| Mô hình nhà máy thông minh không chỉ đang là xu hướng tất yếu của thế giới mà còn là niềm mong mỏi và khao khát của rất nhiều doanh nghiệp hiện nay. Vì nó không chỉ giúp các doanh nghiệp giảm thiểu chi phí, tiết kiệm thời gian nguồn lực mà nó còn nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Và SCADA – hệ thống kiểm soát và thu thập dữ liệu là giải pháp không thể thiếu trong mô hình đó. Vậy SCADA là gì? SCADA được ứng dụng như thế nào và sự phát triển của nó ra
sao? Show
 Mục lục nội dung
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là hệ thống giám sát và vận hành nhà máy giúp con người kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu từ xa. Có thể coi SCADA là một kiến trúc hệ thống điều khiển bao gồm máy tính , truyền thông dữ liệu được nối mạng và giao diện người dùng đồ họa (GUI) để quản lý giám sát quá trình cấp cao , đồng thời bao gồm các thiết bị ngoại vi khác như: bộ điều khiển logic khả lập trình (PLC) và tỷ lệ rời rạc bộ điều khiển -dẫn xuất liên kết (PID) để giao tiếp với nhà máy hoặc máy móc quy trình. Hay nói một cách khác SCADA là một hệ thống các yếu tố phần mềm và phần cứng cho phép các tổ chức công nghiệp:
SCADA là một hệ thống điều khiển mạnh mẽ được thiết kế để thu thập, phân tích và trực quan hóa dữ liệu từ các thiết bị công nghiệp. Người vận hành có thể xem các phép đo quan trọng như nhiệt độ, độ rung, mức sử dụng điện và mức độ trên các thiết bị công nghiệp. Sử dụng các giải pháp SCADA hiện đại, người vận hành và người giám sát hiện trường có thể truy cập dữ liệu có thể hành động và quản lý hàng trăm tài sản mà không cần đến mọi thiết bị hiện trường. Điều này có thể giúp các doanh nghiệp nói chung và các nhà máy sản xuất công nghiệp nói riêng có thể tiết kiệm chi phí một cách đáng kể. Đọc thêm: TOP 5 lý do các giải pháp giám sát từ xa trở thành xu hướng năm 2021 2. Sự phát triển của hệ thống SCADA2.1. Thế hệ đầu tiên: “Nguyên khối”Tính toán hệ thống SCADA ban đầu được thực hiện bởi các máy tính mini lớn . Các dịch vụ mạng chung không tồn tại vào thời điểm SCADA được phát triển. Do đó các SCADA là các hệ thống độc lập không có kết nối với các hệ thống khác. Các giao thức truyền thông được sử dụng hoàn toàn thuộc sở hữu độc quyền vào thời điểm đó. Khả năng dự phòng của hệ thống SCADA thế hệ đầu tiên đạt được bằng cách sử dụng hệ thống máy tính lớn dự phòng được kết nối với tất cả các vị trí Thiết bị đầu cuối từ xa và được sử dụng trong trường hợp hệ thống máy tính lớn chính bị lỗi. Một số hệ thống SCADA thế hệ đầu tiên được phát triển dưới dạng hoạt động “chìa khóa trao tay” chạy trên các máy tính mini như dòng PDP-11. 2.2. Thế hệ thứ hai: “Phân tán”Thông tin SCADA và xử lý lệnh được phân phối trên nhiều trạm được kết nối qua mạng LAN. Thông tin đã được chia sẻ trong thời gian gần thực. Mỗi trạm chịu trách nhiệm cho một nhiệm vụ cụ thể, giúp giảm chi phí so với SCADA thế hệ thứ nhất. Các giao thức mạng được sử dụng vẫn chưa được tiêu chuẩn hóa. Vì các giao thức này là độc quyền nên rất ít người ngoài các nhà phát triển biết đủ để xác định mức độ an toàn của cài đặt SCADA. Bảo mật của cài đặt SCADA thường bị bỏ qua. Đọc thêm: Sự khác biệt giữa Cloud SCADA và SCADA truyền thống 2.3. Thế hệ thứ ba: “Được nối mạng”Tương tự như một kiến trúc phân tán, bất kỳ SCADA phức tạp nào cũng có thể được rút gọn thành các thành phần đơn giản nhất và được kết nối thông qua các giao thức truyền thông. Trong trường hợp thiết kế nối mạng, hệ thống có thể được trải rộng trên nhiều mạng LAN được gọi là mạng điều khiển quá trình (PCN) và được phân tách về mặt địa lý. Một số SCADA kiến trúc phân tán chạy song song, với một người giám sát và sử gia duy nhất, có thể được coi là một kiến trúc mạng. Điều này cho phép tạo ra một giải pháp hiệu quả hơn về chi phí trong các hệ thống quy mô rất lớn. 2.4.Thế hệ thứ tư: “Dựa trên web”Sự phát triển của internet đã khiến các hệ thống SCADA triển khai các công nghệ web cho phép người dùng xem dữ liệu, trao đổi thông tin và kiểm soát các quy trình từ mọi nơi trên thế giới thông qua kết nối web SOCKET. Đầu những năm 2000 chứng kiến sự gia tăng của các hệ thống Web SCADA. Hệ thống SCADA web sử dụng các trình duyệt internet như