Scada: Khái niệm, cấu tạo & cách hoạt động (2022)

0
34

Scada được biết đến là hệ thống giám sát điều khiển vận hành sản xuất trong các nhà máy, các công xưởng. Để anh em hiểu thêm về Scada là gì cách thức vận hành như thế nào thì chúng ta hãy cùng tìm hiểu? Về Khái niệm, cấu tạo, và cách hoạt động của hệ thống scada. Vậy bài viết dưới đây sẽ giải đáp hết thắc mắc của anh em về hệ thống scada nhé.

Khái niệm về hệ thống Scada

Hệ thống Scada (Supervisory Control And Data Acquisition) là hệ thống điều giám sát và thu nhập giữ liệu một cách nhanh chóng. Giúp cho công nhân trong quá trình giám sát và điều khiển từ xa. Scada gồm 2 yếu tố cấu thành để trở thành một hệ thống bao gồm yếu tố thứ nhất là phần mềm và yếu tố thứ hai là phần cứng.

hệ thống Scada

Hệ thống được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy có công suất vừa và nhỏ để nhằm mục đích để giám sát và điều khiển các dây chuyền máy móc để sản xuất kinh doanh tại các nhà máy và các công xưởng.

→ Lịch sử hình thành Scada

Lịch sử hình thành hệ thống SCADA gồm 4 giai đoạn:

  • Monolithic

Thế hệ đầu tiên của hệ thống SCADA là monolithic được hiểu là hệ thống nguyên khối có cấu tạo ít kết nối mạng hoặc có thể là không có kết nối. Vì vậy ở thời kỳ này hệ thống SCADA bị hạn chế kết nối mạng nên nó trở thành những hệ thống độc lập.

Monolithic scada

Tuy nhiên ở thời kỳ này còn hạn chế kết nối mạng nhưng hệ thống SCADA vẫn có thể tạo ra mạng diện rộng (WAN) để kết nối các thiết bị đầu cuối từ xa (RTU) để các máy có thể giao tiếp, thu thập dữ liệu, hoặc trung chuyển dữ liệu.

  • Distributed

Bước đến giai đoạn thứ hai là giai đoạn Distributed từ những phát triển của ngành công nghiệp sản xuất với sự ứng dụng mạnh mẽ của hệ thống SCADA yếu tố đó đã thúc đẩy nhà sản xuất hệ thống SCADA tiếp tục cải tiến hệ thống.

Distributed scada

Ở giai đoạn này hệ thống SCADA đã được cải tiến về công nghệ thu nhỏ của hệ thống và đặc biệt là mạng cục bộ (LAN). Hệ thống SCADA từ đây cũng được cải tiến về kích thước, và giao diện người máy (HMI) để xử lý dữ liệu nhanh và mạnh mẽ hơn.

Tuy nhiên dù đã cải tiến về mặt cấu hình và giao diện và phần cứng và phần mềm nhưng hệ thống trong thời kỳ này vẫn chưa thực sự hoàn thiện SCADA vẫn bị giới hạn ở những chỉ số tương thích với phần cứng lẫn phần mềm và các thiết bị ngoại vi để bổ trợ cho hệ thống,

  • Networked

Với việc cải tiến ở giai đoạn hai thì đến giai đoạn ba chúng ta đã có một hệ thống SCADA đã thoát khỏi phụ thuộc vào các máy độc quyền về nhà sản xuất. Từ đó đã mở ra kỷ nguyên mở về kiến trúc hệ thống SCADA. Kiến trúc mở này đã cho phép có thể sử dụng các thiết bị ngoại vi thứ ba có thể giao tiếp với nhau.

Networked scada

Về phần mạng kết nối mạng WAN hiện giờ không chỉ đơn giản là kết nối các RTU khác mà có thể trao đổi dữ liệu, giao thiệp với Internet (TP) Từ đây cũng được coi là bước đột phá về hệ thống SCADA trong kết nối và thu thập dữ liệu ethernet.

  • Internet of things (IoT)

Thế hệ cuối cùng của hệ thống SCADA là thế hiện nay anh em chúng ta đang xây dựng và phát triển để hiện đại hơn. Trong giai đoạn này Internet of things (IoT) được coi là một phần của cuộc cách mạng 4.0 hiện nay.

