Scada là gì? Scada system Hay hệ thống Scada là từ khoá được tìm kiếm khá nhiều trên mạng internet. Chứng tỏ rằng, mọi người đang rất quan tâm về Scada.
Vậy, hôm nay chúng ta cùng nhau thảo luận về chủ đề hệ thống Scada nhé!
Scada là gì?
SCADA là một hệ thống điều khiển trung tâm bao gồm các bộ điều khiển giao diện mạng, đầu vào / đầu ra, thiết bị truyền thông và phần mềm.
Các hệ thống SCADA được sử dụng để giám sát và điều khiển các thiết bị trong quy trình công nghiệp bao gồm sản xuất, phát triển và chế tạo. Các quy trình cơ sở hạ tầng bao gồm phân phối khí và dầu, năng lượng điện, phân phối nước. Tiện ích công cộng bao gồm hệ thống giao thông xe buýt, sân bay.
Hệ thống SCADA lấy số đọc của đồng hồ đo và kiểm tra trạng thái của các cảm biến theo chu kỳ đều đặn để nó yêu cầu sự can thiệp tối thiểu của con người.
Scada là viết tắt của từ gì
SCADA là viết tắt của Supervisory Control And Data Acquisition; kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu. Nó là một loại chương trình ứng dụng phần mềm để kiểm soát quy trình.
Ví dụ hệ thống Scada
Một lượng lớn các quá trình xảy ra trong nhà máy lớn. Mọi quy trình bạn cần giám sát đều rất phức tạp vì mỗi máy cho đầu ra khác nhau. Hệ thống SCADA được sử dụng để thu thập dữ liệu từ các cảm biến và dụng cụ đặt tại khu vực xa xôi. Máy tính sẽ xử lý dữ liệu này một cách kịp thời. Hệ thống SCADA thu thập thông tin (như rò rỉ trên đường ống xảy ra) và chuyển thông tin trở lại hệ thống để hiển thị các cảnh báo rò rỉ. Hệ thống SCADA được sử dụng để chạy trên hệ điều hành DOS và UNIX.
Scada trong hệ thống điện
Nói chung hệ thống SCADA là một hệ thống tập trung theo dõi và kiểm soát toàn bộ khu vực. Đây là gói phần mềm hoàn toàn được định vị trên phần cứng.
Một hệ thống giám sát tập hợp dữ liệu về quy trình và gửi lệnh điều khiển tới quy trình. SCADA được điều khiển từ xa qua thiết bị đầu cuối còn được gọi là RTU. Hầu hết các hành động điều khiển được tự động thực hiện bởi RTU hoặc PLC.
RTU bao gồm bộ chuyển đổi logic lập trình có thể được đặt thành yêu cầu cụ thể. Ví dụ, trong nhà máy nhiệt điện, dòng nước có thể được đặt thành giá trị cụ thể hoặc nó có thể được thay đổi theo yêu cầu.
Hệ thống SCADA cho phép người vận hành thay đổi điểm đặt cho dòng chảy và cho phép các điều kiện cảnh báo khi mất dòng chảy hay nhiệt độ cao và các điều kiện đều được hiển thị và ghi lại. Hệ thống SCADA giám sát hiệu suất tổng thể của vòng lặp. Hệ thống SCADA là một hệ thống tập trung để giao tiếp với cả công nghệ có dây và không dây đến các thiết bị khách. Các hệ thống SCADA có thể điều khiển chạy hoàn toàn tất cả các loại quy trình công nghiệp.
Ví dụ như: Hệ thống SCADA có thể tự động mở van xả, nếu có quá nhiều áp lực trong đường ống khí…
Cấu trúc phần cứng
Hệ thống SCADA nói chung có thể được phân thành hai phần:
- Lớp khách
- Lớp máy chủ dữ liệu
Lớp khách phục vụ cho tương tác giao diện máy.
Lớp máy chủ dữ liệu xử lý hầu hết các hoạt động dữ liệu quá trình.
