Tích hợp số liệu hệ thống scanda tại dinh cố (brvt) vào hệ thống mạng diện rộng (wan) của công ty pv gas phục vụ công tác điều hành, quản lý giám sát từ xa của ban lãnh đạo công ty

Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO
TRƯờNG ĐạI HọC Mỏ - ĐịA CHấT

NGÔ DO N HảI Hà

TíCH HợP Số LIệU CủA Hệ THốNG SCADA
TạI DINH Cố (BRVT) VàO Hệ THốNG MạNG
DIệN RộNG (WAN) CủA CÔNG TY PV GAS PHụC Vụ
CÔNG TáC ĐIềU HàNH, QUảN Lý GIáM SáT Từ XA
CủA BAN L NH ĐạO CÔNG Ty
Chuyên ngành : Tự động hóa
MÃ số : 60.52.60
LN V¡N TH¹C SĨ Kü THT

Ng−êi h−íng dÉn khoa học:
Ts. Hoàng Minh Sơn

Hà NộI - 2006


1

LờI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong luận văn là trung thực và cha từng đợc ai công bố trong bất
kỳ công trình nào.

Ngô Do n Hải Hà

2

LờI CảM ƠN

Cho phép tôi đợc bày tỏ lòng tri ân đến Thầy giáo, TS Hoàng Minh Sơn đ
hớng dẫn và dành thời gian đọc, sửa chữa nội dung của Bản Luận Văn này.

Tôi cũng xin cảm ơn Các Thầy Cô ở Bộ Môn Tự Động Hóa ĐH Mỏ Địa chất
HN và Bộ môn Điều khiển Tự động ĐH Bách Khoa HN đ giảng dạy và
giúp đỡ tôi suốt quá trình học tập.

Và cuối cùng, xin cảm ơn gia đình đ cho tôi những động viên, giúp ®ì kÞp
thêi nhÊt.


3

MụC LụC
Trang
Trang phụ bìa
Lời cam đoan................................................................................................... 1
Lời cảm ơn ...................................................................................................... 2
Mục lục ........................................................................................................... 3
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ............................................................ 5
Danh mục các bảng ......................................................................................... 7
Danh mục các hình vẽ, đồ thị .......................................................................... 8
Mở Đầu ...................................................................................................... 10
Chơng 1 - tỉng quan ............................................................................ 12
1.1 Kh¸i niƯm chung vỊ SCADA và DCS ............................................... 12
1.1.1 Kiến trúc phần cứng của SCADA .............................................. 12

1.1.2 KiÕn tróc phÇn mỊm SCADA..................................................... 13
1.1.3 Trun thông ( Communication)................................................ 16
1.1.4 Giao diện ................................................................................... 16
1.1.5 Cơ sở dữ liệu (Data Base) .......................................................... 17
1.1.6 Tính mềm dẻo ........................................................................... 17
1.1.7 Tính dự phòng (Redundancy) .................................................... 18
1.2 Các chức năng của SCADA .............................................................. 18
1.2.1 Điều khiển thâm nhập................................................................ 18
1.2.2 Giao diện HMI ( Human-Machine Interface)............................. 18
1.2.3 Xử lý cảnh báo (Alarm handing) ............................................... 18
1.2.4 NhËt ký/ L−u tr÷ (Logging/ Archiving) ..................................... 19
1.2.5 Báo cáo (Report) ....................................................................... 19
1.2.6 Tự động hóa (Automation) ........................................................ 19
1.3

Phát triển các ứng dụng mới trên SCADA ........................................ 20

1.4

Các công cụ phát triển hệ thống trong môi trờng SCADA .............. 21

1.5

Quản lý các đối tợng ...................................................................... 21


4

1.6

Tình hình phát triển các hệ thống SCADA trên thế giới.................... 22

1.7

SCADA và DCS ............................................................................... 22

