ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP MÔN SCADA

SCADA
Câu 1: SCADA là gì? Ứng dụng của nó đối với hệ thống điện?
SCADA (supervisory control and data acquisition): Hệ thống điều khiển giám sát và thu nhập
dữ liệu.
Ứng dụng của SCADA với hệ thống điện:
- Thu nhập số liệu của các nhà máy điện, thông số của các đường dây truyền tải, các hộ
tiêu thụ.
- Thông tin liên lạc giữa các nhà máy, các trạm điện khác nhau;
- Trao đổi cơ sở dữ liệu giữa các trung tâm điều khiển;
- Chỉnh định thông số của hệ thống rơle bảo vệ
- Điều khiển các thiết bị, thường là FACTS
Câu 2: Trình bày về sự phân cấp quản lý của hệ thống SCADA?
Hệ thông SCADA cho hệ thống hợp nhất, với một công ty điện lực chịu trách nhiệm quản lý,
thông thường được chia thành ba cấp cơ bản sau:
Cấp thứ nhất: các phần tử có chức năng giám sát các thông số vận hành của lưới, điều khiển
ra lệnh cho các phần tử đóng cắt, ghi chụp phân tích các sự cố xảy ra trên lưới, đó là role bảo vệ
kỹ thuật số DR, bộ ghi sự cố FR, các bộ biện đổi công suất , dòng điện, điện áp, tần số… Khi xảy
ra sự cố các role tính toán và tác động theo thông số đã được cài đặt mà không cần liên lạc với hệ
thống cấp trên. Ngoài ra các phần tử thuộc cấp này còn có chức năng thu thập số liệu, thông số
vận hành ở các chế độ bình thường của HTĐ để gửi lên máy tính điều khiển mức trạm hoặc các
thiết bị đầu cuối RTU.
Cấp thứ hai: là các điều khiển trạm SS và RTU có chức năng chủ yếu là thu nhập số liệu từ
các IED do nó quản lý, lưu lại trong cơ sở dữ liệu, phục vụ các nhu cầu đọc dữ liệu, phục vụ các
nhu cầu đọc dữ tại chỗ qua các giao diện người máy HMI và truyền dữ liệu thu nhập được lên
cập quản lý cao hơn theo các chuẩn truyền thông tin.
Cấp thứ ba: là trung tâm điều khiển của toàn hệ thống, nơi thực hiện việc thu nhập số liệu từ
các Điều khiển trạm SS và RTU, thực hiện các chức năng tính toán đánh giá trạng thái của hệ
thống, dự báo nhu cầu phụ tải và thực hiện các chức năng điều khiển quan trọng như việc phân
phối lại công suất giữa các nhà máy, lên kế hoạch vận hành của toàn hệ thống.
Câu 3: trình bày các yêu cầu chung của 1 hệ thống SCADA
1. Chức năng giám sát

- Giám sát và đảm bảo được tính chính xác toàn bộ các thông số vận hành của hệ thống như
dòng điện, điện áp, công suất, tần số, vị trí nấc của máy biến áp,…
- Giám sát được các trạng thái của các phần tử đóng cắt trong hệ thống. Đó là trạng thái
đóng/mở của máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa,…
2. Chức năng điều khiển
- Quá trình điều khiển phải chính xác, tin cậy.


Trong quá trình thực hiện các thao tác đóng/mở máy cắt, dao cách ly các thao tác phải được
giám sát chặt chẽ về tính liên động phối hợp giữa máy cắt, dao cách ly và các thiết bị liên quan
tuân theo quy trình quy phạm vận hành của hệ thống.
- Cài đặt thông số từ xa.
Khi có sự thay đổi về cấu trúc của lưới hoặc nâng cao công suất chống quá tải thì các thông
số vận hành của lưới và thiết bị sẽ thay đổi, vì vậy ta cần phải đặt lại các thông số chỉnh định
bảo vệ rơ le hoặc thay đổi tỷ số biến đổi trong các thiết bị đo đếm như đồng hồ và công tơ cho
phù hợp với thực tế. Việc cài đặt này có thể được thực hiện từ xa tại các Trung tâm điều độ
vung/miền hoặc quốc gia
3. Quản lý và lưu trữ dữ liệu
Giám sát được các sự cố xảy ra trên lưới cũng như của các thiết bị, cảnh báo sự cố bằng âm
thanh, màu sắc hoặc thông báo trên màn hình hiển thị, ghi lại được các chuỗi sự kiện, sự cố xảy
ra và xác định chuẩn đoán sự cố.
Tất cả các chức năng trên của hệ thống phải được bảo mật ở mức cao nhất và tuyệt đối tin
cây.
4. Tính năng thời gian thực
SCADA là một hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu trong thời gian thực, do đó
tính năng thời gian của hệ thống là rất cần thiết và quan trọng. Một hệ thống có tính năng thời
gian thực không nhất thiết phải có phản ứng thật nhanh mà quan trọng hơn phải có phản ứng kịp
thời đối với các yêu cầu, tác động bên ngoài. Như vậy một hệ thống truyền tin có tính năng thời
gian thực phải có khả năng truyền tải thông tin một cách tin cậy và kịp thời với yêu cầu của các
đối tác truyền thông. Do đó tính năng thời gian thực một hệ thống giám sát, điều khiển phụ thuộc

vào rất nhiều hệ thống thông tin sử dụng trong hệ thống đó, ví dụ như hệ thống Bus trường.
Để đảm bảo tính năng thời gian thực, một hệ thống Bus phải có những đặc điểm sau :
1) Độ nhạy nhanh: Tốc độ truyền thông tin hữu ích phải đủ nhanh để đáp ứng nhu cầu trao
đổi dữ liệu trong một giải pháp cụ thể.
2) Tính tiền định: Dự đoán trước được về thời gian phản ứng tiêu biểu và thời gian phản ứng
chậm nhất với yêu cầu của từng trạm.
3) Độ tin cậy, kịp thời: Đảm bảo tổng thời gian cần cho việc vận chuyển dữ liệu một cách tin
cậy giữa các trạm nằm trong một khoảng xác định.
4) Tính bền vững: Có khả năng xử lý sự cố một cách thích hợp để không gây thiệt hại thêm
cho toàn bộ hệ thống.

•

•

Câu 4: Trình bày cơ cấu cơ bản của hệ thống SCADA
Trạm thu thập dữ liệu trung gian: Là các khối thiết bị vào ra đầu cuối từ xa RTU
(Remota Terminal Units) hoặc là các khối (bộ) vi điều khiển logic lập trình PLC (Programmale
Logic Controllers) có chức năng giao tiếp với các thiết bị chấp hành (cảm biến cấp trường, các
hộp điều khiển đóng cắt và các van chấp hành…).
Trạm điều khiển giám sát trung tâm: là một hay nhiều máy chủ trung tâm (central host
computer server).


•

•

Hệ thống truyền thông: bao gồm các mạng truyền thông công nghiệp, các thiết bị viễn
thông và các thiết bị chuyển đổi dồng kênh có chức năng truyền dữ liệu cấp trường đến các khối

điều khiển và máy chủ
Giao diện người - máy HMI (Human - Machine Interface): Là các thiết bị hiển thị quá trình
xử lý dữ liệu để người vận hành điều khiển các quá trình hoạt động của hệ thống.
Theo các thành phần có một cơ chế thu thập dữ liệu như sau :
•
Trong hệ SCADA, quá trình thu thập dữ liệu được thực hiện trước tiên ở quá trình các
RTU quét thông tin có được từ các thiết bị chấp hành nối với chúng. Thời gian để thực thi
nhiệm vụ này được gọi là thời gian quét bên trong. Các máy chủ quét các RTU (với tốc độ
chậm hơn) để thu thập dữ liệu từ các RTU này.
•
Để điều khiển, các máy chủ sẽ gửi tín hiệu yêu cầu xuống các RTU, từ đó cho phép các
RTU gửi tín hiệu điều khiển trực tiếp xuống các thiết bị chấp hành thực thi nhiệm vụ.
•
Trong quá trình truyền tải dữ liệu, dữ liêu có thể là dạng liên tục (anlog), dạng số (digital)
hay dạng xung (pulse).
•
Giao diện cơ sở để vận hành tại các thiết bị đầu cuối là một màn hình giao diện đồ họa
GUI (Graphical User Interface) dùng để hiển thị toàn bộ hệ thống điều khiển giám sát hoặc
các thiết bị trong hệ thống. Tại một thời điểm, dữ liệu được hiện thị dưới dạng hình ảnh tĩnh,
khi dữ liệu thay đổi thì hình ảnh này cũng thay đổi theo.
•
Trong trường hợp dữ liệu của hệ thống biến đổi liên tục theo thời gian, hệ SCADA
thường hiện thị quá trình thay đổi dữ liệu này trên màn hình giao diện đồ họa GUI dưới dạng
đồ thị.
•
Một ưu điểm lớn của hệ SCADA là khả năng xử lý lỗi rất thành công khi hệ thống xảy ra
sự cố. Nhìn chung, khi có sự cố hệ SCADA có thể lựa chọn một trong các cách xử lí sau:
•
• Sử dụng dữ liệu cất giữ trong các RTU: trong các hệ SCADA có các RTU có dung
lượng bộ nhớ lớn, khi hệ thống hoạt động ổn định dữ liệu sẽ được sao lưu vào trong bộ nhớ