Trạm SCADA đề cập đến các máy chủ và nó bao gồm một PC duy nhất. Các máy chủ dữ liệu giao tiếp với các thiết bị trong trường thông qua các bộ điều khiển quá trình như PLC hoặc RTU.
Các PLC được kết nối với các máy chủ dữ liệu trực tiếp hoặc thông qua mạng hoặc các bus trường. Hệ thống SCADA sử dụng mạng WAN và LAN, mạng LAN và mạng LAN bao gồm các giao thức internet được sử dụng để liên lạc giữa trạm chủ và thiết bị.
Các thiết bị vật lý như cảm biến được kết nối với PLC hoặc RTU. RTU chuyển đổi tín hiệu cảm biến thành dữ liệu số và gửi dữ liệu số đến chủ. Theo các phản hồi mà RTU nhận được, nó kích tín hiệu điện cho các rơle thực thi. Hầu hết các hoạt động giám sát và điều khiển được thực hiện bởi RTU hoặc PLC như chúng ta có thể thấy trong hình.
Cấu trúc phần mềm
Hầu hết các máy chủ đều xử lý đa nhiệm và theo thời gian thực. Các máy chủ chịu trách nhiệm thu thập và xử lý dữ liệu. Hệ thống SCADA bao gồm một chương trình phần mềm để hiển thị, thu thập dữ liệu, chẩn đoán và quản lý thông tin…Ví dụ như: quy trình bảo trì theo lịch trình, thông tin hậu cần, sơ đồ chi tiết cho một cảm biến cụ thể hoặc hướng dẫn xử lý sự cố hệ thống… Điều này có nghĩa là nhà điều hành có thể điều khiển kiểm soát toàn bộ sơ đồ hệ thống của nhà máy.
Scada system là gì
Hệ thống SCADA thực hiện các chức năng sau:
- Thu thập dữ liệu
- Truyền dữ liệu
- Trình bày thông tin / dữ liệu
- Giám sát / Kiểm soát
Các chức năng này được thực hiện bởi các cảm biến, RTU, bộ điều khiển, mạng truyền thông. Các cảm biến được sử dụng để thu thập thông tin quan trọng và RTU được sử dụng để gửi thông tin này đến bộ điều khiển và hiển thị trạng thái của hệ thống.
Theo trạng thái của hệ thống, người dùng có thể ra lệnh cho các thành phần hệ thống khác. Hoạt động này được thực hiện bởi mạng truyền thông.
Thu thập dữ liệu
Hệ thống thời gian thực bao gồm hàng ngàn thành phần và cảm biến. Điều rất quan trọng là phải biết trạng thái của các thành phần và cảm biến cụ thể. Ví dụ, một số cảm biến đo lưu lượng nước từ hồ chứa đến bể chứa nước và một số cảm biến đo giá trị áp suất khi nước được xả ra khỏi hồ chứa.
Truyền dữ liệu
Hệ thống SCADA sử dụng mạng có dây để liên lạc giữa người dùng và thiết bị. Các ứng dụng thời gian thực sử dụng rất nhiều cảm biến và các thành phần này cần được điều khiển từ xa. Hệ thống SCADA sử dụng thông tin liên lạc internet. Tất cả thông tin được truyền qua internet bằng các giao thức cụ thể. Cảm biến và rơle không thể giao tiếp với các giao thức mạng, do đó RTU được sử dụng để giao tiếp với cảm biến và giao diện mạng.
Câu hỏi đặt ra: Ví dụ như cảm biến nhiệt độ muốn truyền dữ liệu đo đạc lên hệ thống Scada thì phải làm thế nào?
Một câu hỏi rất hay đúng không nào các bạn?
Câu trả lời là: Cảm biến nhiệt độ hoạt động dựa trên tỉ lệ chuyển đổi giữa nhiệt độ và điện trở. Tức là tín hiệu xuất ra là giá trị điện trở tương ứng với nhiệt độ đo được.
Tín hiệu này không thể truyền lên hệ thống Scada đọc được.
Vậy thì phải làm sao?
