Điều khiển công nghệ và cuộc cải tiến đi liền với nhau

Đề tài của Hội nghị tự động hóa do hãng Siemens tổ chức năm 2010 là “Điều khiển Công nghệ và Cuộc cải tiến đi liền với nhau”. Nội dung của hội thảo tập trung vào các vấn đề như sản xuất tự động hóa, tự động hóa quá trình và điều khiển truyền động. Đây cũng là sự kiện nổi bật trong các phiên họp chuyên sâu về đào tạo, mạng lưới, bài diễn thuyết về lộ trình sản xuất sản phẩm, trao đổi kinh nghiệm, và những buổi triển lãm công nghệ.

Năng lượng - vấn đề được quan tâm hàng đầu
Raj Batra, Chủ tịch của Ban Tự động hóa công nghiệp, hãng Siemens đã khai mạc Hội nghị Tự động hóa. Bài phát biểu của ông tập trung vào vấn đề năng lượng, và có trích dẫn ngành công nghiệp này tiêu thụ gần 2/3 nguồn năng lượng hiện có. Hiện đại hóa hệ thống lưới điện và nhà máy điện diễn ra trong vòng 50 năm qua tại Mỹ. Năng lượng tiêu thụ ngốn trên $150/năm. Những hệ thống này cần được cải tiến sớm và đây là một dự án có quy mô lớn. Profile các nhà máy điện ở Mỹ ngày nay gồm 9200 trạm phát điện với công suất trên 1,000,000 MW và dây cáp điện dài 300 dặm. Batra nhấn mạnh rằng việc áp dụng lưới điện thông minh tiết kiệm được 11 nghìn tỷ đô la Mỹ. Hơn nữa, trong hơn 20 năm tới ước tính sẽ đầu tư 1.5 nghìn tỷ đô Mỹ vào việc nâng cấp hệ thống phát điện và truyền dẫn điện. Thử thách đối với lưới điện thông minh là việc tạo ra khối lượng lớn dữ liệu cho việc phân tích nhằm nâng cao cơ chế vận hành- ngày này cần phải được quản lý và giới thiệu theo cách có ích.
Ông cũng lưu ý rằng đặc tính mới Profinet cung cấp chức năng cài đặt thiết bị ở chế độ stanby, tắt nguồn năng lượng, sản xuất và bật lên trong trạng thái tiết kiệm năng lượng. Batra nói: “Trong suốt giai đoạn ngừng hoạt động này, thiết bị tiêu thụ 60% năng lượng sử dụng trong suốt quá trình vận hành”. Dự án thử nghiệm của hãng Mercedes Benz đã giảm được 75% chi phí năng lượng trong suốt giai đoạn không hoạt động.
Batra cũng thảo luận về vai trò của Siemens trong việc sản xuất năng lượng gió và nhà máy gió chạy bằng tua bin ở Fort Madison, Iowa. Nhà máy đó đã tạo ra 600 công việc cho người dân trong vùng. Siemens đang trong quá trình xây dựng nhà máy ở Hutchinson, Kansas, dự kiến nhà máy này sẽ tạo ra 400 việc về sản xuất vỏ động cơ, nhà máy sản xuất linh kiện cho động cơ gió gồm có hộp số, dây xích và thiết bị điện tử điều khiển.
PLM là xu hướng mới mà Batra gợi ý, nó có tác động đối với cả ngành công nghiệp quá trình và rời rạc. Ông miêu tả về cách mà PLM có thể tiết kiệm chi phí thấp hơn “Tiết kiệm 75% chi phí sản xuất được dự đoán trong giai đoạn thiết kế sản phẩm”.
Mục tiêu về công nghệ của hãng Siemens được tập trung trong thời gian tới vẫn là tiếp tục lựa chọn những giải pháp cho ứng dụng điều khiển quá trình. Cam kết của họ được thể hiện bằng việc công bố thiết bị điều khiển mới thông minh đưa ra dự đoán và phần hấp dẫn nhất là thư viện khóa chức năng điều khiển quá trình hiện đại (APC). Siemens cũng đã giới thiệu phần mềm hỗ trợ đi kèm khi sử dụng S7 Simatic 317 CPU hoặc đời cao hơn, đây là thiết bị điều khiển thông minh có khả năng dư# đoán những quá trình đa vùng có tốc độ chậm, thiết kế để thay thế PID. Thuật toán được dựa trên nguyên lý điều khiển MPC và sử dụng kỹ thuật tự thích ứng đệ quy để đạt được tính ổn định hơn. Mã code nằm trong thiết bị điều khiển và cung cấp tầm mặt HMI tương ứng .

