SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển giám sát. Khái niệm được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và các nhà máy hiện đại. Đối với một nhà máy hiện đại, khi xây dựng và đưa vào hoạt động, để có thể tạo ra được sản phẩm đạt yêu cầu về chất lượng, đáp ứng được các yêu cầu khắt khe của thị trường, nhà máy cần được trang bị các máy móc hiện đại, đạt được các tiêu chuẩn về chất lượng và môi trường, độ an toàn, năng suất và tiết kiệm. Chính vì thế, việc tích hợp tự động hóa nhà máy là một yêu cầu bức thiết được ra. Các hạng mục sản xuất được trang bị máy móc tự động, phần mềm điều khiển hiện đại để tiết kiệm nhiên liệu, điện năng, nhân công và đảm bảo chính xác theo yêu cầu.
Đối với các nhà máy điện, ngoài việc tự động hóa toàn bộ dây truyền sản xuất điện năng, nhà quản lý cần được cung cấp các thông tin về tình hình sản xuất, tình trạng máy móc thiết bị, các thông số sản phẩm điện năng của nhà máy, các vấn đề liên quan đến sản xuất và truyền tải đi xa,…Tuy nhiên mức độ thông tin ở các cấp khác nhau sẽ rất khác nhau.
Thông thường được chia ra làm 3 cấp:
Cấp vận hành (Cấp trường): Là cấp độ để các kỹ sư, công nhân vận hành, theo dõi hoạt động của thiết bị, các thông số theo quy trình công nghệ đặt ra.
Cấp điều khiển (Tại phòng điều khiển): Là cấp độ các kỹ sư điều khiển tự động sẽ giám sát, điều khiển các thông số, tình trạng của các thiết bị và toàn bộ dây truyền sản xuất theo quy trình đã đặt ra bằng thao tác, theo dõi trên bảng thông số, màn hình hiển thị và điều khiển qua giao diện phần mềm (HMI-Human Machine Interface) hay bàn điều khiển (Operator Panel).
Cấp giám sát, quản lý : Có 2 hình thức tương đương nhau
+ Giám sát tại nhà máy (Tại nhà vận hành): Nhà quản lý sẽ theo dõi các thông số, tình trạng thiết bị và toàn bộ hoạt động của dây truyền sản xuất theo yêu cầu qua giao diện máy tính được kết nối trực tiếp với phòng điều khiển qua đó có thể nắm được tình hình sản xuất, tình trạng vật tư thiết bị, lên kế hoạch sản xuất ,truyền tải,…
+ Giám sát từ xa (Tại trung tâm): Tại trung tâm của tổng công ty, nhà quản lý tại đây có thể theo dõi, giám sát mọi họat động của nhà máy thông qua máy tính được kết nối từ xa qua mạng. Từ đó có kế hoạch sản xuất, điều độ, bán hàng và nhập hàng.
Sơ đồ mô tả hệ thống SCADA cho nhà máy điện như sau:
Các thông tin trong hệ thống SCADA để giám sát điều khiển thông thường bao gồm:
Công suất P, Q, S
Sản lượng điện luỹ kế
Tần số, điện áp
Tình trạng đóng cắt của các máy cắt
Số lần dừng máy
Những tuabin nào đang hoạt động
Tình hình sự cố (nếu có)
Dự trữ dầu, lượng tiêu thụ dầu trong ngày
Sản lượng, chất lượng khí hoặc than tiêu thụ, v.v…
Các thông số này được cung cấp từ các thiết bị đo ở cấp trường, chúng được tích hợp vào các bộ điều khiển và các thông tin của chúng được dùng làm đầu vào để điều khiển các thiết bị và các thông số khác. Chúng còn được truyền lên máy tính giám sát và điều khiển và hiển thị trên màn hình giao diện điều khiển (tại phòng điều khiển), được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu để tạo báo cáo khi cần thiết và gửi về trung tâm qua đường internet. Tại trung tâm, các thông số này cũng được hiển thị trên giao diện đồ họa và lưu trữ trong cơ sở dữ liệu của máy tính để lập báo cáo.
