TỔNG QUAN VỀ SCADA (SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION)
4.4.Quản lý quá trình sản xuất
Các thông tin về hệ thống sản xuất đều được truyền về cho máy tính giám sát và thống kê, tổng kết quá trình sản xuất: số lượng sản phẩm, số lượng nguyên vật liệu còn tồn trữ, giúp người quản lý ra quyết định. Đặt biệt là khả năng liên kết động (DDE - Dynamic Data Exchange) cho phép các thông tin trên được kết nối, trao đổi cơ sở dữ liệu với các hệ thống SCADA tương tự khác theo chuẩn TCP/IP. Điều này cho phép các hệ thống có thể truy xuất dữ liệu cũng như xuất ra tín hiệu điều khiển lẫn nhau.
Hệ thống SCADA còn có khả năng liên kết với các hệ thống thương mại có cấp độ cao hơn, cho phép đọc / ghi theo cơ sở dữ liệu chuẩn ODBC như Oracle, Access, Microsoft SQL…
5. Phân loại hệ thống SCADA
Có nhiều loại hệ thống SCADA khác nhau nhưng trên cơ bản chúng được chia làm 4 nhóm với những tính năng cơ bản sau :
- SCADA độc lập / SCADA nối mạng.
- SCADA không có chức năng đồ hoạ (Blind) / SCADA có khả năng xử lý đồ hoạ thông tin thời gian thực.
Hệ thống SCADA mù (Blind)
Là hệ thống thu nhận, xử lý dữ liệu thu được bằng hình ảnh hoặc đồ thị . Do không có bộ phận giám sát nên hệ thống rất đơn giản và giá thành thấp
Hệ thống SCADA xử lý đồ hoạ thông tin thời gian thực
Là hệ thống giám sát và thu nhận dữ liệu có khả năng mô phỏng tiến trình hoạt động của hệ thống sản xuất nhờ các tập tin cấu hình của máy đã được khai báo trước đó. Tập tin cấu hình sẽ ghi lại khả năng hoạt động của hệ thống, các giới hạn không gian hoạt động, giới hạn về khả năng, công suất làm việc của máy. Nhờ biết trước khả năng hoạt động của hệ thống sản xuất mà khi có tín hiệu vượt quá tải hay có vấn đề đột ngột phát sinh, hệ thống sẽ báo cho người giám sát biết trước để họ can thiệp vào hoặc tín hiệu vượt quá mức cho phép hệ thống sẽ lập tức cho máy công tác ngưng hoạt động
Hệ thống SCADA độc lập
Là hệ thống giám sát và thu nhận dữ liệu với một bộ xử lý, thông thường loại hệ thống SCADA này chỉ điều khiển một hoặc hai máy công cụ (workcell). Do khả năng điều khiển ít máy công tác nên hệ thống sản xuất chỉ đáp ứng được cho việc sản xuất chi tiết, không tạo nên được dây chuyền sản xuất lớn.
Hệ thống SCADA mạng
Là hệ thống giám sát và thu nhận dữ liệu với nhiều bộ xử lý có nhiều bộ phận giám sát được kết nối với nhau thông qua mạng. Hệ thống này cho phép điều khiển phối hợp được nhiều máy công tác hoặc nhiều nhóm workcell tạo nên một dây chuyền sản xuất tự động. Đồng thời hệ thống có thể kết nối tới nơi quản lý – nơi ra quyết định sản
xuất hay có thể trực tiếp sản xuất theo yêu cầu của khách hàng từ nơi bán hàng hay phòng thiết kế. Do được kết nối mạng nên chúng ta có thể điều khiển từ xa các thiết bị công tác mà điều kiện nguy hiểm (như làm việc ở nơi có môi trường phóng xạ, nơi có từ trường mạnh …) không cho phép con người đến gần
6. Tiêu chuẩn đánh giá
Mục đích trong việc đánh giá và lựa chọn của một người thiết kế hệ thống không phải là tìm ra giải pháp tốt nhất, mà là một giải pháp đủ thoả mãn các nhu cầu về mặt kỹ thuật với giá thành hợp lý, trong phạm vi ngân sách cho phép. Để đánh giá một giải pháp SCADA, ta cần đặc biệt chú ý đến những yếu tố sau:
- Khả năng hỗ trợ của công cụ phần mềm đối với việc thực hiện các màn hình giao diện, chất lượng của các thành phần đồ hoạ có sẵn.
