Hệ thống điều khiển giám sát SCADA là gì? 7 điều cần lưu ý

Vậy hệ thống SCADA là gì? Những đơn vị nào nên sử dụng? Và cần lưu ý những gì để chọn phần mềm giám sát SCADA hiệu quả? Những chia sẻ chuyên sâu của các kỹ sư KSP Việt Nam sẽ giúp bạn giải đáp tường tận vấn đề này!

Hệ thống điều khiển giám sát SCADA do KSP Việt Nam lắp đặt

Hệ thống điều khiển giám sát SCADA là gì?

SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) là một hệ thống được sử dụng để theo dõi và kiểm soát các hoạt động của các hệ thống máy móc và quy trình sản xuất từ xa. Nó cho phép thu thập dữ liệu từ các thiết bị và cảm biến trên dây chuyền sản xuất, sau đó truyền dữ liệu về trung tâm quản lý. Tại đây, các kỹ sư có thể phân tích dữ liệu và đưa ra các quyết định điều chỉnh/sửa lỗi máy móc một cách phù hợp, giúp giảm thời gian chết và tăng tối đa hiệu quả sản xuất.

Ví dụ, khi SCADA thông báo rằng có một lô sản phẩm đang có tỷ lệ lỗi cao, kỹ thuật viên sẽ sử dụng giao diện người máy – HMI – của hệ thống SCADA để truy xuất chi tiết dữ liệu về quá trình sản xuất để xác định nguyên nhân gây ra sự cố một cách nhanh chóng.

Giả sử họ phát hiện rằng máy A đang bị lỗi. Ngay lập tức báo cáo cho bộ phận kỹ thuật để tiến hành sửa chữa hoặc bảo trì máy A, giúp dây chuyền sản xuất vận hành trơn tru và đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.

Lịch sử hình thành của cấu trúc hệ thống điều khiển giám sát SCADA

Để hoàn thiện cấu trúc thông minh như ngày hôm nay, SCADA đã trải qua 4 cột mốc phát triển như sau:

Cấu trúc một trạm giám sát – Monolithic

Đây là hệ thống SCADA đầu tiên trên thế giới, xuất hiện trước khi máy tính cá nhân (PC) và internet trở nên phổ biến. Lúc này, SCADA Monolithic chỉ gồm các cảm biến giám sát thô sơ. Hiện nay, bạn chỉ còn thấy chúng trong các bảo tàng.

Cấu trúc Distributed giám sát qua mạng LAN

Hệ thống điều khiển giám sát SCADA thế hệ thứ hai ra đời khi mạng cục bộ (LAN – Local Area Network) trở nên phát triển.

Trong hệ thống SCADA Distributed, các trạm điều khiển và giám sát phải kết nối qua mạng LAN để hoạt động. Nói cách khác hệ thống này thường chỉ quản lý được 1 nhà máy trong khuôn khổ mạng LAN của công ty.

Ở thời điểm hiện tại, hệ thống SCADA thế hệ thứ hai vẫn tồn tại, nhưng hiện nay không còn phổ biến.

Cấu trúc Networked

Khi mạng WAN – Wide Area Networks ra đời cũng là lúc SCADA Networked khả dụng. Giờ đây, bạn có thể sử dụng hệ thống điều khiển giám sát SCADA để quản lý nhiều nhà máy cùng lúc, cho dù các nhà máy này cách xa nhau. Nhờ khả năng kết nối internet trên diện rộng… bạn có thể truy cập hệ thống SCADA ở bất cứ nơi đâu trên toàn thế giới.

SCADA qua mạng WAN đang là hệ thống phổ biến nhất hiện nay

Cấu trúc Internet of things (IoT)

Đây là hệ thống SCADA của tương lai và chúng đang trở thành một phần quan trọng của Cách mạng Công nghiệp 4.0. Thay vì tập trung dữ liệu SCADA ở một vị trí cố định, cấu trúc IoT giúp dữ liệu ngày càng trở nên phi tập trung hơn, cho phép kết nối tự do và linh hoạt, giúp ngăn chặn sự can thiệp của bên thứ ba nào đó thao túng dữ liệu.

Nhìn chung, cấu trúc này đang trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển. Hy vọng chúng ta sẽ sớm có cơ hội khai thác những giá trị tuyệt vời của nó trong tương lai gần.

