Kiến trúc và tính năng của hệ thống SCADA

Kiến trúc của SCADA

Cũng giống nh− trong hệ thống ở thế hệ đầu tiên, thế hệ thứ hai của hệ thống SCADA cũng bị giới hạn bởi phần cứng, phần mềm và các thiết bị ngoại vi là những thành phần đ−ợc cung cấp hoặc lựa chọn tuỳ theo nhà cung cấp. Thế hệ hiện nay của kiến trúc hệ thống SCADA master gần giống với thế hệ thứ 2, với khác biệt cơ bản là kiến trúc hệ thống mở hơn so với môi tr−ờng riêng, đ−ợc kiểm soát bởi nhà cung cấp nh− ở thế hệ thứ 2.

Kiến trúc phần mềm

Việc phân chia SCADA xử lý qua một LAN trong hệ thống thứ 2 đã cải thiện đáng kể, nhưng trong trường hợp mất toàn bộ các thiết bị của SCADA master, thì toàn bộ hệ thống có thể mất. • Ph−ơng pháp lập trình: Ph−ơng pháp này th−ờng sử dụng các ngôn ngữ bậc cao ( C++, Java, Visual Basic, Delphi…) và có sự tham gia của mét compiler.

Tính năng của hệ thống SCADA

Một hệ thống có thể tạo ra các thông báo sử dụng truy vấn SQL đối với dữ liệu thu đ−ợc, cơ sở dữ liệu thời gian thực hoặc các bản ghi. Điều này cho phép các máy tính trên khắp thế giới có thể truy cập và sử dụng thông tin miễn là họ đ−ợc phép truy cập.

Hệ thống SCADA ở Việt Nam

Hiện nay, việc điều khiển giám sát mới chủ yếu đ−ợc thực hiện ở các trạm biến áp, trong t−ơng lai không xa dựa trên hệ thống SCADA sẽ triển khai hệ thống truyền số liệu nh− công tơ điện từ có lập trình (PPM GEC METERS) thông qua MODEM tới các trung tâm điều độ vùng. Ngoài ra, hệ SCADA đặc biệt phát huy thế mạnh ở các hệ thống điều khiển giám sát trong các hệ thống nh−: Sản xuất xi măng; Hệ thống kiểm soát và đo dầu khí; Hệ thống điều khiển giao thông; Hệ thống quản lý n−ớc; Hệ thống trộn nhiên liệu; Hệ thống điều khiển giám sát lò hơi, lò nhiệt; Hệ thống.

Mạng truyền thông của Siemens

PROFIBUS

DP đ−ợc xây dựng tối −u cho việc kết nối các thiết bị vào/ra phân tán và các thiết bị tr−ờng với các máy tính điều khiển PROFIBUS -FMS và PROFIBUS - DP lúc đầu đ−ợc sử dụng phổ biến trong các nghành công nghiệp chế tạo lắp ráp. Nếu hết thời gian token mà trạm vẫn ch−a gửi xong dữ liệu, thì chỉ có dữ liệu nào của trạm có mức −u tiên cao nhất đ−ợc tiếp tục truyền đi, nếu không phải trường hợp như vậy, thì trạm chủ đó phải ngừng quá trình truyền thông và đợi cho đến l−ợt sau. Chú ý rằng tải của các trở đầu cuối chiếm phần lớn trong toàn mạch, nên trong tr−ờng hợp này hậu quả gây ra là dòng qua các trở đầu cuối sẽ lấn át, các tín hiệu mang thông tin tới các bộ thu sẽ suy yếu mạnh dẫn tới sai lệch hoàn toàn.

Một biến thể của ph−ơng pháp chặn song song cũng đ−ợc sử dụng rộng rãi có tên là chặn tin cậy, bởi nó có tác dụng khác tạo thiên áp tin cậy (fail-. safe biasing) đảm bảo một dòng tối thiểu cho trường hợp bus rỗi hoặc có sự cè. Mặc dù mức tín hiệu đ−ợc xác định bằng điện áp chênh lệch giữa hai dây dẫn A và B không có liên quan tới đất, hệ thống RS-485 vẫn cần một đường dây nối đất để tạo một đường thoát cho nhiễu chế độ chung và các dòng khác, ví dụ dòng đầu vào bộ thu.

Dịch vụ truyền thông

PLC viết tắt của Programmable Logic Control, là thiết bị điều khiển logic lập trình đ−ợc (còn gọi là thiết bị logic khả trình) đ−ợc thiết kế nhằm thay thế ph−ơng pháp điều khiển truyền thống rơle và thiết bị rời cồng kềnh và nó tạo ra một khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình từ những lện cơ bản. Việc sử dụng PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống điều khiển mà không cần có sự thay đổi nào về mặt kết nối dây, sự thay đổi chỉ là thay đổi ch−ơng trình điều khiển trong bộ nhớ thông qua thiết bị lập trình chuyên dùng. PLC thực hiện theo một chu trình lặp (vòng quét). Vòng lặp này kết thúc thì tiếp theo đến vòng lặp khác. Thời gian thực thi toàn bộ chương trình phụ thuộc vào độ lớn chương trình điều khiển. Ph−ơng pháp xử lý tín hiệu:. a) Ph−ơng pháp cập nhập liên tục:. Các tín hiệu vào phải mất khoảng thời gian để đọc trạng thái của các cổng vào sẽ đ−ợc xử lý khoảng thời gian trên là 30ms, nhằm tránh tác động xung nhiễu gây ra bởi các công tắc đầu vào các cổng ra đ−ợc kích trực tiếp sau nhiệm vụ kiểm tra logic. Trạng thái ngõ ra đ−ợc chốt trong khối ngõ ra nên trạng thái của chúng đ−ợc duy trì cho đến lần cập nhật kế tiếp. b) Ph−ơng pháp xử lý một khối.