Chơng 2 - Hệ THốNG GIáM SáT Và ĐIềU KHIểN TRONG CHế BIếN
Và KINH DOANH SảN PHẩM KHí .......................................................... 24
2.1 Phân tích hệ thống Giám sát và Điều khiển trong chế biến và kinh
doanh sản phẩm khí.................................................................................... 24
2.2 Mô hình khái quát hóa hệ thống kiểm soát từ xa của Công ty........... 25
2.2.1 Giới thiệu chung Mạng SCADA Dinh Cố ............................... 25
2.2.2 Môi trờng truyền thông, chuẩn truyền dữ liệu .......................... 27
2.2.3 Trung tâm SCADA Dinh Cố ................................................... 29
Chơng 3 - CáC PHƯƠNG áN NGHIÊN CứU Và HIệN THựC ĐƯA Số
LIệU CủA Hệ THốNG SCADA TạI DINH Cố (BRVT) Về MáY TíNH
TạI TRụ Sở CủA CÔNG TY PV GAS ....................................................... 41
3.1 Các khái niƯm chđ u ..................................................................... 41
3.1.1 DNS........................................................................................... 41
3.1.2 VPN .......................................................................................... 44
3.2 §Ị xt viƯc ®−a sè liƯu cđa HƯ thèng SCADA về máy tính tại trụ sở
của công ty (Ban Giám ®èc C«ng ty) .......................................................... 47
3.2.1 Giíi thiƯu chung ........................................................................ 47
3.2.2 HiƯn thùc hƯ thèng kÕt nèi tõ xa ................................................ 48
Ch−¬ng 4 - KIểM CHứNG GIảI PHáP TRÊN CƠ Sở MÔ PHỏNG .......... 68
4.1

Giới thiệu về Hệ thống và công cụ lập trình...................................... 68

4.2 Giới thiệu chơng trình Mô phỏng ................................................... 68

4.2.1 Tên chơng trình : Master Van Gas System Tool ....................... 68
4.2.2 Hớng dẫn sử dụng.................................................................... 68
4.2.3 Cài đặt chơng trình: ................................................................. 68
4.2.4 Sử dụng chơng trình................................................................. 68
4.2.5 Hệ thống cơ sở dữ liệu (Database SQL Server 2005 của chơng
trình) .................................................................................................. 76
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................... 82
tµi liƯu tham kh¶o ............................................................................ 83


5

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
SCADA

Supervisory Control and Data Acquisition

DCS
VPN
PPP
IP
PPTP
TCP
L2TP
IPSEC
WAN
MTU
RTUs
PLC
LAN

RTDB
ODBC
API
DDE
DLL
OLE
DB
HMI
SQL
LBV
TVT
MCM
MCD
EMS
DDS
CTD
DNS
PDS
SDS

Distributed Control System
Vrtual Private Network
Point-To-Point Protocol
Internet Protocol
Point-to-Point Tunneling Protocol
Transmission Control Protocol
Layer 2 Tunneling Protocol
IP Security Protocol
Wide Area Network
Master Terminal Unit

Remote Terminal Units
Programmable Logic Controller
Local Area Network
Real Time DataBase
Open Data Base Connectivity
Aplication Program Interface
Dynamic Data Exchange
Dynamic Link Library
Object Linking and Embedding
DataBase
Human-Machine Interface
Structured Query Language
Line Block Valve
Thi Vai Terminal
Modbus Communication Module
Master Configuration Database
Event Management System
Dynamic Data Service
Channel Test Driver
Domain Name System
Primary Domain Name System Server
Secondary Domain Name System Server


6

URL
PC
RRAS
ISP

Universal Resource Locators
Personal Computer
Routing and Remote Access Service
Internet Service Provider


7

Danh mục các bảng
Bảng 2.1. Phần cứng Server

39

Bảng 2.2. Phần mềm Server
Bảng 2.3. Phần mềm Client

39
40


8

Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Hình 1.1. Kiến trúc cơ bản của một hệ SCADA

13

Hình 1.2. Mô tả kiến trúc phần mềm của một hệ SCADA

15

Hình 3.1. Ví dụ hoạt động của DNS

43

Hình 3.2. Minh họa truy cập trang Web

43

Hình 3.3. Mô hình VPN client to site
Hình 3.4. Đặc tả kết nối từ xa

45
48

Hình 3.5. Routing and Remote Access Console

50

Hình 3.6. RRAS Wizard

50

Hình 3.7. Tab PPP và check

51

Hình 3.8. Tap IP

51

H×nh 3.9. Interface cho routing

52

H×nh 3.10. CÊu h×nh port cho VPN Server

52

H×nh 3.11. Configure Device - PPTP

53

H×nh 3.12. Remote Access policies

54

H×nh 3.13. Unauthenticated access

54

H×nh 3.14. ThiÕt lËp VPN Client

54

H×nh 3.15. Wizarrd

55

H×nh 3.16. Virtual Private Network Connection

55

H×nh 3.17. VPN Server Selection

56

Hình 3.18. Connection VPN

56

Hình 3.19. Internet Protocol (TCP/IP)

58

Hình 3.20. Tạo domain controler

59

Hình 3.21. Đa SRV-1 (VPN Server) vào domain

59

Hình 3.22. Cài đặt VPN Server trên SRV-1

60

Hình 3.23. Thiết lập VPN Client Client-1 kết nối đến VPN Server

60

Hình 3.24. Server và Client dùng để chứng thực và m hóa.

