giáo trình hệ thống SCADA

Câu 2: Trình bày phân cấp quản lý hệ thống SCADA? Hệ thông SCADA cho hệ thống hợp nhất, với công ty điện lực chịu trách nhiệm quản lý, thông thường chia thành ba cấp sau: Cấp thứ nhất: phần tử có chức giám sát thông số vận hành lưới, điều khiển lệnh cho phần tử đóng cắt, ghi chụp phân tích cố xảy lưới, role bảo vệ kỹ thuật số DR, ghi cố FR, biện đổi công suất , dòng điện, điện áp, tần số… Khi xảy cố role tính toán tác động theo thông số cài đặt mà không cần liên lạc với hệ thống cấp Ngoài phần tử thuộc cấp có chức thu thập số liệu, thông số vận hành chế độ bình thường HTĐ để gửi lên máy tính điều khiển mức trạm thiết bị đầu cuối RTU Cấp thứ hai: điều khiển trạm SS RTU có chức chủ yếu thu nhập số liệu từ IED quản lý, lưu lại sở liệu, phục vụ nhu cầu đọc liệu, phục vụ nhu cầu đọc chỗ qua giao diện người máy HMI truyền liệu thu nhập lên cập quản lý cao theo chuẩn truyền thông tin Cấp thứ ba: trung tâm điều khiển toàn hệ thống, nơi thực việc thu nhập số liệu từ Điều khiển trạm SS RTU, thực chức tính toán đánh giá trạng thái hệ thống, dự báo nhu cầu phụ tải thực chức điều khiển quan trọng việc phân phối lại công suất nhà máy, lên kế hoạch vận hành toàn hệ thống Câu 5: Trình bày khái quát thành phần hệ thống SCADA Phần cứng Một hệ thống SCADA bao gồm số thiết bị đầu cuối RTUs (Remote Terminal Unit) làm nhiệm vụ thu thập liệu gửi liệu quay trở lại trạm chủ thông qua hệ thống truyền thông Trạm chủ hiển thị liệu thu cho phép người vận hành thực nhiệm vụ điều khiển từ xa Các liệu xác kịp thời cho phép tối ưu hoá hoạt động nhà máy trình Lợi ích khác hệ thống SCADA hiệu hơn, độ tin cậy cao, chi phí vận hành thấp quan trọng an toàn hoạt động Một hệ thống SCADA phức tạp có năm cấp độ sau: • Thiết bị đo thiết bị điều khiển; • Trạm đầu cuối thiết bị đầu cuối RTU; • Hệ thống truyền thông; • Các trạm thu thập liệu; • Hệ thống xử lý liệu Các RTU cung cấp giao diện đến cảm biến số tương tự trường Hệ thống truyền thông cung cấp đường cho giao tiếp trạm chủ thiết bị từ xa Hệ thống truyền qua đường dây điện, cáp quang, phát thanh, điện thoại, chí vệ tinh Việc truyền liệu thực giao thức thức cụ thể phát lỗi hiệu tối ưu liệu Trạm chủ (hoặc trạm con) thu thập liệu từ RTUs khác thường cung cấp giao diện điều hành cho hiển thị thông tin kiểm soát thiết bị trường từ xa Trong hệ thống từ xa lớn, trạm công trường thu thập thông tin từ thiết bị từ xa gửi thông tin trở lại trạm chủ để kiểm soát tổng thể Phần mềm Phần mềm SCADA chia thành hai loại, thuộc quyền sở hữu nguồn mở Các phần mềm thuộc quyền sở hữu phần mềm SCADA nhà cung cấp hệ thống SCADA thiết kế để giao tiếp với phần cứng họ Vấn đề với hệ thống phụ thuộc nhiều vào nhà cung cấp hệ thống Vì phần mềm mở sử dụng phổ biến phổ biến khả tương tác họ mang lại cho hệ thống Thường phần mềm mở có khả trộn nhà sản xuất thiết bị khác hệ thống Citect WonderWare hai số gói phần mềm mở sẵn thị trường cho hệ thống SCADA Một số gói phần mềm bao gồm quản lý tài sản tích hợp hệ thống SCADA Phần mềm SCADA bao gồm phần sau: • Giao diện người sử dụng; • Đồ họa; • Các cảnh báo (Alarms); • Các đồ thị (Trends); • Giao diện cho thiết bị đầu cuối RTU PLC; • Khả mở rộng; • Phương thức truy cập liệu; • Cơ sở liệu; • Mạng truyền thông; • Lỗi dự phòng; • Quá trình phân phối máy chủ/khách Cáp truyền thông Có nhiều loại cáp truyền thông sử dụng hệ thống SCADA Thông tin ngành Điện lực truyền tải thông qua hình thức sau: Các kênh cao tần theo tuyến đường dây tải điện PLC (Poweer Line Carrier) Sử dụng đường dây điện lực, dây chống sét đường cáp đặt cách ly chúng để tạo kênh cao tần truyền tin Việc sử dụng đường dây điện lực để truyền thông tin cao tần thực theo sơ đồ: Dây phát – Dây nhận, Dây pha – Dây đất, Dây pha – Dây pha, Dây pha lộ – Dây pha lộ khác Việc sử Việc sử dụng đường dây chống sét (DCS) truyền tin thực theo sơ đồ: DCS – DCS, DCS – Dây đất, hai DCS – Dây đất Các đường cáp đặt cách ly đường dây điện lực dây chông sét thực theo sơ đồ tương tự Các kênh theo đường cáp ngầm đất dây hữu tuyến không, thường