Lúc này, chúng ta cần dùng đến một thiết bị có tên gọi là “Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ”
Bộ chuyển đổi tín hiệu này, có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu điện trở sang tín hiệu 4-20mA. Một tín hiệu chuẩn trong công nghiệp.
Với đầu ra là tín hiệu 4-20mA thì bài toán này dễ dàng giải quyết rồi đúng không nào?
Hơn nữa, tín hiệu 4-20mA là tín hiệu dòng điện analog, mà độ nhiễu của nó rất thấp, hầu như không ảnh hưởng đến kết quả. Chính vì thế, chúng được dùng làm tín hiệu để truyền đi xa.
Trình bày thông tin/ dữ liệu
Các mạng thông thường có một số chỉ báo có thể nhìn thấy để điều khiển. Nhưng trong hệ thống SCADA thời gian thực, có hàng ngàn cảm biến và báo động không thể xử lý đồng thời. Hệ thống SCADA sử dụng giao diện máy (HMI) để cung cấp tất cả thông tin được thu thập từ các cảm biến khác nhau.
Giao diện máy- người HMI
HMI là chữ viết tắt của Human-Machine Interface. Có nghĩa là giao diện máy- người. Là giao diện người dùng hoặc bảng điều khiển kết nối một người với máy, hệ thống hoặc thiết bị. Mặc dù thuật ngữ này có thể được áp dụng về mặt kỹ thuật cho bất kỳ màn hình nào cho phép người dùng tương tác với thiết bị, nhưng HMI được sử dụng phổ biến nhất trong bối cảnh của quy trình công nghiệp.
Hệ thống SCADA sử dụng giao diện máy người. Thông tin được hiển thị và theo dõi để được xử lý bởi con người. HMI cung cấp quyền truy cập của nhiều đơn vị điều khiển có thể là PLC và RTU. Màn hình HMI trình bày đồ họa của hệ thống.
Ví dụ: nó cung cấp hình ảnh đồ họa của máy bơm được kết nối với bể. Người dùng có thể thấy dòng chảy của nước và áp lực của nước.
Phần quan trọng của HMI là một hệ thống báo động được kích hoạt theo các giá trị được xác định trước. Ví dụ: Báo động mực nước bể được đặt các giá trị 60% và 70%. Nếu mực nước đạt trên 60%, báo động sẽ đưa ra cảnh báo bình thường và nếu mực nước đạt trên 70% thì báo động sẽ đưa ra cảnh báo quan trọng.
Giám sát / Kiểm soát
Hệ thống SCADA sử dụng các công tắc khác nhau để vận hành từng thiết bị và hiển thị trạng thái tại khu vực điều khiển. Bất kỳ phần nào của quá trình có thể được BẬT / TẮT từ trạm điều khiển bằng các công tắc này. Hệ thống SCADA được triển khai để hoạt động tự động mà không cần sự can thiệp của con người nhưng trong các tình huống quan trọng, nó cần được xử lý bởi con người.
Phần mềm Scada là gì
Trong các công trình nhà máy lớn, nhiều quá trình xảy ra đồng thời và mỗi quy trình cần được giám sát, đây thực sự là một nhiệm vụ phức tạp.
Các hệ thống SCADA được sử dụng để giám sát và điều khiển các thiết bị trong các quy trình công nghiệp bao gồm phân phối nước, phân phối dầu và phân phối điện. Mục đích chính của hệ thống này là xử lý dữ liệu thời gian thực và kiểm soát môi trường công nghiệp quy mô lớn từ xa.
Ví dụ: Trong thời gian thực, một hệ thống ghi nhật ký nhiệt độ cho hoạt động của nhà máy được thực hiện từ xa. Các cảm biến nhiệt độ được kết nối với vi điều khiển, được kết nối với phần mềm trên máy tính. Dữ liệu được thu thập từ các cảm biến nhiệt độ. Các cảm biến nhiệt độ liên tục gửi tín hiệu đến vi điều khiển để hiển thị các giá trị này trên màn hình. Người ta có thể đặt các tham số như giới hạn thấp và giới hạn cao trên màn hình máy tính. Khi nhiệt độ của cảm biến vượt quá điểm đặt, vi điều khiển sẽ gửi lệnh đến rơle tương ứng để TẮT/BẬT các cảm biến nhiệt độ qua tiếp điểm rơle.
