Chúng tôi luôn được hỏi “SCADA là gì và nó hoạt động như thế nào?” SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) là viết tắt của Kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu. Nó là một loại hệ thống điều khiển được thiết kế để thu thập dữ liệu từ thiết bị công nghiệp. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cung cấp cho bạn về hệ thống SCADA, cách chúng hoạt động và cách bắt đầu triển khai giải pháp SCADA của bạn.

Hệ thống SCADA là gì?

Hệ thống SCADA là sự kết hợp giữa phần cứng và phần mềm cho phép tự động hóa quy trình công nghiệp bằng cách thu thập dữ liệu thời gian thực của Công nghệ vận hành (OT). SCADA kết nối các cảm biến giám sát thiết bị như động cơ, máy bơm và van với máy chủ tại chỗ hoặc từ xa.

 Hệ thống SCADA trao quyền cho các tổ chức:

• Kiểm soát các quy trình cục bộ hoặc tại các địa điểm từ xa
• Thu thập, phân tích và hiển thị dữ liệu thời gian thực
• Tương tác trực tiếp với các thiết bị công nghiệp như cảm biến, van, máy bơm và động cơ
• Ghi lại và lưu trữ các sự kiện để tham khảo hoặc tạo báo cáo trong tương lai.

Tùy thuộc vào cấu hình của hệ thống điều khiển SCADA, trạng thái của các quy trình công nghiệp có thể được xem từ trạm vận hành nhìn ra nhà máy công nghiệp, HMI đặt ngay bên cạnh máy móc hoặc thậm chí từ nhà của nhân viên.

Phần cứng hệ thống SCADA

Phần cứng SCADA, chẳng hạn như Thiết bị đầu cuối từ xa (RTU) và Bộ điều khiển logic khả trình (PLC), đóng vai trò là điểm thu thập cục bộ để thu thập thông tin cảm biến. Phần cứng này trong hệ thống SCADA hiện đại thường sẽ kích hoạt các hành động của thiết bị được kết nối thông qua logic được lập trình. Trong hệ thống SCADA, dữ liệu thu thập được từ các cảm biến được thu thập bởi một máy tính thường được gọi là “cổng”.

Khối lượng công việc biên khác nhau sử dụng phần cứng máy tính theo nhiều cách khác nhau.

Cổng truyền dữ liệu từ PLC đến máy chủ hoặc tới biên.

Máy tính biên ở gần nguồn dữ liệu và có thể hoạt động như một cổng. Tuy nhiên, trước tiên họ sẽ xử lý dữ liệu trước khi chuyển sang đám mây hoặc máy chủ vật lý trung tâm. Điều này cho phép đưa ra quyết định nhanh hơn ở cấp địa phương cũng như tiết kiệm băng thông và chi phí.

Giao diện người máy (HMI) cung cấp giao diện màn hình cảm ứng cục bộ để giám sát và điều khiển máy. Chúng cũng có thể hoạt động như cổng hoặc máy tính biên.

Máy chủ đóng vai trò điều khiển trung tâm cho hệ thống SCADA cục bộ của bạn. Máy chủ lịch sử địa phương của bạn (ghi dữ liệu lịch sử theo thời gian) có thể hoạt động ở đây. Tùy thuộc vào kiến trúc, nó cũng có thể báo cáo lại đám mây hoặc máy chủ lớn hơn trên mạng doanh nghiệp

Sau khi được thu thập, dữ liệu cảm biến có thể được xử lý trực tiếp thông qua việc sử dụng phần mềm SCADA hoặc được lưu để xem xét sau. Hệ thống SCADA có thể giúp giám sát và kiểm soát các quy trình từ cùng một vị trí nơi các hành động được thực hiện hoặc từ một địa điểm từ xa.

Ví dụ về hệ thống SCADA

SCADA cung cấp khả năng hiển thị theo thời gian thực về các hoạt động tại chỗ và giúp chủ doanh nghiệp và người điều hành đưa ra quyết định sáng suốt hơn, nâng cao hiệu quả và giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động. Nhưng SCADA được sử dụng như thế nào cho các ứng dụng trong thế giới thực? Chúng ta hãy xem xét một số trường hợp sử dụng phổ biến.

Dầu khí

SCADA được sử dụng rộng rãi trong ngành dầu khí để tự động hóa quy trình công nghiệp. Với chi phí cho thời gian ngừng hoạt động ngoài dự kiến có khả năng lên tới hơn 1 triệu USD chỉ trong một giờ, việc có sẵn giải pháp phù hợp là rất quan trọng. Với giải pháp SCADA, doanh nghiệp có thể hiểu rõ hơn về những thứ như mức bể, nhiệt độ, áp suất và lưu lượng mà không cần phải có mặt tại chỗ. Thông tin này sau đó có thể được xử lý tự động.

Ví dụ: với hệ thống SCADA, nếu các cảm biến đọc được rằng áp suất trong giếng đã bắt đầu tăng đến mức không an toàn thì cảnh báo có thể được gửi đi và hệ thống có thể tự động tắt. Khả năng hiển thị này không chỉ quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho nhân viên tại chỗ mà còn có thể giúp ngăn ngừa thời gian ngừng hoạt động tốn kém và tiết kiệm tài nguyên.