của RTU. Do đó, khi hệ thống xảy ra lỗi thì các RTU sẽ sử dụng tạm dữ liệu này cho đến khi
hệ thống hoạt động trở lại bình thường.
•
• Sử dụng các phần cứng dự phòng của hệ thống: hầu hết các hệ SCADA đều được thiết
kế thêm các bộ phận dự phòng, ví dụ như hệ thống truyền thông hai đường truyền, các RTU
đôi hoặc hai máy chủ…do vậy, các bộ phận dự phòng này sẽ được đưa vào sử dụng khi hệ
SCADA có sự cố hoặc hoạt động offline (có thể cho mục đích bảo dưỡng, sửa chữa, kiểm
tra…).
Câu 5: Trình bày khái quát về thành phần hệ thống SCADA
1 Phần cứng
Một hệ thống SCADA bao gồm một số các thiết bị đầu cuối RTUs (Remote Terminal Unit)
làm nhiệm vụ thu thập dữ liệu và gửi dữ liệu quay trở lại trạm chủ thông qua một hệ thống truyền
thông. Trạm chủ hiển thị các dữ liệu thu được và cho phép người vận hành thực hiện các nhiệm
vụ điều khiển từ xa.
Các dữ liệu chính xác và kịp thời cho phép tối ưu hoá các hoạt động nhà máy và quá trình.
Lợi ích khác của hệ thống SCADA là hiệu quả hơn, độ tin cậy cao, chi phí vận hành thấp và
quan trọng nhất là an toàn hơn trong hoạt động.
Một hệ thống SCADA phức tạp có năm cấp độ cơ bản sau:


• Thiết bị đo và thiết bị điều khiển;
• Trạm đầu cuối và thiết bị đầu cuối RTU;
• Hệ thống truyền thông;
• Các trạm thu thập dữ liệu;
• Hệ thống xử lý dữ liệu.
Các RTU cung cấp một giao diện đến các cảm biến số và tương tự tại hiện trường.
Hệ thống truyền thông cung cấp đường cho giao tiếp giữa các trạm chủ và các thiết bị từ xa.
Hệ thống này có thể được truyền qua đường dây điện, cáp quang, phát thanh, điện thoại, và thậm
chí có thể vệ tinh. Việc truyền dữ liệu được thực hiện bằng giao thức thức cụ thể và phát hiện lỗi
hiệu quả và tối ưu dữ liệu.

Trạm chủ (hoặc các trạm con) thu thập dữ liệu từ RTUs khác nhau và thường cung cấp một
giao diện điều hành cho hiển thị các thông tin và kiểm soát các thiết bị trường từ xa. Trong các
hệ thống từ xa lớn, các trạm con tại công trường thu thập thông tin từ các thiết bị từ xa và gửi
thông tin trở lại trạm chủ để kiểm soát tổng thể.
2. Phần mềm
Phần mềm SCADA có thể được chia thành hai loại, thuộc quyền sở hữu hoặc nguồn mở. Các
phần mềm thuộc quyền sở hữu là các phần mềm SCADA nhà cung cấp hệ thống SCADA thiết
kế ra để giao tiếp với phần cứng của họ. Vấn đề chính với hệ thống này là sự phụ thuộc quá
nhiều vào các nhà cung cấp hệ thống. Vì vậy các phần mềm mở được sử dụng phổ biến hơn phổ
biến vì khả năng tương tác của họ mang lại cho hệ thống. Thường các phần mềm mở có khả
năng trộn các nhà sản xuất thiết bị khác nhau trên cùng một hệ thống.
Citect và WonderWare chỉ là hai trong số những gói phần mềm mở sẵn trên thị trường cho
các hệ thống SCADA. Một số gói phần mềm hiện nay bao gồm cả quản lý tài sản tích hợp trong
hệ thống SCADA.
Phần mềm SCADA sẽ bao gồm những phần chính sau:
• Giao diện người sử dụng;
• Đồ họa;
• Các cảnh báo (Alarms);
• Các đồ thị (Trends);
• Giao diện cho thiết bị đầu cuối RTU và PLC;
• Khả năng mở rộng;
• Phương thức truy cập dữ liệu;
• Cơ sở dữ liệu;
• Mạng truyền thông;
• Lỗi và dự phòng;
• Quá trình phân phối máy chủ/khách.
3. Cáp truyền thông
Có rất nhiều loại cáp truyền thông được sử dụng trong hệ thống SCADA.
Thông tin trong ngành Điện lực được truyền tải thông qua các hình thức sau:
1. Các kênh cao tần theo tuyến đường dây tải điện PLC (Poweer Line Carrier).

Sử dụng các đường dây điện lực, dây chống sét hoặc các đường cáp đặt cách ly trong chúng
để tạo kênh cao tần truyền tin. Việc sử dụng đường dây điện lực để truyền thông tin cao tần được
thực hiện theo các sơ đồ: Dây phát – Dây nhận, Dây pha – Dây đất, Dây pha – Dây pha, Dây pha
của lộ này – Dây pha của lộ khác. Việc sử . Việc sử dụng đường dây chống sét (DCS) truyền tin
được thực hiện theo các sơ đồ: DCS – DCS, DCS – Dây đất, hai DCS – Dây đất.


Các đường cáp đặt cách ly trong đường dây điện lực hoặc trong dây chông sét cũng được thực
hiện theo các sơ đồ tương tự.
2. Các kênh theo đường cáp ngầm dưới đất hoặc dây hữu tuyến trên không, thường sử dụng
loại cáp đối xứng hoặc cáp đồng trục.
3. Các kênh liên lạc sử dụng vô tuyến chuyển tiếp hay vi ba với bước sóng 1÷10cm.
4. Các kênh vô tuyến sóng ngắn, bước sóng từ 10 – 50cm.
5. Các kênh cáp quang chôn ngầm dưới đất hoặc đặt theo đường dây truyền tải điện.
6. Các kênh thuê của ngành bưu điện.
Hiện nay trong ngành Điện lực hình thức truyền tin cao tần theo đường dây tải điện, vô tuyển
chuyển tiếp, và kênh cáp quang được sử dụng rộng rãi hơn cả. Trong các kênh truyền thông dùng
cáp quang có nhiều ưu việt hơn cả. Hình 1.7 giới thiệu sơ đồ cáp quang sợi thủy tinh. Một số đặc
điểm chung của các loại cáp cần chú ý đó là nhiễu tín hiệu điện và nhiễu sóng radio.
Các loại nhiễu này là nhân tố quan trọng hàng đầu cần được chú ý khi thiết kế và lắp đặt một
hệ thống truyền thông. Các loại nhiễu này được sinh ra một cách ngẫu nhiên từ các tin hiệu
không mong muốn trong thiết kế. Nó có thể xâm nhập vào đường cáp hoặc đường dây bằng
nhiều cách. Điều này phụ thuộc rất nhiều vào người thiết kế ban đầu phải có những biện pháp để
giảm tối thiểu nhất các tín hiệu nhiễu. Bởi vậy các hệ thống SCADA thường sử dụng đường
truyền có điện áp bé là đường truyền có thể chịu đựng được các tín hiệu nhiễu.
Việc sử dụng các cáp xoắn đôi là một yêu cầu tối thiểu của các hệ thống điều khiển nói
chung và hệ thống SCADA nói riêng. Sử dụng một cặp dây dẫn tốt cộng việc lắp đặt theo đúng
yêu cầu kỹ thuật sẽ giảm được tối đa các tín hiệu nhiễu.
Cáp quang cũng là một trong những loại cáp được sử dụng phổ biến bởi vì khả năng chống
nhiễu của nó. Hiện tại hầu hết các hệ thống đều sử dụng cáp quang sợi thủy tinh nhưng trong một