61


9

H×nh 3.25. ThiÕt lËp kÕt nèi VPN dïng giao thøc L2TP/IPSEC

61

Hình 4.1. Màn hình đăng nhập khi truy cập vào chơng trình

69

Hình 4.2. Giao diện chơng trình sau khi đăng nhập

70

Hình 4.3. Chức năng Xem, theo dõi trạng thái của các Thiết bị
trên Màn hình
Hình 4.4. Màn hình giao diện sau khi thay đổi giá trị của PreRect

71

Hình 4.5. Giá trị thay đổi của PreRect đợc thể hiện bằng sự thay
đổi của mức
Hình 4.6. Nhập số liệu cho thiết bị PreRect

73

Hình 4.7. Danh sách thành viên sử dụng chơng trình

75

Hình 4.8. Nhập thêm thành viên mới

76

Hình 4.9. Màn hình kết nối vào SQL Server

77

Hình 4.10. Database MVGSDB

78

Hình 4.11. Table của Database

79

Hình 4.12. Toàn bộ lịch sử thay đổi thông số của thiết bị Scat-w

80

Hình 4.13. Quản lý ngời dùng (thành viªn)

81

72

74


10

Mở Đầu

1. Tính cấp thiết của đề tài :
Hệ thống SCADA tại Dinh Cố (thuộc công ty PV Gas) hiện nay có nhiệm vụ
thu thập thông tin về trạng thái hệ thống và các dữ liệu công nghệ phục vụ sản
xuất trên toàn bộ tuyến ống dẫn khí từ mỏ Bạch Hổ đến Nhà máy Xử lý khí
Dinh Cố, Kho cảng Thị Vải, các trạm khí Bà Rịa, Phú Mỹ và các LBV.
Do hệ thống SCADA đặt khá xa trụ sở điều hành của công ty (cách từ 20 25
km) nên việc quản lý, điều hành sản xuất của Ban L nh Đạo Công ty gặp khó
khăn.Việc quản lý, điều hành, trao đổi thông tin đều thông qua điện thoại,
fax..
Việc cung cấp thông tin những thông số dữ liệu công nghệ quan trọng của các
khu vực sản xuất đến Ban l nh đạo công ty đợc nhanh nhất, kịp thời, trực
quan là nhu cầu đang đợc đặt ra.
Việc đa số liệu từ hệ thống SCADA kết nối vào mạng WAN công ty đang
đợc xây dựng nhằm phục vụ công tác điều hành, quản lý từ xa của Ban l nh
đạo công ty trở thành nhu cầu cấp thiết.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Đáp ứng yêu cầu quản lý tập trung, kiểm soát hệ thống dẫn khí, điều hành sản
xuất từ xa của Ban L nh Đạo Công ty.
3. Đối tợng và phạm vi nghiên cứu
Hệ thống SCADA tại Dinh cố (trực thuộc PV Gas) hiện nay và những hệ

thống phụ cận liên quan trong công trình khí.


11

Hệ thống SCADA hiện nay (bao gồm cả phần mềm và phần cứng), đờng
truyền thống từ SCADA tại Dinh Cố về trụ sở điều hành của công ty tại Vũng
Tàu.
4. Nội dung nghiên cứu
Tìm hiểu Hệ thống SCADA PV Gas (bao gồm cả phần mềm và phần cứng và
truyền thông) và các phơng pháp truyền dữ liệu phổ biến hiện nay.
5. Phơng pháp nghiên cứu
áp dụng phơng pháp tìm hiểu thực tiễn tình hình của công ty PV Gas, trên cơ
sở thực tiễn đó sẽ đề xuất phơng pháp thích hợp cho đề tài.
6. ý nghĩa khoa học và thực tiễn
ý nghĩa khoa học
Đề tài hoàn thành góp phần đa ra một phơng pháp hiệu quả và giảm giá
thành trong việc truyền dữ liệu từ hệ thống SCADA tại các khu công nghiệp
(đặc biệt là Dầu khí) về hệ thống trung tâm.
ý nghĩa thực tiễn
Đáp ứng yêu cầu cấp khí hợp lý, quản lý tập trung, theo dõi, kiểm soát toàn bộ
hệ thống dẫn khí, cung cấp khí kịp thời, giảm thiểu việc phải đốt bỏ khí tại các
khu vực d thừa và hoàn thành cam kết bao tiêu hợp ®ång mua b¸n khÝ.


