Điều khiển hệ thống giám sát hệ thống sấy lúa dùng PLC S71200

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>BỘ CÔNG THƯƠNG</b>

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINHKHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>LỜI MỞ ĐẦU</b>

Scada (Supervisory Control and Data Acquisition) là một hệ thống kiểm soát và giám sát quá trình sản xuất, được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp truyền thống như dầu khí, điện, nước... Nó cho phép các nhà quản lý giám sát và điều khiển các quá trình sản xuất một cách hiệu quả và an tồn.

Scada cịn được tích hợp với các thiết bị IoT để tiện lợi hơn trong quá trình giám sát và điều khiển các thiết bị thông minh. Trong bối cảnh công nghiệp hiện nay đang phát triển với nhiều thách thức về năng suất và an tồn, Scada đóng vai trị rất quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng sản xuất và xây dựng một môi trường công nghiệp bền vững.

Cuối cùng, chúng ta sẽ đánh giá các thách thức và rủi ro liên quan đến khai triển và vận hành hệ thống Scada, cũng như các giải pháp giảm thiểu rủi ro, Bằng cách hiểu rõ về Scada và cách nó có thể được áp dụng vào các mơi trường công nghiệp và hệ thống vận hành khác, chúng ta có thể giúp tăng hiệu quả hoạt động và giảm thiểu các rủi ro trong quá trình sản xuất. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu sâu hơn về công nghệ Scada và triển vọng phát triển của nó trong tương lai.

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>MỤC LỤC</b>

<i><b>LỜI MỞ ĐẦU... 1</b></i>

<i><b>I. Giới thiệu về SCADA...3</b></i>

<i><b>1. Định nghĩa và chức năng của SCADA...3</b></i>

<i><b>2. Lịch sử phát triển hệ thống SCADA...4</b></i>

<b>2.1.1. Tủ điều khiển cổ điển:...4</b>

<b>2.1.2. Hệ thống SCADA hiện tại...5</b>

<b>2.1.3. Qúa trình phát triển cấu trúc hệ thống SCADA...6</b>

<b>2.1.3.1. Cấu trúc đơn khối...6</b>

2.1.3.2. Cấu trúc phân tán...7

2.1.3.3. Cấu trúc kiểu mạng...8

<i><b>II. Các thành phần chính của SCADA...9</b></i>

<i><b>III. Ưu và nhược điểm của hệ thống SCADA...10</b></i>

<i><b>1. Ưu điểm của hệ thống SCADA...10</b></i>

<i><b>2. Nhược điểm của hệ thống SCADA...11</b></i>

<i><b>IV. Thách thức và xu hướng của SCADA...12</b></i>

<i><b>1. Thách thức đối với SCADA...12</b></i>

<i><b>2. Xu hướng phát triển của SCADA...12</b></i>

<i><b>1. Tổng kết các nội dung đã trình bày:...30</b></i>

<i><b>2. Triển vọng phát triển của Scada trong tương lai...30</b></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>I.Giới thiệu về SCADA</b>

<b>1. Định nghĩa và chức năng của SCADA</b>

<b>-</b>

<b>Định nghĩa của SCADA: </b>

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển có giám sát. SCADA thu thập dữ liệu từ thời gian thực của các đối tượng để xử lý, biểu diễn, lưu trữ, phân tích và có khả năng điều khiển những đối tượng này.

<b>-</b>

Hệ thống SCADA là hệ thống tự động được hình thành bởi: con người máy tính -truyền thơng - q trình sản xuất. Các hệ thống SCADA hiện đại được phát triển từ hệ thống tự động hóa, chính là hệ thống truyền tin và báo hiệu.

<b>-</b>

Trong các hệ thống SCADA dù lớn hay nhỏ cũng được thực hiện bởi những nguyên tắc sau: làm việc với thời gian thực, sử dụng một khối lượng lớn thông tin, cấu trúc mạng, nguyên tắc hệ thống và mơ đun mở, có thiết bị dự trữ .

<b>-</b>

SCADA đang phát triển và có khuynh hướng phát triển trong mọi lĩnh vực công nghiệp. Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin đã làm tăng mức độ tự động hóa và phân bố lại chức năng giữa con người với hệ thống viễn thông. SCADA đã được đặt lên hàng đầu tại các nước phương tây vào những thập niên 80 thế kỷ XX, còn ở Việt Nam vào đầu thập niên 90.

<b>-</b>

Cấu trúc một hệ thống SCADA gồm 3 phần: phần cứng, phần mềm và các chuẩn giao thức.