số lĩnh vực công nghiệp, các cáp quang sợi nhựa được sử dụng nhiều hơn.
Trong tương lai, các hệ thống truyền thông dữ liệu sẽ được tách ra thành hệ thống radio, hệ
thống cáp quang, và hệ thống tia hồng ngoại. các hệ thống truyền thông có yêu cầu sử dụng đến
năng lượng sẽ bị xóa bỏ.
4. Tổng quan về mạng cục bộ LAN
Mạng cục bộ LAN (Local Area Network) được dùng để chia sẻ toàn bộ tài nguyên thông tin.
Do vậy, có thể sử dụng mạng LAN để các trạm nằm trong mạng SCADA có thể chia sẻ thông tin
được với nhau khi chúng được kết nối qua các phương tiện truyền thông. Phương thức kết nối là
tôpô (topology) mạng. Tôpô mạng là sự sắp xếp hình học của các nút và cáp nối trong mạng cục
bộ. Các tôpô mạng đều thuộc hai loại: tập trung và phân tán. Trong tôpô mạng tập trung, như
mạng hình sao chẳng hạn, có một máy tính trung tâm điều khiển việc thâm nhập mạng. Kiểu
thiết kế này đảm bảo an toàn dữ liệu và sự quản lý trung tâm đối với các nội dung và các hoạt
động của toàn mạng. Trong tôpô phân tán như mạng Bus hoặc mạng vòng tròn chẳng hạn, không
có máy trung tâm, mà từng trạm công tác có thể thâm nhập vào mạng một cách độc lập và tự
thiết lập các ghép nối riêng của mình với các trạm công tác khác.
Trong mạng LAN, các máy tính cá nhân và các máy tính khác trong phạm vi một khu vực hạn
chế được nối với nhau bằng các dây cáp chất lượng tốt, sao cho những người sử dụng có thể trao
đổi thông tin, dùng chung các thiết bị ngoại vi, và sử dụng các chương trình cũng như các dữ liệu
đã được lưu trữ trong một máy tính dành riêng gọi là máy dịch vụ tệp. Khác nhau khác nhiều về
quy mô và mức độ phức tạp, mạng cục LAN có thể chỉ liên kết vài ba máy tính cá nhân và một
thiết bị ngoại vi dùng chung đắt tiền, như máy in laser chẳng hạn. Các hệ thống phức tạp hơn thì
có các máy tính trung tâm (máy dịch vụ tệp) và cho phép những người dùng tiến hành thông tin


với nhau thông qua thư điện tử để phân phối các chương trình nhiều người sử dụng, và để thâm
nhập vào các cơ sở dữ liệu dùng chung.
Ethernet là phần cứng, định ước, và tiêu chuẩn ghép nối của một loại mạng cục bộ, do hãng
Xerox Corporation đưa ra đầu tiên, có khả năng liên kết đến 1024 nút trong một mạng Bus (hình
1.8). Do sử dụng tốc độ cao trong kỹ thuật truyền tin dải tần cơ bản (kênh đơn). Ethernet cho
phép truyền dữ liệu dạng dãy với tốc độ 10 megabit mỗi giây, với thông lượng thực tế từ 2 đến 3

megabit mỗi giây. Ethernet dùng kỹ thuật thâm nhập nhiều mối bằng cảm nhận sóng mang có dò
xung đột CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect) để đề phòng trục trặc
cho mạng khi có hai thiết bị đồng thời cùng cố thâm nhập vào mạng.
5. Thiết bị MODEM
MODEM (Modulator/Demodulator) là một thiết bị biến đổi các tín hiệu số do cổng nối tiếp
của máy tính phát ra thành các tín hiệu dạng tương tự được điều biến, cần thiết để truyền qua
đường điện thoại, và ngược lại nó cũng biến những tín hiệu tương tự nhận được thành ra các tín
hiệu số tương đương. Trong điện toán cá nhân, người ta thường dùng MODEM để trao đổi các
chương trình và dữ liệu với những máy tính khác và để truy cập các dịch vụ thông tin trực tuyến
như Dow Jones News/Retrieval Service.
Hình 1.9 giới thiệu sự kết nối máy tính PC với RTU bằng MODEM
MODEM là danh từ rút gọn của Modulator/Demodulator (điều biến/giải điều biến). Việc
điều biến này là cần thiết vì các đường dây điện thoại được thiết kết để xử lý tiếng nói con người,
có tần số thay đổi trong khoảng từ 300 Hz đến 3000 Hz trong những cuộc nói chuyện điện thoại
bình thường (từ giọng trầm đến giọng thanh). Tốc độ truyền dữ liệu của một MODEM được tính
bằng đơn vị bit mỗi giây hay là bps (về kỹ thuật), không phải là baut, mặc dù hai thuật ngữ này
được dùng lẫn lộn).
Chọn dùng MODEM tương đối đơn giản: chọn loại tốc độ chậm ( 300 hoặc 1200 bps) hoặc
loại tốc độ nhanh ( 2400 bps). Tuy nhiên, hiện nay có nhiều khả năng chọn MODEM hơn.
Các giao thức về điều biến chi phối tốc độ phát và thu dữ liệu. Trong nước Mỹ, hầu như tất
cả các modem 2400 bps đều dùng giao thức CCITT V. 22 bis. Tuy nhiên, các modem tốc độ cao
nhất (từ 9600 bps trở lên) thì sử dụng các giao thức điều biến sở hữu riêng, cho nên bạn phải
dùng các modem cùng nhãn hiệu cho cả hai đầu đường truyền. Hiện nay loại MODEM 9600 bps
sử dụng giao thức CCITT V. 32, còn loại modem 14. 400 bps thì dùng tiêu chuẩn CCITT V. 32
bis. Cả hai đều tương thích ngược với mọi loại MODEM bất kỳ nào, ngay cả trường hợp nó được
chế tạo bởi một hãng sản xuất khác.
Có hai loại tiêu chuẩn thông dụng đối với các giao thức kiểm lỗi nhằm hạn chế các sai lỗi do
tạp âm và các can nhiễu khác trong hệ thống điện thoại: đó là MNP- 4 và CCITT V. 42. Đối với
loại giao thức nén dữ liệu, thì có hai tiêu chuẩn hàng đầu là V. 42 bis và MNP- 5. Vì việc nén dữ
liệu yêu cầu phải có kiểm lỗi, cho nên các MODEM nén dữ liệu bao giờ cũng có các tiêu chuẩn

kiểm lỗi; nói chung, một MODEM phải có đủ bốn giao thức kiểm lỗi và nén dữ liệu ( MNP- 4,
MNP- 5, V. 42 và V. 42 bis) hoặc không có gì cả.
Thông thường trong hệ thống SCADA các thiết bị đầu cuối RTU được đặt ở vị trí xa so với
trung tâm điều khiển từ 10m đến hàng nghìn Km. Một trong những cách tiết kiệm chi phí nhất để
liên kết PC với RTU với một khoảng cách dài là sử dụng cách kết nối điện thoại dialup thông
qua thiết bị MODEM.
Các MODEM được đặt tại các-chế độ tự động trả lời và RTU có thể quay số vào máy tính
hoặc máy PC có thể quay RTU. Các phần mềm để làm điều này là có sẵn từ nhà sản xuất RTU.
Các MODEM có thể được mua bất ký ở cửa hàng máy tính tại địa phương.
6. Yêu cầu về máy tính trong hệ thống SCADA


Các máy vi tính sử dụng trong hệ thống SCADA phải đạt tiêu chuẩn cao cả về cấu hình và
chất lượng, là máy tính đặc chủng được sản xuất dùng riêng trong công nghiệp. Hiện nay máy
tính thường được sử dụng nhiều nhất là các dòng máy tính công nghiệp của Dell và HP.
Đối với các máy trạm thường sử dụng máy Workstation mới nhất của HP là Z600 có cấu
hình tối thiểu như sau:
HP z600 WORKSTATION
CPU

Intel Xeon E5504 2.00 4MB/800 QC CPU-1

RAM

OS
Hard Drive

HP 2GB (2x1GB) DDR3-1333 ECC 1-CPU RAM
Genuine Windows Vista® Business 32-bit with
downgrade to Windows® XP Professional 32-bit

custom installed**
HP 160GB SATA 7200 1st HDD

Video Card

NVIDIA Quadro FX380 256MB Graphics

Mouse

HP Optical 3-Button Mouse

Keyboard

HP USB Standard Keyboard

Monitor

HP LCD 21”

