4.2 .Quy trình lập kế hoạch bổ sung hệ thống điều khiển tự động
4.4 Lựa chọn mạng điều khiển
Trong chuẩn giao tiếp giữa SCADA với những hệ thống con trong tòa nhà được chia làm hai loại giao diện mức cao và giao diện mức thấp.
4.4.1 Mạng điều khiển cấp cao, điều khiển – giám sát
Trong trường hợp sử dụng giao diện mức cao giữa SCADA và những hệ thống con của máy tính hay bộ điều khiển, chúng sử dụng một vài chuẩn như OPC, BACnet, MODBus, LNS…hỗ trợ chuẩn bởi những nhà cung cấp bộ điều khiển. SCADA sẽ điều khiển những dịch vụ thông qua hệ thống con và bộ điều khiển. SCADA sẽ sẽ trực tiếp đưa ra các yêu cầu thích hợp hoặc những chỉ thị tới những hệ thống con thông minh và khởi tạo những hành động thích hợp.
Khi sử dụng mạng điều khiển cấp cao mạng BACnet là giao thức truyền dữ liệu cho khách sạn và mạng điều khiển thì giao tiếp mức cao được thiết lập ở đây. Nhà cung cấp hệ thống con sẽ cung cấp máy chủ BACnet và những thiết bị BACnet. Về cấu hình máy chủ BACnet sẽ được cung cấp ở phần cứng của hệ thống. Máy chủ BACnet giao tiếp với những thiết bị BACnet. Những nhà cung cấp cho hệ thống SCADA khách sạn tích hợp với máy chủ bằng bộ cổng vào (Gateway).
4.4.2 Mạng điều khiển cấp trường
Đối với những dịch vụ mà không có hệ thống con thông minh thì những dịch vụ này sẽ được điều khiển trực tiếp thông qua bộ mã hóa hoặc trực tiếp tới bộ điều khiển. SCADA sẽ giao tiếp sử dụng kết nối vật lý RS232/RS485 và những giao thức truyền thông thích hợp bởi nhà cung cấp DDC/PLC.
Có rất nhiều bộ điều khiển trên thị trường, chúng có thể sử dụng cho giao diện cấp trường phù hợp với từng hệ thống cụ thể. Một số hãng nổi tiếng cho các sản phẩm này như Siemens, Johnson, Honeywell.
4.4.3 Cấu trúc mạng của hệ thống SCADA một khách sạn
Cấu trúc mạng chung của một khách sạn:
Hình 4.11: Cấu trúc mạng chung của một khách sạn
Trong cấu trúc trên được chia thành 3 hạ tầng lớp mạng cơ sở: - Field Level (cấp trường)
- Automation Level (cấp tự động) - Management Level (cấp quản lý)
Tương ứng với 3 cấp mạng trên là 3 cấu trúc mạng:
- FLN – Floor Level Network (mạng cấp nền hay cấp tầng) - BLN – Building Level Network (mạng cấp tòa nhà) - MLN – Management Level Network (mạng cấp quản lý)
Với mỗi cấp mạng sẽ kết nối với các thiết bị khác nhau. Cấp FL có thể kết nối và phát triển tối đa với 32 thiết bị, cấp AL phát triển được 100 bộ điều khiển
và có khả năng kết nối lên tới 1000 bộ điều khiển nếu sử dụng cấu trúc mạng điểm – điểm (peer to peer), còn cấp ML liên kết tối đa 25 trạm máy tính điều khiển.
Các thiết bị trong hệ thống được xem là một node trên toàn hệ thống mạng Ethernet TCP/IP, chúng được kết nối theo hình thức điểm – điểm (peer to peer) cho phép truyền được thông tin hai chiều tải xuống chương trình điều khiển và tải lên thông số hệ thống tới từng điểm của hệ thống mà không ảnh hưởng tới việc truyền thông tin của các bộ điều khiển khác.
4.4.4 Mạng và cách thức truyền thông
4.4.4.1 Mạng EBLN (Ethernet Building Level Network)
- Mạng Ethernet LAN TCP/IP là mạng truyền thông chính trong tòa nhà hay khách sạn của hệ thống SCADA, các bộ điều khiển số trực tiếp dạng mô đun MBC, MEC và PXC được sử dụng cho khách sạn sẽ kết nối với nhau và các máy tính điều khiển (sever) của hệ thống điều khiển SCADA.
- Hệ thống mạng Ethernet LAN là đường truyền chung cho hệ thống SCADA, giao thức sử dụng trong mạng EBLN là giao thức TCP/IP. Đường trục chính của mạng điều khiển hệ thống SCADA sử dụng cáp quang để mở rộng dải thông, cho phép truyền các gói tin của hệ thống ra vào máy chủ.
- Việc sử dụng chuẩn truyền thông TCP/IP không những tạo được tốc độ truyền thông cao mà còn đáp ứng yêu cầu về khoảng cách truyền mà không cần bộ lặp và hoàn toàn đáp ứng tính năng thời gian thực của hệ thống SCADA, tốc độ truyền thông trên mạng điều khiển có thể đạt được 100MBps.
4.4.4.2 Mạng FLN (Floor Level Network)
- Đây là mạng nằm trong hệ thống mạng cấp trường trong cấu trúc hệ thống APOGEE của Siemens. Mỗi MCB hoặc MECxxEF xây dựng được 3 mạng FLN theo cơ chế giao tiếp Master/Slave.
- Trong mỗi mạng Master/Slave, MCB đóng vai trò là bộ điều khiển Master và 32 bộ điều khiển cấp trường đóng vai trò là Slave và các thiết bị mạng điều khiển đèn, thiết bị đo đếm điện năng nối mạng. Mạng Master/Slave sử dụng chuẩn truyền thông công nghiệp RS485, các giao thức được sử dụng trên mạng là LonTalk, EIB, P1 phổ biến. Mạng truyền thông cấp tầng được thiết lập sử dụng cáp đôi dây xoắn có bọc kim AWG18. Tốc độ truyền thông trong mạng này đạt 4800B/s.
- Mạng điều khiển FLN quản lý các bộ điều khiển đèn có cấu trúc module LCM, thực hiện kết nối các bộ đo đếm điện năng Digital Energy Meter (DEM), các bộ biến tần điều chỉnh tốc độ động cơ (VSD).
- Trên các FLN, hệ thống cho phép tồn tại 32LCM/1 mạng FLN, mỗi Bus được thiết lập sử dụng cáp đôi dây xoắn có bọc kim AWG18, tốc độ truyền thông trong mạng này đạt đến 78kB/s.
- Mạng điều khiển đèn được xây dựng trên các LCM sử dụng chuẩn truyền thông công nghiệp RS485, các giao thức được sử dụng trên mạng là LonTalk, EIB. Mạng điều khiển FLN cho phép các công tắc khả trình, các rơ le, các bộ cảm biến quang tồn tại trong mạng là 48 thiết bị.