<b>- Chức năng hệ thống SCADA:</b>

Các chức năng quan trọng của SCADA được liệt kê dưới đây. 1. Thu thập dữ liệu

2. Hiển thị thơng tin 3. Kiểm sốt cấp cao

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<b>-SCADA được phát triển cùng với các hệ thống điều khiển. Hệ thống SCADA đầu tiên</b>

được sử dụng để thu thập dữ liệu thông qua các bảng đồng hồ đo, bảng đèn và các máy ghi biểu đồ kiểu băng. Điều khiển có giám sát được thực hiện bằng tay bởi nhân viên vận hành thông qua nhiều núm điều khiển khác nhau. Những thiết bị này đã và vẫn được sử dụng để thu thập dữ liệu và điều khiển giám sát ở các nhà máy, các công ty điện lực và các nhà máy phát điện.

<b>2.1.1. T đi u khi n c đi n:ủ điều khiển cổ điển: ều khiển cổ điển:ển cổ điển:ổ điển: ển cổ điển:</b>

Các bộ cảm biến nối với hệ thống điều khiển có các ưu điểm sau:

− Đơn giản, không cần sử dụng CPUs, RAM, ROM hay các chương trình phần mềm. − Các cảm biến được nối trực tiếp với thiết bị đo, các khoá và các đèn trên bảng điều khiển.

− Trong hầu hết các trường hợp, kiểu kết nối này dễ thực hiện và giá thành rẻ khi muốn thêm một thiết bị đơn giản như khoá hay bộ hiển thị.

Tuy nhiên, sơ đồ này cũng có các nhược điểm sau:

− Số lượng dây nối nhiều sẽ gây khó khăn cho việc quản lý và xác định khi lắp đặt hàng trăm các cảm biến.

− Số lượng và loại dữ liệu thường nhỏ và thô sơ (chưa xử lý).

− Việc lắp đặt thêm các cảm biến sẽ trở nên khó khăn hơn khi hệ thống phức tạp lên. − Việc cấu hình lại hệ thống sẽ vơ cùng khó khăn.

− Khơng thể sử dụng mơ phỏng bằng cách sử dụng dữ liệu thực. − Lưu trữ dữ liệu thường ở mức tối thiểu và rất khó khăn để quản lý. − Khơng thể thực hiện giám sát và cảnh báo từ xa được.

− Phải theo dõi dụng cụ đo và đồng hồ đo liên tục 24 giờ trong 1 ngày. 2.1.2. Hệ thống SCADA hiện tại

<b> Trong các quá trình sản xuất công nghiệp, đo lường từ xa cho các ngành công nghiệp</b>

khác nhau có quy mơ, khoảng cách khác nhau thường cần thiết kết nối với các thiết bị và hệ thống. Khoảng cách giữa các thiết bị có thể từ một vài mét tới hàng ngàn km. SCADA kết hợp giữa đo lường từ xa và thu thập dữ liệu, chuyển chúng tới trung tâm, phân tích dữ liệu

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

và điều khiển, và sau đó hiển thị những thông tin đó lên các màn hình vận hành.

<i>Điều hành kiểu phân tán</i>

Trong thời kỳ đầu các rơle được dùng để điều khiển các hệ thống sản xuất và các nhà máy. Kế tiếp với sự xuất hiện của các bộ vi xử lý (CPU) và các thiết bị điện tử khác, các nhà sản xuất tích hợp các linh kiện điện tử số vào trong thiết bị logic. PLC 15 được sử dụng rộng rãi cho các hệ thống điều khiển trong công nghiệp. Để tăng khả năng điều khiển và giám sát cho nhiều thiết bị hơn trong các nhà máy, PLCs sẽ được đặt phân tán (DCS) và hệ thống trở nên thơng minh và nhỏ gọn hơn về kích thước.

Ưu điểm của hệ thống PLC/DCS SCADA:

− Máy tính có thể ghi và lưu trữ một lượng lớn dữ liệu.

− Dữ liệu có thể được thể hiện ở các dạng khác nhau tuỳ theo yêu cầu của người dùng. − Hàng ngàn các cảm biến ở một vùng lớn có thể được nối với hệ thống.

− Người vận hành có thể tích hợp các mơ phỏng dữ liệu thực vào trong hệ thống. − Nhiều loại dữ liệu được tích hợp từ RTUs.

− Dữ liệu có thể được xem xét ở bất kỳ nơi nào, không nhất thiết là phải ở ngay tại chỗ. Các nhược điểm:

− Hệ thống phức tạp hơn so với hệ thống nối sensor với bảng điều khiển.

− Yêu cầu các kỹ năng vận hành khác nhau, như chun viên phân tích hệ thống và người lập trình.