sử dụng loại cáp đối xứng cáp đồng trục Các kênh liên lạc sử dụng vô tuyến chuyển tiếp hay vi ba với bước sóng 1÷10cm Các kênh vô tuyến sóng ngắn, bước sóng từ 10 – 50cm Các kênh cáp quang chôn ngầm đất đặt theo đường dây truyền tải điện Các kênh thuê ngành bưu điện Hiện ngành Điện lực hình thức truyền tin cao tần theo đường dây tải điện, vô tuyển chuyển tiếp, kênh cáp quang sử dụng rộng rãi Trong kênh truyền thông dùng cáp quang có nhiều ưu việt Hình 1.7 giới thiệu sơ đồ cáp quang sợi thủy tinh Một số đặc điểm chung loại cáp cần ý nhiễu tín hiệu điện nhiễu sóng radio Các loại nhiễu nhân tố quan trọng hàng đầu cần ý thiết kế lắp đặt hệ thống truyền thông Các loại nhiễu sinh cách ngẫu nhiên từ tin hiệu không mong muốn thiết kế Nó xâm nhập vào đường cáp đường dây nhiều cách Điều phụ thuộc nhiều vào người thiết kế ban đầu phải có biện pháp để giảm tối thiểu tín hiệu nhiễu Bởi hệ thống SCADA thường sử dụng đường truyền có điện áp bé đường truyền chịu đựng tín hiệu nhiễu Việc sử dụng cáp xoắn đôi yêu cầu tối thiểu hệ thống điều khiển nói chung hệ thống SCADA nói riêng Sử dụng cặp dây dẫn tốt cộng việc lắp đặt theo yêu cầu kỹ thuật giảm tối đa tín hiệu nhiễu Cáp quang loại cáp sử dụng phổ biến khả chống nhiễu Hiện hầu hết hệ thống sử dụng cáp quang sợi thủy tinh số lĩnh vực công nghiệp, cáp quang sợi nhựa sử dụng nhiều Trong tương lai, hệ thống truyền thông liệu tách thành hệ thống radio, hệ thống cáp quang, hệ thống tia hồng ngoại hệ thống truyền thông có yêu cầu sử dụng đến lượng bị xóa bỏ Tổng quan mạng cục LAN Mạng cục LAN (Local Area Network) dùng để chia sẻ toàn tài nguyên thông tin Do vậy, sử dụng mạng LAN để trạm nằm mạng SCADA chia sẻ thông tin với chúng kết nối qua phương tiện truyền thông Phương thức kết nối tôpô (topology) mạng Tôpô mạng xếp hình học nút cáp nối mạng cục Các tôpô mạng thuộc hai loại: tập trung phân tán Trong tôpô mạng tập trung, mạng hình chẳng hạn, có máy tính trung tâm điều khiển việc thâm nhập mạng Kiểu thiết kế đảm bảo Page an toàn liệu quản lý trung tâm nội dung hoạt động toàn mạng Trong tôpô phân tán mạng Bus mạng vòng tròn chẳng hạn, máy trung tâm, mà trạm công tác thâm nhập vào mạng cách độc lập tự thiết lập ghép nối riêng với trạm công tác khác Trong mạng LAN, máy tính cá nhân máy tính khác phạm vi khu vực hạn chế nối với dây cáp chất lượng tốt, cho người sử dụng trao đổi thông tin, dùng chung thiết bị ngoại vi, sử dụng chương trình liệu lưu trữ máy tính dành riêng gọi máy dịch vụ tệp Khác khác nhiều quy mô mức độ phức tạp, mạng cục LAN liên kết vài ba máy tính cá nhân thiết bị ngoại vi dùng chung đắt tiền, máy in laser chẳng hạn Các hệ thống phức tạp có máy tính trung tâm (máy dịch vụ tệp) cho phép người dùng tiến hành thông tin với thông qua thư điện tử để phân phối chương trình nhiều người sử dụng, để thâm nhập vào sở liệu dùng chung Ethernet phần cứng, định ước, tiêu chuẩn ghép nối loại mạng cục bộ, hãng Xerox Corporation đưa đầu tiên, có khả liên kết đến 1024 nút mạng Bus (hình 1.8) Do sử dụng tốc độ cao kỹ thuật truyền tin dải tần (kênh đơn) Ethernet cho phép truyền liệu dạng dãy với tốc độ 10 megabit giây, với thông lượng thực tế từ đến megabit giây Ethernet dùng kỹ thuật thâm nhập nhiều mối cảm nhận sóng mang có dò xung đột CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect) để đề phòng trục trặc cho mạng có hai thiết bị đồng thời cố thâm nhập vào mạng Thiết bị MODEM MODEM (Modulator/Demodulator) thiết bị biến đổi tín hiệu số cổng nối tiếp máy tính phát thành tín hiệu dạng tương tự điều biến, cần thiết để truyền qua đường điện thoại, ngược lại biến tín hiệu tương tự nhận thành tín hiệu số tương đương Trong điện toán cá nhân, người ta thường dùng MODEM để trao đổi chương trình liệu với máy tính khác để truy cập dịch vụ thông tin trực tuyến Dow Jones News/Retrieval Service Hình 1.9 giới thiệu kết nối máy tính PC với RTU MODEM MODEM danh từ rút gọn Modulator/Demodulator (điều biến/giải điều biến) Việc điều biến cần thiết đường dây điện thoại thiết kết để xử lý tiếng nói người, có