Đối với máy chủ (Server) cần phải đặt hàng các máy chuyên dụng có khả năng xử lý và lưu trữ
dữ liệu tốt nhất.
Máy vi tính thường chạy mà không có vấn đề trong một thời gian dài, nhưng để máy có thể
làm việc trong một thời gian dài thì cần phải thực hiện bảo trì thường xuyên. Công việc bảo trì có
thể làm hàng ngày, hàng tuần, hàng tháng hoặc kiểm tra hàng năm.
Câu 6:Trình bày về cấu trúc cơ bản của hệ thống SCADA?
Bắt đầu từ cấp thấp nhất của hệ thống SCADA này là các thiết bị điện tử thông minh IEDs
(Intelligent Electronic Devices), cấp trên nó là các Điều khiển trạm SS (Substation Server) và
thiết bị đầu cuối RTU (Remote Terminal Unit) và tại đây có thể đọc dữ liệu qua các giao diện
người – máy HMI (Human Machin Interface). Cấp cao hơn nữa là Trung tâm điều khiển của toàn
hệ thống, nơi thu thập dữ liệu từ SS (Substation Server) và RTU, thực hiện các tính toán để rồi từ

đó điều khiển toàn hệ thống. Tại trạm điều khiển giám sát trung tâm có thể sử dụng khối điều
khiển logic lập trình PLC (Programmale Logic Controllers) có chức năng giao tiếp với các thiết
bị chấp hành như: cảm biến cấp trường, các hộp điều khiển đóng cắt và các van chấp hành.
Câu 7. IED là gì ? Chức năng và nhiệm vụ của nó trong hệ thống SCADA ?
Các IDEs là các thiết bị như rơle kỹ thuật số DR (Digital Relay), đồng hồ kỹ thuật đa chức
năng DMM (Digital Multifunctional Meter), công tơ điện tử nhiều biểu giá, các bộ biến đổi T
(Transducer), ….có những chức năng, nhiệm vụ sau:
- Bảo vệ tác động khi xảy ra sự cố;
- Biểu thị trạng thái của các phần tử đóng cắt của lưới, ví dụ như trạng thái đóng/mở của máy

cắt và dao cách ly, vị nấc phân áp của máy biến áp,…;


- Điều khiển các thiết bị đóng cắt của lưới;
- Ghi lại các sự cố, sự kiện xảy ra trên lưới;
- Kiểm tra tình trạng hoạt động của bản thân chúng.

Ngày nay các IEDs hiện đại được trang bị cổng truyền tin nối tiếp hoặc cổng truyền thông
tin quang. Thông qua đường truyền thông tin chúng được nối tới hệ thống trạm chủ và các dữ
liệu của chúng được kiểm soát, xử lý.
Câu 8. RTU là gì ? Cấu trúc phần cứng cơ bản của một RTU ?
Thiết bị đầu cuối RTU ( Remote Terminal Unit) là một thiết bị thu thập thông tin từ các IEDs
do nó quản lý, lưu vào cơ sở dữ liệu và gửi thông tin tới trạm chủ hoặc cấp quản lý cao hơn qua
các đường truyền tin. Thông thường, RTU là thiết bị xử lý thông minh có thể giám sát và điều
khiển các thiết bị đặt ở xa trung tâm điều khiển và truyền các tín hiệu thu thập được đến trung
tâm điều khiển.
Cấu trúc phần cứng cơ bản của một RTU gồm những phần sau:
-

Bộ xử lý trung tâm CPU (Central Processing Unit)

-

Các đầu vào tương tự AI ( Analog Input)

-

Các đầu ra tương tự AO ( Analog Output)

-

Các đầu vào đếm

-

Các đầu vào số DI ( Digital Input)

-

Các đầu ra số DO ( Digital Output)

-

Giao diện truyền thông

-

Nguồn cấp.
Câu 9: Trạm chủ có vai trò như thế nào trong một hệ thống SCADA? Trình bày khái quát
phần cứng của trạm chủ?

a.Vai trò của trạm chủ trong hệ thống scada
Trạm chủ có vai trò rất quan trọng trong hệ thống SCADA, nó có thể được mô tả như là một
hoặc nhiều trạm vận hành hệ thống SCADA, được liên kết với nhau bằng mạng cục bộ LAN,
liên kết với hệ thống truyền thông như MODEM và các thiết bị thu phát Radio. Trạm chủ có các
chức năng :
+ Thu thập dữ liệu từ các RTU và các trạm con
+ Điều khiển các thiết bị trường thông qua các trạm vận hành
b.Trình bầy khái quát cấu trúc phần mềm của trạm chủ
+ Hệ điều chỉnh
+ Phần mềm scada
+ Các phần mềm ứng dụng khác


Câu 10: Tại sao nói hệ thống SCADA có độ tin cậy và săn sàng được tuyệt đối khi làm việc.
Trình bày các cấu trình dự phòng phần cứng của hệ thống SCADA
a.Nói hệ thống SCADA có độ tin cậy và săn sàng được tuyệt đối khi làm việc vì:
Từng thành phần của hệ thống SCADA phải đảm bảo độ tin cậy khi nằm trong hệ thống. Ví dụ
hệ thống trung tâm điều khiển là phần tối quan trọng của hệ thống SCADA, việc mất liên lạc với
RTU cũng có thể ảnh hưởng rất lớn đến những hoat động tiếp theo của hệ thống. Vì vậy khi lựa
chọn máy tính cho trung tâm điều khiển, cần chú ý lựa chọn các thành phần then chốt như:
+ Bộ xử lý trung tâm
+ Bộ nhớ RAM
+ Ổ cứng HDD
+ Các giao diện truyền thông
b.Trình bày các cấu trình dự phòng phần cứng của hệ thống SCADA
1. Hệ thống dự phòng lạnh
Hình vẽ trang 52. Giáo trình SCADA
Trong cấu hình dự phòng lạnh, Khi CPU chính đang làm việc mà gặp sự cố thì lập tức sẽ được
chuyển sang CPU phụ bằng hệ thống chuyển mạch Switch
2.Hệ thống dự phòng nóng.

Hình vẽ trang 53. Giáo trình SCADA
Hệ thống làm việc luôn có 2 CPU và các CPU có thể thế chỗ cho nhau bất cứ lúc nào bằng phần
mêm điều khiển.
Câu 11: Giao diện Người – Máy (HMI) là gì? Trình bày các chức năng của chúng?
+ Khái niệm về giao diện Người – Máy (HMI):
HMI chỉ về mối liên hệ qua lại giữa người vận hành và các thiết bị, máy móc xung quanh
trong quá trình điều phối vận hành hệ thống, nhằm tạo ra sự tương thích hoàn toàn giữa con
người và thiết bị. Điều này đặc biệt quan trọng trong các chế độ sự cố, chỉ trong thời gian rất
ngắn người điều hành phải nhận thức được tình huống đã xảy ra bằng cách chắt lọc được thông
tin quan trọng nhất trong rất nhiều thông tin được gửi về bàn điều khiển và đồng thời dễ dàng
thao tác để khắc phục sự cố đó.
Với sự phát triển khoa học và công nghệ, đặc biệt là công nghệ kỹ thuật số, mạng thông
tin số,… đã xuất hiện nhiều công nghệ lưu trữ, xử lý, sắp xếp truy xuất và hiển thị thông tin đã
góp phần hoàn thiện hơn về giao diện Người – Máy.
+ Các chức năng của giao diện Người – Máy.
a. Chức năng định hướng:
Cung cấp các khả năng định hướng bằng cách đưa ra được sơ đồ toàn cảnh của lưới:


- Con trỏ lên xuống: một phần của sơ đồ giới hạn bởi phạm vi các chiều ngang và dọc, gọi là
cửa sổ được thay đổi theo ý muốn của người sử dụng.
- Thay đổi toàn cảnh: sự thay hình được thực hiện trên toàn bộ màn hình điều khiển một cách
tức thời theo cả hai chiều;
- Cửa số định hướng: thực chất là nhìn tổng quan về lưới điện, cho phép định vị các phần của
lưới hiển thị trong các cửa sổ trên màn hình. Có thể truy nhập đến cửa sổ định hướng tùy theo
yêu cầu của người điều hành. Sự thay đổi hình ảnh trên cửa sổ định hướng dẫn đến sự thay đổi
trên các cửa sổ liên quan.
- Cửa số thu phóng: phóng to, thu nhỏ các phần của sơ đồ.
b. Chức năn phân tầng thông tin (decluttering)
Các sơ đồ lưới điện được chia thành các tầng, trên đó sắp xếp các phần tử tĩnh và động, chúng