− Với hàng ngàn các sensors, vẫn còn nhiều dây nối.

Khi yêu cầu hệ thống nhỏ gọn và thông minh hơn tăng lên, các cảm biến phải được thiết kế phù hợp với sự thông minh của PLCs và DCSs. Những thiết bị này được biết như là IEDs (thiết bị điện tử thông minh). IEDs được nối vào fieldbus như Profibus, Device net hoặc Foundation Fieldbus với PC. Chúng đủ thông minh để thu thập dữ liệu, trao đổi thông tin với các thiết bị khác và chứa đựng một phần của tồn bộ chương trình. Mỗi một cảm biến siêu thơng minh này có thể có nhiều hơn 1 cảm biến ở trên bảng mạch. Đặc biệt IED có thể kết hợp cảm biến đầu vào tương tự, đầu ra tương tự, bộ điều khiển PID, hệ

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

thống thơng tin và bộ nhớ chương trình vào trong một thiết bị.

Máy tính điều khiển Ưu điểm của PC nối với IED qua hệ thống “fieldbus”: − Giảm thiểu số lượng dây nối cần sử dụng

− Người vận hành có thể xem xét được ở mức cảm biến

− Dữ liệu nhận được từ thiết bị bao gồm các thông tin như số liên tục, các số mẫu tùy theo cài đặt của người sử dụng.

− Tất cả các thiết bị được nối và chạy, do đó việc lắp đặt và thay thế rất dễ dàng. − Các thiết bị nhỏ hơn có khơng gian vật lý nhỏ hơn cho hệ thống thu thập dữ liệu. Nhược điểm của PC nối với hệ thống IED:

− Hệ thống càng tinh vi thì yêu cầu nhân viên vận hành cần được đào tạo tốt hơn. − IEDs phụ thuộc nhiều hơn vào hệ thống thơng tin.

2.1.3. Qúa trình phát triển cấu trúc hệ thống SCADA

<b>2.1.3.1. Cấu trúc đơn khối </b>

Trong giai đoạn đầu khi SCADA được phát triển, thì khái niệm tính tốn nói chung chỉ là một hệ thống đơn khối thực hiện tất cả các tính tốn tích hợp một phương pháp riêng biệt. Một hệ thống tập trung sẽ làm việc độc lập vì vào đầu năm 1980’s chưa xuất hiện kết cấu mạng. Do chưa có kết cấu mạng, nên hệ thống SCADA là một hệ thống đơn lẻ không kết nối với các hệ thống khác.

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Cấu trúc đơn khối

Nhà cung cấp RTU phát triển giao thức WANs và những giao thức này được bảo vệ có bản quyền. Do đó, các nhà cung cấp khác không được phép sản xuất các thiết bị mà có thể giao tiếp với giao thức này. Các giao thức này đơn giản, không trợ giúp các chức năng nằm ngoài các yêu cầu để kiểm tra và điều khiển các điểm nằm ở khu vực xa. Điều này có nghĩa là khơng dễ dàng để tích hợp các dạng dữ liệu khác trên mạng truyền thông RTU. Để đảm bảo khả năng dự phòng và làm việc an tồn khi sự cố, thì phải sử dụng 2 hệ thống đồng thời được nối với thanh góp. Một hệ thống làm việc chính và hệ thống cịn lại làm việc ở chế độ dự phòng. Thế hệ SCADA đầu tiên được dựa trên các hệ thống máy vi tính lớn, hệ thống đơn khối thực hiện tất cả các chức năng tính tốn, bị giới hạn về thiết bị phần cứng, phần mềm và các thiết bị ngoại vi được nhà sản xuất cung cấp.

<b>2.1.3.2. Cấu trúc phân tán</b>

Vào năm 1988, thế hệ thứ 2 của hệ thống SCADA bắt đầu xuất hiện với ưu điểm sử dụng công nghệ LAN. Với công nghệ mới này hệ thống có thể phân tán xử lý thơng qua nhiều trạm thay vì thực hiện tất cả các q trình trên một máy chính. Các trạm bao gồm các máy tính, chia sẻ các thơng tin thời gian thực và có các chức năng khác nhau như: giao diện người máy, các q trình tính tốn hay các server cơ sở dữ liệu. Các mạng kết nối với hệ thống nói chung đều dựa trên giao thức LAN, mà bị giới hạn về khoảng cách cáp giữa các trạm. Một hạn chế khác là các nhà cung cấp thường tạo ra các giao thức mạng riêng. Do thiếu giao thức chuẩn nên hạn chế các kết nối với thiết bị mạng từ nhà sản xuất khác tới SCADA LAN. Bằng cách xử lý phân tán, khả năng dự phòng và độ tin cậy của hệ thống nhìn chung là có những cải tiến đáng kể. Thay vì có một hệ thống dự phịng gần như là khơng làm việc, thì cấu trúc phân tán giữa tất cả các trạm trên LAN luôn ở trạng thái online mọi lúc. Nếu một trạm HMI bị sự cố thì trạm HMI khác có thể được dùng để vận hành hệ thống mà không phải mất thời gian chờ đợi chuyển từ trạm chính sang trạm dự phịng.