tần số thay đổi khoảng từ 300 Hz đến 3000 Hz nói chuyện điện thoại bình thường (từ giọng trầm đến giọng thanh) Tốc độ truyền liệu MODEM tính đơn vị bit giây bps (về kỹ thuật), baut, hai thuật ngữ dùng lẫn lộn) Chọn dùng MODEM tương đối đơn giản: chọn loại tốc độ chậm ( 300 1200 bps) loại tốc độ nhanh ( 2400 bps) Tuy nhiên, có nhiều khả chọn MODEM Các giao thức điều biến chi phối tốc độ phát thu liệu Trong nước Mỹ, tất modem 2400 bps dùng giao thức CCITT V 22 bis Tuy nhiên, modem tốc độ cao (từ 9600 bps trở lên) sử dụng giao thức điều biến sở hữu riêng, bạn phải dùng modem nhãn hiệu cho hai đầu đường truyền Hiện loại MODEM 9600 bps sử dụng giao thức CCITT V 32, loại modem 14 400 bps dùng tiêu chuẩn CCITT V 32 bis Cả hai tương thích ngược với loại MODEM nào, trường hợp chế tạo hãng sản xuất khác Có hai loại tiêu chuẩn thông dụng giao thức kiểm lỗi nhằm hạn chế sai lỗi tạp âm can nhiễu khác hệ thống điện thoại: MNP- CCITT V 42 Đối với loại giao thức nén liệu, có hai tiêu chuẩn hàng đầu V 42 bis MNP- Vì việc nén liệu yêu cầu phải có kiểm lỗi, MODEM nén liệu có tiêu chuẩn kiểm lỗi; nói chung, MODEM phải có đủ bốn giao thức kiểm lỗi nén liệu ( MNP- 4, MNP- 5, V 42 V 42 bis) Thông thường hệ thống SCADA thiết bị đầu cuối RTU đặt vị trí xa so với trung tâm điều khiển từ 10m đến hàng nghìn Km Một cách tiết kiệm chi phí để liên kết PC với RTU với khoảng cách dài sử dụng cách kết nối điện thoại dialup thông qua thiết bị MODEM người điều hành Sự thay đổii hình ảnh cửa sổ định hướng dẫn đến ự thay đổi cửa sổ liên quan Câu 10: Tại nói hệ thống SCADA có độ tin cậy săn sàng tuyệt đối làm việc Trình bày cấu trình dự phòng phần cứng hệ thống SCADA b Chức năn phân tầng ng thông tin (decluttering) + Phương pháp phân tán: hệ thống SCADA điều khiển bởii nhi nhiều trạm máy tính nhỏ Các sơ đồ lưới điện đượcc chia thành ttầng, xếp phầnn ttử tĩnh động, chúng cập nhật liên tục Có thể hi thị không hiển thị tầng hoặcc m nhóm tầng tùy theo yêu cầu truy nhập đếnn thông tin liên quan Có bbốn cấp phân tầng ng thông tin: -Truyền thông giữaa máy tính không ph phải đơn giản; Từng thành phần hệ thống SCADA phải đảm bảo độ tin cậy nằm hệ thống Ví dụ hệ thống trung tâm điều khiển phần tối quan trọng hệ thống SCADA, việc liên lạc với RTU ảnh hưởng lớn đến hoat động hệ thống Vì lựa chọn máy tính cho trung tâm điều khiển, cần ý lựa chọn thành phần then chốt như: + Bộ xử lý trung tâm - Cấp thứ mạng hệ thống ng điện hợp nhất; - Cấp thứ tư sơ đồ mộtt đư đường dây xuất tuyến + Ổ cứng HDD b.Trình bày cấu trình dự phòng phần cứng hệ thống SCADA Hệ thống dự phòng lạnh Sự kết nối lưới đượcc mô ttả xác màu sắc tương ứng vớới động thái cho phép tổng hợp trạng ng thái th thực tế lưới điện Các hình ảnh nh hình cho phép hiển thị: - Các phần lưới không đượcc cung ccấp nguồn; Trong cấu hình dự phòng lạnh, Khi CPU làm việc mà gặp cố chuyển sang CPU phụ hệ thống chuyển mạch Switch - Các nút giới hạn hai xuấtt tuyến; 2.Hệ thống dự phòng nóng - Sự tồn chuỗii xích lư lưới phân cấp theo sơ đồ hình cây; Hình vẽ trang 53 Giáo trình SCADA - Trạng thái máy cắtt ho dao cách ly Câu 11: Giao diện Người – Máy (HMI) gì? Trình bày chức chúng? + Khái niệm giao diện Người – Máy (HMI): HMI mối liên hệ qua lại người vận hành thiết bị, máy móc xung quanh trình điều phối vận hành hệ thống, nhằm tạo tương thích hoàn toàn người thiết bị Điều đặc biệt quan trọng chế độ cố, thời gian ngắn người điều hành phải nhận thức tình xảy cách chắt lọc thông tin quan trọng nhiều thông tin gửi bàn điều khiển đồng thời dễ dàng thao tác để khắc phục cố Với phát triển khoa học công nghệ, đặc biệt công nghệ kỹ thuật số, mạng thông tin số,… xuất nhiều công nghệ lưu trữ, xử lý, xếp truy xuất hiển thị thông tin góp phần hoàn thiện giao diện Người – Máy + Các chức giao diện Người – Máy a Chức định hướng: - Vùng lưới cung cấp bởii m máy biến áp hay trạm đầu nguồn; d Chức cảnh nh báo có ssự kiện Khi có biến động ng lư lưới cần gây ý, cảnh báo cho ngườ ời vận hành thường sử dụng cảnh báo ng ánh sáng âm C Cảnh báo ánh sáng ssự đổi