Thành phố thông minh

Từ xử lý nước thải đến quản lý lưới điện, các thành phố thông minh đang ngày càng dựa vào hệ thống điều khiển SCADA để giúp giám sát và tối ưu hóa mọi thứ, từ mô hình đèn giao thông đến mức tiêu thụ điện năng công cộng. Khi một thành phố có thể nhận thấy mức sử dụng tài nguyên tăng đột biến, chẳng hạn như phương tiện công cộng hoặc mức tiêu thụ điện, họ có thể phản ứng nhanh hơn.

Các thành phố có thể tối ưu hóa tài nguyên trong thời gian dài khi nhận ra các xu hướng lặp đi lặp lại. Ví dụ: nhiệt độ và độ ẩm nhất định có thể tương quan trực tiếp với việc cư dân bật hệ thống sưởi hoặc làm mát của họ. Các nhà quản lý thành phố có thể chuẩn bị lưới điện để tăng cường sản xuất và truyền tải điện khi các điều kiện đó phát triển.

Ở cấp độ chi tiết hơn, số lượng xe điện được sạc ngày càng tăng có thể sẽ có tác động ngày càng lớn đến lưới điện thành phố. Hệ thống SCADA là một cách giúp giám sát và điều chỉnh theo nhu cầu ngày càng tăng về năng lượng như thế này.

Sản xuất thông minh

Các nhà máy hiện đại sử dụng SCADA để giám sát dữ liệu từ các cảm biến máy móc nhằm dự đoán việc bảo trì, giám sát tốc độ đầu ra và tăng cường độ an toàn cho người vận hành. Ví dụ: giả sử dữ liệu đó chỉ ra rằng mũi quay trên máy cắt ván ép đang rung quá mức. Phần mềm SCADA có thể được lập trình để tắt nguồn máy ngay lập tức và tránh nguy cơ gây hại cho vật liệu hoặc người vận hành.

Một ví dụ khác là sử dụng SCADA để bảo trì dự đoán. Một thiết bị có thể trở nên kém hiệu quả hơn tại một thời điểm nhất định trong chu kỳ bảo trì của nó. Với hệ thống SCADA, bạn có thể nhận ra mô hình này và thay đổi lịch bảo trì để tránh tắc nghẽn sản xuất. Nếu không có hệ thống SCADA, sẽ khó có thể nhận dạng các mẫu đó một cách thủ công.

Với SCADA, các cơ sở sản xuất có thể chọn phiên bản kết hợp giữa điều khiển trực tiếp và tự động bằng cách tạo các quy tắc. Hệ thống có thể tự động phản hồi với dữ liệu bất thường hoặc có thể cảnh báo người vận hành về hoạt động bất thường, người sau đó có thể đưa ra quyết định sáng suốt về các bước thích hợp tiếp theo.

Cách triển khai giải pháp SCADA

Để triển khai thành công giải pháp SCADA, hãy làm theo các bước sau:

Xác định rõ ràng và hiểu những gì bạn muốn theo dõi

Xác định dữ liệu bạn hiện đang thu thập và cách thức

Bắt đầu từ việc nhỏ: chọn một bộ dữ liệu và một vị trí để thực hiện bằng chứng về khái niệm (POC)

Xác định kiến trúc có thể mở rộng

Thêm cổng kết nối các điểm thu thập dữ liệu hiện tại

Tạo các điểm thu thập dữ liệu mới nếu muốn

Tập trung dữ liệu của bạn đến vị trí giám sát dự định của bạn

Ánh xạ dữ liệu trong phần mềm SCADA bạn chọn

Thêm trực quan hóa dữ liệu và điều khiển

Xác định tự động hóa và quy tắc

Sau đó, phần mềm SCADA sẽ đảm nhận việc giúp bạn tương tác với cơ sở của mình, cảnh báo bạn về các vấn đề, thông báo bảo trì dự đoán và cung cấp khả năng kiểm soát một số ít hoặc thậm chí hàng nghìn thiết bị.

Lúc đầu nó có vẻ phức tạp, nhưng mục tiêu rất đơn giản. Đầu tiên, hãy kết nối những thứ bạn muốn theo dõi. Sau đó, chọn vị trí mà bạn muốn theo dõi và kiểm soát chúng.

Kết luận

Kiến trúc SCADA cơ bản bắt đầu bằng bộ điều khiển logic khả trình (PLC) hoặc thiết bị đầu cuối từ xa (RTU). PLC và RTU là các máy vi tính giao tiếp với một loạt đối tượng như máy móc của nhà máy, HMI, cảm biến và thiết bị đầu cuối, sau đó định tuyến thông 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 các quyết định quan trọng.

Liên hệ với Thuận Thiên Phát để được tư vấn thiết lập hệ thống SCADA từ A đến Z.

Xem thêm các giải pháp logistics tại đây.