12

Chơng 1 - tổng quan

1.1 Khái niệm chung về SCADA vµ DCS

SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition ) lµ hƯ thống liên quan
đến vấn đề đo lờng từ xa (Telemetry) và vấn đề thu thập dữ liệu (Data
Acquisition). SCADA không chỉ là một hệ thống điều khiển mà còn chú trọng
đến chức năng giám sát. SCADA bao gồm từ việc thu thập thông tin, truyền về
trung tâm xử lý nhằm thực hiện các phân tích và điều khiển cần thiết, sau đó
hiển thị một số dữ liệu nhất định lên một số màn hình thao tác. Hệ thống
SCADA tổ hợp cả phần cứng lẫn phần mềm và bao gồm một trung tâm chính
MTU (Master Terminal Unit) và một hoặc nhiều hơn các trạm đầu cuối RTUs
(Remote Terminal Units). Các hệ thống SCADA thờng chạy trên nền DOS,
VMS, UNIX và gần đây các nhà sản xuất chuyển dần sang chạy trên nền
WINDOWS NT và một số trên hệ điều hành LINUX.
1.1.1 Kiến trúc phần cứng của SCADA
Kiến trúc thợng tầng của SCADA thờng bao gồm 2 tầng cơ bản đó là: tầng
Client tạo ra giao diện Ngời/Máy và tầng Data Server là nơi quản lý các
dữ liệu của hầu hết các họat động điều khiển trong hệ thống.
Các Data Server trao đổi thông tin với các thiết bị sàn (Field) thông qua các
thiết bị điều khiển quá trình, thông thờng là các bộ điều khiển có khả năng
lập trình PLCs (Programmable Logic Controller). Các thiết bị điều khiển quá
trình trao đổi thông tin với các thiết bị Data Server thông qua mạng hoặc các
chuẩn đặc biệt của từng h ng sản xuất nh: DH+ của AllenBradley hoặc
Profibus của Siemens.
Các Data Server trao đổi thông tin với nhau và với các trạm làm việc Client
Station thông qua mạng Ethernet hoặc các loại mạng LAN khác. Thông


13

thờng các Data Server ngày nay chạy trên hệ điều hành NT/2000/XP hoặc
UNIX, tuy vậy cũng có một số ít chạy trên Windows 95/98.
Kiến trúc cơ bản của một hệ SCADA có thể đợc mô tả trên

Hình 1.

Client

Client

Ehernet

Data
Server

Controller

Dedicated
Server

Data
Server

Controller

Controller

Controller

Controller

Hình 1.1 Kiến trúc cơ bản của một hệ SCADA

1.1.2 Kiến trúc phần mềm SCADA

Các phần mềm trong hệ SCADA là các phần mềm chạy trong môi trờng đa
nhiệm dựa trên cơ sở d÷ liƯu theo thêi gian thùc RTDB (Real Time DataBase)
n»m tại một hoặc nhiều Server. Các Server thực hiện việc quản lý và thu thập


14

dữ liệu nhằm thực hiện các tác nghiệp trên cơ sở một bộ các tham số đ đợc
đặt trớc :
Điều khiển vòng quét dữ liệu (Polling Control)
Kiểm tra các trạng thái báo động (Alarm checking)
Tính tóan dữ liệu theo yêu cầu công nghệ
Nhật ký dữ liệu công nghệ (Data Logging, Archiving)

Trên thực tế, một số nhà sản xuất sử dụng một số máy tính Server chuyên
dụng để thực hiện một số các công việc đặc biệt nh : Cảnh báo, quản lý các
sự kiện, lu tr÷, …


15

ASCII
File
Editor

SCADA Client

Graphic
Editor

Hình 1.2. Mô tả kiến trúc phần mềm của mét hÖ SCADA

Library

HMI

Trending

Client

Alarm
Display

Server

Formatted: Font: Bold

Active X
Controls

Log
Display

Publish

3rd Party
Applic

Active X Container
Subscribe

TCP/IP

SCADA Server
ASCII
Files

SCADA
Developt
Environ

Recipe
DB

Recipe
Managt
Commercial
DB

Export/
Import

RT & Event Manager
Data
Processing

RT
DB

Ref

DB

Report
Gener

Alarm

Log

Archive

SQL

Alarm
DB

Log DB

Archive
DB

ODBC

Project
Editor

DDE

Commercial
Developt

Tools

Data R/W
Driver
Toolkit

API/DLL

Driver

VME

Private
Application

OPC

PLC

PLC

EXCEL


16

1.1.3 Truyền thông ( Communication)
Truyền thông nội bộ
Các Client-Server và Server-Server trao đổi thông tin với nhau thờng trên cơ
sở của giao thức TCP/IP.

