Hệ thống scada là gì? Ứng dụng của hệ thống scada

Trong thời đại công nghiệp 4.0, tự động hóa đã trở thành yếu tố then chốt giúp các doanh nghiệp nâng cao hiệu suất và cạnh tranh trên thị trường toàn cầu. Tự động hóa không chỉ đơn thuần là việc thay thế lao động thủ công bằng máy móc, mà còn bao gồm việc ứng dụng các công nghệ tiên tiến để quản lý, giám sát và điều khiển quy trình sản xuất một cách tối ưu. Trong số đó, hệ thống giám sát SCADA đóng vai trò trung tâm trong việc giám sát và điều khiển các hoạt động sản xuất công nghiệp. SCADA không chỉ giúp các doanh nghiệp theo dõi và kiểm soát các quá trình sản xuất từ xa mà còn cung cấp các dữ liệu quan trọng để phân tích và ra quyết định kịp thời. Bài viết sau đây, atscada.net sẽ giới thiệu chi tiết về hệ thống SCADA là gì cũng như các ứng dụng thực tế trong các ngành công nghiệp hiện nay.

Hệ thống SCADA là gì? 

Hệ thống giám sát SCADA (viết tắt của cụm từ Supervisory Control and Data Acquisition). Đây là một hệ thống bao gồm phần mềm và phần cứng cho phép được sử dụng để giám sát, điều khiển và thu thập thông tin dữ liệu. 

Các hệ thống SCADA đóng vai trò quan trọng trong các dây chuyền và máy móc nhà máy công nghiệp. Trong kim tự tháp tự động hóa, hệ thống được đặt ở cấp độ theo dõi và giám sát.

Trong hình, phía trên hệ thống SCADA là các thông tin dữ liệu về hạ tầng hệ thống để thiết lập kinh doanh, hoạch định kế hoạch. Còn phía dưới hệ thống SCADA là các hệ thống cảm biến, thiết bị thực thi.

Dễ hiểu hơn hệ thống SCADA chính là cầu nối giữa IT và OT, hai thành phần chính của công nghiệp hiện nay. Bao gồm các thiết bị như RTU, cảm biến, PLC, HMI, trạm điều khiển và máy tính hoặc máy chủ. Công việc chính của hệ thống SCADA là điều khiển và giám sát tất cả những thiết bị này. Đồng thời cũng gửi và nhận thông tin từ các hệ thống MES, ERP ở trên.

Tóm tắt lịch sử ra đời của SCADA 

Trước đây, các nhà xưởng sản xuất, nhà máy công nghiệp phải giám sát và điều khiển thủ công dựa vào nhân viên sử dụng nút bấm và quay số tương tự. Giữa thế kỷ 20, hệ thống giám sát và xử lý dữ liệu SCADA được ra mắt. Phát triển công nghiệp và trang web điều khiển từ xa, các nhà máy đã bắt đầu áp dụng giải pháp rơ le và bộ hẹn giờ. Tại các địa điểm khác nhau người dùng không cần phải có mặt trực tiếp mà vẫn thực hiện các công việc giám sát. Bằng cách các nhà máy bắt đầu sử dụng rơle và bộ hẹn giờ để cung cấp một số mức độ kiểm soát giám sát từng thiết bị. Tuy nhiên vẫn gặp một số hạn chế trong việc cấu hình khó khăn, phát hiện lỗi cũng như chiếm nhiều không gian. Chính vì vậy, mà người dùng mong muốn có một hệ thống giám sát hiệu quả và tối ưu hơn.  

Đầu những năm 1950, lần đầu máy tính được áp dụng trong quá trình kiểm soát sản xuất trong nhiều nhà máy công nghiệp và hỗ trợ các hoạt động giám sát. Cho đến năm 1960, phát triển các thiết bị từ xa để giám sát, và dữ liệu, truyền tải các phép đo đến các thiết bị giám sát. Đến năm 1970, hệ thống SCADA trở nên phổ biến, cải tiến trong việc giám sát và kiểm soát tự động các quy trình của doanh nghiệp. 

Thành phần cấu trúc của hệ thống SCADA là gì?

Mọi hệ thống SCADA đều có mô hình cấu trúc gồm 4 cấp thành phần chính:

Cấp thiết bị

Cấp thiết bị là thành phần đầu tiên trong hệ thống SCADA. Gồm các thiết bị đo lường như cảm biến, bộ truyền tín hiệu đo, bộ chuyển đổi tín hiệu đo lường và thiết bị chấp hành như động cơ, biến tần, van…. Các thiết bị này có nhiệm vụ đo đạc các thông số và chuyển dữ liệu thu thập được đến các bộ xử lý như PLC. Vai trò là thu thập dữ liệu thực tế từ quá trình sản xuất. Và đảm bảo rằng tất cả thông tin về trạng thái và hoạt động của hệ thống đều được ghi nhận chính xác và kịp thời.