Phân bố chức năng thông qua nhiều trạm đưa lại khả năng xử lý cho hệ thống tốt hơn so với hệ thống đơn khối. Hệ thống SCADA vẫn còn các hạn chế về phần mềm, phần cứng và các thiết bị ngoại vi do các nhà sản xuất cung cấp. Cải tiến của thế hệ SCADA thứ 2 chính là cơng nghệ LAN. Giao tiếp WAN vẫn không thay đổi và vẫn bị hạn chế bởi các giao thức RTU

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

<b>Cấu trúc phân tán2.1.3.3. Cấu trúc kiểu mạng</b>

Đây là hệ thống mở. Các chuẩn và giao thức mở làm cho hệ thống có thể phân tán các chức năng qua WAN.

Cải tiến quan trọng trong thế hệ thứ 3 là việc sử dụng giao thức WAN như TCP/IP, cho phép phần trạm chủ có trách nhiệm giao tiếp với các thiết bị trường được phân tách ra khỏi trạm chủ. Ưu điểm của việc đặt các giao tiếp đầu cuối gần với thiết bị trường như RTUs làm cho hệ thống có thể kết nối trực tiếp tới mỗi RTU bằng một bước truyền duy nhất. Không sử dụng các bộ lặp và kết hợp với đường dây trên không làm đơn giản đáng kể mạng radio và giảm thiểu chi phí. Các chuẩn mở đã loại bỏ nhiều các hạn chế từ các thế hệ SCADA trước. Người dùng giờ đây có thể kết nối với thiết bị ngoại vi bên ngoài. Với hệ thống mở, các nhà 18 cung cấp SCADA khác nhau có thể tập trung vào phần mềm trạm chủ SCADA và cho phép người khác thiết lập phần cứng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

Cấu trúc kiểu mạng

<b>II. Các thành phần chính của SCADA</b>

Các thành phần chính của hệ thống SCADA gồm:

<b>- Hệ thống cảm biến và đầu vào: Đây là các cảm biến, đầu dò và thiết bị đo được</b>

sử dụng để giám sát các thông số như nhiệt độ, áp suất, mức nước, lưu lượng, độ ẩm và các thơng số khác trong q trình sản xuất

<b>- Thiết bị điều khiển và đầu ra: Đây là các thiết bị và đầu ra được sử dụng để điều</b>

khiển quá trình sản xuất, bao gồm các bộ điều khiển tốc độ, van điều khiển, motor, bơm, đèn và các thiết bị khác.

<b>- Máy tính điều khiển trung tâm: Đây là máy tính được sử dụng để giám sát, điều</b>

khiển và thu thập dữ liệu từ hệ thống SCADA. Máy tính điều khiển trung tâm cung cấp các chức năng phân tích dữ liệu, báo cáo và hiển thị thơng tin để giúp người quản lý hệ thống đưa ra quyết định.

<b>- Cơ sở hạ tầng mạng: Hệ thống SCADA sử dụng các mạng kết nối các thiết bị và</b>

trung tâm điều khiển với nhau. Mạng bao gồm các giao thức truyền thông như Modbus, Profibus, Ethernet... Cơ sở hạ tầng mạng bao gồm các bộ định tuyến, thiết bị chuyển mạch và các thiết bị khác để đảm bảo dữ liệu được truyền tải đến đúng nơi và đúng thời điểm.

<b>- Hệ thống lưu trữ dữ liệu: Hệ thống SCADA phải có khả năng lưu trữ dữ liệu thu</b>

thập được từ các cảm biến và thiết bị đầu ra. Dữ liệu này được lưu trữ trong các hệ thống cơ sở dữ liệu và được sử dụng để phân tích và tạo ra các báo cáo.

<b>- Phần mềm SCADA: Đây là phần mềm được sử dụng để giám sát và điều khiển</b>

quá trình sản xuất. Phần mềm này cho phép người dùng theo dõi và điều khiển các thiết bị trong hệ thống, cung cấp thông tin chi tiết về các thơng số quan trọng và cảnh báo khi có sự cố.

