Banner layout
News & Event

SCADA là gì? Những doanh nghiệp nào cần đến hệ thống SCADA?

tổng quan về scada

SCADA là gì? Những doanh nghiệp nào cần đến hệ thống SCADA?

 

Khái quát về SCADA

Điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (Supervisory control and data acquisition – SCADA) là một hệ thống phần mềm và phần cứng cho phép các tổ chức công nghiệp:

  • Kiểm soát các quy tình công nghiệp tại chỗ hoặc 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 các phần mềm giao diện người – máy (HMI).
  • Ghi lại sự kiện vào tệp nhật ký (log file).

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 hệ thống để giúp giảm thiểu thời gian chết.

Kiến trúc SCADA cơ bản bắt đầu bằng các bộ điều khiển logic lập trình (PLC) hoặc các thiết bị đầu cuối từ xa (RTUs). PLC và RTU là các máy vi tính giao tiếp với một loạt các đối tượng như máy nhà máy, HMI, cảm biến và thiết bị đầu cuối, sau đó định tuyến thông tin từ các đối tượng đó đến máy tính có phần mềm SCADA. Phần mềm SCADA xử lý, phân phối và hiển thị dữ liệu, giúp các nhà khai thác 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 một điều hành viên rằng một lô sản phẩm đang hiển thị tỷ lệ lỗi cao. Điều hành viên tạm dừng hoạt động và xem dữ liệu hệ thống SCADA qua HMI để xác định nguyên nhân của vấn đề. Họ xem xét dữ liệu và phát hiện ra rằng Máy 4 đã hỏng hóc. Hệ thống SCADA để thông báo cho điều hành viên sự cố giúp anh ta giải quyết vấn đề và ngăn chặn việc mất thêm sản phẩm.

kiến trúc cơ bản của một hệ thống scada

Ai sẽ là người cần đến SCADA?

Hệ thống SCADA được sử dụng bởi các tổ chức công nghiệp và các công ty trong khu vực công và tư nhân 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 hệ thống để giúp giảm thiểu thời gian chết.

Hệ thống SCADA hoạt động tốt ở nhiều loại hình doanh nghiệp khác nhau vì chúng có thể từ các cấu hình đơn giản đến các cài đặt lớn, phức tạp. Hệ thống SCADA là xương sống của nhiều ngành công nghiệp hiện đại, bao gồm:

  • Energy
  • Food and beverage
  • Manufacturing
  • Oil and gas
  • Power
  • Recycling
  • Transportation
  • Water and waste water
  • And many more

Hầu như bất cứ nơi nào bạn nhìn thấy trong thế giới ngày nay đều có một số loại hệ thống SCADA chạy phía sau, ví dụ như: duy trì hệ thống làm lạnh của siêu thị, đảm bảo an toàn sản xuất tại nhà máy lọc dầu, tiêu chuẩn chất lượng tại nhà máy xử lý nước thải hoặc thậm chí theo dõi sử dụng năng lượng tại nhà của bạn.

Các hệ thống SCADA hiệu quả có thể giúp tiết kiệm đáng kể thời gian và tiền bạc. Nhiều nghiên cứu điển hình đã được công bố nêu bật những lợi ích và tiết kiệm của việc sử dụng giải pháp phần mềm SCADA hiện đại như Radiflow.

Sự ra đời của SCADA

Để hiểu được nguồn gốc của SCADA, chúng ta phải hiểu những vấn đề mà các tổ chức công nghiệp đang cố gắng giải quyết. Trước khi khái niệm SCADA được giới thiệu vào giữa thế kỷ 20, nhiều tầng sản xuất, nhà máy công nghiệp và các trang web từ xa dựa vào nhân sự để điều khiển và giám sát bằng tay thông qua các nút bấm và analog dials.

Khi sàn công nghiệp và trang web điều khiển từ xa bắt đầu mở rộng quy mô, cần có các giải pháp để kiểm soát thiết bị trên một khoảng cách dài. Các tổ chức công nghiệp bắt đầu sử dụng rơle và bộ hẹn giờ để cung cấp một số mức độ kiểm soát giám sát mà không cần phải đưa mọi người đến các địa điểm từ xa để tương tác với từng thiết bị. Trong khi rơle và hẹn giờ giải quyết được nhiều vấn đề bằng cách cung cấp chức năng tự động hóa hạn chế, nhiều vấn đề hơn bắt đầu phát sinh khi các tổ chức tiếp tục mở rộng quy mô. Rơle và bộ định thời rất khó cấu hình lại, tìm lỗi và các bảng điều khiển chiếm các không gian của rack. Cần có một hệ thống kiểm soát và giám sát hiệu quả hơn và hoàn toàn tự động.