Thiết bị của hệ thống SCADA:
Phần cứng: Để xây dựng hệ thống SCADA cho nhà máy cần các phần cứng sau
Máy tính công nghiệp (IPC)
Bộ tích hợp thiết bị (Kết nối và thu thập dữ liệu lên máy tính)
Thiết bị mạng (Switch, Router,…)
Phần mềm:
Phần mềm cho giám sát điều khiển: Tạo ra giao diện hiển thị các thông số, điều khiển qua giao diện hiển thị, lưu trữ dữ liệu vào cơ sở dữ liệu. (Mỗi máy có 1 license và theo số điểm tích hợp điều khiển I/O point)
Phần mềm giám sát, quản lý: Hiển thị các thông số, lưu trữ các dữ liệu vào cơ sở dữ liệu (Giao diện có thể là web navigator)
Các phần mềm phụ trợ: Kết nối mạng, kết nối PLC —IPC, …
Mạng kết nối:
Các hình thức có thể sử dụng:
Đường truyền lease-line: Là kênh thuê bao riêng của của bưu điện cho phép truyền dữ liệu với tốc độ cao bằng các thiết bị đầu cuối bằng modem truyền thống, tốc độ tối đa cho phép 19.2 kb/s. (của riêng nhà máy-private line)
Đường truyền cáp quang: Dùng cáp quang để truyền dữ liệu từ nhà máy về trung tâm (có thể thuê của bưu điện hoặc tự kéo cáp nếu khoảng cách gần) với khoảng cách xa, băng thông rộng, tin cậy, tốc độ cao. Tại mỗi đầu phải có thiết bị chuyển đổi quang để kết nối với máy tính.
Đường truyền ADSL: Là đường truyền internet băng thông rộng, cho phép dữ liệu với tốc độ cao, dễ kết nối. (Là mạng công cộng)
Khả năng tích hợp vào các hệ thống tại trung tâm:
Tại trung tâm, nhà quản lý không chỉ thu nhận và giám sát các thông tin liên quan đến các nhà máy điện từ xa qua mạng mà còn giám sát và quản lý nhiều hệ thống khác: trung tâm dữ liệu (thu thập toàn bộ các dữ liệu chuyên nghành và tích hợp vào các hệ thống con của tầng dữ liệu, truyền hình hội nghị (tele conference), tổng đài điện thoại (PABX), bán hàng & thương mại điện tử (e-commerce), tư vấn và các dịch vụ điện tử sử dụng nội bộ và cho thuê, …Tất cả các dịch vụ này đều không chỉ thuần túy về kỹ thuật và còn liên quan đến các vấn đề về thông tin, quản lý, bán hàng, định hướng, phát triển và các dịch vụ giá trị gia tăng.
Hệ thống SCADA sẽ xây dựng hoàn toàn có thể tích hợp để giám sát từ xa trên cùng một máy tính tại trung tâm, luồng dữ liệu thu thập từ nhà máy được lưu giữ trong cơ sở dữ liệu nên hoàn toàn có thể dùng để tạo các báo về các họat động có liên quan. Tuy nhiên hệ thống điều khiển giám sát SCADA vẫn hoạt động độc lập mà không bị phụ thuộc hay cản trở từ bất kỳ hệ thống nào khác kể cả khi các hệ thống khác gặp sự cố, hệ thống SCADA vẫn hoạt động bình thường.
Các vấn đề cần làm rõ: Tại mỗi nhà máy:
+ Bộ điều khiển, dây truyền của tòan bộ hệ thống là gì? Cho phép kết nối từ xa qua bộ điều khiển hay cả qua máy tính.
+ Có phòng điều khiển, giám sát tại nhà máy chưa? Đã xây dựng hệ thống SCADA tại đây chưa?
Từ đây mới xây dựng được chi tiết thiết kế cho hệ thống SCADA cho nhà máy để thu thập các thông tin và dữ liệu từ các nhà máy về trung tâm.