So sánh hệ thống Scada và DCS
Scada là một hệ thống phổ biến mà luôn được sử dụng trong các nhà máy công nghiệp tiên tiến. Chúng luôn được so sánh với hệ thống điều khiển phân tán DCS.
Chúng ta có thể hiểu 2 hệ thống này như sau:
- DCS là từ viết tắt của các hệ thống điều khiển phân tán; SCADA là từ viết tắt của Kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu
- DCS được định hướng theo quy trình; SCADA là định hướng thu thập dữ liệu
- DCS là quá trình điều khiển trạng thái; Hệ thống SCADA được điều khiển theo sự kiện
- DCS là một hệ thống điều khiển quá trình sử dụng mạng để kết nối các cảm biến, bộ điều khiển, vận hành thiết bị đầu cuối và bộ truyền động. Một DCS thường chứa một hoặc nhiều máy tính để điều khiển và chủ yếu sử dụng cả kết nối và giao thức độc quyền để liên lạc; SCADA có thể được gọi là Giao diện người-máy (HMI). Các hệ thống SCADA được sử dụng để giám sát hoặc kiểm soát các quá trình hóa học, vật lý hoặc truyền tải…
- Hệ thống điều khiển phân tán (DCS) bao gồm một hoặc nhiều bộ điều khiển được sử dụng để thực hiện các kỹ thuật điều khiển quy trình tiên tiến; Hệ thống kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA) không thể thực hiện các kỹ thuật kiểm soát quy trình tiên tiến.
- DCS được tích hợp nhiều hơn và có thể làm nhiều thứ cao cấp hơn; nhưng hệ thống SCADA linh hoạt hơn.
Ưu nhược điểm của hệ thống Scada
Ưu điểm
- Hệ thống SCADA cung cấp thông tin cơ học và đồ họa trên giao diện HMI
- Khả năng tự động hóa cao thay thế con người trong nhiều công việc, khả năng
- chịu lỗi cao.
- Hệ thống SCADA có thể dễ dàng mở rộng. Chúng ta có thể thêm bộ thiết bị điều khiển và cảm biến theo yêu cầu.
- Hệ thống SCADA có khả năng vận hành các tình huống quan trọng.
Nhược điểm
Hệ thống Scada có cấu trúc tập trung, các thông tin từ nhiều điểm đo tập trung về máy tính chủ để xử lý. Điều này dẫn đến việc dễ tắc nghẽn thông tin, hệ thống nhanh quá tải. Vì vậy chỉ thích hợp với các hệ thống nhỏ (thường dưới 100 điểm đo). Chẳng hạn hệ này phù hợp với hệ thống điều độ trung tâm hệ thống điện quốc gia.
Ứng dụng của hệ thống Scada
Hệ thống Scada mặc dù cũng có không ít những nhược điểm. Nhưng không vì thế mà độ phổ biến và ứng dụng của chúng ít đi. Ngược lại, Scada còn được sử dụng rất nhiều, rất rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp và nhà máy. Ví dụ như:
- Sản xuất, truyền tải và phân phối điện
- Hệ thống phân phối nước và quản lý hồ chứa
- Quản lý giám sát hệ thống các tòa nhà công cộng như hệ thống sưởi ấm, làm mát, báo động…
- Hệ thống điều khiển đèn giao thông
Những thông tin về hệ thống Scada mà Huphaco đã cung cấp trong nội dung bài viết này; nhằm mục đích đem đến những kiến thức bổ ích; cho các bạn đọc đang theo học hay làm việc trong ngành kỹ thuật.
Qua quá trình biên soạn, không tránh những thiếu sót, rất mong nhận được góp ý của các bạn!
Cảm ơn bạn đọc!