Hệ thống truyền thông

Hệ thống truyền thông gồm các mạng truyền thông công nghiệp, các thiết bị viễn thông và các thiết bị chuyển đổi dồn kênh. Hệ thống truyền thông có vai trò truyền dữ liệu từ cấp thiết bị đến các cấp điều khiển. Dữ liệu thu thập được từ các cảm biến và thiết bị đo lường sẽ truyền tải một cách hiệu quả và an toàn đến các hệ thống điều khiển. Góp phần tạo nên một luồng thông tin liên tục và đáng tin cậy giữa các thành phần của hệ thống.

Cấp điều khiển cục bộ

Cấp điều khiển cục bộ gồm các thiết bị trạm đầu xa RTU và thiết bị điều khiển logic PLC,  HMI. Các thiết bị này sẽ nhận tín hiệu từ các thiết bị đo lường và chuyển đến cấp điều khiển giám sát là máy tính SCADA. Phần mềm SCADA hiển thị dữ liệu trên màn hình. Người vận hành phân tích và kiểm soát quy trình sản xuất. Sau đó, RTU và PLC nhận lại lệnh từ trung tâm điều khiển giám sát để trực tiếp điều khiển các thiết bị ở cấp thiết bị. Luôn đảm bảo sự phản hồi nhanh chóng và chính xác cho các yêu cầu điều khiển.

Cấp điều khiển giám sát

Cấp điều khiển giám sát gồm hệ thống máy chủ phần mềm SCADA và màn hình giao diện HMI. Ở cấp này có vai trò giám sát hoạt động của hệ thống. Phần mềm SCADA thu thập dữ liệu từ hệ thống do PLC + RTU truyền đến và trực tiếp gửi lệnh điều khiển lại. SCADA xử lý, phân phối và hiển thị dữ liệu qua HMI, giúp người vận hành giám sát và điều khiển toàn bộ quy trình. Bên cạnh đó, dữ liệu cũng được phân phối đến một hệ thống các thiết bị nối mạng. Gồm HMI, máy tính người dùng cuối và máy chủ, đã tạo nên một môi trường quản lý và vận hành hiệu quả-thống nhất.

Hệ thống SCADA có cách thức hoạt động như thế nào?

Là cầu nối giữa IT và OT, SCADA ở dạng vật lý giống như một hệ thống màn hình. Người vận hành sẽ theo dõi và tương tác với các màn hình trong hệ thống.  Như kiểm tra, giám sát và điều khiển hệ thống, máy móc nhất định hoặc là toàn bộ nhà máy, xí nghiệp. Cụ thể, quy trình hoạt động sẽ như sau:

• Để thu thập dữ liệu từ máy móc và quy trình trong môi trường sản xuất bằng các RTU. Chẳng hạn như nhiệt độ môi trường, áp suất, tốc độ và những thông số được yêu cầu.
• Thông qua mạng truyền thông sẽ gửi dữ liệu đã thu thập đến trung tâm điều khiển. 
• Phần mềm SCADA sẽ tiếp nhận dữ liệu và xử lý thông tin. Sau đó hiển thị lên Human-Machine Interface ở dạng đồ thị, biểu đồ hoặc báo cáo.
• Người vận hành triển khai thực hiện các lệnh điều khiển quy trình sản xuất từ xa dựa trên các dữ liệu. 
• Trong quá trình thực hiện lệnh điều khiển, nếu có bất kỳ lỗi hay sự cố xảy ra hệ thống SCADA sẽ hiển thị cảnh báo. Bằng cách hiển thị ngay trên màn hình để người bận hành nắm rõ thông tin và kịp thời đưa ra các mệnh lệnh xử lý.

Các ứng dụng của hệ thống SCADA 

Hệ thống SCADA được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau để giám sát và điều khiển các quy trình sản xuất một cách hiệu quả và chính xác.

