Hệ thống SCADA là gì?
Hệ thống SCADA là một hệ thống bao gồm nhiều thiết bị đầu cuối từ xa (hoặc RTU) thu thập dữ liệu hiện trường và được kết nối với trạm chủ thông qua hệ thống truyền thông.
Trạm chủ hiển thị dữ liệu thu thập được và cho phép người vận hành thực hiện các tác vụ điều khiển từ xa. Dữ liệu chính xác và kịp thời (thường là thời gian thực) cho phép tối ưu hóa hoạt động của nhà máy và quy trình.
Một lợi ích khác là hoạt động hiệu quả hơn, đáng tin cậy hơn và quan trọng nhất là an toàn hơn. Tất cả điều này dẫn đến chi phí vận hành thấp hơn so với các hệ thống không tự động trước đây.
Việc lắp đặt hệ thống SCADA thành công phụ thuộc vào việc sử dụng công nghệ đã được chứng minh và đáng tin cậy, cùng với việc đào tạo đầy đủ và toàn diện cho tất cả nhân viên về vận hành hệ thống.
Hình ảnh được cung cấp bởi: promotic
Lịch sử cho thấy nhiều hệ thống SCADA đã thất bại – các yếu tố góp phần vào sự thất bại của các hệ thống này bao gồm việc tích hợp không đầy đủ các thành phần khác nhau của hệ thống, sự phức tạp không cần thiết trong hệ thống, phần cứng không đáng tin cậy và phần mềm chưa được kiểm chứng.
Ngày nay, độ tin cậy của phần cứng không còn là vấn đề lớn, nhưng sự phức tạp ngày càng tăng của phần mềm đang tạo ra những thách thức mới. Cần lưu ý rằng nhiều người vận hành đánh giá hệ thống SCADA không chỉ dựa trên hiệu suất hoạt động trơn tru của các thiết bị RTU, các liên kết truyền thông và trạm chủ (tất cả đều thuộc hệ thống SCADA) mà còn cả các thiết bị hiện trường (cả bộ chuyển đổi và thiết bị điều khiển). Tuy nhiên, các thiết bị hiện trường nằm ngoài phạm vi của SCADA trong tài liệu này và sẽ không được thảo luận thêm.
Thiết bị RTU cung cấp giao diện cho các tín hiệu tương tự và kỹ thuật số tại hiện trường ở mỗi địa điểm từ xa. Hệ thống truyền thông cung cấp đường dẫn cho việc liên lạc giữa trạm chủ và các địa điểm từ xa. Hệ thống liên lạc này có thể là radio, đường dây điện thoại, vi sóng và thậm chí có thể là vệ tinh.
Các giao thức cụ thể và triết lý phát hiện lỗi được sử dụng để truyền dữ liệu hiệu quả và tối ưu. Trạm chủ (và các trạm phụ) thu thập dữ liệu từ các RTU khác nhau và thường cung cấp giao diện người vận hành để hiển thị thông tin và điều khiển các địa điểm từ xa. Trong các hệ thống đo từ xa quy mô lớn, các trạm phụ thu thập thông tin từ các trạm từ xa và hoạt động như một trạm chuyển tiếp trở lại trạm điều khiển chính.
LƯU Ý: Ngày xưa, chúng ta gọi hệ thống SCADA là một hệ thống điều khiển hoàn chỉnh với phần cứng và phần mềm để giám sát và điều khiển thiết bị trong các ngành công nghiệp. Trong khi đó, ngày nay chúng ta có các hệ thống tiên tiến riêng lẻ như PLC, DCS làm hệ thống điều khiển và sử dụng SCADA cho giao diện người vận hành hoặc được gọi là Giao diện Người máy (HMI) hoặc đơn giản là giao diện người dùng đồ họa. Vì vậy, đừng nhầm lẫn về thuật ngữ “SCADA” giữa ngày xưa và ngày nay. Dưới đây chúng ta sẽ thảo luận về hệ thống SCADA theo quan điểm của thời kỳ trước, tức là như một hệ thống điều khiển hoàn chỉnh.
