SCADA là gì ? Khi nào cần 1 hệ thống SCADA ? – Smart Industry VN

Hệ thống scada là gì?

scada (viết tắt: s upervisory c ontrol a nd d ata a cquisition ) hệ thống kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu theo nghĩa truyền thống. Hỗ trợ mọi người trong quá trình giám sát và điều khiển từ xa. Theo định nghĩa ở trên, scada là một hệ thống các yếu tố phần mềm và phần cứng cho phép các tổ chức công nghiệp:

• Điều khiển các quy trình công nghiệp tại chỗ hoặc từ xa
• Thu thập, giám sát và xử lý dữ liệu theo thời gian thực
• Tương tác trực tiếp với cảm biến, van, máy bơm và các thiết bị, động cơ khác , v.v., thông qua phần mềm Giao diện Người máy (hmi)
• Ghi các sự kiện vào tệp nhật ký hoặc csdl.

hệ thống scada rất quan trọng đối với các tổ chức công nghiệp vì chúng giúp duy trì hiệu quả, xử lý dữ liệu để đưa ra quyết định sáng suốt hơn và thông báo các vấn đề của hệ thống để giúp giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động.

Kiến trúc scada cơ bản bắt đầu với bộ điều khiển logic có thể lập trình (plc) hoặc thiết bị đầu cuối từ xa (rtu). PLC và RTU là những máy tính nhỏ bé giao tiếp với các đối tượng khác nhau như máy nhà xưởng, hmi, cảm biến và thiết bị đầu cuối, sau đó sử dụng phần mềm scada để định tuyến thông tin từ các đối tượng này đến máy tính. 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.

Ví dụ, hệ thống scada nhanh chóng thông báo cho người vận hành rằng một lô sản phẩm có tỷ lệ lỗi cao. Nhà điều hành tạm dừng hoạt động và xem xét dữ liệu hệ thống scada thông qua hmi để xác định nguyên nhân của sự cố. Người vận hành xem xét dữ liệu và nhận thấy Máy 4 bị lỗi. Khả năng của hệ thống scada để thông báo cho người vận hành về một sự cố giúp anh ta giải quyết vấn đề và ngăn ngừa mất mát sản phẩm tiếp theo.

Kiến trúc scada cơ bản

Mọi hệ thống scada đều có bốn thành phần chính sau:

• Giao diện Quy trình Hoạt động: Bao gồm cảm biến, đồng hồ đo, cảm biến và thiết bị truyền động.

• Trạm thu thập dữ liệu trung gian: là thiết bị đầu cuối từ xa rtu (thiết bị đầu cuối từ xa) hoặc chức năng plc (bộ điều khiển logic khả trình) có thể lập trình giao tiếp với thiết bị truyền động.

• Hệ thống Truyền thông: Bao gồm các mạng truyền thông công nghiệp, thiết bị viễn thông và bộ ghép kênh truyền dữ liệu mức trường đến các khối máy chủ và bộ điều khiển.

• Hệ thống Giám sát: Bao gồm phần mềm và Giao diện Người máy (hmi).

cơ chế thu thập dữ liệu của scada

Trong hệ thống scada, việc thu thập dữ liệu được thực hiện đầu tiên vì rtu quét thông tin thu được từ các bộ truyền động được kết nối với nó. Thời gian cần thiết để thực hiện tác vụ này được gọi là thời gian quét bên trong.

Máy chủ quét rtu (với tốc độ chậm hơn) để thu thập dữ liệu từ các rtu này. Để kiểm soát, máy chủ gửi các tín hiệu yêu cầu xuống rtu, cho phép rtu gửi tín hiệu điều khiển trực tiếp đến những người thực thi thực hiện các nhiệm vụ.

Ai cần sử dụng hệ thống scada?