Truy cập thiết bị
Các Data Server quét vòng các thiết bị điều khiển theo một chu kỳ do ngời
sử dụng đặt. Tốc độ quét của các thông số có thể khác nhau. Các thiết bị điều
khiển sẽ gửi các thông số theo yêu cầu của Data Server.
Các sản phẩm hỗ trợ cho việc truyền thông cho hầu hết các thiết bị điều khiển
PLCs, và các Field-Bus có thể kể đến nh chuẩn : MODBUS. Các chuẩn của
thiết bị không đợc hỗ trợ sẽ đòi hỏi phải tăng chi phí để thực hiện việc hòa
vào hệ thống truyền thông.
Một Data Server có thể hỗ trợ nhiều giao thức truyền thông, về mặt lý
thuyết nó có thể hỗ trợ các giao thức truyền thông khác nhau khi có các Card
phối ghép tơng ứng. Thời gian để thực hiện việc phát triển một driver mới
thông thờng khỏang từ 2-6 tuần tùy thuộc vào mức độ phức tạp cũng nh tính
thống nhất của hệ thống.
1.1.4 Giao diện
Các sản phẩm phục vụ cho giao diện trong SCADA hiện đang đợc phát triển,
hỗ trợ cho các chức năng :
ODBC (Open Data Base Connectivity) cho phép giao diện với các vùng
dữ liệu ghi nhật ký, lu trữ (Không phải vùng dữ liệu để đặt cấu hình hệ
thống).
Giao diện ASCII để đặt cấu h×nh cho hƯ thèng.


17

Th viện các API (Aplication Program Interface) hỗ trợ các ngôn ngữ
C, C++, Visual Basic nhằm thâm nhập vào các vùng dữ liệu của RTDB
(Real Time Data Base), th viện lu trữ các thông tin nhật ký, Các
API thờng không hỗ trợ cho các ứng dụng khác nh quản lý các thông
tin báo động, các báo cáo,
Các sản phẩm phần mềm trên các PC thuộc hệ SCADA đều hỗ trợ cho các

chuẩn của Microsoft nh: DDE (Dynamic data Exchange) cho phép xem các
dữ liệu động trong các bảng Excel; chuÈn DLL (Dynamic Link Library);
chuÈn OLE (Object Linking and Embedding).
1.1.5 Cơ sở dữ liệu (Data Base)
Các dữ liệu cấu trúc của hệ thống đợc lu trữ trong một vùng cơ sở dữ liệu
DB, về mặt Logic thì các cơ sở dữ liệu đợc tập trung còn về mặt vật lý thì các
cơ sở dữ liệu lại nằm phân tán ở c¸c vïng nhí kh¸c nhau trong hƯ thèng
nh−ng th−êng cã chung một định dạng (Format).
Các định dạng của Data logging và Archive thờng thống nhất với nhau,
nhng một số sản phẩm lại hỗ trợ Data Logging theo RDBMS (Relational
Data Base Management System) ở tốc độ chậm hơn nhng trực tiếp thông qua
giao diện ODBC.
1.1.6 Tính mềm dẻo
Tính mềm dẻo của hệ thống có thể hiểu đợc là khả năng mở rộng hệ thống
thêm nhiều biến điều khiển quá trình, thêm nhiều Server chuyên dụng (Ví dụ
nh Server chuyên quản lý việc cảnh báo, an ninh,) hoặc thêm các máy
Client trong hệ thống.
Hệ thống đạt đợc sự mềm dẻo nhờ khả năng nối nhiều Data Server với
nhiều thiết bị điều khiển khác nhau, mỗi mộtData Server có vùng cơ sở dữ


18

liệu lu các tham số cấu hình và vùng cơ sở dữ liệu theo thời gian thực RTDB
tơng ứng với bộ các biến quá trình (Alarm, lu trữ,).
1.1.7 Tính dự phòng (Redundancy)
Hệ thống SCADA thông thờng có phần mềm, phần cøng dù phßng ë møc
Server, mét sù dù phßng cao hơn sẽ đợc thực hiện khi có yêu cầu cao về độ
tin cậy của hệ thống.
1.2 Các chức năng của SCADA

