ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT VÀ GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG 3.1 Khái niệm hệ thống điều khiển và giám sát
3.3.2 Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA)
Trong phạm vi Châu âu, SCADA thích hợp đối với các hệ thống lớn, các hệ thống
điều khiển và đo lường phân tán, trong khi đó đối với thế giới, SCADA là các hệ
thống được mô tả không giới hạn với bất kỳ sự qui mô cũng như khoản cách địa lý. Các hệ thống SCADA thông thường được sử dụng để thực hiện việc thu thập dữ
liệu và điều khiển tại cấp giám sát. Một số hệ thống được gọi là SCADA mặc dầu chỉ thực hiện việc thu thập dữ liệu và không thực hiện công việc điều khiển.
Hệ thống điều khiển giám sát là một hệ thống được thay thế cấp cao của hệ thống
điều khiển thời gian thực để điều khiển một quá trình mà nằm ngoài một hệ thống SCADA (chẳng hạng như một máy tính, bởi chính nó không phải là một hệ thống SCADA mặc dầu chúng điều khiển hệ thống làm mát và hệ thống điện tiêu thụ của chính mình).
Điều này ngụ ý rằng, hệ thống không quyết định đến điều khiển quá trình của thời gian thực, như các hệ thống điều khiển tựđộng tích hợp thời gian thực riêng biệt mà chúng có thể đáp ứng một cách nhanh chóng để bù vào các hằng số thời gian của quá trình. Quá trình trong công nhiệp, và tiện ích như mô tả dưới đây:
- Các quá trình công nghiệp bao gồm: việc chế tạo, sản xuất, lắp ráp phát điện và tinh chế và có thể chạy liên tục, theo từng mẻ, có sự lặp lại hoặc các phương thức rời rạc.
- Các quá trình hạ tầng có thể chung hoặc riêng biệt và bao gồm các quá trình như
xử lý và phân phối nước, xử lý nước thải, các hệ thống đường ống gas và dầu, hệ
thống truyền tài và phân phối điện, và các hệ thống thông tin liên lạc lớn khác. - Các quá trình tiện ích xảy ra trong cả hai tiện ích riêng và chung bao gồm các tòa nhà, các sân bay, hải cảng và các trạm không gian. Chúng giám sát và điều khiển hệ
thống HVAC, hệ thống vào/ra và các hệ thống tiêu thụ năng lượng.
Hệ thống SCADA thường thích hợp đối với các hệ thống trung tâm mà thực hiện việc giám sát và điều khiển toàn bộ công trườnghoặc các hệ thống phức tạp và trải rộng ra trong một phạm vi rộng lớn (trên diện tích nhiều dặm hoặc nhiều cây số
vuông). Hệ thống có thểđiều khiển từ xa toàn bộ hoạt động của công trình một cách tựđộng, bởi các thiết bịđầu cuối (RTU) hoặc bởi các bộđiều khiển logic (PLC). Các chức năng điều khiển chủ luôn luôn bị hạn chế bởi sự ghi đè hoặc sự xen vào ở
cấp giám sát. Ví dụ, một PLC có thểđiều khiển lưu lượng nước lạnh thông qua một phần của quá trình công nghiệp, nhưng đối với hệ thống SCADA có thể cho phép người vận hành thay đổi các điểm đặt đối với lưu lượng nước và có thể có các tình trạng báo động như mất dòng chảy hoặc nhiệt độ cao có thểđược hiển thị hoặc lưu lại được. Vòng điều khiển phản hồi thông qua các RTU hoặc các PLC, trong khi đó hệ thống SCADA thì giám sát được vòng lặp toàn diện.
Việc thu thập dữ liệu bắt đầu tại cấp RTU hoặc PLC bào gồm việc đọc các thông số
và báo cáo các trạng thái của thiết bị và thông tin đến SCADA khi chúng được yêu cầu. Dữ liệu sau đó được biên dịch và định dạng giống như cách mà người điều hành phòng điều khiển sử dụng HMI để tạo ra các quyết định giám sát đểđiều chỉnh hoặc ghi đè các điều khiển RTU (PLC) thông thường.
Các hệ thống SCADA thông thường thực hiện theo kiểu cơ sở dữ liệu được phân tán, thường phù hợp đối với cở sở dữ liệu cuối (tag database) mà chúng chứa các thành phần dữ liệu được gọi là các khâu hoặc các điểm (tags or points). Một điểm cung cấp một giá trịđầu vào hoặc đầu ra được giám sát hay điều khiển bởi hệ thống. Các points có thểđược xem như các điểm “cứng” hoặc “mền”. Một điểm cứng cung cấp một đầu vào hoặc một đầu ra hiện thời bên trong hệ thống, trong khi đó, các kết
quả điểm mền có được từ quá trình tình toán và luận lý được cập nhật cho các điểm khác. Các điểm thông thường được lưu trữ như một cặp các giá trị theo thời gian: một giá trị và một khoản thời gian đã được tính toán hoặc lưu lại. Một chuỗi các giá trị theo thời gian liên tục sẽ cung cấp lý lịch cho điểm đó trong suốt các quá trình
điều khiển.