Google Chrome và Mozilla Firefox làm giao diện người dùng đồ họa (GUI) cho các nhà khai thác HMI. Điều này giúp đơn giản hóa việc cài đặt phía máy khách và cho phép người dùng truy cập hệ thống từ nhiều nền tảng khác nhau bằng trình duyệt web như máy chủ, máy tính cá nhân, máy tính xách tay, máy tính bảng và điện thoại di động. 3. Hệ thống SCADA thường được sử dụng trong lĩnh vực nào?SCADA được triển khai và sử dụng tại hầu hết các cơ sở công nghiệp nói chung và các nhà máy công nghiệp nói riêng. Chúng thường được tìm thấy ở bất cứ nơi nào sử dụng tự động hóa công nghiệp — việc sử dụng công nghệ tiên tiến để tự động hóa các tác vụ thủ công. Các công ty tận dụng SCADA để hỗ trợ cơ sở hạ tầng quan trọng tạo thành xương sống của nhiều ngành công nghiệp hiện đại như: Năng lượng, chế tạo, dầu khí, tái chế, vận chuyển nước và chất thải… Và 3 ứng dụng phổ biến nhất của SCADA có thể kể đến là:
3.1. Hệ thống quản lý và xử lý nướcCác công ty nước ứng dụng SCADA hiện đại để giám sát và điều khiển từ xa máy bơm, động cơ, bể chứa nước và các thiết bị quan trọng khác. Thông tin chi tiết từ phần mềm SCADA giúp giảm thiểu hư hỏng tài sản và đảm bảo các dịch vụ cấp nước luôn hoạt động trơn tru. Ví dụ: Công ty Nước San Jose sử dụng nền tảng SCADA thế hệ tiếp theo của Samsara để theo dõi hiệu quả hoạt động trực tiếp, giảm chi phí năng lượng và cung cấp dịch vụ đáng tin cậy cho hơn 1 triệu khách hàng. Đọc thêm: SCADA là gì? Tìm hiểu chung về SCADA 3.2. Cơ sở dầu khíSCADA cung cấp cho các nhà quản lý mỏ dầu và khí đốt khả năng hiển thị theo thời gian thực về các tài sản nằm rải rác trên các địa điểm ở xa. Bảng điều khiển dựa trên web cho phép người vận hành xem và kiểm soát từ xa các hoạt động quan trọng của sứ mệnh như mức độ áp suất và độ rung trên bồn chứa và đường ống. Dữ liệu trong nháy mắt này giúp ngăn chặn thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch và khả năng rò rỉ hoặc tràn thảm hại. 3.3. Các nhà máy sản xuấtĐược coi là nguồn gốc của SCADA, các tầng sản xuất đã sớm áp dụng hệ thống kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu vào giữa thế kỷ 20. Ngày nay, các nhà sản xuất có thể sử dụng nền tảng SCADA để giảm thiểu thời gian chết, phát hiện các sự cố máy móc tiềm ẩn trước khi chúng leo thang. 4. Các thành phần của hệ thống SCADACấu trúc hệ thống SCADA bao gồm có các thành phần cơ bản sau:
5. Xu hướng phát triển của SCADACho đến nay, SCADA vẫn luôn được cải tiến liên tục và trong những năm gần đây, các chuyên gia dự đoán hệ thống này sẽ phát triển theo các xu hướng chính sau: Kết hợp hệ điều hành Windows với các hệ thống SCADANền tảng Windows giúp gia tăng sự ổn định, khả năng bảo trì phần cứng và phần mềm cũng như khả năng thay thế cho sản phẩm SCADA sẵn có. Ngoài ra, chi phí của phương thức này lại rất cạnh tranh cho hầu hết các doanh nghiệp. Giao thức mởViệc sử dụng các giao thức mở không chỉ là nhu cầu của thị trường, mà đã trở thành xu hướng nhằm làm giảm các chi phí khi tích hợp hệ thống, cho phép thu được các dữ liệu ổn định, và làm giảm thời gian thiết kế các ứng dụng. Tuy nhiên,doanh nghiệp không chỉ cần xem xét khả năng tương thích của các giao thức, mà còn cần tối ưu hóa chúng khi sử dụng trong hệ thống SCADA. Vì thế, đồng bộ hóa cơ sở dữ liệu giữa các thiết bị và phần mềm được đánh giá là sẽ giúp các doanh nghiệp có nhiều lợi ích hơn từ cấu trúc hệ thống mở. Tích hợp dữ liệu và cấu trúc OPC UA (OPC Unified Architecture)Việc tích hợp dữ liệu giữa SCADA và các hệ thống khác trong doanh nghiệp như hệ thống hoạch định tài nguyên doanh nghiệp (ERP), chuỗi cung cấp –Supply Chain, và các hệ thống khác, ngày càng trở nên quan trọng. OPC nổi lên như là một nỗ lực tiêu chuẩn hóa các lớp của bộ điều khiển I/O, truy cập dữ liệu – (DA), các sự kiện và cảnh báo (AE), dữ liệu quá khứ (HAD) và các tính năng khác. Sáng kiến này tập trung vào khả năng tương tác của các hệ thống, và tìm kiếm một tiêu chuẩn chung cho các mô hình riêng lẻ. Với việc sử dụng một tiêu chuẩn chung, phương pháp này có thể áp dụng với bất kỳ hệ điều hành nào, từ đó giúp tạo ra các mô hình dữ liệu lớn hơn trong các hệ thống SCADA, và giúp mở rộng hệ thống tùy theo sự phát triển quy mô doanh nghiệp. |
