Supervisory Control and Data Acquisition – Hệ thống SCADA là gì?
Hệ thống SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) là một phần mềm dùng để giám sát, điều khiển và thu thập thông tin dữ liệu từ các hệ thống phần cứng. Nó được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy để quản lý và điều khiển các dây chuyền và thiết bị sản xuất. Để hiểu đơn giản hơn về hệ thống SCADA và cách nó hoạt động, bạn có thể nghĩ về nó như một hệ thống kiểm soát tự động cho các quy trình sản xuất, tương tự như cách kim tự tháp tự động hóa hoạt động.
Hệ thống SCADA nằm ở mức độ theo dõi và giám sát trong khái niệm kim tự tháp tự động hóa. Kim tự tháp tự động hóa là một khái niệm được đề xuất trong ISA-95 và IEC 62264-3, nhằm mô tả cách các hệ thống khác nhau hoạt động hài hòa với nhau.
Tại đỉnh của kim tự tháp, bạn có tất cả thông tin dữ liệu về hệ thống, được sử dụng cho quản lý kinh doanh, lập kế hoạch và quản lý dự án.
Ở tầng dưới cùng, bạn có tất cả các hệ thống và thiết bị trên hiện trường hoạt động. Hệ thống SCADA nằm ở vị trí trung gian trong kim tự tháp tự động hóa, nơi công nghệ thông tin (IT) và công nghệ vận hành (OT) gặp nhau.
Nguyên lý hoạt động của Hệ thống SCADA
Một lần nữa, hệ thống SCADA chính là điểm hội tụ và giao tiếp giữa lĩnh vực công nghệ thông tin (IT) và công nghệ vận hành (OT). Tính cơ bản của SCADA tập trung vào trao đổi thông tin và khả năng kiểm soát, bao gồm việc giám sát và điều khiển.
Về mặt vật lý, hệ thống SCADA thường giống như một loạt màn hình. Người vận hành có thể sử dụng nhiều màn hình này để kiểm soát và theo dõi tất cả các yếu tố liên quan trong hệ thống, thiết bị hoặc thậm chí cả nhà máy. Đây có thể được mô tả bằng ví dụ như sơ đồ đường ống và thiết bị đo đạc (P&ID). Tuy quan trọng nhất là người vận hành phải hiểu rõ các thành phần khác nhau của hệ thống SCADA và biết cách kiểm soát hoặc giám sát chúng.
Cấu trúc của hệ thống SCADA
Cấu trúc của hệ thống SCADA có thể được thảo luận một cách chi tiết hơn. Màn hình cảm ứng HMI, một phần quan trọng của SCADA, chỉ đơn giản là màn hình hoặc giao diện người dùng. SCADA thực tế là một ứng dụng hoặc toàn bộ hệ thống đứng sau tất cả các màn hình này. Một hệ thống SCADA có thể bao gồm nhiều HMI để kiểm soát và giám sát các phần khác nhau của nhà máy.
Khi xem xét chi tiết cấu trúc của SCADA, bạn sẽ nhận thấy nó bao gồm nhiều thành phần hơn chỉ HMI. Nó là một cơ sở hạ tầng toàn diện cho các thiết bị có khả năng giao tiếp. Ứng dụng SCADA thường chạy trên máy chủ. Sau đó, các thiết bị khách như máy tính cá nhân và màn hình HMI kết nối với máy chủ để sử dụng giao diện và cơ sở dữ liệu của hệ thống SCADA. Vì các thiết bị như PLC và RTU cũng được kết nối với máy chủ, do đó, chúng ta có thể sử dụng SCADA để kiểm soát và giám sát hoạt động của chúng.
lịch sử phát triển của hệ thống SCADA
Cấu trúc phát triển của hệ thống SCADA có một lịch sử đa dạng và quan trọng. Nó đã trải qua sự phát triển từ một cấu trúc nguyên khối đơn giản đến cơ sở hạ tầng hiện đại dựa trên nền tảng đám mây. Mặc dù thế hệ thứ tư của hệ thống SCADA đã ra đời, nhiều hệ thống hiện tại vẫn thuộc về thế hệ thứ ba hoặc thứ hai. Điều này đặt ra sự cần thiết phải làm quen với các cấu trúc cũ hơn đối với những người làm việc với hệ thống SCADA.
1. Cấu trúc Monolithic
Các hệ thống SCADA đầu tiên chỉ có một trạm giám sát. Điều này xảy ra trong thời kỳ khi máy tính cá nhân và mạng chưa tồn tại. Thay vào đó, các trạm máy tính lớn đã được sử dụng. Chúng giới hạn trong việc giám sát cảm biến. Ngày nay, bạn có thể tìm thấy các hệ thống này chỉ ở những nơi như viện bảo tàng.
2. Cấu trúc Distributed
Với sự phát triển của mạng cục bộ (LAN – Local Area Networks), hệ thống phân tán đã xuất hiện. Bây giờ, việc kết nối qua mạng có nghĩa là bạn có thể kết nối nhiều trạm điều khiển và giám sát. Điều này đã tạo ra một hệ thống SCADA với mạng lưới liên kết giữa các trạm điều khiển và giám sát để thực hiện giao tiếp. Thế hệ thứ hai của hệ thống SCADA vẫn còn tồn tại, mặc dù hiện nay hiếm gặp.
3. Cấu trúc Networked
Khi công nghệ và giao thức mạng phát triển và mạng diện rộng (WAN – Wide Area Networks) trở nên phổ biến, khả năng kết nối mạng và giao tiếp trong các hệ thống SCADA đã tăng lên. Hệ thống SCADA không chỉ giới hạn trong một nhà máy mà còn có thể hoạt động trên nhiều nhà máy ở những vị trí địa lý khác nhau. Cấu trúc nối mạng diện rộng đã mở ra khả năng giám sát từ xa, ngay cả từ các vị trí địa lý xa. Đa số hệ thống SCADA hiện nay vẫn xây dựng theo kiến trúc nối mạng, mặc dù có xu hướng tới IoT.
4. Internet of Things (IoT)
Thế hệ thứ tư của hệ thống SCADA đang được xây dựng ngày nay. Nó là một phần của Cuộc cách mạng Công nghiệp 4.0. Ở đây, cả Internet of Things (IoT) và truyền thông dữ liệu phi tập trung đều quan trọng. Những công nghệ mới này mang lại khả năng kết nối tự do và sự linh hoạt trong cấu trúc của hệ thống SCADA.
Tổng cộng, cấu trúc của hệ thống SCADA đã phát triển để tập trung vào việc giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu. Tuy nhiên, với sự ra đời của IoT, cấu trúc này đang dần thay đổi theo hướng phi tập trung, nơi mọi thành phần trong hệ thống có khả năng giao tiếp với nhau.
Theo IPC247 : Hệ thống SCADA là gì? Tìm hiểu về SCADA trong sản xuất
