TCVN 13732-2:2023 mô hình hoạt động và trao đổi thông tin trong hệ thống tự động hóa

Tự động hóa là một xu thế tất yếu trong thời đại công nghệ 4.0. Theo thống kê có tới hơn 90% doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài tại Việt Nam áp dụng công nghệ tự động hoá để tăng cường năng lực sản xuất, kinh doanh.

Việc ứng dụng tự động hóa giúp doanh nghiệp tăng hiệu quả hoạt động, nâng cao năng lực cạnh tranh và phát triển bền vững. Trong đó mô hình hoạt động và trao đổi thông tin chính là một hoạt động thông báo cho các cá nhân, phòng, ban, bộ phận, đơn vị, tổ chức...biết được những thông tin mình cần trao đổi và nhận lại được những kết quả phản hồi từ người được thông báo.

Hoặc các cơ quan, đơn vị khi cần trao đổi với cơ quan, đơn vị khác sẽ lập văn bản và gửi yêu cầu trao đổi. Thông tin, số liệu được đưa vào các văn bản dưới dạng bảng biểu hoặc các phương tiện mang tin kèm theo. Khi có sự ứng dụng công nghệ thông tin, trao đổi thông tin dữ liệu được mở rộng thêm phương tiện khác như gửi qua thư điện tử, tải từ máy chủ hay áp dụng hệ thống tự động hóa và tích hợp... nhưng về cơ bản trao đổi chính thống vẫn qua văn bản và kèm theo văn bản là phương tiện trao đổi thuận tiện và thông dụng nhất.

Lợi ích của việc trao đổi thông tin theo tiêu chuẩn sẽ giúp những thông tin được thông báo đến đối tượng cần trao đổi' các hoạt động tiến hành được suôn sẻ, hiệu quả cao; biện pháp xử lý nhanh chóng, kịp thời, giảm thiểu sai sót. 

Căn cứ tại Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13732-2:2023 Hệ thống tự động hóa và tích hợp - Phần 2: Mô hình hoạt động và trao đổi thông tin do Bộ Khoa học và Công nghệ công bố hướng dẫn các mô hình hoạt động để mô tả các khía cạnh động của môđun APC-O (điều khiển quá trình nâng cao và tối ưu hóa); yêu cầu trao đổi thông tin liên quan đến các khía cạnh động của môđun APC-O; luồng công việc và vòng đời của các phần tử APC-O; định nghĩa các dịch vụ hỗ trợ trao đổi thông tin giữa thành phần cấp 3 và thành phần APC-O; Thành phần cấp 2 và thành phần APC-O; Các thành phần APC-O của một hoặc nhiều hệ thống APC-O.

Mô hình trao đổi thông tin theo tiêu chuẩn giúp mọi thông tin tới người cần thông báo mang hiệu quả cao hơn. Ảnh minh họa

Quy định chung về mô hình thông tin, tất cả các giao diện đều dựa trên một mô hình thông tin tổng thể cho các hệ thống điều khiển quá trình nâng cao và tối ưu hóa (APC-O). Một hệ thống APC-O bao gồm một hoặc nhiều Môđun APC-O. Môđun APC-O sẽ được xác định theo Tên và Loại và cũng có thể có một hoặc nhiều thuộc tính dành riêng cho nhà cung cấp được cung cấp thông qua giao diện dịch vụ khám phá.

Về dữ liệu và sự kiện cấp 2, trong khi ở giai đoạn Thực thi, hệ thống APC-O sẽ cần đọc một số vật phẩm dữ liệu từ hệ thống điều khiển truyền thống hoặc hệ thống cấp 2. Phần lớn dữ liệu này là ánh xạ thẻ/giá trị đơn giản và các tiêu chuẩn hiện có được xây dựng trên đặc tả Truyền thông nền tảng mở (OPC), chẳng hạn như Truy cập dữ liệu OPC (lEC 62541) hoặc OPC-DA, là đủ. 

