Hệ Thống SCADA: Cấu Trúc, Hoạt Động và Chế Độ Truyền Thông
Hệ thống SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát và điều khiển các quá trình công nghiệp. Để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả, các thành phần chính của hệ thống SCADA phải phối hợp chặt chẽ với nhau.
Dưới đây là một cái nhìn tổng quan về cấu trúc, hoạt động và các chế độ truyền thông của hệ thống SCADA.
1. Thành Phần Chính Của Hệ Thống SCADA
Trạm điều khiển giám sát trung tâm
Trạm điều khiển giám sát trung tâm bao gồm một hoặc nhiều máy chủ trung tâm (Central Host Computer Server). Đây là nơi người vận hành giám sát và điều khiển các quá trình công nghiệp thông qua giao diện người-máy (HMI).
Giao diện người – máy HMI (Human – Machine Interface)
HMI là thiết bị hiển thị giúp người vận hành quan sát, điều khiển và giám sát quá trình xử lý dữ liệu trong hệ thống SCADA. Giao diện này cung cấp thông tin trực quan để dễ dàng thực hiện các thao tác điều khiển.
Trạm thu thập dữ liệu trung gian
Trạm thu thập dữ liệu bao gồm các thiết bị như RTU (Remote Terminal Units) hoặc PLC (Programmable Logic Controllers), chịu trách nhiệm giao tiếp với các thiết bị chấp hành như cảm biến, van, và hộp điều khiển đóng cắt. Các trạm này thu thập dữ liệu từ các thiết bị và gửi về trung tâm giám sát.
Hệ thống truyền thông
Hệ thống truyền thông trong SCADA bao gồm các mạng truyền thông công nghiệp, các thiết bị viễn thông và các thiết bị chuyển đổi kênh giúp truyền tải dữ liệu từ các thiết bị tại hiện trường đến các trạm điều khiển trung tâm. Các thiết bị này thường kết nối thông qua mạng LAN và sử dụng các giao thức truyền thông như IEC 870-5-101 và ICCP.
2. Mô hình hoạt động của hệ thống SCADA
Các hệ thống SCADA hiện đại sử dụng máy tính và công nghệ truyền thông để tự động hóa việc giám sát và điều khiển các quá trình trong công nghiệp.
Nhiệm vụ chính của hệ thống là thu thập dữ liệu từ các cảm biến và các thiết bị tại hiện trường, sau đó trình bày dữ liệu này một cách dễ hiểu cho người vận hành thông qua giao diện người-máy (HMI).
Hệ thống SCADA nhận diện và xử lý các “tag” thông tin, như nhiệt độ, mức, lưu lượng, v.v., và truyền tải dữ liệu cho người dùng.
3. Các chế độ truyền thông của hệ thống SCADA
Truyền thông giữa các trạm SCADA
Truyền thông giữa các trạm SCADA có thể sử dụng giao thức do nhà sản xuất hệ thống SCADA phát triển hoặc các giao thức chuẩn. Việc truyền dữ liệu này có thể thực hiện qua các đường thuê bao riêng, mạng Ethernet TCP/IP hoặc modem.
Truyền thông theo phương pháp polling (Master/Slave)
Trong chế độ polling, trạm trung tâm (Master) có quyền điều khiển các trạm ở xa (Slave), yêu cầu các trạm này trả lời theo một trình tự. Điều này giúp tránh xung đột trong việc truyền dữ liệu và làm cho quá trình thu thập dữ liệu trở nên hiệu quả hơn.
Truyền thông với các thiết bị trường
Chế độ này thực hiện bằng cách chia sẻ giao thức với các thiết bị tại hiện trường thông qua các phương thức như polling hoặc cơ chế báo cáo loại trừ (Report by Exception). Khi có sự thay đổi trong các giá trị, PLC hoặc RTU sẽ gửi thông tin đến trạm trung tâm.
Truyền thông trên cơ sở ngắt phiên
Trong chế độ ngắt phiên, khi giá trị đầu vào của PLC hoặc RTU thay đổi hoặc vượt qua giới hạn đã đặt trước, hệ thống sẽ tự động gửi thông tin về trạm trung tâm mà không cần truyền tải liên tục, giúp tiết kiệm băng thông và tăng tính hiệu quả.
Truyền thông với hệ thống khác
Hệ thống SCADA cũng có thể giao tiếp với các hệ thống khác thông qua các cơ sở dữ liệu hoặc công nghệ như XML và OPC. Điều này giúp hệ thống có thể tích hợp với các ứng dụng hoặc nhà cung cấp khác.
4. Các cấp điều khiển trong hệ thống SCADA
Cấp vận hành (Cấp trường)
Đây là cấp độ mà các kỹ sư và công nhân vận hành giám sát và theo dõi tình trạng hoạt động của thiết bị và các thông số trong quá trình sản xuất.
Cấp điều khiển (Tại phòng điều khiển)
Ở cấp độ này, các kỹ sư điều khiển tự động giám sát và điều khiển các thiết bị trong quá trình sản xuất thông qua giao diện HMI hoặc bàn điều khiển (Operator Panel).
Cấp giám sát, quản lý
Tại cấp giám sát, nhà quản lý có thể theo dõi tình trạng hoạt động của các thiết bị và toàn bộ dây chuyền sản xuất thông qua hệ thống SCADA. Giám sát có thể thực hiện tại nhà máy (nhà vận hành) hoặc từ xa (tại trung tâm điều độ).
Kết Luận
Hệ thống SCADA là nền tảng quan trọng trong việc giám sát và điều khiển các quá trình công nghiệp. Với các thành phần chính như trạm điều khiển trung tâm, giao diện HMI, trạm thu thập dữ liệu và hệ thống truyền thông, SCADA giúp tối ưu hóa việc thu thập dữ liệu và điều khiển từ xa. Các chế độ truyền thông của SCADA, từ phương pháp polling đến truyền thông qua ngắt phiên, giúp tăng cường hiệu quả và độ chính xác trong việc giám sát và điều khiển các thiết bị, quy trình trong công nghiệp.
Tự Động Hóa PLCTECH chuyên cung cấp các khóa học về Điện Công Nghiệp và Tự Động Hóa. Hãy tham gia các khóa học Tủ Điện và Lập Trình PLC của chúng tôi để phát triển kỹ năng chuyên môn trong lĩnh vực này, bao gồm:
Địa chỉ đào tạo
Hà Nội: Số 11 Ngõ 2E Dịch Vọng – Cầu Giấy Xem bản đồ
HCM: 97 Đường Số 3 – Hiệp Bình Phước – TP. Thủ Đức Xem bản đồ
Liên hệ
Điện thoại / Zalo: 0987 635 127 (Hỗ trợ 24/7)
Website: https://plctech.com.vn/
Fanpage: https://www.facebook.com/PLCTechHN