màu phần tử lưới, chớpp nháy kho khoảng thời gian kèm theo thông hông báo ssự kiện xảy Cảnh báo âm thường ng dùng âm ng ngắt quãng có tần số cao ddải tần nghe thấy dễ gây ý cho ngườii vvận hành Câu 12: Trình bày phương ương pháp đ để thiết kế phần mềm cho hệ thống SCADA? - Con trỏ lên xuống: phần sơ đồ giới hạn phạm vi chiều ngang dọc, gọi cửa sổ thay đổi theo ý muốn người sử dụng - Thay đổi toàn cảnh: thay hình thực toàn hình điều khiển cách tức thời theo hai chiều; Câu 9: Trạm chủ có vai trò hệ thống SCADA? Trình bày khái quát phần cứng trạm chủ? a.Vai trò trạm chủ hệ thống scada Trạm chủ có vai trò quan trọng hệ thống SCADA, mô tả nhiều trạm vận hành hệ thống SCADA, liên kết với mạng cục LAN, liên kết với hệ thống truyền thông MODEM thiết bị thu phát Radio Trạm chủ có chức : + Thu thập liệu từ RTU trạm + Điều khiển thiết bị trường thông qua trạm vận hành b.Trình bầy khái quát cấu trúc phần mềm trạm chủ Hình H Hệ thống SCADA không bảo vệ tốt - Câu 13 Phần mềm SCADA phảải có chương trình n nào? Trình bày ph phương pháp xây dựng hệ thống dự phòng ph phần mềm cho hệ thống SCADA? Phần mềm SCADA phảii có nh chương trình nào? - Phần mềm m SCADA bao gồm phần sau: • Giao diện người sử dụng; ng; • Đồ họa; • Các cảnh báo (Alarms); • Các đồ thị (Trends); • Giao diện cho thiết bị đầầu cuối RTU PLC; • Khả mở rộng; • Phương thức truy cập ữ liệu; • Cơ sở liệu; • Mạng truyền thông; • Lỗi dự phòng; • Quá trình phân phối máy chủ/khách - + Phương pháp tập trung: m máy tính thực toàn việcc giám sát thu th thập liệu dựa sở liệuu bên máy tính Trên hình 3.2 giới thiệu hệ thống ng ttập trung - Để đảm bảo kỳ quy trình hay m hoạt động hệ thống ng có đđộ tin cao, để giảm chi phí tổn thất sản xuất thiết hệ dự phòng phải đư xây dựng vào hệ thống Điều thự ực số cách thể hiệnn hình Hình Sơ đồ sử dụng hai server Trong sơ đồ hình ình 3, hhệ thống SCADA sử dụng hai server, mộtt server ho hoạt động server dự phòng Khi se server có cố lập tứcc server ddự phòng thay vào để đảm bảoo trình ho hoạt động nhà máy liên tục Để hệ thống đảm bảảo hơn, người ta thiết kế hai đường mạng ng cho hhệ thống, đường hoạt động mộtt đư đường dự phòng hình Những hạn chế củaa phương pháp này: -Giá thành đầu tư ban đầu lớnn đđối với hệ thống nhỏ; Hình Sơ đồ sử dụng hai đường mạng LAN mà m mạng PLC Hình Thành phần hệ thống SCADA Trình bày phương ương pháp xây ddựng hệ thống dự phòng phần mềm cho hệ th thống SCADA? - Một ví dụ điển hình củaa m hệ thống SCADA, nơi ng thành ph phần làm gián đoạn hoạt động củaa toàn bbộ hệ thống giới thiệuu hì hình 2, gọi hệ thống SCADA không bảoo vvệ tốt -Hệ thống dự phòng tốn bở ởi toàn hệ thống phải nhân đôi; -Nhân viên bảo dưỡng, bảo trì phảải yêu cầu có trình độ cao - Cửa số định hướng: thực chất nhìn tổng quan lưới điện, cho phép định vị phần lưới hiển thị cửa sổ hình Có thể truy nhập đến cửa sổ định hướng tùy theo yêu cầu Page HP LCD 21” Câu 6:Trình bày cấu trúc hệ thống SCADA? Bắt đầu từ cấp thấp hệ thống SCADA thiết bị điện tử thông minh IEDs (Intelligent Electronic Devices), cấp Điều khiển trạm SS (Substation Server) thiết bị đầu cuối RTU (Remote Terminal Unit) đọc liệu qua giao diện người – máy HMI (Human Machin Interface) Cấp cao Trung tâm điều khiển toàn hệ thống, nơi thu thập liệu từ SS (Substation Server) RTU, thực tính toán để từ điều khiển toàn hệ thống Tại trạm điều khiển giám sát trung tâm sử dụng khối điều khiển logic lập trình PLC (Programmale Logic Controllers) có chức giao tiếp với thiết bị chấp hành như: cảm biến cấp trường, hộp điều khiển đóng cắt van chấp hành -Không có cách tiếp cận để thu thậập liệu trực tiếp từ thiết bị trường Có hai phương pháp phương pháp ttậpp trung phương pháp phân tán -Khả mở rộng nhà máy bị hạnn ch chế; Cung cấp khả định hướng cách đưa sơ đồ toàn cảnh lưới: HP Optical 3-Button Mouse HP USB Standard Keyboard Monitor Page Hình 3.3 Hệ thống ng phân tán Hình vẽ trang 52 Giáo trình SCADA Hệ thống làm việc có CPU CPU chỗ cho lúc phần mêm điều khiển NVIDIA Quadro FX380 256MB Graphics Mouse Keyboard Những lưu ý