Tất cả các biến trong hệ thống APC-O sẽ trao đổi dữ liệu và sự kiện với các hệ thống bên ngoài thông qua Source của chúng, đây là ánh xạ chung tới nguồn dữ liệu bên ngoài thuộc loại VariableSource. Một kiểu con của Loại VariableSource có thể đơn giản như kết nối dữ liệu với giá trị quy trình của một công cụ trong hệ thống kiểm soát cơ bản. Hai lớp Loại VariableSource áp dụng cho các hệ thống bên ngoài đủ phức tạp và đủ phổ biến để được quan tâm trong tài liệu này. Các lớp này là PiDLoop và FinalControlElement.

Quy định chung của dữ liệu và sự kiện lớp 3, tương tự như dữ liệu Lớp 2, giao diện này dựa trên các tiêu chuẩn hiện có. Nó tạo ra các mô hình thông tin sử dụng bởi hệ thống APC-O. Tương tác với các thành phần cấp 3 dựa trên giả định rằng các thay đổi được bắt đầu bởi các hệ thống cấp 3 bên ngoài hệ thống APC-O.

Kết quả phân tích trong phòng thí nghiệm thông qua vòng phản hồi rơi vào cảm biến do chương trình điều khiển. Chúng có thể là dữ liệu nguồn của các tính toán hoặc biến phụ thuộc (Dependent Variable) của mô hình APC-O. Theo kết quả của quá trình phân tích, tập hợp các phần tử dữ liệu sau đây được hình thành: Result - kết quả được trình bày trong báo cáo của phòng thí nghiệm; Timestamp (dấu thời gian) - ngày giờ lấy mẫu của quá trình sản xuất.

Một dấu hiệu bổ sung rằng một kết quả mới có sẵn là bắt buộc. Có thể coi đây là phần tử dữ liệu thứ ba được hệ thống APC-O lấy mẫu với tốc độ cố định. Nó có thể được coi là một sự kiện được đăng ký bởi hệ thống APC-O. Tương tác này tuân theo các tiêu chuẩn giao diện dữ liệu theo quy định.

Về môđun APC-O phải chứa Tập sự kiện là một nhóm các sự kiện mà môđun sẽ giám sát hoặc tạo ra. Các sự kiện chính xác không chỉ phụ thuộc vào loại Môđun APC-O mà còn phụ thuộc vào loại quá trình sản xuất mà môđun được áp dụng. Môđun APC-O là một loại đối tượng có các loại gồm môđun APC; môđun cảm biến được điều khiển bằng phần mềm, OptimizationModule; môđun đánh giá hiệu quả quy trình sản xuất. Đối tượng loại định nghĩa được bao gồm trong cấu trúc của môđun APC, môđun cảm biến được điều khiển bằng phần mềm và môđun tối ưu hóa OptimizationModule. Các đối tượng này xác định các triển khai cụ thể của môđun APC-O.

Các sự kiện trong Tập hợp sự kiện là các đối tượng thuộc loại Loại sự kiện APC-O. Các sự kiện cụ thể và định nghĩa của chúng sẽ được cung cấp bởi hệ thống APC-O thông qua giao diện dịch vụ khám phá. Thời gian chờ giao tiếp, Quy trình trên sản phẩm và Thay đổi cấp sản phẩm là những ví dụ về các sự kiện mà hệ thống APC-O quan tâm. Các sự kiện có thể kích hoạt hành động, ví dụ sự kiện Thay đổi cấp sản phẩm có thể kích hoạt tải các mục tiêu và giới hạn cụ thể của sản phẩm vào môđun APC.

Lưu ý rằng các giai đoạn Phân tích yêu cầu và Thiết kế thường trao đổi thông tin theo cách thủ công thay vì sử dụng các giao diện điện tử hoặc dựa trên máy tính. Do đó, tiêu chuẩn này chỉ để cập đến các giai đoạn Phát triển, Thực thi và Hỗ trợ.

Các công cụ khác nhau thường sử dụng cho mỗi giai đoạn do các yêu cầu chức năng khác nhau của các giai đoạn riêng biệt. Do đó, tiêu chuẩn này sẽ mô tả các giai đoạn vòng đời Phát triển, Thực thi và Hỗ trợ dưới dạng các hệ thống riêng biệt với các giao diện tích hợp giữa chúng.