Hệ Thống SCADA: Cấu Trúc, Hoạt Động, Chế Độ Truyền Thông

Hệ Thống SCADA: Cấu Trúc, Hoạt Động, Chế Độ Truyền Thông

Để đảm bảo khả năng hoạt động và vận hành. Hệ thống SCADA đều cần phải có thành phần chính sau:

Thành phần chính của hệ thống SCADA

1. Trạm điều khiển giám sát trung tâm

Là một hay nhiều máy chủ trung tâm (Central Host Computer Server).

Giao diện người – máy HMI (Human – Machine Interface)

Là các thiết bị hiển thị quá trình xử lý dữ liệu để người vận hành điều khiển các quá trình hoạt động của hệ thống.

2. Trạm thu thập dữ liệu trung gian

Là các khối thiết bị vào ra đầu cuối từ xa RTU (Remote Terminal Units)

hoặc là các khối điều khiển logic khả trình PLC (Programmable Logic Controllers)

có chức năng giao tiếp với các thiết bị chấp hành (cảm biến cấp trường, các hộp điều khiển đóng cắt và các van chấp hành…).

3. Hệ thống truyền thông

Bao gồm các mạng truyền thông công nghiệp, các thiết bị viễn thông và các thiết bị chuyển đổi dồn kênh có chức năng truyền dữ liệu cấp trường đến các khối điều khiển và máy chủ

Toàn bộ các thiết bị được kết nối thông qua một hệ thống mạng cục bộ LAN. Hệ thống SCADA tại trung tâm sẽ kết nối với các RTU ở các trạm biến áp sử dụng giao thức truyền tin IEC 870-5-101 master. Đồng thời kết nối với Hệ thống SCADA /EMS của Trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia bằng giao thức ICCP.

Mô hình hệ thống SCADA hoạt động thế nào?

Ngày nay, các hệ thống tự động hóa công nghiệp sử dụng máy tính và các công nghệ truyền thông. Chúng dùng để tự động hóa các quá trình giám sát và điều khiển trong công nghiệp. Những hệ thống này có nhiệm vụ thu thập dữ liệu trong các môi trường phức tạp. Sau đó các dữ liệu này cần được trình bày một cách thân thiện cho người vận hành. Nhiệm vụ này sẽ được các tài nguyên đồ họa phức tạp (giao diện người – máy) và các nội dung đa phương tiện hỗ trợ thực hiện.

hệ thống SCADA

Trong quá trình hoạt động, hệ thống SCADA sẽ liên tục nhận diện các tag thông tin. Chúng có thể là các biến số hoặc chữ cái.

Các tag thông tin này có liên quan tới các ứng dụng. Có thể thực hiện bằng các hàm máy tính hoặc biểu diễn các điểm vào/ra của quá trình điều khiển. Đối với trường hợp này, mỗi biến của quá trình thực tế sẽ được thể hiện bằng một kết nối tương ứng. Kết nối này diễn ra giữa bộ điều khiển và hệ thống. Các thông tin dựa vào các giá trị của các tag đã được thu thập và biểu diễn cho người dùng. Ví dụ như nhiệt độ, mức, lưu lượng…

>> Xem thêm tài liệu Điện – Tự Động Hóa: https://plctech.com.vn/category/tai-lieu/

>> Kiến Thức ngành Điện – Tự Động Hóa: https://plctech.com.vn/category/tin-tuc/

Các chế độ truyền thông của hệ thống SCADA

Chức năng chính của bất kỳ hệ thống điều khiển SCADA nào cũng là: Việc trao đổi dữ liệu/thông tin (truyền thông).

hệ thống SCADA

1. Truyền thông giữa các trạm SCADA

Chế độ này có thể thực hiện với các giao thức được phát triển bởi các nhà sản xuất hệ thống SCADA, hoặc thậm chí bằng các giao thức đã được biết đến.

Chúng được thực hiện thông qua các đường thuê bao riêng, các mạng Ethernet TCP/IP hoặc quay số (modem).