<b>- Giao diện người dùng: Giao diện người dùng là phần của hệ thống SCADA</b>

được thiết kế để giúp người sử dụng dễ dàng truy cập và sử dụng hệ thống. Giao diện này có thể là một màn hình hiển thị thơng tin đơn giản hoặc một ứng dụng phức tạp hơn, với các tính năng tương tác và báo cáo.

<b>- Hệ thống bảo mật: Vì hệ thống SCADA chứa nhiều thông tin nhạy cảm và quan</b>

trọng, do đó, hệ thống bảo mật được thiết kế để bảo vệ dữ liệu và các thiết bị khỏi các cuộc tấn công mạng và các nguy cơ bảo mật khác. Hệ thống bảo mật bao gồm các chức năng như xác thực người dùng, mã hóa dữ liệu và giám sát bảo mật mạng.

<b>- Tóm lại, hệ thống SCADA là một hệ thống phức tạp bao gồm nhiều thành phần</b>

chính, bao gồm hệ thống cảm biến và đầu vào, thiết bị điều khiển và đầu ra, máy tính điều khiển trung tâm, cơ sở hạ tầng mạng, hệ thống lưu trữ dữ liệu, phần mềm SCADA, giao diện người dùng và hệ thống bảo mật.

<b>III.Ưu và nhược điểm của hệ thống SCADA1. Ưu điểm của hệ thống SCADA</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

- Hệ thống quản lý điện năng giúp nhà quản lý đánh giá sự tiêu thụ điện năng một cách tự động, liên tục và chính xác để thực hiện tiết kiệm chi phí và năng lượng.

- Hệ thống quản lý điện năng giúp giám sát chất lượng nguồn điện để làm giảm bớt nguy cơ rủi ro.

- Hệ thống là cơng cụ chẩn đốn chính xác, giảm tối thiểu thời gian chết của các thiết bị, máy móc.

- Hệ thống giúp nâng cao độ tin cậy và tính liên tục của hệ thống. - Hệ thống nâng cao hiệu quả hoạt động, giảm chi phí sản xuất. - Hệ thống giúp giảm chi phí quản lý.

- Hệ thống giúp tiết kiệm, giảm thiểu điện năng dư thừa.

- Scada giúp tăng độ an toàn cho thiết bị, cho hệ thống, cho người vận hành. - Ngoài ra Scada con là hệ thống mở, linh hoạt và nhiều ưu điểm khác như:

 Giảm thời gian, chi phí nhân cơng để ghi lại dữ liệu từ các đồng hồ cơ, nhập vào file excel tạo báo cáo mỗi tháng.

 Giảm được sơ sót trong quá trình thu thập dữ liệu bằng tay, tăng độ chính xác trong do lường.

 Kiểm soát dữ liệu điện năng liên tục 24/7 tại bất kỳ trạm làm việc nào.

 Khả năng đáp ứng nhanh với bất kỳ sự cố điện nào thông qua các cảnh báo, giảm được thời gian dừng máy.

 Giảm thời gian xử lý sự cố do dữ liệu được thu thập đầy đủ, chụp được dạng sóng của nguồn điện khi sự cố xảy ra.

 Theo dõi toàn tải của nhà xưởng theo thời gian thực, hữu ích cho việc lên kế hoạch tiết kiệm.

 Có khả năng tạo các báo cáo về điện năng tiêu thụ ở dạng bảng, dạng đồ thị, xuất ra file Excel.

 Kiểm tra hóa đơn điện lực thông qua báo cáo về năng lượng sử dụng.

 Xác định các nhiễu, sóng hài là do nguồn điện lực xông vào hay do các thiết bị của nhà máy gây ra. Giảm thời gian xác định nguyên nhân.

 Xác định loại nhiễu nào: Tăng/ giảm điện áp; sóng hài, xung điện áp…  Duy trì mức tải cho thiết bị hợp lý, tránh trường hợp non hay quá tải.

 Đưa ra quyết định đầu tư cho các thiết bị cấp nguồn chính xác khi cần mở rộng nhà máy.