1.2.1 Điều khiển thâm nhập
Ngời sử dụng có thể đợc định nghĩa thành từng nhóm làm việc xác định và
có thể quy định các mức thâm nhập hệ thống (Ví dơ : ®äc, ghi sè liƯu,…).
1.2.2 Giao diƯn HMI ( Human-Machine Interface)
SCADA hỗ trợ khả năng đa màn hình, cho phép trình bày các hình vẽ, báo cáo
tóm tắt. Các màn hình giao diện ngời máy hỗ trợ đồ họa cho phép khả năng
kéo, nhả các đối tợng từ các th viện chuẩn vào các sơ đồ trên màn hình.
Các giao diện thờng gắn tên của các Tag với các nhiệm vụ chính mà Tag đó
thực hiện. Các Tag name dùng để nối các đối tợng hình học với các thiết bị
có thể đợc đặt tên theo yêu cầu. HƯ thèng bao gåm mét th− viƯn chn c¸c
ký hiƯu, ®ång thêi bao gåm c¸c cưa sỉ kh¸c nhau cung cấp các tiện ích phục
vụ cho mục đích sọan thảo nh : Phóng to, thay đổi kích thớc, cuộn màn
hình, kết nối các trang màn hình khác nhau.
1.2.3 Xử lý cảnh báo (Alarm handing)
Sự quản lý các sự kiện cảnh báo đợc thực hiện tại các Data Server trên cơ
sở kiểm tra các trạng thái và các giới hạn của các thông số. Các công thức tính
tóan phức tạp (công thức tính tóan đại số và công thức Logic) đều có thể thực
hiện. Các tín hiệu cảnh báo đợc quản lý tập trung, có nghĩa là thông tin chỉ


19

tồn tại một chỗ, các ngời dùng khác nhau đều xem cùng một trạng thái. Hệ
thống cho phép quản lý các sự kiện cảnh báo theo các mức u tiên ở các cấp
độ khác nhau (thông thờng có trên 3 mức).
Thông thờng có thể nhóm các sự kiện cảnh báo thành một nhóm. Có thể lọc
các sự kiện cảnh báo trong trang nhật ký thông qua các thông số nh : thứ tự
u tiên, thời gian cảnh báo, nhóm, Một sè hƯ thèng cã thĨ cho phÐp gưi th−
®iƯn tư một cách tự động khi xảy ra cảnh báo.
1.2.4 Nhật ký/ Lu trữ (Logging/ Archiving)

Ngôn từ Logging và Archiving thờng đợc sử dụng để mô tả cùng một tiện
ích. Logging thông thờng đợc sử dụng để mô tả việc lu trữ số liệu trên đĩa,
còn Archiving thờng đợc sử dụng để mô tả việc lu trữ trên đĩa hoặc các
thiết bị lu trữ vĩnh cửu khác nh Printer, băng từ
Nhật ký (Logging) thông thờng đợc ghi theo chu kỳ nhất định, theo file
hoặc theo chu kỳ thời gian, Việc xem dữ liệu trong các Logging có thể đợc
chuyển thành Archiving data khi bộ nhớ cho Logging đầy. Các dữ liệu nhật ký
đợc gắn liền với thời gian và có thể đợc lọc bởi ngời sử dụng. Các nhật ký
về các họat động của ngời dùng đợc gắn liền với m nhận dạng của ngời
dùng hay của trạm làm việc.
1.2.5 Báo cáo (Report)
Ngời sử dụng có thể tạo ra các bản báo cáo trên cơ sở ngôn ngữ SQL. Đôi khi
có thể sử dụng EXCEL, tuy nhiên các chức năng Cut/Paste bị cấm. Các tiện
ích hiện tại cho phép in ấn các báo cáo một cách tự động.
1.2.6 Tự động hóa (Automation)
Phần lớn các hệ thống đều cho phép kích họat các họat động nhất định một
cách tự động gắn với các sự kiện. Một ngôn ngữ của SCADA cho phép c¸c


20

họat động này đợc định nghĩa. Các họat động thông thờng nh : kích họat
một màn hình đ đợc chuẩn bị trớc, gửi th điện tử, chạy một ứng dụng của
ngời dùng, hoặc ghi vào vùng cơ sở dữ liệu thời gian thực RTDB.
Nội dung của các công việc trên có thể đợc cất dới dạng File và có thể nạp
lại sau đó. Hệ thống hỗ trợ việc thực hiện một chuỗi các họat động phức tạp
trên một hoặc nhiều thiết bị khác nhau. Các họat động chuỗi có thể phản ứng
bởi các ảnh hởng từ các sự kiện bên ngoài. Một số hệ thống hỗ trợ hệ chuyên
gia (Expert system).
1.3 Phát triển các ứng dụng mới trên SCADA