Công nghệ SCADA đã tồn tại từ đầu những năm 1960 và hiện nay có hai phương pháp cạnh tranh khác – hệ thống điều khiển phân tán (DCS) và bộ điều khiển logic lập trình (PLC). Ngoài ra, xu hướng sử dụng các thiết bị thông minh như một thành phần quan trọng trong tất cả các hệ thống này đang ngày càng tăng.
Hệ thống điều khiển phân tán (DCS) là một biến thể khác của SCADA, trong đó các chức năng thu thập dữ liệu và điều khiển được thực hiện bởi một số đơn vị dựa trên bộ vi xử lý phân tán được đặt gần các thiết bị đang được điều khiển hoặc thiết bị đo lường thu thập dữ liệu. Hệ thống DCS đã phát triển thành các hệ thống cung cấp khả năng điều khiển tương tự (ví dụ: vòng lặp) rất tinh vi. Một tập hợp các giao diện người vận hành (hoặc giao diện người máy) được tích hợp chặt chẽ được cung cấp để cho phép cấu hình hệ thống và điều khiển dễ dàng. Xa lộ dữ liệu làthường có khả năng đạt tốc độ khá cao.
Một biến thể khác của các thành phần SCADA được sử dụng rộng rãi là Bộ điều khiển logic lập trình (PLC). PLC đã thay thế các rơle nối dây cứng bằng sự kết hợp giữa phần mềm logic bậc thang và các mô-đun đầu vào và đầu ra điện tử bán dẫn. Chúng thường được sử dụng trong việc triển khai SCADA RTU vì chúng cung cấp giải pháp phần cứng tiêu chuẩn, có giá cả rất phải chăng.
Sự phát triển của SCADA
Mục tiêu của SCADA
Các mục tiêu quan trọng của SCADA được liệt kê dưới đây:
- Giám sát: Giám sát liên tục các thông số điện áp, dòng điện, v.v.
- Đo lường: Đo lường các biến số để xử lý.
- Thu thập dữ liệu: Thu thập dữ liệu thường xuyên từ RTU và Bộ ghi dữ liệu / Bộ tập trung dữ liệu pha (PDC).
- Truyền thông dữ liệu: Truyền và nhận lượng lớn dữ liệu từ hiện trường đến trung tâm điều khiển.
- Điều khiển: Điều khiển trực tuyến theo thời gian thực cho các quy trình vòng kín và vòng hở.
- Tự động hóa: Thực hiện các tác vụ tự động chuyển mạch truyền tải đường dây, CB, v.v.
Lợi ích của SCADA
Những lợi ích quan trọng có thể được đề cập đến như các chức năng sau:
- Giám sát liên tục quy trình.
- Điều khiển thời gian thực.
- Tự động hóa và bảo vệ.
- Điều khiển và vận hành từ xa.
Các yếu tố của SCADA
hệ thống
Cấu trúc của một hệ thống SCADA bao gồm các thành phần cơ bản sau (Hình 1):
- Trạm điều khiển giám sát trung tâm: là một hoặc nhiều máy chủ trung tâm (máy chủ máy tính trung tâm).
- Trạm thu thập dữ liệu trung gian: là các khối đầu vào của thiết bị đầu cuối từ xa RTU (Thiết bị đầu cuối từ xa) hoặc PLC (Bộ điều khiển logic lập trình được) khối điều khiển lập trình được với rơle chức năng truyền tải có bộ chấp hành (cảm biến mức trường, hộp điều khiển thiết bị đóng cắt và van chấp hành □).
- Hệ thống truyền thông: bao gồm mạng truyền thông công nghiệp, thiết bị viễn thông và thiết bị chuyển mạch đa kênh với chức năng truyền dữ liệu mức trường đến các bộ điều khiển và máy chủ
- Giao diện người dùng – Máy HMI (Giao diện Người-Máy): là thiết bị hiển thị quá trình xử lý dữ liệu để người vận hành điều khiển quá trình hoạt động của hệ thống.