pp này: c Chức tô màu động ng thái ccủa lưới + Các giao diện truyền thông OS Hard Drive Video Card -Truyền liệu sở liệuu ph phải nhân đôi toàn máy tính; - Cấp thứ hai lưới điện nhỏ ccủa khu vực; - Cấp thứ ba cấu hình trạạm phân phối; + Bộ nhớ RAM Intel Xeon E5504 2.00 4MB/800 QC CPU-1 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 Đối với máy chủ (Server) cần phải đặt hàng máy chuyên dụng có khả xử lý lưu trữ liệu tốt Máy vi tính thường chạy mà vấn đề thời gian dài, để máy làm việc thời gian dài cần phải thực bảo trì thường xuyên Công việc bảo trì làm hàng ngày, hàng tuần, hàng tháng kiểm tra hàng năm Page - Cửa số thu phóng: phóng to, thu nh nhỏ phần sơ đồ CPU RAM + Hệ điều chỉnh Page + Phần mềm scada + Các phần mềm ứng dụng khác a.Nói hệ thống SCADA có độ tin cậy săn sàng tuyệt đối làm việc vì: Các MODEM đặt các-chế độ tự động trả lời RTU quay số vào máy tính máy PC quay RTU Các phần mềm để làm điều có sẵn từ nhà sản xuất RTU Các MODEM mua bất ký cửa hàng máy tính địa phương Yêu cầu máy tính hệ thống SCADA Các máy vi tính sử dụng hệ thống SCADA phải đạt tiêu chuẩn cao cấu hình chất lượng, máy tính đặc chủng sản xuất dùng riêng công nghiệp Hiện máy tính thường sử dụng nhiều dòng máy tính công nghiệp Dell HP Đối với máy trạm thường sử dụng máy Workstation HP Z600 có cấu hình tối thiểu sau: HP z600 WORKSTATION Hình 3.2 Hệ thống tập trung Page Page Page Câu 14 Bạn hiểu Giao thức hệ thống SCADA? Bạn trình bày qua giao thức tiêu chuẩn nay? Bạn hiểu Giao thức hệ thống SCADA? Vấn đề hệ thống mạng phải cho thiết bị có cấu trúc không tương thích truyền thông cho Như cần đưa thủ tục quy định chuẩn cho tất thiết bị muốn tham gia mạng phải tuân theo Nó gọi giao thức truyền thông Quy định giao thức bao gồm: - Định thời: Quy định thủ tục giao tiếp, chế độ truyền, tốc độ truyền,…; - Ngữ nghĩa: Quy định nội dung phần khung truyền (frames); - Cú pháp: quy định cấu trúc Các yêu cầu đối giao thức : - Dễ dàng cho hệ thống xử lý - Tính bảo toàn liệu - Chuẩn hóa giao thức - Tốc độ truy cập thông số cao: Trình bày qua giao thức tiêu chuẩn nay? a Giao thức mã chuẩn Mỹ cho trao đổi thông tin ASCII - Phương thức hoạt động giao thức ASCII hỏi/đáp, chúng áp dụng truyền thông trạm chủ (PC, PLC) với IDE, trạm chủ phát tín hiệu cách - Độ dài cực đại mã trả lời tối đa 20 ký tự - Dùng phương pháp kiểm soát lỗi tổng ( Check Sum) để kiểm tra giá trị số HEX tin b Giao thức ModBus Giao thức ModBus giao thức phát triển Modicol (sau thuộc AEG) ModBus thực chất chuẩn giao thức dịch vụ thuộc lớp ứng dụng, thực chế vận chuyển cấp thấp TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), MAP (Manufacturing Message Protocol) c Giao thức Kết nối hệ thống mở OSI chia làm nhóm sau: Nhóm 1, Kết nối (Interconnection): có chức tạo trì đường truyền liệu thiết bị truyền liệu Chức phải có nhiệm vụ giải loạt vấn đề như: tốc độ truyền, kích cỡ gói truyền, phát lỗi trình truyền Nhóm 2, Trao đổi ứng dụng (Interworking): nhóm liên quan đến vấn đề cấp độ cao việc truyền liệu Việc truyền liệu phải thoả mãn yêu cầu để hoàn thành ứng dụng d Giao thức TCP/IP TCP/IP cung cấp lớp sau:: - Application Service; - Quarateed Reliable Transport Service; - Connectionless Packet Delivery Service + IP có ba chức quan trọng: Thông số định dạng giao thức;  Các gói thông tin truyền qua đường Internet xác định;   Thông tin gói giữ liệu, lỗi trình truyền e Giao thức Bus trường FB Field Bus hệ thống nối tiếp sử dụng kỹ thuật truyền tin số để kết nối thiết bị cấp điều khiển (các Controller, máy tính điều khiển,….) với tới thiết bị cấp trường (hay goi thiết bị trường) + Field Bus giao thức thông tin mà có đặc điểm sau: - Thay hoàn toàn hệ thống truyền cũ như: 0-20mA, 0-10V,… - Cho phép làm việc với thiết bị 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 liệu mức cao HDLC + Có hai kiểu hoạt động HDLC là: - Kiểu đáp ứng bình thường NRM (Normal Response Mode): Được sử dụng với trạm chủ để khởi tạo toàn hoạt động; Kiểu cân không đồng ABM (Asynchronous Balance Mode): Trong chế độ trạm đề có quyền