Vai trò và chức năng của hệ thống điều khiển giám sát SCADA trong sản xuất

Để hiểu rõ hơn về vai trò và chức năng của hệ thống điều khiển giám sát SCADA, mời bạn theo dõi kim tự tháp tự động hóa với mỗi tầng chức năng cụ thể bên dưới:

Vai trò của SCADA trong kim tự tháp tự động hóa

• Cảm biến và Tín hiệu (Sensors & Signals): Đây là phần đáy của kim tự tháp, giữ vai trò thu thập dữ liệu trực tiếp từ máy móc cùng quy trình sản xuất và chuyển dữ liệu này lên tầng tiếp theo, PLC.
• PLC (Programmable Logic Controller): Là tầng trung gian, giữ nhiệm vụ nhận dữ liệu từ cảm biến và thực hiện quyết định điều khiển máy móc dựa trên logic được lập trình trước. Dữ liệu từ PLC sau đó được truyền lên tầng SCADA.
• SCADA: Tầng này làm nhiệm vụ liên kết giữa PLC và nhà quản lý. Thông qua giao diện này, họ có thể theo dõi, giám sát và điều khiển hệ thống máy móc từ xa cũng như thu thập thông tin từ các hệ thống khác như MES (Manufacturing Execution System) và ERP (Enterprise Resource Planning) để điều chỉnh hệ thống máy móc bên dưới hoạt động theo đúng mục tiêu mà doanh nghiệp đã đề ra.

Như vậy, một hệ thống điều khiển giám sát SCADA thực hiện 4 chức năng cơ bản:

• Thu thập và xử lý dữ liệu máy móc trong thời gian thực để đảm bảo bộ phận kỹ thuật có thông tin cần thiết để xử lý kịp thời.
• Nhà quản lý có khả năng giám sát và điều khiển hệ thống máy móc từ xa thông qua giao diện SCADA.
• Ghi nhận thông tin từ hệ thống điều hành sản xuất, giúp điều chỉnh thông số máy móc nhanh chóng để đáp ứng mục tiêu sản xuất và kinh doanh.
• Lưu trữ dữ liệu một cách nhanh chóng và an toàn để phục vụ cho việc kiểm tra, phân tích và báo cáo sau này.

Cấu trúc phân tầng của hệ thống SCADA

Cấu tạo của hệ thống điều khiển giám sát SCADA

Một hệ thống SCADA đầy đủ bao gồm 7 phần chính sau:

• Thiết bị cảm biến và điều khiển: Có khả năng đọc dữ liệu từ các sensors và gửi lệnh cho các controllers để quản lý các quy trình trong môi trường giám sát.
• Trạm cảm biến (RTU – Remote Terminal Unit): RTU là một thiết bị chuyển đổi dữ liệu từ các sensors và truyền đến hệ thống SCADA. Thường được đặt ở nơi cần giám sát và điều khiển. RTU có khả năng thu thập, xử lý dữ liệu và phát tín hiệu đến đến trạm trung tâm để quản lý toàn bộ hệ thống.
• Trạm điều khiển giám sát trung tâm (Trạm Master): Được xem như là “trái tim” của toàn bộ hệ thống, thường bao gồm một hoặc nhiều máy chủ trung tâm và giao diện người dùng – máy HMI (Human-Machine Interface). Trạm Master nhận dữ liệu từ các RTU và trạm làm việc cùng nó để thực hiện các chức năng kiểm soát và quản lý thông tin.
• Phần mềm SCADA: Cung cấp giao diện đồ họa cho người dùng để giám sát và điều khiển các thiết bị và quy trình. Nó cho phép xem dữ liệu trực tiếp, lập biểu đồ, báo cáo, và thậm chí thực hiện các tác vụ tự động dựa trên quy tắc được thiết lập từ trước.
• Mạng liên kết: Hệ thống điều khiển giám sát SCADA hoạt động trên mạng liên kết, thường là mạng TCP/IP, để truyền tải dữ liệu giữa các thành phần khác nhau của hệ thống. Tùy thuộc vào từng ứng dụng cụ thể mà bạn có thể chọn mạng có dây hoặc không dây.
• Hệ thống lưu trữ dữ liệu: Dữ liệu từ hệ thống SCADA thường được lưu trữ trong các cơ sở dữ liệu để phân tích sau này và theo dõi hiệu suất hệ thống.
• Hệ thống bảo mật: Bảo mật là một yếu tố quan trọng trong hệ thống SCADA. Chúng giữ nhiệm vụ ngăn chặn truy cập trái phép và bảo vệ dữ liệu quan trọng. Quá trình bảo mật được thực hiện thông qua việc quản lý phiên làm việc, mã hóa dữ liệu và xác thực người dùng để kiểm soát quyền truy cập vào hệ thống.