Các tổ chức trong ngành và các công ty trong khu vực công và tư nhân sử dụng hệ thống scada để kiểm soát và duy trì hiệu quả, phân phối dữ liệu để đưa ra các quyết định sáng suốt hơn và thông báo các sự cố hệ thống để giúp giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động. Hệ thống scada phù hợp với nhiều loại hình kinh doanh khác nhau vì chúng có nhiều loại từ cấu hình đơn giản đến cài đặt lớn và phức tạp. hệ thống scada là xương sống của nhiều ngành công nghiệp hiện đại, bao gồm:

• Năng lượng
• Thực phẩm và Đồ uống
• Sản xuất

• Dầu mỏ
• Điện
• Tái chế

• Giao thông vận tải
• Nước và Chất thải
• v.v.

Có nhiều loại hệ thống scada đang hoạt động ở hầu hết mọi nơi trên thế giới hiện nay: hệ thống quản lý tòa nhà, hệ thống quản lý điện lạnh trong siêu thị địa phương, đảm bảo sản xuất và an toàn trong các nhà máy lọc dầu, đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng về xử lý nước thải. .

Một hệ thống scada hiệu quả có thể tiết kiệm rất nhiều thời gian và tiền bạc. Nhiều nghiên cứu điển hình đã được xuất bản nêu bật những lợi ích và sự tiết kiệm của việc sử dụng các giải pháp phần mềm scada hiện đại như wincc, wincc oa, webaccess của Google.

Lợi ích của scada

Thông qua các cơ chế hoạt động trên, hệ thống scada sẽ cho phép các doanh nghiệp thu thập, quản lý dữ liệu, tương tác và kiểm soát hoạt động của máy móc và thiết bị, chẳng hạn như van, máy bơm hoặc các thiết bị, động cơ khác và lưu trữ tất cả thông tin trong tệp máy chủ lưu trữ . Do tính năng ưu việt của nó, hệ thống scada được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp hiện đại như năng lượng, thực phẩm, dầu khí, giao thông vận tải, xử lý nước và chất thải. Có một số ưu điểm nổi bật, chẳng hạn như:

• Nâng cao Năng suất: Nhờ việc phân tích quá trình sản xuất, các nhà quản lý có thể sử dụng thông tin này để nâng cao hiệu quả sản xuất và nâng cao kỹ thuật.

• Nâng cao chất lượng sản phẩm: Người quản lý cũng có thể phân tích các hoạt động để tìm cách hạn chế và ngăn ngừa sai sót trong quá trình sản xuất. .

• Giảm chi phí vận hành và bảo trì: Sau khi hệ thống scada được lắp đặt, doanh nghiệp sẽ không cần nhiều người để quản lý và giám sát thiết bị hiện có. Trang web nằm ở một khu vực hẻo lánh. Ngoài ra, doanh nghiệp không phải tốn chi phí cho việc kiểm tra, bảo dưỡng từ xa nên chi phí bảo dưỡng cũng sẽ giảm đi.

• Bảo toàn vốn gốc đầu tư : Chủ nhà xưởng khi đầu tư nâng cấp sản xuất cần đảm bảo thời gian sử dụng lâu dài sau khi nâng cấp. Hệ thống scada thiết kế mở sẽ cho phép chủ sở hữu thực hiện các chỉnh sửa và thay đổi dựa trên quy mô sản xuất, loại bỏ tổn thất theo thời gian.

Sự khác biệt giữa scada và dcs

dcs là viết tắt của “Hệ thống điều khiển phân tán”. dcs là một hệ thống điều khiển quá trình sử dụng mạng để kết nối các cảm biến, bộ điều khiển, thiết bị đầu cuối của người vận hành và thiết bị truyền động. DC thường chứa một hoặc nhiều máy tính để điều khiển, chủ yếu giao tiếp bằng các kết nối và giao thức độc quyền.

scada có thể được gọi là Giao diện người máy (hmi). Hệ thống scada được sử dụng để giám sát hoặc kiểm soát các quá trình hóa học, vật lý hoặc vận chuyển.

DC được định hướng theo quy trình, điều khiển trạng thái của quy trình, trong khi scada là hướng thu thập dữ liệu, các dcs hướng sự kiện bao gồm một hoặc nhiều bộ điều khiển thực hiện các kỹ thuật điều khiển. Hệ thống scada không thể thực hiện các kỹ thuật kiểm soát quy trình nâng cao.

