Kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA) là một hệ thống các yếu tố phần mềm và phần cứng cho phép các tổ chức công nghiệp:

• Kiểm soát các quy trình công nghiệp tại vị trí 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 và hơn thế nữa thông qua phần mềm giao diện người-máy (HMI)
• Ghi sự kiện vào một tệp nhật ký

Các hệ thống SCADA rất quan trọng đối với các tổ chức công nghiệp vì chúng giúp duy trì hiệu quả, xử lý dữ liệu cho các quyết định thông minh hơn và truyền đạt các vấn đề của hệ thống để giúp giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động.

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

Ví dụ, hệ thống SCADA nhanh chóng thông báo cho nhà điều hành rằng một lô sản phẩm đang có tỷ lệ lỗi cao. Nhân viên điều hành tạm dừng hoạt động và xem dữ liệu hệ thống SCADA thông qua HMI để xác định nguyên nhân của sự cố. Nhân viên điều hành xem xét dữ liệu và phát hiện ra rằng máy 4 bị trục trặc. Hệ thống SCADA có khả năng thông báo cho người vận hành về một vấn đề giúp anh ta giải quyết vấn đề đó và ngăn ngừa việc lỗi thêm sản phẩm.

Hệ thống SCADA

SCADA được ứng dụng trong lĩnh vực gì?

Các hệ thống SCADA được sử dụng để kiểm soát và duy trì hiệu quả, phân phối dữ liệu cho các quyết định thông minh hơn và truyền đạt các vấn đề của hệ thống để giúp giảm thiểu thời gian chết. Các hệ thống SCADA hoạt động tốt trong nhiều loại hình doanh nghiệp khác nhau vì chúng có thể bao gồm từ các cấu hình đơn giản đến các cài đặt lớn, phức tạp. Các hệ thống SCADA là xương sống của nhiều ngành công nghiệp hiện đại, bao gồm:

• Năng lượng
• Thực phẩm và đồ uống
• Chế tạo
• Dầu khí
• Quốc phòng
• Tái chế
• Vận tải
• Xử lý nước thải...

Hầu như bất cứ nơi nào bạn cũng có thể tìm ra một số loại hệ thống SCADA chạy phía sau hậu trường: Bảo trì hệ thống làm lạnh tại siêu thị, đảm bảo sản xuất và an toàn tại nhà máy lọc dầu, nhà máy xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn chất lượng hoặc thậm chí theo dõi sử dụng năng lượng ở nhà của bạn. Các hệ thống SCADA hiệu quả có thể giúp tiết kiệm đáng kể thời gian và tiền bạc. Nhiều nghiên cứu trường hợp đã được công bố nêu bật những lợi ích và tiết kiệm của việc sử dụng giải pháp phần mềm SCADA hiện đại.

Nguồn gốc của SCADA

Trong khi rơle và bộ hẹn giờ giải quyết được nhiều vấn đề bằng cách cung cấp chức năng tự động hóa nhưng còn hạn chế, nhiều vấn đề bắt đầu nảy sinh khi các tổ chức tiếp tục mở rộng quy mô. Rơle và bộ hẹn giờ rất khó để cấu hình lại, tìm lỗi và bảng điều khiển chiếm nhiều không gian. Do đó, một hệ thống kiểm soát và giám sát hoàn toàn tự động và hiệu quả hơn là cần thiết.

Đầu những năm 1950, máy tính được phát triển và sử dụng đầu tiên cho mục đích kiểm soát công nghiệp. Kiểm soát giám sát bắt đầu trở nên phổ biến trong số các tiện ích chính như đường ống dẫn dầu khí và các thị trường công nghiệp khác tại thời điểm đó. Vào những năm 1960, Kỹ thuật đo lường từ xa được thiết lập để giám sát, cho phép truyền thông tự động truyền các phép đo và dữ liệu khác từ các địa điểm từ xa đến thiết bị giám sát. Thuật ngữ SCADA đã được đặt ra vào đầu những năm 1970. Sự phát triển của các bộ vi xử lý và PLC trong thập kỷ đó đã tăng khả năng giám sát và kiểm soát các quy trình tự động hơn bao giờ hết.

Sự phát triển của SCADA

SCADA bắt đầu với các hệ thống máy tính lớn (mainframe computer). Như chúng ta biết thì mạng không có sẵn và mỗi hệ thống SCADA là hệ thống SCADA nguyên khối.

