Hệ thống điều khiển công nghiệp – ICS là gì? Đặc điểm và thành phần
Việc ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông để tự động hóa trong sản xuất công nghiệp ngày càng trở nên phổ biến. Hệ thống sản xuất công nghiệp được tự động hóa, thông minh và có độ chính xác cao hơn. Thông qua hệ thống điều khiển tự động hóa ics, khả năng kết nối, thu thập, tổng hợp và xử lý thông tin, vận hành tự động hóa được nâng cao nhằm tối ưu hóa sản xuất công nghiệp.
Quý doanh nghiệp đang tìm hiểu về Hệ thống điều khiển công nghiệp và muốn nâng cấp hệ thống, dây chuyền sản xuất. Những thông tin dưới đây sẽ làm rõ thông tin về ics – hệ thống điều khiển công nghiệp là gì? Đặc điểm và thành phần nổi bật của ics là gì?
Hệ thống điều khiển công nghiệp – ics là gì?
ics (industrial control system) hay industrial control system là sự kết hợp giữa thiết bị kỹ thuật nhà xưởng, phần mềm quản lý vận hành, kiểm soát quy trình sản xuất và vận hành. Mặc dù ic hệ thống điều khiển công nghiệp đã được sử dụng từ lâu nhưng nó vẫn còn tương đối xa lạ với nhiều doanh nghiệp hiện nay. Hiện nay, mạch tích hợp được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp, năng lượng, dầu khí, kho chứa,…
Vai trò của hệ thống ic điều khiển vô cùng quan trọng trong công nghiệp, đặc biệt là trong thời đại tự động hóa 4.0 hiện nay. Không giống như các hệ thống công nghệ thông tin tập trung vào ba thuộc tính toàn vẹn-bảo mật-sẵn sàng, các hệ thống điều khiển công nghiệp đặt sẵn sàng lên hàng đầu.
Các hệ thống điều khiển công nghiệp về bản chất là các hệ thống hoạt động liên tục, vì vậy việc các hệ thống này gặp sự cố hoặc ngừng hoạt động là điều không thể chấp nhận được. Do đó, hệ thống điều khiển công nghiệp giúp nhà máy luôn hoạt động liên tục, xử lý sự cố nhanh chóng, đảm bảo không xảy ra tình trạng gián đoạn làm ảnh hưởng đến năng suất.
Các thành phần của hệ thống điều khiển công nghiệp – ics
Các thành phần của một hệ thống điều khiển công nghiệp – ics bao gồm nhiều thành phần phức tạp. Tùy thuộc vào kích thước hệ thống, ics sẽ bao gồm các biến thể sau:
- Hệ thống điều khiển phân tán dcs – cấu trúc rất phức tạp.
- hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu scada – hệ thống đơn giản hơn dcs.
- Hệ thống điều khiển logic lập trình được với plc hoặc điều khiển hiển thị giao diện người máy hmi – hệ thống đơn giản.
- Loại 0 – Thiết bị hiện trường: Các hệ thống thiết bị hiện trường, bao gồm các thiết bị được sử dụng để đo lường, giám sát và thu thập thông tin thông minh.
- lớp 1 – trường điều khiển: Một hệ thống bao gồm các thiết bị và phần mềm điều khiển. Cấu trúc bao gồm: truyền thông công nghiệp, thiết bị đầu cuối điều khiển từ xa, bộ điều khiển logic lập trình plc, thiết bị điều khiển thông minh, màn hình hmi.
- Lớp 2: Hệ thống thiết bị vận hành. Cấu trúc, bao gồm thiết bị thực hiện và sản xuất trong nhà máy (dệt, pha trộn, chi tiết, v.v.).
- Lớp 3: Hệ thống thiết bị và phần mềm giám sát. Giải pháp giám sát và quản lý quy mô doanh nghiệp.
- Giao tiếp cổng nối tiếp, sử dụng rs232, rs485…chủ yếu cho lớp 0 và lớp 1.
- Sử dụng chế độ giao tiếp tcp/ip của giao diện rj45, ứng dụng nhiều lớp, hệ thống bao trùm.
- Các phương thức kết nối không dây như: không dây và lò vi sóng, chủ yếu được kết nối ở lớp thứ ba.
- Đường màu xanh lá cây thể hiện kết nối giao tiếp tcp/ip (tủ mạng, thiết bị mạng, cáp, …).
- Các đường màuĐỏ thể hiện giao tiếp nối tiếp và thường được sử dụng trong các mạng con.
- Đen đại diện cho kết nối điểm-điểm (dây vào/ra i/o, nguồn). Kết nối này đi từ cấp 0 đến cấp 1
- Ở Bậc 0, thiết bị đo lường và giám sát hoạt động theo quy trình được lập trình sẵn.
- Ở Loại 1, công nhân sẽ vận hành và điều khiển thiết bị. Tại trạm kỹ thuật, nhân viên theo dõi và thu thập thông tin từ toàn bộ dây chuyền sản xuất bằng các chương trình (plc) được lập trình sẵn.
