Công dụng – chức năng của hệ thống SCADA

1/. Giới thiệu hệ thống SCADA.

SCADA là tên viết tắt của Supervisory Control And Data Acquisition, nghĩa là hệ thống điều khiển giám sát và thu thập số liệu sản xuất.

SCADA là một công cụ tự động hóa công nghiệp, dùng kỹ thuật vi tính PLC/RTU, để trợ giúp việc điều hành kỹ thuật ở các cấp trực ban điều hành của sản xuất công nghiệp: từ cấp phân xưởng, xí nghiệp (hay trạm biến áp), đến cấp cao nhất của một công ty.

Chức năng mỗi cấp SCADA là cung cấp những dịch vụ chuẩn sau:

a/. Thu thập từ xa:

Thu thập qua đường truyền số liệu các số liệu về sản xuất và tổ chức việc lưu giữ trong nhiều loại cơ sở số liệu (số liệu lịch sử về sản xuất, về sự kiện thao tác, báo động, …).

b/. Dùng các cơ sở số liệu đó để cung cấp những dịch vụ về điều khiển giám sát sản xuất.

– Hiển thị báo cáo tổng kết về quá trình sản xuất (trang màn hình đồ thị, trang sự kiện, trang báo động, trang báo cáo sản xuất, …).

– Điều khiển từ xa quá trình sản xuất (đóng / cắt các máy cắt, tăng / giảm nấc phân áp, …).

c/. Thực hiện các dịch vụ về truyền số liệu trong hệ thống và ra ngoài (đọc viết số liệu PLC/RTU, gởi trả lời các bản tin yêu cầu của cấp trên về số liệu, về thao tác hệ thống).

Nhìn chung SCADA là một hệ thống kết hợp phần cứng – phần mềm vi tính để tự động hóa việc quản lý giám sát điều khiển cho một đối tượng sản xuất công nghiệp.

Tùy yêu cầu cụ thể của bài toán tự động hóa ấy, có thể xây dựng hệ thống SCADA thực hiện một số trong những nhiệm vụ tự động hóa sau:

– Thu thập giám sát từ xa về đối tượng.

– Điều khiển đóng / cắt từ xa lên đối tượng.

– Điều chỉnh tự động từ xa lên đối tượng.

– Thông tin từ xa với các đối tượng và các cấp quản lý.

Các chức năng đó mỗi thứ đều có những yêu cầu đặc biệt đối với các bộ phần cứng, phần mềm chuyên trách của SCADA. Cụ thể là:

– Phần đo – giám sát xa cần đảm bảo thu thập, lưu giữ, hiển thị, in ấn đủ những số liệu cần cho quản lý kỹ thuật.

– Phần điều khiển thao tác xa phải bảo đảm được việc kiểm tra “ĐÓNG” an toàn, đúng đắn. Đối với việc “ĐÓNG” lưới cao áp phải có thiết bị thực hiện hòa đồng bộ lên thanh cái cao áp kiểu tự động. Bên cạnh SCADA cần phải có “ĐÓNG / CẮT” bằng tay.

– Phần điều chỉnh tự động từ xa cần phân định và quy định trong nhiệm vụ điều chỉnh điện áp, tần số ở trạm phát điện, trong nhiệm vụ điều áp của Tap Changer ở trạm biến áp, hệ thống SCADA phải đảm nhiệm đến đâu.

– Phần truyền tín hiệu xa phải quy định rõ ràng nhiệm vụ truyền số liệu hiện trường và nhất là nhiệm vụ thủ tục truyền số liệu với các cấp SCADA điều độ.

2/. Kết cấu cơ bản của hệ thống SCADA.

Theo truyền thống của từng hãng chế tạo, các SCADA những năm 1990 – 1995 thường có kết cấu, có các thành phần với chức năng hơi khác nhau. Tuy nhiện, trong vài năm gần đây đã có những tiến bộ quan trọng của máy vi tính với các dịch vụ MFC, GUI rất tiện lợi của hệ điều hành Microsoft Windows 95, 98, NT, với PLC mới và mặt khác là các tiến bộ mới của Transmitter / RTU số thông minh. Những điều quan trọng này đã dẫn các hãng đến khuynh hướng hệ thống SCADA kết cấu theo những chỉ tiêu sau:

– Máy tính chủ SCADA là PC với Microsoft 95, 98, NT.