<b>2. Nhược điểm của hệ thống SCADA</b>

Hệ thống Scada mặc dù cũng có khơng ít những nhược điểm. Nhưng khơng vì thế mà độ phổ biến và ứng dụng của chúng ít đi. Ngược lại, Scada còn được sử dụng rất nhiều, rất rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp và nhà máy.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

Mặc dù hệ thống SCADA mang lại rất nhiều lợi ích cho hệ thống tự động hóa cơng nghiệp, nhưng cũng có một số nhược điểm cần được lưu ý. Dưới đây là một số nhược điểm của hệ thống SCADA:

<b>-</b> Độ tin cậy không cao: Đối với các ứng dụng quan trọng, yêu cầu độ tin cậy cao, hệ thống SCADA có thể bị gián đoạn do các lỗi phần mềm, sự cố thiết bị hoặc nguồn cấp điện

<b>-</b> Khả năng bảo mật thấp: Hệ thống SCADA thường có các điểm yếu về bảo mật, do đó, nó dễ bị tấn cơng và xâm nhập bởi các hacker hoặc phần mềm độc hại.

<b>-</b> Chi phí cao: Triển khai hệ thống SCADA đòi hỏi một khoản đầu tư lớn cho phần cứng, phần mềm, công việc lắp đặt, vận hành và bảo trì, gây ra chi phí cao cho các doanh nghiệp.

<b>-</b> Khó khăn trong việc tích hợp: Hệ thống SCADA thường được thiết kế cho một ứng dụng cụ thể, do đó, tích hợp với các hệ thống khác có thể gặp khó khăn.

<b>-</b> Khó khăn trong việc quản lý dữ liệu: Hệ thống SCADA tạo ra rất nhiều dữ liệu, tuy nhiên, quản lý dữ liệu này có thể rất khó khăn và tốn nhiều thời gian và chi phí.

Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ và các tiến bộ mới trong lĩnh vực SCADA, các nhà sản xuất đang nỗ lực để giảm thiểu các nhược điểm này và tăng cường tính năng và hiệu suất của hệ thống SCADA.

Ví dụ như:

 Sản xuất, truyền tải và phân phối điện

 Hệ thống phân phối nước và quản lý hồ chứa

 Quản lý giám sát hệ thống các tịa nhà cơng cộng như hệ thống sưởi ấm, làm mát, báo động…

 Hệ thống điều khiển đèn giao thông

<b>IV. Thách thức và xu hướng của SCADA</b>

<b>1. Thách thức đối với SCADA</b>

SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) là hệ thống giám sát và điều khiển được sử dụng trong nhiều ngành cơng nghiệp, chẳng hạn như điện, dầu khí, nước và quản lý tòa nhà. Tuy nhiên, SCADA cũng đối diện với nhiều thách thức bảo mật và an ninh mạng. Sau đây là một số thách thức đối với SCADA:

<b>- Độ tin cậy: SCADA là một hệ thống quan trọng trong quản lý và điều khiển</b>

quá trình sản xuất và cần phải được hoạt động liên tục. Do đó, độ tin cậy củahệ thống phải được đảm bảo.

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

<b>- Bảo mật: Hệ thống SCADA thường bị tấn công bởi các hacker và phải đối mặt</b>

với nhiều mối đe dọa bảo mật. Điều này đặc biệt nguy hiểm khi mà các hệ thống SCADA đang được kết nối với internet.

<b>- Khả năng mở rộng: Do nhu cầu của hệ thống SCADA có thể thay đổi theo thời</b>

gian, hệ thống phải được thiết kế để có khả năng mở rộng để đáp ứng được các yêu cầu mới.

<b>- Kết nối: SCADA thường được kết nối với nhiều thiết bị khác nhau, ví dụ như</b>

máy tính, điện thoại di động và các thiết bị IoT. Việc kết nối này có thể gây ra các lỗ hổng bảo mật.

<b>- Cập nhật phần mềm: Hệ thống SCADA phải được cập nhật thường xuyên để</b>

bảo vệ khỏi các lỗ hổng bảo mật mới được phát hiện. Tuy nhiên, việc cập nhật này cũng có thể gây ra sự cố nếu khơng được thực hiện đúng cách.

<b>- Vì vậy, để đảm bảo an tồn và bảo mật cho hệ thống SCADA, các tổ chức cần</b>

áp dụng các biện pháp bảo mật và an ninh mạng phù hợp để giảm thiểu các mối đe dọa và rủi ro.

<b>2. Xu hướng phát triển của SCADA</b>

Để giải thích sâu hơn về các xu hướng phát triển của SCADA, ta có thể tìm hiểu thêm những chi tiết sau đây:

<b>- Sử dụng trí tuệ nhân tạo và học máy: Trong SCADA, trí tuệ nhân tạo và học</b>

máy được sử dụng để phân tích và dự báo các dữ liệu thu thập được từ các cảm biến và thiết bị điều khiển. Các mơ hình học máy sẽ được sử dụng để xác định các xu hướng và khả năng xảy ra sự cố trong quá trình sản xuất. Từ đó, SCADA sẽ cung cấp các cảnh báo và thơng tin để giúp cho nhân viên có thể thực hiện các biện pháp khắc phục sự cố kịp thời.

