông báo, cảnh báo và tin nhắn ít khẩn cấp hơn. Ví dụ: Valmet D3 DCS được thiết kế để đáp ứng hoặc vượt quá các yêu cầu được nêu trong ISA-18.2, mặc dù có một chút khác biệt về thuật ngữ. Điều này bao gồm giới hạn cảnh báo, hỗ trợ ưu tiên cảnh báo, cảnh báo theo phân loại và cho phép quản lý cảnh báo động.

Tiêu chuẩn hóa HMI

Để hỗ trợ giám sát và kiểm soát người vận hành, DCS sử dụng Giao diện Người Máy (HMI) để có cái nhìn tổng quan trực quan về các hệ thống quy trình và để giám sát trạng thái quan trọng cũng như thông tin kiểm soát.

Giao diện DCS sẽ hiển thị thông tin quy trình thời gian thực trong một HMI đồ họa hướng đến khách hàng hoàn chỉnh. Với tiêu chuẩn hóa được đặt lên hàng đầu, ngay cả những chi tiết dường như nhỏ nhặt trong thiết kế trình bày thông tin cũng đã được xem xét trong bố cục HMI hiệu suất cao. Các ví dụ bao gồm thuật ngữ và cụm từ thông báo cảnh báo nhất quán, vị trí trên màn hình và mã màu.

Giao diện người dùng đồ họa được thiết kế phù hợp giúp cải thiện nhận thức tình huống, giảm khối lượng công việc và cho phép người vận hành xem nhanh toàn bộ quy trình để họ có thể tập trung vào việc giảm thiểu các tình huống bất thường.

Mặc dù các phương pháp hay nhất cho bất kỳ hệ thống điều khiển nào cốt lõi là theo đuổi cách tiếp cận tiêu chuẩn hóa để định cấu hình phần mềm ứng dụng, nhưng thách thức thiết kế một hệ thống từ đầu phải thừa nhận là một nhiệm vụ khó khăn.

Tuy nhiên, cuối cùng, rõ ràng là một DCS được thiết kế phù hợp có thể mang lại khả năng kiểm soát mạnh mẽ và có thể dự đoán được với việc giám sát liên tục các điều kiện của quy trình, liên lạc rõ ràng và ngắn gọn với người vận hành cũng như quản lý cảnh báo thông minh miễn là chúng ta ghi nhớ ba yếu tố quan trọng nhất –nó là tất cả về tiêu chuẩn, tiêu chuẩn và tiêu chuẩn.

_{Hình ảnh lịch sự của Valmet.}