– Bus truyền tin là Multidrop (với PC Master) tiêu chuẩn RS485, với các protocol truyền tin công nghiệp Master / Slaver được chọn dùng nhiều nhất.

– Thiết vị thu thập số liệu và truyền tin với PC là:

+ PLC (hoặc RTU) dùng với các Transmitter analog 0÷ 10V.

+ Hoặc là Transmitter số thông minh.

Sơ đồ một hệ thống SCADA mới cơ bản theo chỉ tiêu như vậy, dùng ở cấp phân xưởng hay trạm biến áp như hình dưới đây.

phương án scada trạm biến áp

Phương án SCADA Trạm biến áp

3/. Các cấp SCADA trong xí nghiệp công nghiệp.

Một hệ thống sản xuất công nghiệp thường được tổ chức phân nhiệm cấp quản lý. Mỗi cấp có những nhiệm vụ đo lương, thu thập và điều khiển riêng lên những đối tượng máy móc trong hệ thống. Trong đó, có tình hình là các đối tượng máy móc thường lắp đặt trong địa phương của cấp quản lý phân xưởng xí nghiệp là cấp dưới. Cũng có một đặc điểm nữa là một đối tượng tuy thuộc sự giám sát – điều khiển của cấp trên về mặt sản xuất nhưng cũng còn thuộc sự giám sát – điều khiển vật lý cụ thể về mặt vận hành, chuẩn đoán và bảo dưỡng của những cấp khác thấp hơn.

Những điều này là cơ sở chỉ đạo cho việc tổ chức các cấp SCADA quản lý hệ thống sản xuất ngày nay.

Những nguyên tắc chính sau:

a/.  Phân cấp SCADA

Cấp SCADA phân xưởng ở dưới sẽ thực hiện việc thu thập số liệu trên các máy móc trong phân xưởng. Có sự phân loại rõ máy móc thiết bị nào được quản lý về sản xuất bởi cấp SCADA nào. Các số liệu phân loại ấy sẽ được các SCADA truyền tín hiệu báo cáo từ cấp dưới lên trên, theo nhịp gọi của các SCADA cấp cao hơn một cấp cho đến cấp cần thu thập, lưu giữ, hiển thị, in ấn, sử dụng cho điều khiển ở các cấp.

b/. Nhiệm vụ của mỗi phân cấp

Mỗi cấp sẽ thực hiện bài toàn phân tích, tính toán được giao và tính đưa ra các lệnh theo tác thay đổi hay tăng giảm chỉ tiêu hay đóng / cắt các đối tượng của mình. Nó sẽ qua hệ truyền tin gởi lệnh ấy tới cấp SCADA liên quan để thực hiện.

Để thực hiện những bài toán điều khiển, phân tích riêng này của mình. SCADA mỗi cấp thường được trang bị thêm những phần cứng máy tính, phân mềm phân tích chuyên dụng. Nó lấy số liệu hiện hành từ SCADA cung cấp để giải bài toán đó cho ra kết quả cho người và cho hệ thống SCADA.

Sơ đồ dưới đây giới thiệu một mạng SCADA của cấp phân xưởng và cấp xí nghiệp. Từ hệ thống trên ta thấy có nhiều dạng mạng truyền tín hiệu trong hệ thống:

SCADA phân xưởng

SCADA phân xưởng

– Truyền tín hiệu giữa PC Master và PLC Slaver phân xưởng trên Bus RS-485 Multidrop với Protocol RTU hoặc tương đương.

– Truyền tín hiệu nhanh, nhiều về đo lường, điều khiển sản xuất giữa các PC phân xưởng vơi các PC xí nghiệp: SCADA, Administrator, Management Information System MIS. Thường dùng mạng Ethernet hay Ethernet TCP/IP Multidrop 10Mbd.

– Nếu cần từ PC máy quản trị PC SCADA xí nghiệp có thể tổ chức một mạng truyền tín hiệu, thường là dùng vô tuyến điện, để truyền tín hiệu với các văn phòng quản lý kinh doanh cấp trên đặt ở xa.

Please follow and like us:
4
 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Enjoy this blog? Please spread the word :)