hoạt động trạm trạm phụ Câu 15 Nguyên nhân gây lỗi hệ thống SCADA? Cách điều khiển phản hồi lỗi nào? a Nguyên nhân gây lỗi hệ thống SCADA Có yếu tố gây lỗi trình truyền tín hiệu hệ thống SCADA: Sự suy giảm tín hiệu - cáp dẫn hệ thống dài vượt cự ly cực đại cho phép, theo đặc trưng kỹ thuật mạng mà cường độ tín hiệu bị - suy giảm gây thất bại cho việc truyền liệu Hạn chế băng thông - tín hiệu bị truyền lỗi băng thông không đủ Méo tín hiệu - thành phần khác tín hiệu tới máy thu với độ trễ khác truyền tín hiệu tần số Vì vậy, tín hiệu nhận méo so với ban đầu Nhiễu - ngoại cảnh tạo nên nhiễu trình truyền tín hiệu b Điều khiển phản hồi lỗi - Bằng cách thêm mã kiểm tra tin nhắn truyền để thực bảo mật cho thông tin Các trạm truyền tính toán mã kiểm tra từ mẫu tin nhắn Các trạm tiếp nhận lặp lặp lại việc tính, kiểm tra mã tin nhắn so sánh mã kiểm tra với kết tính Nếu giống việc truyền thông tin đạt Nếu khác việc truyền thông tin bị lỗi Câu 16 Mạng cục LAN gì? Thế Topology loại kết nối hình sao? Ưu, nhược điểm loại nào? Trả lời a Mạng cục LAN Mạng cục LAN mạng chia sẻ thông tin tài nguyên Các nút mạng liên kết số truyền dẫn trung gian Một mạng LAN mạng liên lạc nhiều máy tính, tệp tin máy chủ, thiết bị đầu cuối, máy trạm, thông minh thiết bị ngoại vi khác nhau, thường gọi thiết bị máy chủ b Topology loại kết nối hình phương thức kết nối nhiều nút kết nối với trung tâm( hub) Các trung tâm máy chủ chứa tập tin tập trung hệ thống điều khiển Tất tín hiệu, dẫn liệu đến từ nút phải vượt qua trung tâm mà nút kết nối Ưu điểm: - chuẩn đoán sửa lỗi dễ dàng - đơn giản thêm, bớt nút mạng cải tạo lại chúng - nút khác không bị ảnh hưởng nút bị hỏng - kiểm soát mạng dễ dàng qua hub Nhược điểm - toàn mạng hỏng hub bị hỏng - yêu cầu nhiều cáp Page Câu 22 Modem gì? Nó có vai trò h hệ thống SCADA? MODEM (Modulator/Demodulator) m thiết bị biến đổi tín hiệệu số cổng nối tiếp máy tính phát thành tín hi hiệu dạng tương tự điều biến, cần thiếết để truyền qua đường điện thoại, ngượcc lại biến tín hi hiệu tương tự nhận đượcc thành tín hi hiệu số tương đương Trong hệ thống ng Telephone, hhệ thống truyền dây hệ thống ng truy truyền sóng radio truyền trực tiếpp thông tin ssố mà không cần vài biến đổổi tín hiệu Bộ biến đổi tín hiệu gọii MODEM (modulator/demodulator), thi thiết bị có thểể biến đổi tín hiệu số thành tín hiệu tương tự chuẩn để truyền mạng Telephone Page 10 đảm bảo độ sin giá trị hiệu dụng điện áp Nếu không làm sai lệch thiết bị hiển thị hệ thống ngừng hoạt động Hệ thống SCADA ứng dụng công tác điều độ HTĐ lĩnh vực sau: Các MODEM đặt chế độ tự động trả lời RTU quay sốố vào máy tính máy PC quay RTU Các ph phần mềm để làm điều có sẵn từ nhà sảnn xu xuất RTU Câu 23: Phòng điều khiển n trung tâm có ttầm quan trọng đốii với v hệ thống SCADA? Để thiết kế xây dựng ng phòng điều khiển trung tâm đạt tiêu chuẩn n ph phải đảm bảo yêu cầu gì? + Tại phòng điều khiểnn trung tâm tín hiệu từ thiết bị thu phát đượ ợc truyền lên máy tính giám sát, điều khiển Các tín hiệuu đư lưu trữ sở liệu để tạoo báo cáo ccần thiết Tại phòng điều khiểnn trung tâm, thông ssố hiển thị giao di diện đồ họa lưu trữ sở liệu củaa máy tính đđể lập báo cáo Từ người vậnn hành có tthể nắm rõ tất thông số kỹ thuật toàn hệệ thống đưa lệnh để điều khiểnn thi thiết bị từ xa cần thiết Đáp ứng nhu cầuu thay đđổi nhanh hệ thống Vì phòng điềuu khiển trung tâm có vài trò quan trọng hệ thhống SCADA + Để thiết kế xây dựng ng phòng điều khiển trung tâm đạt tiêu chuẩn phảải đảm bảo yêu cầu sau: - Môi trường xung quanh: Cầnn ph phải thích hợp với hệ thống máy tính hệệ thống điện tử khác ( Các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, tiếếng ồn, độ thông thoáng… phải đạt tiêu chuẩẩn ) - Nối đất: Đảm bảo tất thiếết bị phần cứng phải nối đất an toàn - Đấu dây: Tính toán khoảng ng cách th thực dây, chọn đường ngắn nhấtt có th thể để tránh nhiễu Tránh dây vào nhữ ững nơi có môi trường không tôt: Nơi bị ăn m mòn chất hóa học, nhiệt độ cao, môi trường ẩm ướt… t… Đường dây phải đảm m bbảo không bị vướng