<b>- Điện toán đám mây và SCADA như dịch vụ (SCADA-as-a-Service): Hình</b>

thức SCADA-as-a-Service cho phép người dùng thuê dịch vụ từ các nhà cung cấp điện toán đám mây thay vì tự xây dựng cơ sở hạ tầng vật lý để triển khai hệ thống SCADA. Các nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây sẽ cung cấp các hệ thống SCADA trên nền tảng điện toán đám mây, giúp giảm chi phí đầu tư ban đầu và nâng cao khả năng mở rộng của hệ thống.

<b>- IoT và SCADA: IoT (Internet of Things) là một xu hướng công nghệ đang</b>

phát triển rất nhanh, cho phép các thiết bị kết nối và giao tiếp với nhau thông qua internet. Trong SCADA, IoT được sử dụng để kết nối các thiết bị điều khiển và cảm biến với hệ thống SCADA, giúp cho các thiết bị có thể tự động trao đổi thơng tin và điều khiển q trình sản xuất một cách chính xác hơn.

<b>- SCADA và điện tốn cạnh tranh: Các hệ thống SCADA đang được phát triển</b>

để tích hợp các thuật tốn tối ưu hóa, giúp tăng cường năng suất và giảm chiphí sản xuất. Các thuật tốn này sẽ giúp cho hệ thống SCADA có thể tối ưu

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

hố q trình sản xuất, giảm thiểu thời gian chết và các vấn đề khác liên quan đến hiệu quả sản xuất.

<b>- Độ phân giải cao và truyền thông thời gian thực: Các hệ thống SCADA đang</b>

được cải tiến để có độ phân giải cao và truyền thông thời gian thực. Điều này cho phép hệ thống có thể xử lý các dữ liệu truyền tải nhanh chóng và chính xác hơn, giúp tăng cường khả năng quản lý và điều khiển quá trình sản xuất. Tóm lại, SCADA đang tiếp tục phát triển để đáp ứng các yêu cầu mới của các ngành cơng nghiệp. Việc tích hợp trí tuệ nhân tạo, IoT và điện toán đám mây sẽ giúp tăng cường khả năng quản lý và điều khiển quá trình sản xuất.

 Chế độ Auto: Quy trình hoạt động:

+ Bấm Auto hệ thống sẽ trực tiếp chạy quy trình Auto, Bấm Manual hệ thống sẽ quay về điều khiển bằng tay

+ Bấm Simulation để hệ thống tiến hành chạy mô phỏng  <b>Bấm Start để hệ thống bắt đầu chạy</b>

+ Khi chạy Auto, băng tải 1 sẽ đưa sản phẩm vào băng tải 2, băng tải 2 sẽ đưa sản phẩm đến và đổ xuống tháp sấy. khi cảm biến phát hiện bồn đầy, 2 băng tải sẽ dừng hoạt động. + Lúc này quạt ở lò lửa sẽ hoạt động để duy trì ngọn lửa, nhiệt độ ngọn lửa lúc này rơi vào khoảng 500 →700*C.

+ Lúc này bộ gia chuyển đổi nhiệt sẽ hoạt động, điều chỉnh nhiệt độ từ lò đốt xuống còn mức 50 →70*C

+ Bộ truyền nhiệt hoạt động, dẫn nhiệt độ từ bộ chuyển nhiệt đưa vào tháp sấy với nhiệt độ bằng nhau (50 →70*C). Nhiệt độ ở tháp sẽ chạy từ 50 đến 70 và sau đó giảm lại từ 70 xuống 50 rồi lại tăng lên liên tục.

+ Máy trộn trong tháp sấy sẽ bật khi cảm biến tháp sấy báo đầy

+ Độ ẩm lúa khi đưa vào rơi vào khoảng 20 → 25%. Sấy cho đến khi giảm còn 10

<b>→15%. (Set up bằng thời gian cho độ ẩm giảm dần do không thể xác định mối liênhệ giữa nhiệt độ và độ ẩm, độ ẩm còn phụ thuộc vào cả lượng hơi nước trong khơngkhí cho nên sẽ sấy đến khi cảm biến báo đạt giá trị yêu cầu là dưới 15%) (Set up từ</b>

10→25%)

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

+ Khi độ ẩm đã đạt được yêu cầu, máy trộn trong tháp ngừng trộn, van xả ở đáy tháp sẽ tự động xả 20% thể tích sản phẩm trong tháp sấy mỗi 3 giây. Sản phẩm trong tháp sẽ giảm dần đến khi hết.