Vòng điều khiển phản hồi dcs được điều khiển trực tiếp bởi plc, nhưng phần mềm scada giám sát hiệu suất tổng thể của vòng lặp.

DC là một thiết bị điều khiển mạnh mẽ hơn PLC truyền thống. Mặt khác, Scada chủ yếu là một môi trường phần mềm giao tiếp với plcs và có thể là dcs để giám sát chức năng của các thiết bị đó, đồng thời thu thập và ghi dữ liệu vào một nền tảng giám sát.

Sự khác biệt giữa scada và mes

Hệ thống MES cung cấp các tính năng quản lý hoạt động sản xuất (MOM), tức là, nó kiểm soát các hoạt động sản xuất diễn ra trong nhà máy, hệ thống kiểm soát chất lượng , giải pháp quản lý hàng tồn kho và sản xuất , như OEE, KPI, quản lý phòng thí nghiệm và quản lý công thức. Với nền tảng MES / MOM , người thu thập dữ liệu trong nhà máy có thể nhận tất cả thông tin về các quy trình và đơn đặt hàng sản xuất được thực hiện trong nhà máy. Nó cho phép nhà điều hành nhà máy đưa ra quyết định thời gian thực trong khi sản xuất đang được tiến hành.

• Trạng thái đơn hàng
• Trạng thái tài nguyên đã sử dụng
• Trạng thái nguyên vật liệu đã sử dụng
• Phế liệu
• oee
• kpi

mes quản lý tất cả các nguyên liệu được thêm vào trong một lô nhất định, cũng như chất lượng của sản phẩm cuối cùng.

Việc ra quyết định rộng rãi như vậy là không thể trong scada vì scada về cơ bản chỉ là giám sát và thu thập dữ liệu của các quy trình hoạt động.

Hệ thống scada hiện đại

Cho đến nay, scada vẫn tiếp tục được cải thiện và trong những năm gần đây, các chuyên gia đã dự đoán rằng hệ thống sẽ tuân theo các xu hướng chính sau:

Scada dựa trên web

Theo truyền thống, giao tiếp scada là giao tiếp nối tiếp điểm-đa điểm qua đường dây thuê bao hoặc hệ thống vô tuyến chuyên dụng (ví dụ: rs232, rs485, bel202). Với sự ra đời của Giao thức Internet (IP), công nghệ ip được sử dụng ngày càng nhiều trong các ứng dụng scada.

Internet scada hoặc scada dựa trên web (web-base scada) Sử dụng công nghệ ip trong scada, từ ip tunnel, frame relay, cáp, radio đến kết nối các thiết bị mạng scada và hub Office với thiết bị địa chỉ IP duy nhất hoặc sử dụng thiết bị hỗ trợ IP hoặc thiết bị dựa trên web.

Ưu điểm của Internet & amp; scada dựa trên web

• Khả năng kết nối diện rộng
• Định tuyến
• Phạm vi địa chỉ lớn
• Tích hợp cntt vào mạng tự động hóa và giám sát

li>

• Tiêu chuẩn hóa là tốt

Nhược điểm của Internet và scada dựa trên web

• Chi phí thực hiện của các tiêu chuẩn ip
• Bảo vệ thông tin phức tạp, dễ bị tấn công

Xem thêm: So sánh scada đám mây và scada truyền thống

So sánh scada và iốt công nghiệp

Trong khi hệ thống scada cung cấp các chức năng cơ bản cần thiết cho nhiều ngành công nghiệp ở trên, nó thiếu sự phát triển của đổi mới công nghệ và có vấn đề về khả năng thích ứng. Giải pháp cho những vấn đề này là các giải pháp IoT có thể được tích hợp vào kiến ​​trúc scada rất nhanh chóng.