Việc phát triển các ứng dụng trên SCADA thông thờng đợc thực hiện thành
2 giai đọan.
Giai đoạn 1
Các thông số quá trình điều khiển và các thông tin có liên quan (Ví dụ các
thông tin có liên quan đến các điều kiện cảnh báo) đợc định nghĩa thông qua
một số thông số mẫu.
Giai đoạn 2
Xây dựng đồ họa bao gồm cả việc định hớng hiển thị, kết nối với các biến
thông số quá trình tơng ứng.
Hệ thống cũng hỗ trợ tiện ích xư lý ký tù ASCII ®Ĩ phơc vơ cho viƯc cấu hình
hệ thống (Định nghĩa các thông số), cho phép một số lợng lớn các thông số
có thể đợc cấu hình theo một phơng thức hiệu quả là sử dụng các chơng
trình soạn thảo bên ngoài nh EXCEL, sau đó nhập dữ liệu vào cơ sở dữ liệu .
Tất nhiên nhiều công cụ trên PC hiện nay sử dụng Windows Explorer, các nhà
phát triển hệ thống làm việc với một số các th mục trong đó bao gồm các
dạng khác nhau của việc cấu hình hệ thống, trong đó có cả các vấn đề đồ họa.


21

Các tiện ích cung cấp trong hệ thống thờng không mạnh trong việc soạn thảo
dữ liệu để cấu hình hệ thèng, tuy vËy víi mét sè hƯ thèng lín (Cì 50K I/O)
việc soạn thảo trên EXCEL là vẫn có thể chấp nhận đợc.
Việc hiệu chỉnh các thông số cấu hình hệ thống ở chế độ ON-LINE có thể
đợc chấp nhận ở mức đặc biệt.
1.4 Các công cụ phát triển hệ thống trong môi trờng SCADA
Các công cụ sau đợc cung cấp trong một hệ thống SCADA:
Chơng trình soạn thảo, thiết kế đồ họa với các tiện ích về tiêu chuẩn
nh : Vẽ tự do, vẽ các hình tròn, hình vuông, cũng có thể nhập các hình
vẽ dới dạng nhiều Format kh¸c nhau, cịng nh− sư dơng c¸c ký hiƯu đ

đơc định nghĩa trớc. Hệ thống cung cấp một th viện của các ký hiệu
chung có thể đợc kết nối tới các biến.
Công cụ cấu hình cơ sở dữ liệu, thờng có thể Export dữ liệu dới dạng
các File ASCII, do đó có thể sử dụng các File này trong các chơng
trình soạn thảo ASCII khác hoặc sử dụng EXCEL.
Ngôn ngữ chung ( Scripting language).
Chơng trình giao diện ứng dụng API (Application Program Interface)
hỗ trợ các ngôn ngữ bậc cao nh C, C++, Visual Basic.
Công cụ hỗ trợ việc phát triển các Driver (Driver Development Tool kit)
cho các phần cứng không đợc hỗ trợ bởi SCADA.
1.5 Quản lý các đối tợng
Hệ thống có một số loại đối tợng đợc mô tả dới dạng đồ họa, đặc biệt có
một số hệ thống còn đa cả một số đối tợng vào vùng cơ sở dữ liệu.
Thông thờng hệ thống không quản lý theo nguyên tắc hớng đối tợng mà
nó quản lý các thông số (Parameter), ví dụ: Các hoạt động điều khiển đợc
thực hiện bởi các thông số, các sự cảnh báo trong hệ thống đợc định nghĩa


22

bởi các thông số, nhật ký đợc ghi theo các thông số. Vì vậy sự hỗ trợ hớng
đối tợng của hệ thống chỉ thể hiện ở vỏ bề ngoài.
1.6 Tình hình phát triển các hệ thống SCADA trên thế giới
Các nhà cung cấp hệ thống SCADA thờng đa ra các phiên bản mới của hệ
thống SCADA hàng năm và có thể đa ra 1 đến 2 phiên bản hiệu chỉnh trong
1 năm, thờng xuyên cập nhật các tiến bộ kỹ thuật và công nghệ.
Nh đ đề cập ở trên, các hệ thống SCADA đợc xây dựng trên cơ sở phân
tích các quá trình thành các thông số cơ sở mà có liên quan đến các Tagname. Điều này thực tế rất phức tạp trong trờng hợp một quá trình điều khiển
rất lớn khi mà một bộ rất lớn các Tag cần đợc đặt cấu hình.
Khi các ứng dụng công nghiệp đợc mở rộng, các hệ thống SCADA mới đợc

