Sử dụng hệ thống SCADA một hệ thống điều khiển giám sát và thu nhập dữ liệu. Nhằm hỗ trợ con người trong quá trình giám sát và điều khiển từ xa. Theo định nghĩa trên thì SCADA là một hệ thống các yếu tố phần mềm và phần cứng cho phép các tổ chức công nghiệp:
Kiểm sốt các quy trình cơng nghiệp tại local hoặc tại các địa điểm từ xa. Theo dõi, thu thập và xử lý dữ liệu.
Tương tác trực tiếp với các thiết bị như cảm biến, van, máy bơm, động cơ và nhiều thứ khác qua phần mềm giao diện người máy (HMI).
Ghi sự kiện vào một file nhật ký hoặc CSDL.
Kiến trúc SCADA cơ bản bắt đầu bằng bộ điều khiển logic lập trình (PLC) hoặc thiết bị đầu cuối từ xa (RTU). PLC và Rtu là các máy vi tính giao tiếp với một loạt các đối tượng như HMI, cảm biến và thiết bị đầu cuối, sau đó định tuyến thơng tin từ các đối tượng đó đến máy tính bằng phần mềm SCADA. Phần mềm SCADA xử lý, phân phối và hiển thị dữ liệu, giúp người vận hành và các nhân viên khác phân tích dữ liệu và đưa ra quyết định quan trọng.
42
3.4.1 Thành phần cơ bản của kiến trúc SCADA
Giao diện quá trình hoạt động: Bao gồm các cảm biến, thiết bị đo, thiết bị
chuyển đổi và các cơ cấu chấp hành.
Trạm thu thập dữ liệu trung gian: Là các khối thiết bị đầu cuối từ xa RTU
(Remote Terminal Units) hoặc các khối điều khiển logic khả trình PLC có chức năng giao tiếp với các thiết bị chấp hành.
Hệ thống truyền thông: Bao gồm các mạng truyền thông công nghiệp, các thiết
bị viễn thông và các thiết bị chuyển đổi dịng kênh có chức năng truyền dữ liệu cấp trường đến các khối điều khiển và máy chủ.
Hệ thống điều khiển giám sát: Bao gồm các phần mềm và giao diện người -
máy HMI (Human Machine Interface).
43
3.4.2 Cơ chế thu thập dữ liệu của SCADA
Kết cấu của một hệ thống SCADA.
Hệ thống SCADA có ba phần: Các PC ở phịng điều khiển trung tâm, các RTU hay PLC ở các trạm xa và thiết bị thông tin để kết nối hai phần trên với nhau. Kết cấu phần mềm của phần PC ở phòng điều khiển trung tâm được thể hiện tương tự như phần HMI của hệ thống DCS: Hiển thị, điều khiển từ phòng điều khiển trung tâm, thu thập dữ liệu, quản lý dữ liệu, quản lý báo động, báo cáo. Các hệ thống SCADA cũ chạy trên môi trường DOS, VMS hay UNIX. Các hệ thống mới chạy trên nền của Windows, Linux.
- SCADA Server : Chính là máy Server của hệ thống SCADA ở trung tâm được nối với RTU hoặc PLC. Trong cấu trúc phần mềm máy chủ Server có chức năng thu thập, chia sẻ dữ liệu với các máy Client thông qua mạng Ethernet và gửi mệnh lệnh từ các Client trực tiếp đến các bộ điều khiển. Vì vậy trên các máy Server thường được dùng để cài đặt các phần mềm phát triển, thiết lập cấu hình truyền thơng để kết nối với thiết bị hiện trường.
- SCADA Client: Gồm các máy tính cơng nghiệp được nối với máy Server bằng mạng Ethernet. Các máy tính này sẽ được cài phần mềm giao diện người máy HMI kết nối dữ liệu của máy Server để hiển thị hoặc điều khiển. Tức là các máy Client này sẽ thu thập các trạng thái điều khiển các bộ controller gián tiếp thông qua máy Server. Mối quan hệ giữa các Client và Server do các kỹ sư lập trình thiết lập, tuỳ thuộc vào phần mềm công nghiệp được sử dụng trong hệ SCADA.
- PLC: Các PLC được nối với các I/O tại các trạm. Các đầu vào, qua PLC cho các thiết bị SCADA ở phòng điều khiển trung tâm biết trạng thái của hệ thống tại hiện trường. Thiết bị SCADA có thể điều khiển bằng cách thao tác đầu ra, cũng như qua các PLC.
44
3.4.3 Lợi ích của SCADA
Với cơ chế hoạt động trên, một hệ thống SCADA sẽ cho phép các doanh nghiệp thu thập, quản lý dữ liệu, tương tác và kiểm soát hoạt động của các loại máy móc, thiết bị như van, máy bơm hay các động cơ, cũng như lưu trữ mọi thông tin vào tập máy chủ. Nhờ tính năng ưu việt, hệ thống SCADA đã và đang được ứng dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp hiện đại như năng lượng, thực phẩm, dầu khí, vận tải, xử lý nước và rác thải,… với một số ưu thế nổi bật như:
- Nâng cao năng suất: Nhờ q trình phân tích các quy trình sản xuất, nhà quản lý có thể dùng các thông tin này để gia tăng hiệu quả sản xuất và cải tiến kỹ thuật.
- Cải thiện chất lượng sản xuất: Cũng thông qua việc phân tích các hoạt động, nhà quản lý có thể tìm cách hạn chế, ngăn chặn các sai sót trong q trình sản xuất.
- Giảm chi phí vận hành và bảo trì: Khi một hệ thống SCADA được lắp đặt, doanh nghiệp sẽ không cần quá nhiều nhân sự cho việc quản lý giám sát các thiết bị hiện trường được đặt ở các vị trí xa. Bên cạnh đó, doanh nghiệp cũng khơng phải chi trả cho các chuyến đi kiểm tra, bảo trì ở xa, thế nên chi phí bảo trì cũng sẽ được giảm bớt.
- Bảo toàn vốn đầu tư: Khi các chủ nhà máy đầu tư nâng cấp hoạt động sản xuất, họ cần đảm bảo sự nâng cấp đó có tính lâu dài. Một hệ thống SCADA được thiết kế mở sẽ
45
cho phép chủ đầu tư chỉnh sửa, thay đổi tuỳ theo quy mơ sản xuất, nhờ đó giúp loại bỏ các hao hụt theo thời gian.