Vấn đề quan trọng nhất với việc tích hợp các hệ thống IoT là các giải pháp của scada vẫn còn giới hạn ở cấp độ nhà máy. Dữ liệu từ các máy khác nhau trong nhà máy chỉ có thể được giám sát tại chỗ bằng hệ thống scada. Mặt khác, IoT có thể trình bày dữ liệu từ các máy sâu hơn hoặc các cơ sở hạ tầng khác nhau theo cách có thể được sử dụng và giám sát mọi lúc, mọi nơi.

Có thể tóm tắt rằng điểm chung của các giải pháp scada và iot là chúng thu thập dữ liệu từ các cơ sở hạ tầng khác nhau, ngay cả khi chúng sử dụng các phương tiện khác nhau (ví dụ: liên lạc bằng dây / không khí, đường dây, tốc độ truyền dữ liệu). Mặc dù chúng khác nhau về nhiều mặt nhưng việc thu thập dữ liệu này đều có một mục tiêu chung: tối ưu hóa việc sử dụng, kiểm soát tốt hơn một số máy hoặc quy trình nhất định và cuối cùng là tăng dung lượng hiệu suất.

Xem so sánh chi tiết hơn giữa scada và iốt công nghiệp tại đây

scada không phải là một hệ thống điều khiển hoàn chỉnh mà là một hệ thống máy tính thu thập và phân tích dữ liệu trong thời gian thực và có thể được sử dụng để giám sát và điều khiển thiết bị công nghiệp. Nó thu thập thông tin về sự cố, gửi về vị trí trung tâm và cảnh báo cho trung tâm. Sau đó, nó thực hiện các phân tích và thử nghiệm cần thiết và trình bày thông tin cho nhóm một cách hợp lý và có tổ chức, sau đó giải thích và sử dụng thông tin đó cho phù hợp.

Các giải pháp IoT cũng chịu trách nhiệm thu thập, phân tích và hiển thị dữ liệu từ máy móc hoặc các cơ sở hạ tầng khác nhau. Mặc dù nó có vẻ hoạt động tương tự như SCADA, nhưng ưu điểm lớn nhất là nó có thể cung cấp các giải pháp không dây với tính linh hoạt mà SCADA không thể cung cấp.

Khi xem kịch bản này, tổng mức tiêu thụ năng lượng của cơ sở sản xuất có thể được kiểm soát bằng scada. Tuy nhiên, nếu bạn cần dữ liệu sâu hơn để quản lý vận hành tốt hơn, thì việc sử dụng hệ thống scada để hoàn thiện giám sát tiêu thụ năng lượng dựa trên máy móc và thiết bị sẽ là một dự án phức tạp, kéo dài và rất tốn kém.

4 điểm khác biệt chính giữa scada và IIoT

Khả năng tương tác của thiết bị

Không dễ dàng tích hợp thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau khi sử dụng hệ thống scada. Đôi khi, ngay cả khi các thiết bị của cùng một nhà sản xuất, có thể là một thách thức khi sử dụng chúng thay thế cho nhau nếu chúng là các phiên bản khác nhau. Hệ thống scada thiếu khả năng tương tác cần thiết, đó là nhiệm vụ phát triển khả năng lập trình liền mạch cho các thiết bị và cảm biến. Ngoài ra, họ cần một nền tảng ngang có thể hoạt động trên nhiều loại thiết bị, bất kể nhà cung cấp hoặc phiên bản. Mặt khác, hệ sinh thái IoT chủ yếu dựa trên khái niệm về khả năng tương tác. Trọng tâm chính của IoT công nghiệp là hỗ trợ giao tiếp giữa các thiết bị khác nhau, bất kể kiểu máy hoặc nhà sản xuất của chúng. iot sử dụng các giao thức như mqtt để có thể giao tiếp giữa các thiết bị khác nhau trong toàn hệ thống.

Chi phí sở hữu hệ thống

Với hệ thống scada, doanh nghiệp chỉ có thể lưu trữ một mức dữ liệu nhất định, sau đó dữ liệu này sẽ được ghi đè bằng dữ liệu cập nhật. Điều này có nghĩa là để lưu trữ được nhiều dữ liệu hơn, doanh nghiệp cần đầu tư thêm máy chủ với dung lượng lớn hơn. Ngoài ra, khi cần có giấy phép phần mềm hoặc các tính năng bổ sung, người dùng scada phải mua các giấy phép riêng biệt cho các dịch vụ bổ sung và phải trả tiền nâng cấp hệ thống thường xuyên.