- Khả năng truy cập và cách thức kết nối dữ liệu từ các quá trình kỹ thuật (trực tiếp từ các cơ cấu chấp hành, cảm biến, các module vào / ra, qua các thiết bị điều khiển khả trình PLC hay các hệ thống bus trường).
- Tính năng mở rộng của hệ thống.
- Khả năng hỗ trợ xây dựng các chức năng trao đổi tin tức (Messaging), xử lý sự kiện và sự cố (Event and Alarm), lưu trữ thông tin (Archive and History) và lập báo cáo (Reporting).
- Tính năng thời gian, hiệu suất trao đổi thông tin.
- Giá thành hệ thống phần mềm bao gồm công cụ phát triển (Development Tool), chương trình chạy (Runtime Engine), tài liệu sử dụng, công đào tạo và dịch vụ hỗ trợ, bảo trì.
Tạo dựng một ứng dụng SCADA tối thiểu đòi hỏi hai phần việc chính: xây dựng màn hình hiển thị và thiết lập mối quan hệ giữa các hình ảnh trên màn hình với các biến quá trình. Như vậy, công việc tạo dựng một ứng dụng SCADA trên nguyên tắc sẽ phức tạp hơn nhiều so với việc lập trình giao diện đồ hoạ trong các ứng dụng thông thường. Có hai phương pháp để tạo dựng:
Phương pháp thứ nhất là sử dụng công cụ lập trình phổ thông như Visual C++, Visual Basic, Jbuilder, Delphi và người lập trình phải tự làm từ đầu, giống như việc phát triển các ứng dụng thông thường. Không kể đến việc phải lập trình để kết nối dữ liệu qua các cổng truyền thông, thì công việc lập trình đồ họa mặc dù có các công cụ hỗ trợ rất mạnh cũng gặp nhiều khó khăn. Thứ nhất là phương pháp này đòi hỏi mức kiến thức lập trình khá cao ở người lập trình. Thứ hai, việc lập trình các biểu tượng, ký hiệu đồ hoạ thường dùng trong kỹ thuật đòi hỏi nhiều công sức. Để giải quyết vấn đề này, ta có thể sử dụng các thư viện phần mềm dưới dạng thư viện lớp (class library) hay thư viện thành phần (component library) có sẵn. Đặc biệt, việc sử dụng các thư viện thành phần như ActiveX hay JavaBeans nâng cao hiệu suất lập trình một cách đáng kể. Tuy nhiên trong bất cứ trường hợp nào cũng phải biên dịch lại toàn bộ ứng dụng. Do đó, phương pháp lập trình này chỉ nên sử dụng trong các ứng dụng quy mô nhỏ và ít có yêu cầu phải thay đổi.
Phương pháp thứ hai là sử dụng một công cụ phần mềm chuyên dụng (ví dụ FIX, InTouch,WinCC,Lookout,…), gọi tắt là phần mềm SCADA. Các công cụ này có chứa các thư viện thành phần cho việc xây dựng giao diện người –máy cũng như phần mềm kết nối với các thiết bị cung cấp dữ liệu thông dụng. Nhiều công cụ định nghĩa một ngôn ngữ riêng (thường gọi là script) phục vụ các mục đích này , tuy nhiên độ phức tạp của chúng cũng rất khác nhau. Gần nay, xu hướng đơn giản hoá việc tạo dựng một ứng dụng SCADA thể hiện ở sự kết hợp phương pháp lập trình hiển thị với sử dụng một ngôn ngữ script thông dụng như Visual Basic for Application(VBA) và VBScript, tương tự như việc soạn thảo một văn bản. Một số công cụ còn đi xa hơn nữa, cho phép ta sử dụng các biểu tượng, ký hiệu đồ hoạ vừa để xây dựng giao diện người – máy vừa để biểu diễn sự liên quan logic giữa các thành phần của một chương trình dưới dạng biểu đồ khối chức năng (FBD) quen thuộc, không cần tới một dòng lệnh kể cả script. Người ta cũng nói đến khái niệm tạo lập cấu hình (configuring) thay cho lập trình (programming).