Cấu tạo của hệ thống SCADA

Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển giám sát SCADA

• Bước 1: Trạm cảm biến thu thập thông tin về tình hình hoạt động thực tế của máy móc dưới xưởng sản xuất và trang trại và gửi dữ liệu lên trạm PLC trung gian.
• Bước 2: PLC xử lý thông tin và truyền về trạm điều khiển giám sát trung tâm qua hệ thống truyền thông.
• Bước 3: Tất cả dữ liệu được hiển thị trên giao diện HMI. Người quản lý sử dụng dữ liệu này để điều chỉnh thông số máy móc một cách phù hợp. Tất cả thông tin được ghi nhận và sao lưu trên máy chủ để sử dụng cho việc đối chiếu và phân tích sau này.

Hệ thống SCADA phù hợp với những đối tượng nào?

Hệ thống điều khiển giám sát SCADA là “xương sống” của các ngành công nghiệp hiện đại. Nhất là các ngành khai thác dầu khí, năng lượng, chế biến thực phẩm, các công ty vận tải, xử lý nước và nước thải… luôn có SCADA để theo dõi sát sao tình hình vận hành sản xuất – chế biến. Từ đó có biện pháp xử lý để nâng cao năng suất, tiết kiệm chi phí và mang lại hiệu quả tối ưu.

Hệ thống SCADA được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy công nghiệp

Xu hướng phát triển mô hình hệ thống điều khiển giám sát SCADA trong tương lai

Theo các chuyên gia trong ngành, hệ thống SCADA vẫn đang được cải tiến và phát triển từng ngày. Và trong tương lai, hệ thống này có thể phát triển theo các xu hướng sau:

Tập trung xây dựng giao thức mở

Giao thức mở cho phép SCADA tương tác với các phần mềm SCADA của các nhà sản xuất khác nhau, giúp tiết kiệm chi phí và thời gian khi tích hợp hệ thống, cũng như mở rộng khả năng ứng dụng của SCADA. Bằng cách đồng bộ hóa dữ liệu giữa các phần mềm, SCADA sẽ đảm bảo toàn hệ thống điều khiển giám sát thu thập và quản lý dữ liệu một cách ổn định.

Tích hợp dữ liệu với hệ thống ngoài SCADA

Tích hợp dữ liệu từ SCADA với các hệ thống như chuỗi cung cấp (Supply Chain) và hệ thống quản lý tài nguyên doanh nghiệp (ERP) sẽ giúp doanh nghiệp có cái nhìn tổng quan và trực quan hơn về dữ liệu. Từ đó, bạn dễ dàng theo dõi toàn bộ dữ liệu và tạo các kế hoạch mở rộng hệ thống một cách thuận tiện khi doanh nghiệp mở rộng quy mô.

7 lưu ý quan trọng khi chọn hệ thống điều khiển giám sát SCADA

Chọn hệ thống phù hợp với tình hình sản xuất

Trên thị trường có rất nhiều hệ thống SCADA với nhiều tính năng quản lý khác nhau. Khi bạn đang xem xét việc lựa chọn một hệ thống SCADA cho doanh nghiệp của mình, trước tiên, hãy cân nhắc quy mô sản xuất của bạn và đặc điểm riêng của ngành công nghiệp mà bạn hoạt động để đảm bảo chọn một hệ thống phù hợp. Đừng chọn những hệ thống cũ lỗi thời, chậm cập nhật thông tin và khó quản lý.

Bên cạnh đó, hãy tránh chọn các hệ thống có quá nhiều tính năng mà bạn không cần. Điều này có thể dẫn đến lãng phí thời gian và tiền bạc.

Nên chọn hệ thống SCADA phù hợp với tình hình sản xuất thực tế

Khả năng lưu trữ dữ liệu tốt

Việc ghi nhận và lưu trữ dữ liệu là “yếu tố sống còn” đối với một hệ thống điều khiển giám sát SCADA. Bởi dữ liệu lưu trữ của SCADA là nguồn thông tin chính để bộ phận kỹ thuật có thể phân tích và truy xuất dữ liệu chính xác. Nhờ đó, họ có thể lập kế hoạch bảo trì và tối ưu hóa sản xuất hiệu quả nhất.

Đặc biệt, các ngành công nghiệp như chế biến thực phẩm, sản xuất dược phẩm yêu cầu rất khắt khe về khả năng lưu trữ dữ liệu của nhà máy (phải đáp ứng chuẩn yêu cầu của FDA 21 CFR Phần 11). Do đó, bạn cần cân nhắc kỹ lưỡng về khả năng lưu trữ dữ liệu của SCADA để đảm bảo tính phù hợp cho doanh nghiệp của bạn.

Cần tích hợp đủ OPC và OPC UA

Khả năng tương thích giữa SCADA và các nền tảng PLC và RTU để thu thập dữ liệu trường là một vấn để cực kỳ quan trọng. Lựa chọn tốt nhất cho bạn là hệ thống SCADA có tích hợp OPC – một công nghệ hỗ trợ việc nhanh chóng và dễ dàng tiếp nhận dữ liệu từ PLC và RTU.