Internet of Things công nghiệp có thể giảm đáng kể chi phí sở hữu phần cứng và hệ thống của công ty, đồng thời loại bỏ nhu cầu sử dụng các dịch vụ đám mây để cấp phép và nâng cấp phần mềm.

Thông tin chi tiết về dữ liệu

Các công ty có những hạn chế trong việc phân tích và hiểu dữ liệu lịch sử khi sử dụng hệ thống scada. Nó không tập trung vào việc thu thập hoặc phân tích dữ liệu mà các doanh nghiệp tạo ra hàng ngày. Dữ liệu trong scada không mang lại nhiều giá trị cho công ty hoặc giúp các nhà ra quyết định kinh doanh vì nó không tiết lộ bối cảnh của tập dữ liệu và do đó khó hiểu hơn.

Iodine vượt trội hơn nhiều so với scada khi phân tích dữ liệu. IoT công nghiệp thu thập và lưu trữ dữ liệu cho mọi quy trình kinh doanh, sau đó áp dụng các thuật toán xử lý dữ liệu lớn và học máy để dự đoán hiệu quả và kết quả tiềm năng. Với những thông tin chi tiết dễ hiểu về IoT, các công ty có thể giảm thiểu sự cố thiết bị đột ngột, dự đoán nhu cầu bảo trì và tận dụng tối đa tài sản hiện có.

Khả năng mở rộng

Hệ thống scada có thể để lại thông tin quan trọng từ các thiết bị khác nhau vì hệ thống không lưu trữ hoặc phân tích dữ liệu. Lý do không kết nối các thiết bị là hiệu suất và bảo mật của hệ thống, và khi số lượng người dùng tăng lên, băng thông cần thiết để hoạt động cũng tăng theo, làm tăng chi phí chung của công ty.

Trên hết, với hệ thống scada, rất khó để hiểu các báo cáo từ các thiết bị đặt ở vị trí xa so với hệ thống tập trung. Trong hệ sinh thái IoT, tất cả dữ liệu được lưu trữ trên đám mây và có thể dễ dàng truy cập từ mọi nơi. Ngoài ra, khả năng kết nối các thiết bị thứ cấp có quyền truy cập vào tất cả dữ liệu có thể đóng một vai trò quan trọng trong các quyết định kinh doanh.

Tôi cần lưu ý điều gì khi đầu tư vào scada?

Do sự ra đời của ioot và mở rộng trong tương lai, hiện nay có rất nhiều vấn đề khi đầu tư vào các hệ thống scada.

Kết nối cơ sở dữ liệu

• Phần mềm tích hợp với những máy chủ cơ sở dữ liệu nào?
• Nó có hỗ trợ nhiều kết nối cơ sở dữ liệu đồng thời không?
• Kết nối với cơ sở dữ liệu dễ dàng như thế nào?
• Phần mềm có hỗ trợ tích hợp với cơ sở dữ liệu quan hệ không?

Khó khăn khi triển khai

• Cài đặt phần mềm có nhanh chóng và dễ dàng không?
• Giải pháp này có dựa trên web không?
• Bạn có thể ra mắt khách hàng vô hạn không?
• Bạn có thể khởi chạy ứng dụng khách phát triển không giới hạn không?
• Có thể ngay lập tức triển khai các thay đổi cho tất cả khách hàng một cách nhanh chóng và nhanh chóng không?
• Bạn có thể quản lý tất cả các dự án của mình từ một vị trí trung tâm không?

li>

• Có thể triển khai máy khách mà không cần cài đặt bất kỳ phần mềm nào trên máy chủ không?
• Phần mềm có đa nền tảng không?

Phí cấp phép

• Phần mềm có được cấp phép bởi máy chủ không?
• Tôi có cần mua thêm nhãn, giấy phép cho khách hàng hoặc màn hình khi mở rộng hệ thống không?