Hệ thống SCADA - Hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu từ xa

Ngày đăng: 14-12-2023, 9:32 am

Nhà máy thủy điện, nhà máy sản xuất đồ uống, nhà máy xử lý nước thải,...cùng các loại nhà máy sản xuất thuộc các lĩnh vực công nghiệp khác nhau đã và đang lựa chọn hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu từ xa - SCADA vào quy trình quản lý hoạt động chung.

Đặc điểm của hệ thống SCADA mang tính ứng dụng như thế nào? Chi tiết nội dung dưới bài viết sẽ cho ta cái nhìn toàn diện và cụ thể.

Tổng quan về Hệ thống SCADA

Hệ thống SCADA: điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu thông minh

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu mang đặc tính từ xa và theo thời gian thực.

Hệ thống SCADA là tập hợp các thành phần gồm: phần mềm và phần cứng cho phép giám sát và điều khiển các nhà máy, cả cục bộ và từ xa.

Việc thu thập dữ liệu theo thời gian thực mà không cần trực tiếp đến hiện trường nơi đặt thiết bị máy móc cung cấp cách thức tối ưu hóa hiệu quả, giảm chi phí cũng như tiến tới hợp lý hóa hoạt động trong lĩnh vực công nghiệp của nhà máy.

Trong quy trình công nghiệp cần theo dõi nhiều nội dung, việc thu thập thông tin phù hợp có thể trở thành gánh nặng (về mặt nhân sự, thời gian, chi phí). Do đó, ứng dụng hệ thống SCADA được là giải pháp tối ưu được các tổ chức công nghiệp lựa chọn nhằm khai thác truy cập dữ liệu có thể hành động và quản lý thiết bị. 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 mà không cần tới trực tiếp hiện trường thông qua SCADA.

Tóm lại, hệ thống SCADA đóng vai trò quan trọng trong thống quản lý giám sát hoạt động công nghiệp một cách thông minh. Nó cho phép người vận hành:

Kiểm soát các quy trình công nghiệp tại địa phương hoặc tại các địa điểm từ xa
Theo dõi, thu thập và xử lý dữ liệu thời gian thực
Tương tác trực tiếp với các thiết bị như cảm biến, van, máy bơm, động cơ, v.v. thông qua phần mềm giao diện người-máy (HMI)
Ghi lại các sự kiện thành 1 file dữ liệu

Sự khác biệt trước và sau khi ứng dụng hệ thống SCADA

Trước khi hệ thống SCADA được đưa vào ứng dụng, hầu hết các nhà máy sản xuất, đặc biệt là các địa điểm máy móc ở xa cần có nhân viên đứng máy tại chỗ để điều khiển và giám sát bằng tay. Cụ thể là nhân viên của nhà máy phải giám sát và điều khiển các quy trình công nghiệp thông qua công tắc chọn, nút nhấn và nút quay cho tín hiệu tương tự.

Khi quy mô sản xuất mở rộng, các rơ le và bộ hẹn giờ được sử dụng để hỗ trợ giám sát và kiểm soát các quy trình. Với việc sử dụng các thiết bị này, cần ít nhân viên nhà máy có mặt tại chỗ để giám sát và kiểm soát các hoạt động. Tuy nhiên, rơ le hay bộ đếm thời gian vẫn chưa phải là giải pháp tối ưu nhất trong quản lý hoạt động sản xuất công nghiệp với quy mô ngày càng phát triển không ngừng. Các nhà máy công nghiệp vẫn tốn thời gian, vẫn tiêu hao nhân lực và thiếu tính linh hoạt.

Hệ thống SCADA ra đời chính là để khắc phục những nhược điểm nêu trên. Nó tạo điều kiện thuận lợi, thúc đẩy tự động hóa phát triển.

Hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu từ xa cũng trải qua quá trình phát triển để đi tới sự hiện đại, thông minh như ngày nay. SCADA hiện đại hiện nay cho phép truy cập thông tin nhà máy theo thời gian thực từ mọi nơi trên thế giới nhờ nhờ áp dụng CNTT (công nghệ thông tin).