Thiết bị điều khiển khả trình PLC S7 - 200 của Siemens

Nó có tính năng động cao, đọc/ghi đ−ợc trong toàn vùng trừ vùng SM (Special Memory) chỉ đọc. Ch−ơng trình Tham sè. Dữ liệu Đối t−ợng. Tham sè Ch−ơng trình. Ch−ơng trình Tham sè. Dữ liệu Tô. Miền nhớ ngoài EEPROM. a) Vùng chương trình: là miền bộ nhớ dùng lưu giữ lệnh chương trình. Vùng này thuộc kiểu Non- volatile đọc/ghi đ−ợc. b) Vùng tham số: là miền lưu giữ các tham số như: từ khóa, địa chỉ trạm lưu chương trình… Cũng giống như vùng chương trình vùng này thuộc kiểu Non - volatile đọc/ghi đ−ợc. c) Vùng dữ liệu: Được sử dụng để cất dữ liệu chương trình bao gồm kết quả phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đệm truyền thông… Một phần của vùng nhớ này (200 byte đầu tiên đối với CPU212, 1Kbyte đầu tiên đối với CPU214) thuộc kiểu Non- volatile đọc ghi/đ−ợc. SM: Special Memory Bits (Vùng nhớ đặc biệt). Vùng dữ liệu là miền nhớ động. Nó có thể truy nhập theo từng bit, byte, từ. đơn, từ kép được sử dụng làm miền lưu trữ dữ liệu cho các thuật toán, các hàm truyền thông, lập bảng, hàm dịch chuyển, xoay vòng thanh ghi, con trỏ. • Các ph−ơng pháp truy nhập:. Truy nhập theo từ kép: Tên miền ⊕ D ⊕ địa chỉ byte cao của từ kép trong miền. d) Vùng đối tượng: được sử dụng để lưu trữ dữ liệu cho các đối tượng lập trình như các giá trị tức thời, giá trị đặt trước của bộ đếm hay Timer. Hộp (box): Biểu diễn các bộ định thời, bộ đếm và các hàm toán học khác. Mạng LAD: Là các đ−ờng nối các phần tử thành một mạch hoàn chỉnh, đi từ nguồn bên trái sang đ−ờng nguồn bên phải. Tiếp điểm th−ờng mở. Tiếp điểm th−ờng. c) Ngôn ngữ hình khối FBD.

Truyền thông trên PLC

Ví dụ, giả sử máy vi tính gửi dữ liệu sang PLC với tốc độ cao hơn khả năng nhận của PLC, khi đó máy vi tính phải đ−ợc thông báo để dừng hay tạm dừng quá trình truyền dữ liệu đó cho đến khi PLC sẵn sàng nhận tiếp dữ liệu. Th−ờng dùng thêm 2 đ−ờng tín hiệu, tín hiệu handshake, đ−ợc nối giữa thiết bị gửi và thiết bị nhận: một đ−ờng dây thông báo cho máy nhận rằng máy gửi sẵn sàng truyền dữ liệu, gọi là RTS (Ready To Send) và một đ−ờng dây thông báo cho máy gửi rằng máy nhận sẵn sàng nhận dữ liệu, gọi là CTS (Clear To Send). - Với nghi thức XON/XOFF: Khi một thiết bị đang nhận dữ liệu muốn dừng tác vụ thì nó gửi lệnh XOFF đến thiết bị gửi, tín hiệu này làm dừng tác vụ gửi dữ liệu của máy gửi và chờ nhận lệnh XON từ máy nhận để gửi tiếp dữ liệu.

Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát

- Chức năng bật/tắt cảnh báo: Nếu chức năng này đ−ợc bật hệ thống sẽ chuyển sang trạng thái treo (báo động) khi cửa lò ch−a đ−ợc đóng hoặc khi có người tiến gần đến phía trước bảng điều khiển (hệ thống tạm dừng hoạt. động, các đèn trên bảng điều khiển và trên màn hình máy tính liên tục nháy). Đặc biệt, thông qua những tính năng này của hệ thống, ta có thể xây dựng thêm những tính năng khác, để có thể xây dựng đ−ợc một hệ thống điều khiển giám sát tích hợp nhiều tính năng, sao cho phù hợp với nhu cầu thực tế, mục đích sử dụng mà không phụ thuộc vào một hệ thống lớn, tốn kém của n−ớc ngoài. Tuy nhiên ch−a đi sâu vào việc xử lý tín hiệu ảnh thu đ−ợc từ camera của hệ thống giám sát, để từ đó hệ thống phân biệt đ−ợc đối t−ợng xuất hiện là kẻ gian hay không, từ đó có cách xử lý hợp lý.