thiết kế để có thể quản lý không chỉ các thiết bị mà còn quản lý toàn bộ các
thực thể trong hệ thống, tóm lại là quản lý các chức năng, các thuộc tính đặc
trng của chúng.
Các công nghệ mới đ đợc đa vào các hệ thống SCADA ngày nay có thể kể
đến nh :
Công nghệ Web (Internet), Active X, Java,
OPC nh là một phơng tiện truyền thông giữa các máy khách và máy
chủ trong hệ thống. Có khả năng kết nối OPC thuộc thế hệ thứ ba vào
các hệ thèng SCADA.
1.7 SCADA vµ DCS
TriÕt lý thiÕt kÕ trong mét hệ thống điều khiển phân tán DCS (Distributed
Control System) khác so với trong một hệ thống SCADA. Các hệ SCADA
đợc kiÕn tróc theo kiĨu hƯ thèng më (Open System), do vậy sản phẩm của
các nhà cung cấp thiết bị khác nhau có thể đợc tổ hợp với nhau nhằm thực
hiện một nhiệm vụ tự đông hoá nhất định nhằm giảm giá thành. Không có một


23

phơng pháp rõ ràng mang tính hệ thống nhằm thiết kế một hệ SCADA, nó
phụ thuộc vào số lợng các phần tử mà hệ SCADA tổ hợp vào. Lợi ích lớn
nhất mà SCADA đem lại cho ngời dùng là tính mềm dẻo và khả năng co d n
cấu hình của nó.
Ngợc lại với SCADA, các hệ DCS đợc cấu trúc định hớng hơn đối với các
dự án và nhiệm vụ cơ thĨ. HƯ thèng DCS cung cÊp mét ph¹m vi rộng bao gồm
cả phần cứng và các công cụ phần mềm lập trình (Programming), đặt cấu hình
hệ thống (Configuring), chẩn đoán lỗi (Diagnosing) nhằm thực hiện một quy
trình điều khiển phức tạp nào đó.
SCADA và DCS giúp chủ yếu cho việc cân đối và giảm chi phí đầu t kỹ thuật
và quản lý trong các quá trình sản xuất phức t¹p.

24

Chơng 2 - Hệ THốNG GIáM SáT Và ĐIềU KHIểN TRONG CHế
BIếN Và KINH DOANH SảN PHẩM KHí
2.1 Phân tích hệ thống Giám sát và Điều khiển trong chế biến và kinh
doanh sản phẩm khí
Hiện nay ở Việt Nam các mỏ dầu khí lớn tập trung chủ yếu tại vùng biển thềm
lục địa phía Nam. Khí đồng hành đợc khai thác cùng với dầu thô tại mỏ Bạch
Hổ ngoài biển đợc bơm nén lên áp suất cao nhằm làm giảm thể tích của khí
và tạo lực đẩy khí trong đờng ống dẫn tới nhà máy chế biến khí hóa lỏng.
Khoảng cách giữa dàn khai thác ngoài biển, Nhà máy chế biến khí hóa lỏng
trên đất liền tại Dinh Cố và các trạm tiêu thụ đầu cuối tại Nhà máy điện Phú
Mỹ, Bà Rịa, khu Kho cảng Thị Vải, trong phạm vi vài chục đến hơn một
trăm km. Do vậy hệ thống SCADA thu thập thông tin về trạng thái hệ thống
và các dữ liệu sản xuất trên toàn bộ hệ thống khí nhằm phục vụ mục đích
giám sát và điều khiển tự động toàn bộ hệ thống là vấn đề cực kỳ quan trọng.
Công nghệ khai thác và chế biến dầu khí thuộc loại công nghệ phức tạp đòi
hỏi sự an toàn và chính xác tuyệt đối trong vận hành do đó các thiết bị trong
hệ thống sử dụng công nghệ tự động hoá ở mức độ cao. Công nghệ tự động
hoá trong hệ thống chế biến và kinh doanh các sản phẩm khí đợc đợc đa
vào trong cả hai phạm trù :
Các thiết bị công nghệ cục bộ (Stand-Alone Instrument) nh : Các thiết
bị điều khiển bơm, các van công nghệ, các van an toàn LBV (Line
Block Valve)
Các thiết bị trong quá trình sản xuất (Process Control System).
Do tính phân tán về địa lý nhng lại đòi hỏi thống nhất về điều khiển
nên toàn bộ các hệ thống trên đợc liên kết với nhau về mặt th«ng tin
theo mét kiÕn tróc thèng nhÊt.