Nguyên lý hoạt động của hệ thống SCADA

SCADA giống như một trạm trung chuyển kết nối giữa IT và OT. Các dữ liệu thời gian thực được thu thập từ các thiết bị trong nhà máy sản xuất như: cảm biến, bơm,van (thiết bị chấp hành),v.v...sẽ được chuyển đến bộ xử lý PLC hoặc RTU.

Từ bộ xử lý, dữ liệu được phân phối đến một hệ thống các thiết bị nối mạng. Các thiết bị này có thể là HMI, máy tính người dùng cuối và máy chủ.

Hệ thống SCADA thường tập hợp nhiều màn hình giao diện HMI. Phần cứng chính là màn hình HMI, còn phần mền chính là ứng dụng hệ thống cho phép truy cập sơ đồ các thiết bị tại hiện trường,...phần mềm SCADA được vận hành ở cấp độ cao hơn phần cứng.Trên màn hình HMI và máy tính người dùng cuối, các biểu diễn đồ họa của các hoạt động tồn tại cho các tương tác của người vận hành như chạy máy bơm và mở van.

Dữ liệu này cũng có thể được phân tích và sử dụng để tăng cường sản xuất của nhà máy và khắc phục sự cố.

Sơ đồ mồ tả kết nối SCADA

SCADA có thể giao tiếp với môi trường công nghệ xung quanh thông qua các liên kết / mạng công nghiệp chuyên biệt ( RS-232 , RS-485 , Profibus, ...) và mạng máy tính bình thường của loại Ethernet . Trên các liên kết / mạng này, truyền thông hiện nay thường sử dụng các giao thức truyền thông tiêu chuẩn hóa ( Modbus , M-BUS , S7 , SNMP , BACnet , ...).

Lĩnh vực công nghiệp ứng dụng hệ thống SCADA

SCADA thường xuất hiện gắn liền với nền công nghiệp tự động hóa. Hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu SCADA sở hữu các tính năng phù hợp với đa dạng các loại hình công nghiệp. Trong đó có thể phân thành 4 loai chính như sau:

1. Ứng dụng trong Hệ thống quản lý nước và xử lý nước

Các công ty quản lý nước cấp cũng như các công ty xử lý nước thải sử dụng SCADA 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 đảm bảo cung cấp tính minh bạch và hỗ trợ việc quản lý tình trạng quản lý nước thuận lợi.

2. Ứng dụng trong hệ thống nhà máy điện

Tình hình sản xuất, tình trạng máy móc thiết bị, các thông số sản phẩm điện năng của nhà máy, các vấn đề liên quan đến sản xuất và truyền tải đi xa,…sẽ được trung tâm SCADA giám sát từ xa và các dữ liệu được quản lý chặt chẽ. Hơn thế nữa, nhờ có SCADA mà việc duy trì mạng lưới điện ổn định giúp ngăn chặn tình trạng mất điện hỗn loạn và tốn kém ảnh hưởng đến người sử dụng điện.

3. Ứng dụng trong các nhà máy dầu khí , năng lượng

SCADA cung cấp cho các nhà quản lý mỏ dầu và khí đốt khả năng hiển thị theo thời gian thực về các hệ thống thiết bị sản xuất không tập trung trên nhiều địa bàn khác nhau.

Bảng điều khiển dựa trên web cho phép người vận hành xem và kiểm soát từ xa các hoạt động quan trọng của nhiệm vụ 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.

4. Ứng dụng trong các nhà máy sản xuất

Nền tảng SCADA có tính ứng dụng cao trong các lĩnh vực sản xuất như:

Sản xuất đồ uống - đồ ăn
Sản xuất dệt - nhuộm
Công nghiệp chế tạo
Cùng nhiều loại hình sản xuất ứng dụng tự động hóa khác.

SCADA được sử dụng với mục đích giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động, phát hiện các sự cố máy móc tiềm ẩn trước khi chúng trục trặc, hư hỏng.

Với hệ thống SCADA hiện đại thông minh, thân thiện với người dùng chính là giải pháp hoạt động công nghiệp đang được đánh giá cao và ứng dụng rộng trong hầu hết lĩnh vực công nghiệp hóa ngày nay.