được cập nhật liên tục. Có thể hiện thị hoặc không hiển thị một tầng hoặc một nhóm tầng tùy
theo yêu cầu truy nhập đến các thông tin liên quan. Có bốn cấp phân tầng thông tin:
- Cấp thứ nhất là mạng hệ thống điện hợp nhất;
- Cấp thứ hai là lưới điện nhỏ của khu vực;
- Cấp thứ ba là cấu hình của trạm phân phối;
- Cấp thứ tư là sơ đồ của một đường dây xuất tuyến nào đó.
c. Chức năng tô màu các động thái của lưới
Sự kết nối của lưới được mô tả chính xác bằng các màu sắc tương ứng với các động thái có
thể cho phép tổng hợp được trạng thái thực tế của lưới điện. Các hình ảnh trên màn hình khi đó
có thể cho phép hiển thị:
- Các phần của lưới không được cung cấp nguồn;
- Các nút giới hạn bởi hai xuất tuyến;
- Vùng của lưới cung cấp bởi một máy biến áp hay một trạm đầu nguồn;
- Sự tồn tại của một chuỗi xích trên lưới nếu nó được phân cấp theo sơ đồ hình cây;
- Trạng thái của các máy cắt hoặc dao cách ly.
d. Chức năng cảnh báo khi có sự kiện
Khi có biến động nào đó trong lưới cần gây chú ý, cảnh báo cho người vận hành thường sử
dụng cảnh báo bằng ánh sáng và âm thanh. Cảnh báo bằng ánh sáng có thể là sự đổi màu của
những phần tử trong lưới, sự chớp nháy trong khoảng thời gian nào đó kèm theo thông báo sự
kiện xảy ra. Cảnh báo bằng âm thanh thường dùng các âm thanh ngắt quãng có tần số cao trong
dải tần nghe thấy dễ gây chú ý hơn cho người vận hành.


Câu 12: Trình bày các phương pháp chính để thiết kế phần mềm cho hệ thống SCADA?
Có hai phương pháp chính là phương pháp tập trung và phương pháp phân tán.
+ Phương pháp tập trung: một máy tính
thực hiện toàn bộ việc giám sát và thu thập dữ
liệu dựa trên cơ sở dữ liệu bên trong máy tính
đó. Trên hình 3.2 giới thiệu hệ thống tập trung.
Những hạn chế của phương pháp này:

-Giá thành đầu tư ban đầu rất lớn đối với các
hệ thống nhỏ;
-Khả năng mở rộng nhà máy bị hạn chế;
-Hệ thống dự phòng rất tốn kém bởi vì toàn bộ
hệ thống phải được nhân đôi;
-Nhân viên bảo dưỡng, bảo trì phải yêu cầu có
trình độ cao.

Hình 3.2. Hệ thống tập trung
+ Phương pháp phân tán: hệ thống
SCADA sẽ được điều khiển bởi nhiều trạm
máy tính nhỏ.
Những lưu ý đối với pp này:
-Truyền thông giữa các máy tính là không phải
đơn giản;
-Truyền dữ liệu và cơ sở dữ liệu phải được
nhân đôi đối với toàn bộ các máy tính;
-Không có cách tiếp cận để thu thập dữ liệu
trực tiếp từ các thiết bị trường
Hình 3.3. Hệ thống phân tán
Câu 13. Phần mềm SCADA phải có những chương trình cơ bản nào? Trình bày các
phương pháp xây dựng hệ thống dự phòng phần mềm cho hệ thống SCADA?
Phần mềm SCADA phải có những chương trình cơ bản nào?
- Phần mềm SCADA sẽ bao gồm những phần chính sau:
• Giao diện người sử dụng;
• Đồ họa;
• Các cảnh báo (Alarms);


• Các đồ thị (Trends);

• Giao diện cho thiết bị đầu cuối RTU và PLC;
• Khả năng mở rộng;
• Phương thức truy cập dữ liệu;
• Cơ sở dữ liệu;
• Mạng truyền thông;
• Lỗi và dự phòng;
• Quá trình phân phối máy chủ/khách.

Hình 1. Thành phần cơ bản của một hệ thống SCADA.
Trình bày các phương pháp xây dựng hệ thống dự phòng phần mềm cho hệ thống SCADA?
- Một ví dụ điển hình của một hệ thống SCADA, nơi một trong những thành phần có thể
làm gián đoạn hoạt động của toàn bộ hệ thống được giới thiệu trên hình 2, gọi là hệ
thống SCADA không được bảo vệ tốt.

Hình 2. Hệ thống SCADA không được bảo vệ tốt


-

-

-

Để đảm bảo một kỳ quy trình hay một hoạt động trong hệ thống có độ tin cây cao, hoặc
để giảm chi phí tổn thất về sản xuất thì nhất thiết hệ dự phòng phải được xây dựng vào
hệ thống. Điều này có thể thực hiện được bằng một số cách như thể hiện trên hình 3.

Hình 3. Sơ đồ sử dụng hai server.
Trong sơ đồ như hình 3, hệ thống SCADA sử dụng hai server, một server hoạt động
chính và một server dự phòng. Khi server chính có sự cố lập tức server dự phòng thay thế

vào ngay để đảm bảo quá trình hoạt động của nhà máy được liên tục.
Để hệ thống được đảm bảo hơn, người ta thiết kế hai đường mạng cho hệ thống, một
đường hoạt động chính và một đường dự phòng như hình 4.

Hình 4. Sơ đồ sử dụng hai đường mạng LAN mà mạng PLC


Câu 14. Bạn hiểu như thế nào về Giao thức trong hệ thống SCADA? Bạn hãy trình bày qua
về các giao thức tiêu chuẩn hiện nay?
Bạn hiểu như thế nào về Giao thức trong hệ thống SCADA?
Vấn đề trong một hệ thống mạng là phải làm sao cho các thiết bị có cấu trúc không tương
thích có thể truyền thông cho nhau. Như vậy cần đưa ra một thủ tục quy định chuẩn cho tất cả
các thiết bị khi muốn tham gia mạng phải tuân theo. Nó được gọi là giao thức truyền thông
Quy định về giao thức bao gồm:
- Định thời: Quy định về các thủ tục giao tiếp, chế độ truyền, tốc độ truyền,…;
- Ngữ nghĩa: Quy định về nội dung của từng phần trong khung truyền (frames);
- Cú pháp: quy định về cấu trúc.
Các yêu cầu đối các giao thức :
- Dễ dàng cho các hệ thống xử lý.
- Tính bảo toàn dữ liệu
- Chuẩn hóa giao thức.
- Tốc độ truy cập các thông số cao:
Trình bày qua về các giao thức tiêu chuẩn hiện nay?
a. Giao thức mã chuẩn của Mỹ cho trao đổi thông tin ASCII
- Phương thức hoạt động của giao thức ASCII cơ bản là hỏi/đáp, chúng được áp dụng trong
truyền thông giữa trạm chủ (PC, PLC) với các IDE, trạm chủ luôn phát tín hiệu một cách tuần tự.
- Độ dài cực đại của mỗi mã trả lời tối đa 20 ký tự.
- Dùng phương pháp kiểm soát lỗi tổng ( Check Sum) để kiểm tra giá trị các số HEX trong bản
tin.
b. Giao thức ModBus

Giao thức ModBus là giao thức được phát triển bởi những Modicol (sau này thuộc AEG).
ModBus thực chất là một chuẩn giao thức và dịch vụ thuộc lớp ứng dụng, vì vậy nó được thực
hiện trên các cơ chế vận chuyển cấp thấp như TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet
Protocol), MAP (Manufacturing Message Protocol).
c. Giao thức Kết nối hệ thống mở OSI chia ra làm 2 nhóm như sau:
Nhóm 1, Kết nối (Interconnection): có chức năng tạo và duy trì đường truyền dữ liệu để cho
2 thiết bị truyền dữ liệu. Chức năng này phải có nhiệm vụ giải quyết một loạt các vấn đề như: tốc
độ truyền, kích cỡ gói truyền, phát hiện lỗi trong quá trình truyền.
Nhóm 2, Trao đổi ứng dụng (Interworking): nhóm này liên quan đến các vấn đề ở cấp độ cao
hơn trong việc truyền dữ liệu. Việc truyền dữ liệu phải thoả mãn các yêu cầu để hoàn thành một
ứng dụng.
d. Giao thức TCP/IP
TCP/IP cung cấp 3 lớp như sau::
- Application Service;
- Quarateed Reliable Transport Service;
- Connectionless Packet Delivery Service.
+ IP có ba chức năng quan trọng:
•
Thông số định dạng giao thức;
•
Các gói thông tin truyền qua một đường Internet xác định;
• Thông tin về các gói giữ liệu, các lỗi trong quá trình truyền.
e. Giao thức Bus trường FB


Field Bus là hệ thống nối tiếp sử dụng kỹ thuật truyền tin số để kết nối các thiết bị trong cấp
điều khiển (các bộ Controller, các máy tính điều khiển,….) với nhau và tới các thiết bị ở cấp hiện
trường (hay còn goi là thiết bị trường).
+ Field Bus không những là giao thức thông tin mà nó còn có các đặc điểm sau:
- Thay thế được hoàn toàn các hệ thống truyền cũ như: 0-20mA, 0-10V,….