Trong những năm 80 và 90, SCADA tiếp tục phát triển nhờ các hệ thống máy tính nhỏ hơn, công nghệ Mạng cục bộ (LAN) và phần mềm HMI dựa trên PC. Các hệ thống SCADA sớm có thể được kết nối với các hệ thống tương tự khác. Nhiều giao thức LAN được sử dụng trong các hệ thống này là độc quyền, điều này cho phép các nhà cung cấp kiểm soát và tối ưu hóa việc truyền dữ liệu. Thật không may, các hệ thống này không có khả năng giao tiếp với các hệ thống từ các nhà cung cấp khác. Các hệ thống này được gọi là hệ thống SCADA phân tán.

Trong những năm 1990 và đầu những năm 2000, dựa trên mô hình hệ thống phân tán, SCADA đã áp dụng một sự thay đổi bằng cách chấp nhận một kiến ​​trúc hệ thống mở và các giao thức truyền thông khác. Bước phát triển này được gọi là hệ thống SCADA được nối mạng, tận dụng các công nghệ truyền thông như Ethernet. Các hệ thống SCADA được nối mạng cho phép các thiết bị từ các nhà cung cấp khác liên lạc với nhau. Hạn chế của hệ thống SCADA cũ đã được khắc phục và cho phép các tổ chức kết nối được nhiều thiết bị với mạng hơn.

Trong khi hệ thống SCADA đã trải qua những thay đổi đáng kể, nhiều tổ chức công nghiệp loay hoay với việc truy cập dữ liệu công nghiệp từ cấp doanh nghiệp. Vào cuối những năm 1990 đến đầu những năm 2000, một sự bùng nổ công nghệ đã xảy ra. Công nghệ IT và máy tính cá nhân tăng tốc phát triển. Cơ sở dữ liệu ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc (SQL) đã trở thành tiêu chuẩn cho cơ sở dữ liệu IT nhưng không được các nhà phát triển SCADA chấp nhận. Điều này làm cho công nghệ SCADA trở nên lỗi thời theo thời gian.

Các hệ thống SCADA truyền thống vẫn sử dụng công nghệ độc quyền để xử lý dữ liệu. Các hệ thống SCADA hiện đại giải quyết vấn đề này bằng cách tận dụng tốt nhất các bộ điều khiển và IT.

Hệ thống SCADA hiện đại

Hệ thống SCADA hiện đại cho phép dữ liệu thời gian thực từ các khu vực sản xuất được truy cập từ bất kỳ đâu trên thế giới. Việc truy cập thông tin thời gian thực cho phép chính phủ, các doanh nghiệp và doanh nghiệp tư nhân đưa ra quyết định chính xác dựa trên dữ liệu để cải thiện các quy trình. Nếu không có phần mềm SCADA, sẽ vô cùng khó khăn nếu không thể thu thập đủ dữ liệu cho các quyết định được được đưa ra.

Cũng bởi vậy, hầu hết các ứng dụng thiết kế SCADA hiện đại đều có khả năng phát triển ứng dụng (RAD) nhanh chóng cho phép người dùng thiết kế ứng dụng tương đối dễ dàng, ngay cả khi họ không có kiến thức sâu rộng về phát triển phần mềm.

Giải pháp SCADA với mày tính NISE 3800E của NEXCOM

Việc đưa các tiêu chuẩn và kỹ thuật IT hiện đại như SQL và các ứng dụng web-based vào phần mềm SCADA đã cải thiện đáng kể hiệu quả, bảo mật, năng suất và độ tin cậy của các hệ thống SCADA.

Phần mềm SCADA sử dụng sức mạnh của cơ sở dữ liệu SQL mang những lợi thế rất lớn so với phần mềm SCADA cũ. Một lợi thế lớn của việc sử dụng cơ sở dữ liệu SQL với hệ thống SCADA là nó giúp tích hợp dễ dàng hơn vào các hệ thống MES và ERP hiện có, cho phép dữ liệu chảy liên tục trong toàn bộ tổ chức.

Dữ liệu lịch sử từ hệ thống SCADA cũng có thể được ghi vào cơ sở dữ liệu SQL, cho phép phân tích dữ liệu dễ dàng hơn thông qua data trending.

>> Mời bạn tìm hiểu thêm Giải pháp và Sản phẩm liên quan