2. Truyền thông theo phương pháp polling (Master/Slave)

Chế độ này diễn ra tại trạm trung tâm (Master). Nó có quyền điều khiển toàn bộ hệ thống trạm, truy vấn các trạm ở xa (Slave) theo trình tự. Các trạm ở xa chỉ trả lời trạm trung tâm sau khi nhận được yêu cầu từ trạm này.

Điều này giúp không có sự xung đột về truyền dữ liệu trên mạng, giúp việc thu thập dữ liệu trở nên đơn giản hơn. Đặc biệt, chế độ này có khả năng truyền thông từ trạm trung tâm tới các trạm ở xa.

3. Truyền thông với các thiết bị trường

Chế độ này được thực hiện bằng cách chia sẻ giao thức với các phương pháp có thể là domain công cộng hoặc hạn chế.

Chế độ này thường hoạt động khi polling hoặc bị gián đoạn, theo các chỉ định thông thường với cơ chế báo cáo loại trừ (Report by Exception).

4. Truyền thông trên cơ sở ngắt phiên

Chế độ này được thực hiện khi PLC hoặc RTU giám sát các giá trị đầu vào của nó. Ngoài ra, còn khi kiểm tra các thay đổi kỹ thuật hoặc các giá trị vượt qua các giới hạn đặt trước. Khi đó PLC/RTU sẽ gửi thông tin/dữ liệu về trạm trung tâm.

Điều này giúp tránh được việc truyền các dữ liệu không cần thiết. (Vì nó sẽ làm tăng sự chiếm dụng băng thông mạng). Hơn nữa, nó cũng cho phép kiểm tra nhanh các thông tin quan trọng, cũng như việc truyền dữ liệu gữa các trạm ở xa (Slave-to-Slave).

5. Truyền thông với hệ thống khác

Ví dụ như trình tự phối hợp, hoặc các bộ thu thập dữ liệu hoặc các nhà cung cấp, có thể thực hiện với các module riêng, thông qua các cơ sở dữ liệu hoặc các công nghệ khác. Ví dụ như XML và OPC.

Các cấp phổ biến của hệ điều khiển hệ thống SCADA

1. Cấp vận hành (Cấp trường)

Là cấp độ để các kỹ sư, công nhân vận hành, theo dõi hoạt động của thiết bị, các thông số theo quy trình công nghệ đặt ra.

2. Cấp điều khiển (Tại phòng điều khiển)

Là cấp độ các kỹ sư điều khiển tự động sẽ giám sát, điều khiển các thông số, tình trạng của các thiết bị và toàn bộ dây truyền sản xuất theo quy trình đã đặt ra bằng thao tác, theo dõi trên bảng thông số, màn hình hiển thị và điều khiển qua giao diện phần mềm (HMI-Human Machine Interface) hay bàn điều khiển (Operator Panel).

3. Cấp giám sát, quản lý

Có 2 hình thức tương đương nhau:

+ Giám sát tại nhà máy (Tại nhà vận hành):Nhà quản lý sẽ theo dõi các thông số, tình trạng thiết bị và toàn bộ hoạt động của dây truyền sản xuất theo yêu cầu qua giao diện máy tính được kết nối trực tiếp với phòng điều khiển qua đó có thể nắm được tình hình sản xuất, tình trạng vật tư thiết bị, lên kế hoạch sản xuất ,truyền tải,…

+ Giám sát từ xa (Tại trung tâm): Tại trung tâm của tổng công ty, nhà quản lý tại đây có thể theo dõi, giám sát mọi họat động của nhà máy thông qua máy tính được kết nối từ xa qua mạng. Từ đó có kế hoạch sản xuất, điều độ, bán hàng và nhập hàng.

>> Tham khảo thêm các tài liệu hay khác:

[Trọn Bộ Tài Liệu] Mạng Truyền Thông Trong Công Nghiệp

Tổng Hợp Tập Lệnh Lập Trình PLC Mitsubishi / Full Trọn Bộ Tài Liệu

Trọn Bộ Tài Liệu Hướng Dẫn Sử Dụng Autocad Electrical