Dân chủ hóa điều khiển quá trình tiên tiến
Vấn đề gây tranh cãi nhất trong hội nghị lần này là khối chức năng kiểm soát quá trình hiện đại, là một phần tất yếu của phiên bản mới nhất của phần mềm PCS7 7.1. Đây là một cách rất ấn tượng về việc dễ dàng sử dụng những khối chức năng ở trong thiết bị điều khiển. Bên cạnh số lượng lớn module điều khiển trước khi lắp đặt theo tiêu chuẩn, ví dụ như giám sát giá trị đo được hoặc điều khiển van hoặc động cơ bật tắt thì thư viện tiêu chuẩn còn bao gồm những module điều khiển (mẫu template) cho những chức năng điều khiển tín hiệu analog cơ bản, thư viện này bao gồm những chức năng tiên tiến sau:
* Lập kế hoạch
* Bộ lọc
* Điều khiển
* Vặn PID
* Điều khiển quá trình giám sát hiệu quả hoạt động
* Dự đoán Smith
* Cảm biến nhẹ/ mạng lưới tầm trung
* Điều khiển có tính tiên đoán dựa trên Model (MPC)- lên đến 4x4: trong (“sạch”) MPC

Thiết bị liên lạc công nghiệp
Siemens tiếp tục mở rộng thiết bị chuyển mạch Ethernet có dây, cáp và không dây nguyên nhân là do những thiết bị điều khiển và giám sát đều đang hướng sang dùng Ethernet
Siemens giới thiệu Scalance XR-324, với mật độ công tắc dày đặc trong 1 thiết bị thanh răng 19 rất phù hợp cho ứng dụng trong công nghiệp. Thiết bị XR-324 có mép rãnh với 12 khe hẹp, mỗi khe trong XR-324 có thể phù hợp với việc lựa chọn module liên lạc điện hoặc quang 2 cổng (10/100/1000 Mbit/s). Module thông tin liên lạc bằng quang hiện có chế độ đơn hoặc cấu trúc đa chế độ. Chúng cũng có module liên lạc có thể cắm được với hình dáng sẵn nhỏ với thiết bị nối kiểu LC. Thiết bị hoạt động ở dải nhiệt độ -20°C và +70°C.
Họ cũng coi GSM, GPRS và công nghệ tế bào như một phần khác của vấn đề nan giải. Siemens có sản phẩm GSM, EGPRS MD741-1, có giao diện RJ45 và cho phép truyền dữ liệu sử dụng GPRS và EGPRS. MD741-1 có VPN tích hợp và bức tường lửa.
Hiện nay họ coi 802.11 như là một công lực chính có tiêu chuẩn như HART không dây cho quá trình I/O. Siemens giới thiệu một dòng sản phẩm HART không dây phân phối dựa trên cam kết của ngành công nghiệp. Hans-Georg Kumpfmüller, chủ tịch bộ phận về bộ cảm biến và thiết bị liên lạc của Siemens cam kết hỗ trợ HART không dây tại triển lãm 2009 ISA cùng với ủy viên ban quản trị của ABB, ban quản lý quá trình Emerson, Endress+Hauser và Pepperl+Fuchs. Sản phẩm HART không dây bao gồm thiết bị truyền nhiệt độ, áp suất, thiết bị tiếp hợp HART không dây cho thiết bị HART có dây có dòng điện 4-20 mA, và HART không dây với cổng Ethernet.
Thiết bị Panel được phân phối.
Siemens đang tiến hành giới thiệu một loạt sản phẩm có thiết kế gắn liền không cần đến vỏ và thiết bị liên lạc tích hợp đi kèm tương thích với IP65. Dòng sản phẩm này gồm bộ khởi động động cơ SIRIUS MCU, bộ khởi động MSP compact và chuỗi sản phẩm G120. Những thiết bị này đều được thiết kế để hạ giá thành sản phẩm, giảm thời gian lắp đặt và tích hợp thiết bị liên lạc.
Định hướng cho tương lai
Siemens tiếp tục tham gia và mở rộng kiến trúc hệ thống của họ để đáp ứng tất cả yêu cầu của ngành tự động hóa từ việc điều khiển riêng lẻ đến điều khiển quá trình. Siemens sẽ vẫn duy trì việc đó nhằm giảm chi phí lắp đặt dòng sản phẩm tương thích IP65, thiết bị được sử dụng không cần vỏ máy và thiết bị liên lạc liên kết chặt chẽ như Profibus, PROFINET và ASi. Những thiết bị này là kết quả của thiết bị trường thông minh thể hiện khi thiết bị liên lạc công nghiệp lần đầu tiên được giới thiệu
Đây là một loạt ý tưởng mới và sản phẩm xuất phát từ hãng Siemens- nỗ lực rất ấn tượng và phản ánh nghiên cứu và đầu tư phát triển Siemens. Trong năm tài chính 2009, Siemens đã đầu tư 3.9 nghìn tỷ euro (tương đương 4.9 nghìn tỷ đô la Mỹ) cho việc nghiên cứu và phát triển. Trong năm 2009, nhân viên của Siemens gây dựng nên 7700 cuộc phát minh (35 phát minh/1 ngày làm việc) và công ty duy trì mối quan hệ cộng tác có tính chiến lược với các viện nghiên cứu hàng đầu như trường đại học kỹ thuật Munich, trường đại học kỹ thuật Aachen, MIT ở bang Boston và UC Berkeley, Mỹ cũng như đại học Tongji và Tsinghua ở Trung Quốc.
Siemens tiếp tục lựa chọn những đề nghị cho điều khiển quá trình để ngày càng thâm nhập sâu vào thị trường điều khiển quá trình với hệ thống tích hợp. Khối chức năng APC gồm có PCS7 là sự kiện gây rất nhiều chú ý bở vì nó cung cấp cho các kỹ sư chức năng trong bộ điều khiển nhằm nâng cao việc điều khiển và tính hiệu quả theo phương pháp mới.