+ Băng tải 3 sẽ hoạt động và đưa sản phẩm hoàn thiện xuống thùng chứa

+ Sau khi xả hết, hệ thống hồn thành 1 chu trình. Lúc này băng tải 1 sẽ được tự động bật lại và tiếp tục chu trình tiếp theo.

 <b>Bấm Stop, hệ thống tạm dừng</b>

+ Thể tích tháp là 100. Khi <=10, báo tháp sấy cạn + Khi <=20, báo tháp sấy thấp

+ Khi >=90, báo tháp sấy cao + Khi >100, báo tháp tràn. + Từ 20 → 90, báo tháp ổn định

+ Nhiệt độ trên 70, báo vượt mức nhiệt + Nhiệt độ dưới 50, báo nhiệt độ thấp

<b>Giới thiệu sơ lược về phần mềm TIA PORTAL V16:</b>

TIA Portal là một phần mềm của Siemens được sử dụng để lập trình, thiết kế, mơ phỏng và giám sát các hệ thống tự động hóa cơng nghiệp. Phiên bản mới nhất của TIA

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

Portal là V16, được phát hành vào năm 2020, với những tính năng và cải tiến mới như sau:

o Tính năng mơ phỏng mới: TIA Portal V16 bổ sung tính năng mơ phỏng mới với khả năng mô phỏng hệ thống trong thời gian thực và tương tác với các thiết bị trên thực địa, giúp cho việc kiểm tra và thử nghiệm các thiết bị trở nên dễ dàng và chính xác hơn.

o Hỗ trợ các thiết bị mới: TIA Portal V16 hỗ trợ các thiết bị mới như PLC Simatic S7-1500R/H, WinCC Unified và các thiết bị thuộc dòng Sinamics G, giúp cho việc lập trình và điều khiển các thiết bị trở nên linh hoạt hơn.

o Cải tiến tính năng mạng: Với TIA Portal V16, tính năng mạng đã được cải tiến để tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy. Nó hỗ trợ các giao thức mới như OPC UA và MQTT, cho phép kết nối và truyền dữ liệu giữa các thiết bị và hệ thống dễ dàng hơn.

o Cải tiến tính năng điều khiển: TIA Portal V16 có tính năng điều khiển cải tiến, cho phép người dùng điều khiển các thiết bị và hệ thống tự động hóa cơng nghiệp dễ dàng hơn bao giờ hết.

o Tính năng bảo mật cao: Với TIA Portal V16, bảo mật được cải tiến với các tính năng mới như mã hóa dữ liệu và chứng thực, giúp bảo vệ hệ thống của bạn khỏi các cuộc tấn công mạng.

TIA Portal là một phần mềm lập trình và quản lý hệ thống tự động hoá được phát triển bởi hãng Siemens. TIA Portal V16 là phiên bản mới nhất của phần mềm này, bao gồm các cơng cụ hỗ trợ lập trình PLC (Programmable Logic Controller), thiết kế màn hình HMI (Human Machine Interface) và các chức năng quản lý dự án tự động hóa.

PLC SIM là một phần mềm mơ phỏng PLC, được tích hợp sẵn trong TIA Portal V16. Nó cho phép người dùng kiểm tra và thử nghiệm các chương trình PLC trước khi triển khai chúng trên các thiết bị thực tế. PLC SIM cũng hỗ trợ các tính năng mơ phỏng cảm biến, đầu vào/ra và các chức năng điều khiển.

SIMATIC WinCC Runtime là một phần mềm SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) của Siemens, được sử dụng để thiết kế các màn hình điều khiển và giám sát các thiết bị trong một hệ thống tự động hoá. WinCC Runtime là phiên bản thực thi của phần mềm WinCC và chạy trên các thiết bị đầu cuối HMI của Siemens hoặc trên các máy tính thơng thường được cài đặt phần mềm Runtime.

Tóm lại, TIA Portal V16 là phần mềm lập trình và quản lý hệ thống tự động hoá của Siemens, bao gồm cơng cụ lập trình PLC, thiết kế màn hình HMI và quản lý dự án tự động hóa. PLC SIM là phần mềm mơ phỏng PLC tích hợp trong TIA Portal, cho phép kiểm tra và thử nghiệm chương trình trước khi triển khai chúng trên thiết bị thực tế. SIMATIC WinCC Runtime là phần mềm SCADA của Siemens, được sử dụng để thiết kế màn hình điều khiển và giám sát các thiết bị trong hệ thống tự động hoá.

 <b>NGÕ VÀO:</b>

</div>