• Trong ngành điện lực, SCADA được sử dụng để quản lý và điều khiển các trạm biến áp, lưới điện và nhà máy điện,…
• Trong ngành dầu khí, hệ thống SCADA giám sát quá trình khai thác, vận chuyển và xử lý dầu và khí,…
• Trong lĩnh vực xử lý nước và nước thải, SCADA giúp kiểm soát chất lượng nước, quản lý các trạm bơm và hệ thống xử lý nước thải.
• Ngoài ra, SCADA còn được ứng dụng trong ngành sản xuất và chế biến thực phẩm, hóa chất, và nhiều ngành công nghiệp khác,…

Hệ thống giúp tối ưu hóa quy trình, giảm thiểu rủi ro và nâng cao hiệu quả hoạt động. Bên cạnh đó, đảm bảo hoạt động liên tục và hiệu quả của các hệ thống sản xuất.

Xem thêm list sản phẩm hệ thống SCADA của atscada.net:

Hệ thống SCADA tại nhà máy nhiệt điện

Hệ thống SCADA trạm biến áp

Hệ thống SCADA giám sát trang trại chăn nuôi

Phần mềm SCADA quản lý nhà máy sản xuất 

Phần mềm SCADA quản lý hệ thống xử lý nước thải

Các doanh nghiệp sẽ có lợi ích gì khi triển khai hệ thống SCADA

• Hệ thống SCADA giám sát và điều khiển toàn bộ các quy trình sản xuất một cách tự động và chính xác. Giảm thiểu thời gian chết cũng như tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.
• ​Giám sát chặt chẽ các thông số sản xuất và điều chỉnh kịp thời. Đảm bảo chất lượng sản phẩm, giảm thiểu phế phẩm và lãng phí.
• ​Cảnh báo sớm các sự cố hoặc sai lệch trong quy trình. Nhanh chóng và kịp thời đưa ra các phương án xử lý sự cố, giảm thiểu rủi ro và tổn thất.
• Việc tự động hóa các quy trình giúp giảm thiểu sự can thiệp của con người. Từ đó giảm chi phí lao động và chi phí liên quan đến lỗi do con người gây ra. Bên cạnh đó còn tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và tài nguyên, tiết kiệm chi phí vận hành.
• ​Cung cấp dữ liệu và báo cáo chi tiết về hoạt động của các thiết bị và quy trình. Dễ dàng theo dõi và lập kế hoạch bảo trì dựa trên tình trạng thực tế. Góp phần nâng cao tuổi thọ thiết bị và giảm chi phí bảo trì.
• ​Với hệ thống SCADA tích hợp dễ dàng với các hệ thống và thiết bị khác. Cho phép doanh nghiệp vận hành mở rộng quy mô sản xuất một cách linh hoạt và hiệu quả mà không cần thay đổi toàn bộ hệ thống.
• Ngoài ra, hệ thống SCADA giúp doanh nghiệp tuân thủ các quy định và tiêu chuẩn về an toàn, chất lượng và môi trường. Thông qua việc giám sát và báo cáo liên tục các thông số liên quan.

Nhờ vào những lợi ích này, các doanh nghiệp không chỉ nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Mà còn đạt được sự cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trường, tối ưu hóa chi phí và đảm bảo hoạt động sản xuất an toàn, bền vững.

Tham khảo: Các giải pháp ATSCADA

Các dự án hệ thống SCADA mà atscada.net đã triển khai 

Hệ thống giám sát nhiệt độ độ ẩm kho vaccine

Phần mềm giám sát điện năng triển khai tại KCN Đông Anh 

Hệ thống quản lý sản xuất tại nhà máy bao bì

Hệ thống SCADA nói riêng và tất cả các sản phẩm của atscada.net nói chung đều được sản xuất và lắp ráp theo quy trình chuyên nghiệp, tuân thủ đúng các tiêu chuẩn kỹ thuật. Chúng tôi cam kết cung cấp các dịch vụ bảo hành tận tâm, đảm bảo sự hài lòng của khách hàng trong suốt quá trình sử dụng sản phẩm. Chính vì thế, các sản phẩm của atscada.net luôn được khách hàng đánh giá cao về chất lượng và độ tin cậy, đồng thời được phân phối rộng rãi trên toàn quốc. Với sự tín nhiệm của khách hàng, đội ngũ cán bộ nhân viên của atscada.net đã không ngừng nỗ lực để mang lại những giải pháp công nghệ tiên tiến. Góp phần nâng cao hiệu suất và hiệu quả trong hoạt động sản xuất công nghiệp.

ATSCADA - Cung cấp phần mềm ATSCADA - Hệ thống điều khiển giám sát & thu thập dữ liệu là sự lựa chọn phù hợp cho các dự án tích hợp hệ thống, IoT, dự án thành phố thông minh, nông nghiệp 4.0...Được khách hàng tin dùng tại Việt Nam.