- Cho phép làm việc với thiết bị của nhiều hãng sản xuất khác nhau;
- Là hệ thống mở, đồng thời cho phép hiệu chỉnh điều khiển từ phòng điều khiển trung tâm.
f. Giao thức Điều khiển dữ liệu mức cao HDLC.
+ Có hai kiểu hoạt động của HDLC là:
- Kiểu đáp ứng bình thường NRM (Normal Response Mode): Được sử dụng với chỉ trạm chủ để
khởi tạo toàn bộ hoạt động;
Kiểu cân bằng không đồng bộ ABM (Asynchronous Balance Mode): Trong chế độ này mỗi trạm
đề có quyền như nhau và có thể hoạt động như là trạm chính hoặc trạm phụ.
Câu 15. Nguyên nhân gây ra lỗi ở hệ thống SCADA? Cách điều khiển phản hồi lỗi như thế
nào?
a. Nguyên nhân gây ra lỗi ở hệ thống SCADA.
Có 4 yếu tố gây ra lỗi trong quá trình truyền tín hiệu trong hệ thống SCADA:
1. Sự suy giảm tín hiệu
- do cáp dẫn của hệ thống dài vượt quá cự ly cực đại cho phép, theo đặc trưng kỹ thuật
của mạng mà cường độ tín hiệu bị mất.
- sự suy giảm này có thể gây thất bại cho việc truyền dữ liệu.
2. Hạn chế băng thông
- tín hiệu có thể bị truyền lỗi khi băng thông không đủ
3. Méo tín hiệu
- các thành phần khác nhau của tín hiệu tới máy thu với độ trễ khác nhau khi truyền tín
hiệu tần số. Vì vậy, tín hiệu nhận được là méo so với ban đầu.
4. Nhiễu
- ngoại cảnh tạo nên nhiễu trong quá trình truyền tín hiệu.
b. Điều khiển phản hồi lỗi
- Bằng cách thêm một mã kiểm tra trong mỗi tin nhắn truyền đi để thực hiện bảo mật cho thông
tin. Các trạm truyền sẽ tính toán các mã kiểm tra từ các mẫu tin nhắn. Các trạm tiếp nhận lặp đi
lặp lại việc tính, kiểm tra mã trên cùng một tin nhắn và so sánh mã kiểm tra với kết quả tính. Nếu
giống nhau thì việc truyền thông tin là đạt. Nếu khác nhau thì việc truyền thông tin bị lỗi.
Câu 16. Mạng cục bộ LAN là gì? Thế nào là Topology loại kết nối hình sao? Ưu, nhược
điểm của loại này như thế nào?

Trả lời.
a. Mạng cục bộ LAN
Mạng cục bộ LAN là mạng chia sẻ thông tin và tài nguyên. Các nút trong mạng được liên kết bởi
một số truyền dẫn trung gian. Một mạng LAN là một mạng liên lạc giữa một hoặc nhiều máy


tính, tệp tin máy chủ, thiết bị đầu cuối, máy trạm, thông minh và các thiết bị ngoại vi khác nhau,
thường gọi là các thiết bị hoặc máy chủ.
b. Topology loại kết nối hình sao
là một phương thức kết nối trong đó nhiều nút được kết nối với một trung tâm( các hub). Các
trung tâm này có thể là một máy chủ chứa một tập tin tập trung và hệ thống điều khiển. Tất cả tín
hiệu, chỉ dẫn và dữ liệu đến và đi từ mỗi nút phải vượt qua các trung tâm mà nút được kết nối.
Ưu điểm:
- chuẩn đoán và sửa lỗi dễ dàng
- đơn giản khi thêm, bớt các nút mạng hoặc cải tạo lại chúng
- các nút khác sẽ không bị ảnh hưởng khi một nút bị hỏng
- kiểm soát mạng dễ dàng qua hub
Nhược điểm
- toàn bộ mạng sẽ hỏng khi hub bị hỏng
- yêu cầu nhiều cáp
Câu 17: Mạng cục bộ LAN là gì? Thế nào là Topology loại kết nối hình vòng? Ưu, nhược?
Mạng cục bộ LAN
- Mạng cục bộ LAN( local area network)được dùng để chia sẻ tài nguyên thông tin. Do đó, hệ
thống SCD dùng mạng LAN để các trạm kết nối, chia sẻ thông tin với nhau. Phương thức kết
nối là topology mạng-là sự sắp xếp hình học của các nút và cáp nối trong mạng.
- Có nhiều kiểu kết nối topology:
+ Topology tập trung: kết nối mạng hình sao…
+ Topology phân tán: kết nối theo mạng Bus, mạng vòng…
- Trong mạng LAN, các máy tính cá nhân và máy tính khác trong phạm vi 1 khu vực hạn chế
được nối với nhau bằng các dây cáp chất lượng tốt sao cho thông tin được truyền đi dễ dàng và

hiệu quả nhất
Topology loại kết nối hình vòng:
- Các nút mạng được sắp xếp theo 1 vòng kín trong 1 mạng, không phân biệt nút đầu, nút cuối.
- Một nút bất kỳ được liên kết với 2 nút khác
- Ưu điểm: Tốn ít cáp, không kần dây nối trung tâm, thông tin có thể được tự động ghi nhận, mỗi
nút có thể là 1 máy phát tín hiệu
- Nhược điểm: Bất kỳ nút nào hỏng hỏng mạch,chuẩn đoán và sửa lỗi khó, khi thêm( bớt) nut
phải dừng hoạt động của mạng, khoảng cách giữa các nút bị giới hạn
Câu 18: Mạng cục bộ LAN là gì? Thế nào là Topology loại kết nối Bus? Ưu, nhược?
Mạng cục bộ LAN
- Mạng cục bộ LAN( local area network)được dùng để chia sẻ tài nguyên thông tin. Do đó, hệ
thống SCD dùng mạng LAN để các trạm kết nối, chia sẻ thông tin với nhau. Phương thức kết
nối là topology mạng-là sự sắp xếp hình học của các nút và cáp nối trong mạng.
- Có nhiều kiểu kết nối topology:
+topology tập trung: kết nối mạng hình sao…


+ topology phân tán: kết nối theo mạng Bus, mạng vòng…
- Trong mạng LAN, các máy tính cá nhân và máy tính khác trong phạm vi 1 khu vực hạn chế
được nối với nhau bằng các dây cáp chất lượng tốt sao cho thông tin được truyền đi dễ dàng và
hiệu quả nhất
Topology loại kết nối Bus
-Nếu 1 trạm, phàn tử không làm việc thì không ảnh hưởng đến phần tử còn lại
-Việc dùng chung một dây dẫn có sự phân chia thời gian một cách hợp lý
-Ưu điểm: Sử dụng ít dây cáp nối, dễ dàng thêm bớt các nút, đơn giản, linh hoạt
-Nhược điểm: Không đảm bảo được an ninh, tốn thời gian,chuẩn đoán và sửa chữa lỗi khó khăn,
không có tín hiệu phản hồi lại
Câu 19: Mạng cục bộ LAN là gì ? Thế nào là Topology loại kết nói cây ? ưu, nhược điểm
của loại này ?
+Mạng cục bộ LAN (Local Area Network) là ) được dùng để chia sẻ toàn bộ tài nguyên thông