- Ở cấp độ 2, hệ thống sẽ được vận hành và điều khiển trong nhà máy. Thiết bị Tier 2 giám sát kiểm soát chất lượng, số lượng, năng lượng và các yếu tố kỹ thuật chính xác. Nhận tín hiệu từ lớp 1 và truyền tín hiệu đến lớp 3.
- Tại lớp 3, phần mềm quản lý giám sát được áp dụng để thu thập thông tin từ lớp 2 hoặc trực tiếp từ lớp 1 hoặc có trường hợp từ lớp 0. Toàn bộ dữ liệu của nhà máy sẽ được bảo vệ bằng tường lửa, hệ thống an ninh mạng và được lưu trữ tại đây.
Về cơ bản ICS Hệ thống điều khiển công nghiệp sẽ bao gồm 4 lớp với các thành phần cơ bản sau:
Hệ thống liên lạc của ics chịu trách nhiệm nhiệm vụ kết nối và truyền dữ liệu, cho phép các thiết bị đầu cuối trong hệ thống ics liên lạc với nhau. Tích hợp giải pháp truyền thông với nhiều giao thức khác nhau đảm bảo các yếu tố: tốc độ đường truyền, độ chính xác của thông tin, truyền tải dữ liệu, đáp ứng yêu cầu thời gian thực, giảm thiểu độ trễ giúp tối ưu hóa sản xuất công nghiệp.
Hiện tại, có ba giao thức truyền thông thường được sử dụng trong hệ thống ics:
Một hệ thống ics điển hình
Như hình trên:
Dây
Quy trình vận hành hệ thống điều khiển công nghiệp ICS
Hệ thống điều khiển công nghiệp, nhiều chi tiết, máy móc phức tạp, hoạt động thống nhất, đồng bộ. Vậy, hệ thống điều khiển công nghiệp ics hoạt động như thế nào? Về cơ bản, bạn có thể hiểu cách ics hoạt động:
Rủi ro của hệ thống điều khiển công nghiệp (ics)
Vai trò và tầm quan trọng của ic trong điều khiển và quản lý công nghiệp là điều không thể nghi ngờ. Nhưng bên cạnh đó, IC cũng có một số rủi ro mà doanh nghiệp cần lưu ý và kiểm soát:
Các mối đe dọa từ bên ngoài và các cuộc tấn công mạng
Khi bạn cho rằng các hệ thống điều khiển công nghiệp thường được tìm thấy trong các lĩnh vực kỹ thuật hóa học, sản xuất, phân phối và chăm sóc sức khỏe, thì không có gì ngạc nhiên khi các hệ thống này thường là mục tiêu của các nhóm khủng bố, tin tặc và các nhóm độc hại khác. Mục đích của các cuộc tấn công có động cơ này thường tập trung vào việc gây thiệt hại vật chất hoặc làm gián đoạn hoạt động, trong khi một cuộc tấn công gián điệp công nghiệp sẽ tập trung nhiều hơn vào việc đánh cắp hoặc gây thiệt hại. Thiệt hại đối với tài sản trí tuệ (ip).
Các mối đe dọa nội bộ
Các mối đe dọa nội bộ đã được ghi chép đầy đủ khi nói đến mạng CNTT, nhưng chúng cũng có thể gây rủi ro đáng kể cho mạng công nghiệp. Từ những nhân viên bất mãn cho đến các nhà thầu công khai, các mối đe dọa từ nội bộ là có thật. Hầu hết các mạng ics yêu cầu ít hoặc không yêu cầu xác thực hoặc mã hóa để kiểm soát hoặc hạn chế hoạt động của người dùng.
Điều này có nghĩa là công chúng sẽ có quyền truy cập không giới hạn vào bất kỳ thiết bị nào có trên mạng, bao gồm các ứng dụng scada và các thành phần quan trọng khác. Các hệ thống đã được nâng cấp để kết nối với giao diện kỹ thuật số có thể dễ dàng bị xâm phạm bởi phần mềm độc hại hoặc thiết bị usb được sử dụng để tải xuống dữ liệu nhạy cảm.
Lỗi con người
Bản chất của con người là phạm sai lầm. Tuy nhiên, lỗi trên mạng ICS có thể tốn kém và có tác động đáng kể đến hoạt động và uy tín. Trên thực tế, trong nhiều trường hợp, lỗi của con người được coi là mối đe dọa lớn nhất đối với mạng ics. Lỗi do con người có thể bao gồm cấu hình không chính xác, lỗi lập trình PLC hoặc quên theo dõi các chỉ báo hoặc cảnh báo chính.
Kết thúc
Các hệ thống ics sản xuất quy mô công nghiệp được kết nối với internet vạn vật – internet of things (iot), hệ thống quản trị doanh nghiệp… để tối ưu hóa hiệu suất quy trình, độ chính xác cao hơn nhưng cũng làm tăng nguy cơ mất an ninh mạng. Tuy nhiên, Hệ thống Điều khiển Công nghiệp vẫn là giải pháp chính để tăng năng suất. Doanh nghiệp cần hiểu chi tiết về ics, tối ưu và tăng cường bảo mật hệ thống, sử dụng các công cụ riêng biệt.