Có tính năng tự động cảnh báo khi có sự cố phát sinh

Một hệ thống điều khiển giám sát SCADA có tính năng cài đặt cảnh báo sự cố phần cứng hoặc sự cố hệ thống sẽ giúp doanh nghiệp nhanh chóng khắc phục kịp thời. Tuy nhiên, để tính năng này hoạt động hiệu quả nhất, bạn nên nhờ các kỹ sư chuyên môn tư vấn và cài đặt các thông số phù hợp, đảm bảo tính năng cảnh báo hoạt động tốt nhất.

Dữ liệu hiển thị trực quan

Một hệ thống SCADA chất lượng cao cần hiển thị các thông số dữ liệu một cách trực quan, sinh động, giúp kỹ thuật viên dễ dàng theo dõi và làm việc hiệu quả.

Nên chọn hệ thống SCADA hiển thị dữ liệu một cách trực quan, dễ theo dõi

Phân tích dữ liệu sâu sát

Các hệ thống điều khiển giám sát SCADA hiện đại đều có chức năng sử dụng thuật toán để phân tích dữ liệu và lập báo cáo chi tiết về dữ liệu sản xuất, quá trình vận hành của máy móc. Đặc biệt hơn, các thuật toán thông minh này còn có khả năng học hỏi từ dữ liệu trước đó để tìm ra các phương án tối ưu hóa dữ liệu. Nếu bạn muốn chọn các hệ thống thông minh này, hãy hỏi thêm thông tin từ đơn vị phân phối SCADA để được hỗ trợ nhé!

Chính sách hỗ trợ của nhà cung cấp

Hãy luôn ưu tiên lựa chọn đơn vị cung cấp SCADA có chính sách bảo hành, hậu mãi lâu dài để an tâm sử dụng.

>> Có thể bạn quan tâm: Top 6 phần mềm quản lý trại heo đơn giản, dễ sử dụng nhất 2024

Tại sao nên chọn hệ thống điều khiển giám sát SCADA tại KSP Việt Nam?

Xuyên suốt 12 năm lắp đặt và hỗ trợ vận hành hệ thống điều khiển giám sát SCADA, KSP Việt Nam luôn tạo mọi điều kiện để phục vụ khách hàng tốt nhất. Theo đó, khi hợp tác lắp đặt SCADA cùng chúng tôi, bạn sẽ được:

• Đội ngũ chuyên gia giàu kinh nghiệm trực tiếp tư vấn hệ thống phù hợp với quy mô và mục tiêu sản xuất của công ty
• Lựa chọn hệ thống SCADA phiên bản mới nhất, đảm bảo tốc độ cao, khả năng lưu trữ dữ liệu tốt, an toàn và dễ truy xuất
• Lắp đặt và cài đặt trọn gói, không phát sinh chi phí
• Hướng dẫn vận hành tận tình chu đáo
• Bảo hành hệ thống dài hạn và hỗ trợ kỹ thuật tận nơi khi cần.

Hệ thống SCADA với nhiều màn hình HMI do KSP Việt Nam thi công lắp đặt

Để hợp tác lắp đặt hệ thống điều khiển giám sát SCADA, bạn vui lòng liên hệ KSP Việt Nam qua 0918 675 239.

Câu hỏi thường gặp

Nên lựa chọn phần mềm SCADA nào?

Trên thị trường có rất nhiều phần mềm SCADA của nhiều hãng khác nhau như: WinCC của Siemens (Đức), Intouch của Wonderware (Mỹ), Rsview32 của Rockwell Automation (Mỹ), GeniDAQ của Advantech (Đài Loan),… Nhưng tới thời điểm hiện tại thì phần mềm SCADA của Mitsubishi và Schneider vẫn là lựa chọn số 1.

Thời gian lắp đặt hệ thống điều khiển giám sát SCADA hoàn chỉnh trong bao lâu?

Tùy vào số lượng nhà máy cũng như quy mô của nó mà thời gian lắp đặt trung bình sẽ giao động trong khoảng 3 – 6 tháng.

Chi phí lắp đặt hệ thống SCADA tại KSP Việt Nam là bao nhiêu?

Tại KSP Việt Nam, chi phí lắp đặt trọn gói khoảng từ 600 triệu – 1,2 tỷ đồng tùy vào loại SCADA mà bạn lựa chọn. Chi tiết vui lòng xem thêm tại đây.

Nếu có thêm câu hỏi nào về việc thi công lắp đặt hệ thống điều khiển giám sát SCADA, quý khách hàng vui lòng liên hệ đội ngũ kỹ thuật viên của KSP Việt Nam qua hotline 0918 675 239 để được tư vấn nhé!