tin bằng cách kết nối qua các phương tiện truyền thông.
Phương thức kết nối mạng cục bộ LAN là tôp ( Topology) mạng.
+Topo mạng là sự sắp xếm hình học của các nút và cáp nối trong mạng cục bộ.
+Ưu và nhược điểm của loại này:
a) Ưu diểm:
- Có thể kết nối máy tính cá nhân và các máy tính khá một cách dễ dàng.
- Có thể kết nối máy tính bằng cách dùng chung các thiết bị ngoại vi và sử dụng các chương
trình cũng như các dữ liệu đã lưu trữ trong 1 máy tính.
b) Nhược điểm:
- Chỉ sử dụng trong phạm vi, khu cực hạn chế.
- Chỉ có thể liên kết vài ba máy tính các nhân.
- Các thiết bị ngoại vi dùng chung đắt tiền.
Câu 20: Để tăng khoảng cách cũng như chất lượng của mạng LAN, người ta dùng thiết bị
gì? Trình bày khái quát về thiết bị đó.
+Để tăng khoảng cách cũng như chất lượng của mạng LAN, người ta dùng thiết bị Ethernet.
+Khái quát về enthernet:
- Ethernet là phần cứng, định ước, và tiêu chuẩn ghép nối của một loại mạng cục bộ, do hãng
Xerox Corporation đưa ra đầu tiên, có khả năng liên kết đến 1024 nút trong một mạng Bus (hình
1.8). Do sử dụng tốc độ cao trong kỹ thuật truyền tin dải tần cơ bản (kênh đơn). Ethernet cho
phép truyền dữ liệu dạng dãy với tốc độ 10 megabit mỗi giây, với thông lượng thực tế từ 2 đến 3
megabit mỗi giây. Ethernet dùng kỹ thuật thâm nhập nhiều mối bằng cảm nhận sóng mang có dò
xung đột CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect) để đề phòng trục trặc
cho mạng khi có hai thiết bị đồng thời cùng cố thâm nhập vào mạng.
Câu 21. Mạng Internet có thể ứng dụng làm hệ thống truyền thông cho hệ thống SCADA
được không? Trình bày qua về ứng dụng này? Tính bảo mật của nó như thế nào?
+Mạng Internet có thể ứng dụng làm hệ thống truyền thông cho hệ thống SCADA


+Ứng dụng: hoạch định, quản lý, sản xuất, bảo dưỡng, giám sát quá trình theo thời gian thực tại
một địa điểm xa dựa theo chuẩn Internet và Intranet. Nó chỉ truy cập thời gian thực phần đồ họa

và phần mềm tự động hóa trong công nghiệp từ web hoặc mạng nội bộ.
Tử trung tâm SCADA có thể giám sát bằng cách sử dụng các trình duyệt Internet chuẩn. Tuy
nhiên dữ liệu cũng sẽ được bảo vệ để tránh các truy nhập trái phép.
Mạng nội bộ (Intranet) đã trở thành một khối xây dựng trọng điểm. Chi tiêu cho mạng nội bộ
dự kiến lớn hơn 10 lần cho mạng Internet trong thế kỷ này.
Công nghệ truyền thông Internet và Intranet sẽ thay đổi khả năng của con người Sử dụng thu
thập và xem thông tin của công ty, kế hoạch sản xuất … từ bất cứ nơi nào. Áp dụng công nghệ
chuẩn và mở có thể phát triển dễ dàng bất kỳ một ứng dụng nào trong các nhà máy. Truy cập sử
dụng giao tiếp mở tiêu chuẩn TCP/IP và Ethernet.
+Tính bảo mật
Hệ thống SCADA sử dụng công nghệ Internet, tuy nhiên những vấn đề trong thương mại quốc tế
và bảo mật luôn được xem xét cẩn thận. SCADA là một môi trường tốt và được ứng dụng nhiều
nên việc bảo vệ thông tin và tài nguyên của nó là rất cần thiết.
Trong thực tế, hầu hết nhiều người muốn làm việc từ xa qua Internet, sử dụng nó để truy cập
cơ sở dữ liệu từ xa theo thời gian thực. Từ đó các vấn đề đặt ra là:
•

Hệ thống SCADA yêu cầu IP để truy cập trên mạng. Điều này cho phép bất kỳ ai trên mạng cũng
có thể truy nhập vào hê thống SCADA.

•

Hệ thống SCADA (dựa trên Intranet hoặc Internet) phải được quản lý. Điều này có nghĩa những
người quản lý hệ thống phải có thông tin rõ ràng về dữ liệu, phương thức truyền…

•

Cuối cùng là hệ thống phải linh hoạt, có khả năng đối phó với những thay đổi bất thường.
Câu 22. Modem là gì? Nó có vai trò gì trong hệ thống SCADA?
MODEM (Modulator/Demodulator) là một thiết bị biến đổi các tín hiệu số do cổng nối

tiếp của máy tính phát ra thành các tín hiệu dạng tương tự được điều biến, cần thiết để truyền qua
đường điện thoại, và ngược lại nó cũng biến những tín hiệu tương tự nhận được thành ra các tín
hiệu số tương đương
Trong hệ thống Telephone, hệ thống truyền bằng dây và hệ thống truyền bằng sóng radio
không thể truyền trực tiếp các thông tin số mà không cần một vài sự biến đổi tín hiệu. Bộ biến
đổi tín hiệu được gọi là MODEM (modulator/demodulator), thiết bị này có thể biến đổi tín hiệu
số thành tín hiệu tương tự chuẩn để truyền đi trên mạng Telephone.
Hình 5.1 thể hiện truyền dữ liệu bằng MODEM trên mạng Telephone.


Hình 5.1. Truyền dữ liệu bằng modem trên mạng telephone.
+Vai trò trong hệ thống SCADA
Thông thường trong hệ thống SCADA các thiết bị đầu cuối RTU được đặt ở vị trí xa so với
trung tâm điều khiển từ 10m đến hàng nghìn Km. Một trong những cách tiết kiệm chi phí nhất để
liên kết PC với RTU với một khoảng cách dài là sử dụng cách kết nối điện thoại dialup thông
qua thiết bị MODEM.
Các MODEM được đặt tại các-chế độ tự động trả lời và RTU có thể quay số vào máy tính
hoặc máy PC có thể quay RTU. Các phần mềm để làm điều này là có sẵn từ nhà sản xuất RTU
Câu 23: Phòng điều khiển trung tâm có tầm quan trọng như thế nào đối với một hệ thống
SCADA? Để thiết kế xây dựng phòng điều khiển trung tâm đạt tiêu chuẩn thì phải đảm
bảo các yêu cầu gì?
+ Tại phòng điều khiển trung tâm các tín hiệu từ các thiết bị thu phát được truyền lên máy
tính giám sát, điều khiển. Các tín hiệu này được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu để tạo báo cáo khi
cần thiết. Tại phòng điều khiển trung tâm, các thông số này cũng được hiển thị trên giao diện đồ
họa và lưu trữ trong cơ sở dữ liệu của máy tính để lập báo cáo. Từ đó người vận hành có thể nắm
rõ được tất cả các thông số kỹ thuật của toàn hệ thống và có thể đưa ra lệnh để điều khiển các
thiết bị từ xa khi cần thiết. Đáp ứng được nhu cầu thay đổi nhanh của hệ thống. Vì vậy phòng
điều khiển trung tâm có vài trò hết sức quan trọng trong hệ thống SCADA.
+ Để thiết kế xây dựng phòng điều khiển trung tâm đạt tiêu chuẩn thì phải đảm bảo các yêu
cầu sau:

- Môi trường xung quanh: Cần phải thích hợp với hệ thống máy tính và các hệ thống điện tử
khác. ( Các yếu tố về nhiệt độ, độ ẩm, tiếng ồn, độ thông thoáng…..phải đạt tiêu chuẩn )
- Nối đất: Đảm bảo tất cả các thiết bị phần cứng phải được nối đất an toàn.
- Đấu dây: Tính toán khoảng cách thực của dây, chọn đường đi ngắn nhất có thể để tránh nhiễu.
Tránh đi dây vào những nơi có môi trường không tôt: Nơi bị ăn mòn bởi chất hóa
học, nhiệt độ cao, môi trường ẩm ướt…
Đường dây phải đảm bảo không một ai có thể bị vướng vào.
- Kết nối với nguồn điện: Các thiết bị thường sử dụng nguồn điện ba pha do vậy để đảm bảo
nguồn cấp cho các thiết bị điện, thông thường cần sử dụng riêng các máy biến áp. Điện áp cần
phải luôn đảm bảo được về độ sin và giá trị hiệu dụng điện áp. Nếu không sẽ làm sai lệch các
thiết bị hiển thị và hệ thống có thể ngừng hoạt động.