Đầu những năm 1950, máy tính được phát triển và sử dụng lần đầu tiên cho mục đích kiểm soát công nghiệp. Điều khiển giám sát bắt đầu trở nên phổ biến trong số các tiện ích chính, đường ống dẫn dầu và khí đốt, và các thị trường công nghiệp khác tại thời điểm đó. Trong những năm 1960, đo từ xa được thiết lập để theo dõi, cho phép liên lạc tự động để truyền các phép đo và các dữ liệu khác từ các thiết bị điều khiển từ xa đến thiết bị giám sát. Thuật ngữ “SCADA” được đặt ra vào đầu những năm 1970, và sự gia tăng của các bộ vi xử lý và PLC trong thập kỷ đó làm tăng khả năng giám sát và kiểm soát các quy trình tự động của doanh nghiệp hơn bao giờ hết.

Sự phát triển của SCADA

Phiên đầu tiên của SCADA bắt đầu với máy tính lớn. Các mạng như chúng ta biết ngày nay là không có và mỗi hệ thống SCADA tự đứng  riêng. Những hệ thống này giờ đây được gọi là hệ thống SCADA nguyên khối.

Trong thập niên 80 và 90, SCADA tiếp tục phát triển nhờ các hệ thống máy tính nhỏ hơn, công nghệ mạng 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, cho phép các nhà cung cấp kiểm soát cách tối ưu hóa 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 được phân phối.

Trong những năm 1990 và đầu những năm 2000, xây dựng dựa trên mô hình hệ thống phân tán, SCADA đã có một sự thay đổi gia tăng bằng cách sử dụng một kiến trúc hệ thống mở và các giao thức truyền thông không phải là nhà cung cấp cụ thể. Việc lặp lại SCADA 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 hệ thống từ các nhà cung cấp khác giao tiếp với nhau, giảm bớt các hạn chế áp đặt bởi các hệ thống SCADA cũ hơn và cho phép các tổ chức kết nối nhiều thiết bị hơn với mạng.

Trong khi các hệ thống SCADA đã trải qua những thay đổi tiến hóa đáng kể, nhiều tổ chức công nghiệp vẫn tiếp tục đấu tranh với 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 và máy tính cá nhân và công nghệ IT tăng tốc trong phát triển. Cơ sở dữ liệu ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc (SQL) trở thành tiêu chuẩn cho cơ sở dữ liệu CNTT nhưng không được các nhà phát triển SCADA chấp nhận. Điều này dẫn đến một sự rạn nứt giữa các lĩnh vực điều khiển và CNTT, và công nghệ SCADA đã trở thành lỗi thời theo thời gian.

Các hệ thống SCADA truyền thống vẫn sử dụng công nghệ độc quyền để xử lý dữ liệu. Cho dù đó là một sử gia dữ liệu, một kết nối dữ liệu, hoặc các phương tiện truyền dữ liệu khác, giải pháp này là lộn xộn và cực kỳ tốn kém. Hệ thống SCADA hiện đại nhằm mục đích giải quyết vấn đề này bằng cách tận dụng tốt nhất các công cụ điều khiển và công nghệ thông tin.

Hệ thống SCADA hiện đại

Hệ thống SCADA hiện đại cho phép dữ liệu thời gian thực từ nhà máy  tới khắp mọi nơi trên thế giới. Việc truy cập thông tin thời gian thực này cho phép các chính phủ, doanh nghiệp và cá nhân đưa ra quyết định theo hướng dữ liệu về cách cải thiện quy trình của họ. Nếu không có phần mềm SCADA, sẽ vô cùng khó khăn nếu không thể thu thập đủ dữ liệu để có quyết định sáng suốt.

Ngoài ra, hầu hết các ứng dụng SCADA hiện đại có khả năng phát triển ứng dụng nhanh (RAD) 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.

Việc đưa các tiêu chuẩn và thực hành CNTT hiện đại như SQL và các ứng dụng dựa trên web 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 cung cấp những lợi thế rất lớn so với phần mềm SCADA cổ xưa. Một lợi thế lớn của việc sử dụng cơ sở dữ liệu SQL với một hệ thống SCADA là nó làm cho nó dễ dàng hơn để tích hợp vào hệ thống MES và ERP hiện có, cho phép dữ liệu lưu thông liên tục thông qua toàn bộ tổ chức.

Dữ liệu lịch sử từ một 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 xu hướng dữ liệu.