vào - Kết nối với nguồn điện: n: Các thi thiết bị thường sử dụng nguồn điệnn ba pha vvậy để đảm bảo nguồn cấp cho thiết bị điện, n, thông thư thường cần sử dụng riêng máy biếnn áp Đi Điện áp cần phải Page 13 +Mạng Internet ứng dụng làm hệ thống truyền thông cho hệ thống SCADA +Ứng dụng: hoạch định, quản lý, sản xuất, bảo dưỡng, giám sát trình theo thời gian thực địa điểm xa dựa theo chuẩn Internet Intranet Nó truy cập thời gian thực phần đồ họa phần mềm tự động hóa công nghiệp từ web mạng nội Câu 19: Mạng cục LAN ? Thế Topology loại kết nói ? ưu, nhược điểm loại ? +Mạng cục LAN (Local Area Network) ) dùng để chia sẻ toàn tài nguyên thông tin cách kết nối qua phương tiện truyền thông - Phương thức kết nối mạng cục LAN tôp ( Topology) mạng +Topo mạng xếm hình học nút cáp nối mạng cục +Ưu nhược điểm loại này: a) Ưu diểm: - Có thể kết nối máy tính cá nhân máy tính cách dễ dàng - Có thể kết nối máy tính cách dùng chung thiết bị ngoại vi sử dụng chương trình liệu lưu trữ máy tính Page 11 Câu 2: Trình bày phân cấp quản lý hệ thống SCADA? Câu 9: Trạm chủ có vai trò hệ thống SCADA? Trình bày khái quát phần cứng trạm chủ? + Thu thập số liệu nhà máy điện, thông số đường dây truyền tải, hộ tiêu thụ Câu 10: Tại nói hệ thống SCADA có độ tin cậy săn sàng tuyệt đối làm việc Trình bày cấu trình dự phòng phần cứng hệ thống SCADA + Thông tin liên lạc nhà máy, trạm điện khác Câu 11: Giao diện Người – Máy (HMI) gì? Trình bày chức chúng? + Trao đổi giữ liệu trung tâm điều khiển Câu 12: Trình bày phương pháp để thiết kế phần mềm cho hệ thống SCADA? + Chỉnh định thông số rơ le bảo vệ Câu 13 Phần mềm SCADA phải có chương trình nào? Trình bày phương pháp xây dựng hệ thống dự phòng phần mềm cho hệ thống SCADA? + Điều khiển thiết bị, thường thiết bị FACTS ( Flexible AC transmission systems) Câu 14 Bạn hiểu Giao thức hệ thống SCADA? Bạn trình bày qua giao thức tiêu chuẩn nay? - Các thông tin hệ thống điện cụ thể truyền cách sử dụng mạng thông tin sau: Câu 15 Nguyên nhân gây lỗi hệ thống SCADA? Cách điều khiển phản hồi lỗi nào? 10 + Mạng điện thoại cố định Câu 16 Mạng cục LAN gì? Thế Topology loại kết nối hình sao? Ưu, nhược điểm loại nào? 10 + Mạng điện thoại không dây Thông thường hệ thống ng SCADA thi thiết bị đầu cuối RTU đặtt vị trí xa so với trung tâm điều khiển từ 10m đếnn hàng nghìn Km M Một cách tiết kiệm m chi phí nh để liên kết PC với RTU với khoảng ng cách dài ssử dụng cách kết nối điện thoạii dialup th thông qua thiết bị MODEM Câu 18: Mạng cục LAN gì? Thế Topology loại kết nối Bus? Ưu, nhược? Mạng cục LAN - Mạng cục LAN( local area network)được dùng để chia sẻ tài nguyên thông tin Do đó, hệ thống SCD dùng mạng LAN để trạm kết nối, chia sẻ thông tin với Phương thức kết nối topology mạng-là xếp hình học nút cáp nối 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, máy tính cá nhân máy tính khác phạm vi khu vực hạn chế nối với dây cáp chất lượng tốt cho thông tin truyền dễ dàng hiệu Topology loại kết nối Bus -Nếu trạm, phàn tử không làm việc không ảnh hưởng đến phần tử lại -Việc dùng chung dây dẫn có phân chia thời gian cách hợp lý -Ưu điểm: Sử dụng dây cáp nối, dễ dàng thêm bớt nút, đơn giản, linh hoạt -Nhược điểm: Không đảm bảo an ninh, tốn thời gian,chuẩn đoán sửa chữa lỗi khó khăn, tín hiệu phản hồi lại Câu 6:Trình bày cấu trúc hệ thống SCADA? + Tự động sa thải phụ tải dựa phân tích hệ thống +Vai trò hệ thống SCADA b) Nhược điểm: - Chỉ sử dụng phạm vi, khu cực hạn chế - Chỉ liên kết vài ba máy tính nhân - Các thiết bị ngoại vi dùng chung đắt tiền Câu 20: Để tăng khoảng cách chất lượng mạng LAN, người ta dùng thiết bị gì? Trình bày khái quát thiết bị +Để tăng khoảng cách chất lượng mạng LAN, người ta dùng thiết bị Ethernet +Khái quát enthernet: - Ethernet phần cứng, định ước, tiêu chuẩn ghép nối loại mạng cục bộ, hãng Xerox Corporation đưa đầu tiên, có khả liên kết đến 1024 nút mạng Bus (hình 1.8) Do sử dụng tốc độ cao kỹ thuật truyền tin dải tần (kênh đơn) Ethernet cho phép truyền liệu dạng dãy với tốc độ 10 megabit giây, với thông lượng