Internet of thing scada

Ở thời kỳ này cải tiến thiết bị máy móc trở nên tự động, linh hoạt và hiệu quả hơn trong thế giới phẳng và cuộc cách mạng khoa học diễn ra mạnh mẽ như bây giờ.
Tuy nhiên dù hiện đại hóa đến đâu thì việc bảo mật thông tin dữ liệu cũng là một vấn đề lớn hiện nay.

→ Cấu tạo Scada gồm những gì?

Hệ thống SCADA hiện nay đều có bốn phần chính như sau:

Cấu tạo Scada

  • Giao diện quá trình hoạt động: Bao gồm các thiết bị máy móc, các thiết bị cảm biến, chuyển đổi tín hiệu.
  • Trạm thu thập dữ liệu trung gian: có các thiết bị xuất dữ liệu và nhập dữ liệu từ xa, thu thập thông tin và có chức năng giao tiếp với các thiết bị chấp hành cảm biến khác.
  • Hệ thống truyền thông: bao gồm các thiết bị truyền thống, dây mạng, viễn thông…. Sẽ có chức năng truyền tải tất cả dữ liệu từ các trạm trung gian về máy chủ.
  • Hệ thống điều khiển giám sát: là hệ thống quan sát bao gồm các phần mềm, camera giám sát hoặc các giao diện là người máy thực hiện trên hệ thống.

→ Nguyên lý hoạt động SCADA

Hệ thống SCADA là phần mềm hệ thống được sử dụng để giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu của hệ thống phần cứng để trao đổi thông tin và khả năng kiểm soát và điều khiển.
Hệ thống SCADA hiện nay như anh em nhìn thấy xét về mặt vật lý nó sẽ giống như một màn hình. Trong đó sẽ có nhiều màn hình nhỏ để người điều khiển có thể quan sát, theo dõi tất cả các quy trình hay vận hành sản xuất trên đấy.

Nguyên lý hoạt động Scada

Điểm đặc biệt của hệ thống SCADA là tất cả màn hình được kết nối với giao diện HMI (giao diện người máy) _ xử lý tiếp nhận giám sát và điều khiển. Hiện nay phần mềm giao diện người máy HMI là giao diện hiện đại và tân tiến bậc nhất ở thời điểm hiện tại.

Nhìn lại thời kỳ đầu của hệ thống SCADA hệ thống này chỉ có đèn báo và ấn nút để điều khiển các hoạt động giám sát và xử lý dữ liệu ở từng bộ phận khác nhau.

👉 HMI: Khái niệm, cấu tạo và nguyên lý hoạt động

→ Đối tượng nào cần dùng SCADA

Sự phát triển mạnh mẽ của ngành sản xuất các công ty, doanh nghiệp vừa và nhỏ là những đối tượng cần sử dụng hệ thống SCADA.

Hệ thống sẽ hỗ trợ, giúp đỡ họ quản lý, giám sát, vận hành nhà máy sản xuất để công việc trở nên hiện đại và thông minh hơn làm cho năng suất sản lượng được nhân đôi.

Đối tượng sử dụng scada

Với SCADA có cấu hình đơn giản đến phức tạp nó sẽ hoạt động tốt ở nhiều loại hình doanh nghiệp, các nhà máy, doanh nghiệp khác nhau về quy mô sản xuất. Hệ thống SCADA hiện nay nó được coi như xương sống của ngành công nghiệp hiện đại hóa ngày nay như:

  • Năng lượng
  • Chế tạo
  • Dầu khí
  • Tái chế
  • Vận chuyển
  • Nước và chất thải

Ứng dụng Scada trong cuộc sống như thế nào?

Từ những nguyên lý hoạt động trên anh em có thể thấy được những lợi ích mà hệ thống SCADA mang lại trong trong ngành công nghiệp hiện nay. SCADA với những hệ thống nổi bật như sau:

Ứng dụng Scada

  • Tăng năng suất trong sản xuất: cũng như việc thu thập thông tin, giám sát, phân tích trong các quá trình sản xuất tại các nhà máy giảm thiểu sai sót đã làm tăng năng suất trong sản xuất.
  • Giảm thời gian, chi phí vận hành, sản xuất: Thông qua việc vận hành thông minh của SCADA đã giảm thiểu con người trong quy trình sản xuất, phát hiện những sai sót, hỏng hóc kịp thời trong quá trình sản xuất nên đã giảm thời gian và chi phí vận hành và sản xuất.
  • Chất lượng sản phẩm được cải thiện: Nhờ quá trình giám sát, phân tích các hoạt động. Nhân viên giám sát sẽ phát hiện nhanh những sai sót từ đó chất lượng sản phẩm được cải thiện.
  • Bảo toàn vốn đầu tư: Chi phí và lợi nhuận là bài toán được các doanh nghiệp, chủ đầu tư quan tâm. Khi các chủ nhà máy đầu tư nâng cao hoạt động sản xuất phải đảm bảo hai yếu tố: chất lượng và hiệu quả. Một hệ thống SCADA được thiết kế để chỉnh sửa và thay đổi theo quy mô vận hành theo nhà máy của các doanh nghiệp.

Sự khác nhau giữa Scada và DCS

Sự khác nhau giữa Scada và DCS

Tiêu chí SCADA DCS
Khái niệm Hệ thống điều giám sát và thu nhập giữ liệu Hệ thống điều khiển phân tán
Đặc điểm Định hướng thu nhập dữ liệu, hướng sự kiện bao gồm nhiều bộ phận điều khiển quá trình nâng cao Là quy trình, điều khiển trạng thái quy trình, hệ thống SCADA không thể thực hiện các kỹ thuật điều khiển quá trình nâng cao.
Mục tiêu Thường hướng tới quá trình tập trung vào quá trình kiểm soát và đưa dữ liệu, thông tin tới người quản lý Thường hướng đến thu thập dữ liệu, giám sát. Tập trung vào quá trình kiểm soát và đưa dữ liệu, thông tin trung tâm điều khiển và người quản lý.
Chức năng Thu thập thông tin, dữ liệu từ xa, hiển thị trạng thái quát trình hoạt động, điều khiển, giám sát, truyền thông số trong và ngoài hệ, hoặc có thể tự động hóa quá trình điều khiển của hệ thống. Điều khiển và tinh chỉnh hàng loạt tất cả các quy trình sản xuất trong các nhà máy, quản lý và vận hành và giám sát hệ thống.

Sự khác nhau giữa Scada và MES

MES là hệ thống tích hợp được những tính năng như: quản lý tài nguyên sản phẩm, quản lý định hình sản phẩm, thu thập dữ liệu, quản lý công nhân…và hoạch định sản xuất.

Sự khác nhau giữa Scada và MES

Tiêu chí SCADA MES
Khái niệm Là một hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu Là hệ thống máy tính-phần mềm được sử dụng trong các nhà máy dùng để theo dõi, giám sát và lưu trữ thông tin từ vật tư đầu vào và thành phẩm đầu ra
Mục tiêu Thường hướng tới quá trình tập trung vào quá trình kiểm soát và đưa dữ liệu, thông tin tới người quản lý Nhằm cung cấp thông tin giúp người ra quyết định trong nhà máy hiểu được tình trạng hiện thời của nhà máy nhằm tối ưu và cải tiến hoạt động sản xuất.
Đặc điểm Định hướng thu nhập dữ liệu, hướng sự kiện bao gồm nhiều bộ phận điều khiển quá trình nâng cao MES có những đặc điểm quan trọng trong các lĩnh vực công nghệ thực phẩm nhằm mục đích làm bằng chứng trong các quy trình và sự kiện.
Chức năng Thu thập thông tin, dữ liệu từ xa, hiển thị trạng thái quát trình hoạt động, điều khiển, giám sát, truyền thông số trong và ngoài hệ, hoặc có thể tự động hóa quá trình điều khiển của hệ thống. Quản lý định nghĩa sản phẩm, quản lý nguồn lực, kế hoạch, phân bố đơn hàng, phân tích hiệu suất, theo dõi, số hóa, kiểm tra…

⏭️ Mời anh em xem thêm nhé:

Trên đây là những thông tin giúp anh em hiểu thêm về hệ thống SCADA về khái niệm, cấu tạo và cách thức hoạt động. Hy vọng với những thông tin trên anh em sẽ hiểu rõ hơn về Scada.

Mecsu Blog

Đam mê cơ khí trong máu rồi, biết gì chia sẻ đó, anh em cùng nhau chia sẻ nhé
Subscribe
Notify of
0 Bình luận
Inline Feedbacks
View all comments