Câu 24: Hệ thống SCADA được ứng dụng trong công tác điều độ HTĐ như thế nào?
Hệ thống SCADA được ứng dụng trong công tác điều độ HTĐ trong các lĩnh vực sau:
+ Thu thập số liệu của các nhà máy điện, thông số của đường dây truyền tải, các hộ tiêu thụ.
+ Thông tin liên lạc giữa các nhà máy, các trạm điện khác nhau.
+ Trao đổi giữ liệu các trung tâm điều khiển
+ Chỉnh định thông số của các rơ le bảo vệ
+ Tự động sa thải phụ tải dựa trên phân tích hệ thống
+ Điều khiển các thiết bị, thường là các thiết bị FACTS ( Flexible AC transmission systems).
- Các thông tin trong hệ thống điện cụ thể được truyền đi bằng các cách sử dụng các mạng
thông tin sau:
+ Mạng điện thoại cố định
+ Mạng điện thoại không dây
+ Mạng máy tính bao gồm các hệ thống mạng LAN, WAN, Internet..
Câu 25: SCADA/EMS là gì ? Trình bày một số chức năng quan trọng của nó?
Hệ thống quản lý năng lượng EMS (Energy Management System) là tập hợp các công cụ cho
phép người vận hành hệ thống phân tích đánh giá, đưa ra quyết định điều khiển hệ thống. EMS
được sử dụng tại các trung tâm điều độ (CCC hoặc ACC ). Với EMS luôn yêu cầu có một hệ

thống số liệu thu thập từ hệ thống, và bản thân nó tham gia như một bộ phận trong SCADA, nên
người ta sử dụng thuật ngữ SCADA/EMS.
Tại các trung tâm điều độ (ACC và CCC), với sự trợ giúp của hệ thống máy tính mạnh, và các
phần mềm chuyên dụng, người vận hành thực hiện các chức năng SCADA/EMS, có thể kể ra
một số chức năng quan trọng như sau:
- Đánh giá trạng thái hệ thống (SE - Online State Estimation);
- Tính toán trào lưu công suất (LF - Load Flow);
- Tính toán tối ưu trào lưu công suất (OPF - Optimal Load Flow);
- Dự báo phụ tải (LF-Load forecast);
- Đánh giá mức độ an toàn của hệ thống(DSA-Dynamic Security Assesment);
- Xây dựng các chiến lược phục hồi hệ thống khi có sự cố.
Câu 26. Hệ thống SCADA được ứng dụng trong công tác giám sát lưới hạ áp như thế nào ?
- Đo đếm điện năng từ công tơ của các hộ tiêu thụ điện, đo đếm các thông số chế độ mạng điện
hạ áp tại từng thời điểm, đưa các dữ liệu thu thập được về trung tâm vận hành.


- Hiện thị các thông số trạng thái của từng thiết bị, mạng điện đang vận hành. Kiểm tra phân tích
số liệu các trạng thái và thông số để phát hiện và đưa ra cảnh báo kịp thời khi có bất thường hay
sự cố.
- Điều khiển các thiết bị đóng cắt từ xa trong mạng điện. Tính toán định vị điểm sự cố cũng như
lưu trữ các dữ liệu liên quan phục cụ công tác chuẩn đoán khắc phục sự cố.
Câu 27. Phân tích sơ đồ hệ thống SCADA cho nhà máy điện?
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là hệ thống thu thập dữ liệu và điều
khiển giám sát
Đối với các nhà máy điện, ngoài việc tự động hóa toàn bộ dây truyền sản xuất điện năng, nhà
quản lý cần được cung cấp các thông tin về tình hình sản xuất, tình trạng máy móc thiết bị, các
thông số sản phẩm điện năng của nhà máy, các vấn đề liên quan đến sản xuất và truyền tải đi
xa,...Tuy nhiên mức độ thông tin ở các cấp khác nhau sẽ rất khác nhau.
Thông thường được chia ra làm 3 cấp:
1) Cấp vận hành (Cấp trường)

Cấp vận hành là cấp độ để các kỹ sư, công nhân vận hành, theo dõi hoạt động của thiết bị,
các thông số theo quy trình công nghệ đặt ra.
2) Cấp điều khiển (Tại phòng điều khiển)
Cấp điều khiển là cấp độ các kỹ sư điều khiển tự động sẽ giám sát, điều khiển các thông số,
tình trạng của các thiết bị và toàn bộ dây truyền sản xuất theo quy trình đã đặt ra bằng thao tác,
theo dõi trên bảng thông số, màn hình hiển thị và điều khiển qua giao diện phần mềm HMI
(Human Machine Interface) hay bàn điều khiển OP (Operator Panel).
3)Cấp giám sát, quản lý
- Giám sát tại nhà máy (Tại nhà vận hành): Nhà quản lý sẽ theo dõi các thông số, tình trạng
thiết bị và toàn bộ hoạt động của dây truyền sản xuất theo yêu cầu qua giao diện máy tính được
kết nối trực tiếp với phòng điều khiển qua đó có thể nắm được tình hình sản xuất, tình trạng vật
tư thiết bị, lên kế hoạch sản xuất ,truyền tải,...
- Giám sát từ xa (Tại trung tâm): Tại trung tâm của tổng công ty, nhà quản lý tại đây có thể
theo dõi, giám sát mọi hoạt động của nhà máy thông qua máy tính được kết nối từ xa qua mạng.
Từ đó có kế hoạch sản xuất, điều độ, bán hàng và nhập hàng.


-

Hình 6.6. Sơ đồ mô tả hệ thống SCADA cho nhà máy điện.
Các thông tin trong hệ thống SCADA để giám sát điều khiển thông thường bao gồm:
Các công suất P, Q, S ;
Sản lượng điện luỹ kế ;
Tần số, điện áp;
Tình trạng đóng cắt của các máy cắt ;
Số lần dừng máy;
Những tuabin nào đang hoạt động;
Tình hình sự cố (nếu có);
Dự trữ dầu, lượng tiêu thụ dầu trong ngày;
Sản lượng, chất lượng khí hoặc than tiêu thụ, v.v...

Các thông số này được cung cấp từ các thiết bị đo ở cấp trường, chúng được tích hợp vào các
bộ điều khiển và các thông tin của chúng được dùng làm đầu vào để điều khiển các thiết bị và
các thông số khác. Chúng còn được truyền lên máy tính giám sát và điều khiển và hiển thị trên
màn hình giao diện điều khiển (tại phòng điều khiển), được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu để tạo báo
cáo khi cần thiết và gửi về trung tâm qua đường Internet. Tại trung tâm, các thông số này cũng
được hiển thị trên giao diện đồ họa và lưu trữ trong cơ sở dữ liệu của máy tính để lập báo cáo.


Câu 28: trong hệ thống SCD cho nhà máy điện thì giám sát và điều khiển thông số gì?
Trình bày về thiết bị của hệ thống SCD và khả năng tích hợp của nó?
Các thông số trong hệ thống SCD để điều khiển và giám sát bao gồm:
- Các công suất P,Q,S
- Sản lượng điện lũy kế
- Tần số, điện áp
- Tình trạng đóng cắt của các máy cắt
- Số lần dừng máy
- Những tuabin nào đang hoạt động
- Tình hình sự cố
- Dự trữ dầu, lượng tiêu thụ dầu trong ngày
- Sản lượng, chất lượng khí, than tiêu thụ..
Thiết bị của hệ thống SCD:
1/ Phần cứng
Nhà máy kần các phần cứng sau:
- Máy tính công nghiệp
- Bộ tích hợp thiết bị
- Thiết bị mạng
2/ Phầm mềm
- Phầm mềm cho giám sát, điều khiển
- Phầm mềm giám sát, quản lý
- Các phầm mềm phụ trợ

3/ Mạng kết nối
Các hình thức có thể sử dụng:
- Đường truyền lease-line: là kênh thuê bao rieng của bưu điện cho phép truyền dữ liệu
- Đường truyền cáp quang: dùng cáp quang đẻ truyền dữ liệu từ nhà máy về trung tâm
- Đường truyền ADSL: là đường truyền internet băng thông rộng, cho phép truyền dữ liệu
với tốc độ cao, dễ kết nối
Khả năng tích hợp vào các hệ thống tại trung tâm:
- Tại trung tâm nhà quản ly không chỉ thu nhận và giám sát các thông tin liên quan đến
nhà máy điện từ xa qua mạng mà còn giám sát và quản lý nhiều hệ thống khác
- Hệ thống SCD sẽ xây dựng hoàn toàn có thể tích hợp để giám sát từ xa trên cùng một
máy tính tại trung tâm, luồng dữ liệu thu thập tại nhà máy được lưu giữ trong cơ sở dữ
liệu nên hoàn toàn có thể dùng để báo cáo về các hoạt động có liên quan
- Tuy nhiên hệ thống SCD vẫn hoạt động đôc lập mà không bị phụ thuộc hay cản trở từ bất
kỳ hệ thống nào, kể kả khi các hệ thống gặp sự cố thì hệ thống SCD vẫn hoạt động bình
thường.
Câu 29: Phân tích thực trạng của SCADA của hệ thống điện Việt Nam?
ACE tự làm nha….
^_^!!