thực tế từ đến megabit giây Ethernet dùng kỹ thuật thâm nhập nhiều mối cảm nhận sóng mang có dò xung đột CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect) để đề phòng trục trặc cho mạng có hai thiết bị đồng thời cố thâm nhập vào mạng Câu 5: Trình bày khái quát thành phần hệ thống SCADA Câu 24: Hệ thống SCADA ứng dụng công tác điều độ HTĐ nào? Hình 5.1 thể truyền liệệu MODEM mạng Telephone Hình 5.1 Truy Truyền liệu modem mạng ng telephone Câu 17: Mạng cục LAN gì? Thế Topology loại kết nối hình vòng? Ưu, nhược? Mạng cục LAN - Mạng cục LAN( local area network)được dùng để chia sẻ tài nguyên thông tin Do đó, hệ thống SCD dùng mạng LAN để trạm kết nối, chia sẻ thông tin với Phương thức kết nối topology mạng-là xếp hình học nút cáp nối 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, máy tính cá nhân máy tính khác phạm vi khu vực hạn chế nối với dây cáp chất lượng tốt cho thông tin truyền dễ dàng hiệu Topology loại kết nối hình vòng: - Các nút mạng xếp theo vòng kín mạng, không phân biệt nút đầu, nút cuối - Một nút liên kết với nút khác - Ưu điểm: Tốn cáp, không kần dây nối trung tâm, thông tin tự động ghi nhận, nút máy phát tín hiệu - Nhược điểm: Bất kỳ nút hỏng hỏng mạch,chuẩn đoán sửa lỗi khó, thêm( bớt) nut phải dừng hoạt động mạng, khoảng cách nút bị giới hạn + Mạng máy tính bao gồm hệ thống mạng LAN, WAN, Internet Câu 17: Mạng cục LAN gì? Thế Topology loại kết nối hình vòng? Ưu, nhược? 11 Mạng cục LAN 11 Câu 18: Mạng cục LAN gì? Thế Topology loại kết nối Bus? Ưu, nhược? 11 Câu 26 Hệ thống SCADA ứng dụng công tác giám sát lưới hạ áp ? Mạng cục LAN 11 - Đo đếm điện từ công tơ hộ tiêu thụ điện, đo đếm thông số chế độ mạng điện hạ áp thời điểm, đưa liệu thu thập trung tâm vận hành - Hiện thị thông số trạng thái thiết bị, mạng điện vận hành Kiểm tra phân tích số liệu trạng thái thông số để phát đưa cảnh báo kịp thời có bất thường hay cố - Điều khiển thiết bị đóng cắt từ xa mạng điện Tính toán định vị điểm cố lưu trữ liệu liên quan phục cụ công tác chuẩn đoán khắc phục cố Câu 19: Mạng cục LAN ? Thế Topology loại kết nói ? ưu, nhược điểm loại ? 11 Câu 20: Để tăng khoảng cách chất lượng mạng LAN, người ta dùng thiết bị gì? Trình bày khái quát thiết bị 12 Câu 21 Mạng Internet ứng dụng làm hệ thống truyền thông cho hệ thống SCADA không? Trình bày qua ứng dụng này? Tính bảo mật nào? 12 Câu 22 Modem gì? Nó có vai trò hệ thống SCADA? 13 Câu 23: Phòng điều khiển trung tâm có tầm quan trọng hệ thống SCADA? Để thiết kế xây dựng phòng điều khiển trung tâm đạt tiêu chuẩn phải đảm bảo yêu cầu gì? 13 Câu 24: Hệ thống SCADA ứng dụng công tác điều độ HTĐ nào? 14 Hệ thống SCADA ứng dụng công tác điều độ HTĐ lĩnh vực sau: 14 Câu 26 Hệ thống SCADA ứng dụng công tác giám sát lưới hạ áp ? 14 Page 14 Page 15 Câu 21 Mạng Internet ứng dụng làm hệ thống truyền thông cho hệ thống SCADA không? Trình bày qua ứng dụng này? Tính bảo mật nào? Tử trung tâm SCADA giám sát cách sử dụng trình duyệt Internet chuẩn Tuy nhiên liệu bảo vệ để tránh truy nhập trái phép Mạng nội (Intranet) trở thành khối xây dựng trọng điểm Chi tiêu cho mạng nội dự kiến lớn 10 lần cho mạng Internet kỷ Công nghệ truyền thông Internet Intranet thay đổi khả người Sử dụng thu thập xem thông tin công ty, kế hoạch sản xuất … từ nơi Áp dụng công nghệ chuẩn mở phát triển dễ dàng ứng dụng nhà máy Truy cập sử dụng giao tiếp mở tiêu chuẩn TCP/IP Ethernet +Tính bảo mật Hệ thống SCADA sử dụng công nghệ Internet, nhiên vấn đề thương mại quốc tế bảo mật xem xét cẩn thận SCADA môi trường tốt ứng dụng nhiều nên việc bảo vệ thông tin tài nguyên cần thiết Trong thực tế, hầu hết nhiều người muốn làm việc từ xa qua Internet, sử dụng để truy cập sở liệu từ xa theo thời gian thực Từ vấn đề đặt là:  Hệ thống SCADA yêu cầu IP để truy cập mạng Điều cho phép mạng truy nhập vào thống SCADA  Hệ thống SCADA (dựa Intranet Internet) phải quản lý Điều có nghĩa người quản lý hệ thống phải có thông tin rõ ràng liệu, phương thức truyền…  Cuối hệ thống phải linh hoạt, có khả đối phó với thay đổi bất thường Page 12