Tổng quan và cấu trúc của SKADA

Download miễn phí Tổng quan và cấu trúc của SKADA

Chơương 1: Giới thiệu về SCADA
1.1 Tổng quan chung về SCADA:
a. Định nghĩa:
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu. Điều khiển ở đây là điều khiển một cách giám sát. SCADA khác với các hệ thống điều khiển DCS ở chỗ, các hệ DCS là một hệ thống điều khiển phân tán trên mạng diện rộng và cơ chế điều khiển được giao cho cả các phần tử cấp dưới, trong khi hệ thống SCADA thiên về giám sát và thu thập dữ liệu trên mạng tập trung, mọi thao tác lên hệ đều dưới sự điều khiển của trung tâm.
b. Chức năng và vai trò:
Mỗi hệ thống sản xuất công nghiệp thường được tổ chức theo nhiều cấp quản lý. Mỗi cấp có nhiệm vụ đo lường, thu thập và điều khiển giám sát riêng lên từng đối tượng cụ thể của hệ thống. Chính vì thế việc SCADA cho một hệ thống sản xuất công nghiệp cũng được phân ra từng cấp SCADA cụ thể, tuỳ vào quy mô của từng cấp mà có những yêu cầu cụ thể khác nhau song nói chung môi cấp SCADA là phải thực hiện những dịch vụ sau:
ã Thu thập số liệu từ xa (qua đường truyền số liệu) các số liệu về sản xuất và tổ chức việc lưu trữ trong nhiều loại cơ sở số liệu (số liệu về lịch sử sản xuất, về sự kiện thao tác, về báo động ).
ã Điều khiển và giám sát hệ sản xuất trên cở sở các dữ liệu đã thu thập được.
ã Thực hiện công tác truyền thông số liệu trong và ra ngoài hệ (đọc/viết số liệu PLC/RTU, trả lời các bản tin yêu cầu từ cấp trên về số liệu, về thao tác hệ).
Nhìn chung SCADA là mộ sự kết hợp giữa phần cứng và phần mềm theo mộ cách truyền thông nào đó để tự động hoá việc quản lý giám sát, điều khiển cho một đối tượng công nghiệp. Và ta nhận thấy rằng xu thế tự động hoá là một xu thế không thể tránh khỏi do vậy việc áp dụng bài toán SCADA là một việc làm tất yếu nếu chúng ta không muốn tụt hậu trong sản xuất. Vai trò của nó là rất rõ dàng, SCADA giúp ta thu thập rất chính xác về hệ thống từ đó có thể đưa ra các quyết định đúng đắn về hệ, đồng thời ta cũng dễ dàng trong công tác điều khiển và ra quyết định. Việc làm này sẽ giảm đáng kể việc chi phí về vấn đề nhân lực, về vận hành điều này góp phần đáng kể trong việc giảm giá thành sản phẩm, tăng sức cạnh tranh.
1.2 Các ứng dụng vào thực tế và so sánh lợi thế với hệ cũ:
Các hệ thống SCADA được dùng cho hệ thống điện, hệ thống xe lửa, nhà máy nước sạch, trạm xử lý nước sạch, hàng hải
Hệ thống SCADA của ngành điện Việt nam hiện nay được chia thành ba cấp: cấp quốc gia, cấp Bắc Trung Nam và cấp tỉnh. Khi hệ thống trở thành phức tạp hơn, có thể sẽ có cấp huyện. Trung tâm điều độ quốc gia theo dõi và điều khiển các nhà máy phát điện, các đường dây/trạm 500kV và các đường dây/trạm 220kV lớn. Ba trung tâm điều độ miền theo dõi và điều khiển các đường dây/trạm 220kV và các đường dây/trạm 110kV lớn trong khu vực mình.

http://s1.luanvan.co/qYjQuXJz1boKCeiU9qAb3in9SJBEGxos/swf/2013/07/11/tong_quan_va_cau_truc_cua_skada.eAAztkgaOL.swf luanvanco /luan-van/de-tai-ung-dung-tren-liketly-32378/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Ch­¬ng 1: Giíi thiÖu vÒ SCADA
Tæng quan chung vÒ SCADA:
§Þnh nghÜa:
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) lµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t vµ thu thËp d÷ liÖu. §iÒu khiÓn ë ®©y lµ ®iÒu khiÓn mét c¸ch gi¸m s¸t. SCADA kh¸c víi c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn DCS ë chç, c¸c hÖ DCS lµ mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph©n t¸n trªn m¹ng diÖn réng vµ c¬ chÕ ®iÒu khiÓn ®­îc giao cho c¶ c¸c phÇn tö cÊp d­íi, trong khi hÖ thèng SCADA thiªn vÒ gi¸m s¸t vµ thu thËp d÷ liÖu trªn m¹ng tËp trung, mäi thao t¸c lªn hÖ ®Òu d­íi sù ®iÒu khiÓn cña trung t©m.
Chøc n¨ng vµ vai trß:
Mçi hÖ thèng s¶n xuÊt c«ng nghiÖp th­êng ®­îc tæ chøc theo nhiÒu cÊp qu¶n lý. Mçi cÊp cã nhiÖm vô ®o l­êng, thu thËp vµ ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t riªng lªn tõng ®èi t­îng cô thÓ cña hÖ thèng. ChÝnh v× thÕ viÖc SCADA cho mét hÖ thèng s¶n xuÊt c«ng nghiÖp còng ®­îc ph©n ra tõng cÊp SCADA cô thÓ, tuú vµo quy m« cña tõng cÊp mµ cã nh÷ng yªu cÇu cô thÓ kh¸c nhau song nãi chung m«i cÊp SCADA lµ ph¶i thùc hiÖn nh÷ng dÞch vô sau:
Thu thËp sè liÖu tõ xa (qua ®­êng truyÒn sè liÖu) c¸c sè liÖu vÒ s¶n xuÊt vµ tæ chøc viÖc l­u tr÷ trong nhiÒu lo¹i c¬ së sè liÖu (sè liÖu vÒ lÞch sö s¶n xuÊt, vÒ sù kiÖn thao t¸c, vÒ b¸o ®éng…).
§iÒu khiÓn vµ gi¸m s¸t hÖ s¶n xuÊt trªn cë së c¸c d÷ liÖu ®· thu thËp ®­îc.
Thùc hiÖn c«ng t¸c truyÒn th«ng sè liÖu trong vµ ra ngoµi hÖ (®äc/viÕt sè liÖu PLC/RTU, tr¶ lêi c¸c b¶n tin yªu cÇu tõ cÊp trªn vÒ sè liÖu, vÒ thao t¸c hÖ).
Nh×n chung SCADA lµ mé sù kÕt hîp gi÷a phÇn cøng vµ phÇn mÒm theo mé ph­¬ng thøc truyÒn th«ng nµo ®ã ®Ó tù ®éng ho¸ viÖc qu¶n lý gi¸m s¸t, ®iÒu khiÓn cho mét ®èi t­îng c«ng nghiÖp. Vµ ta nhËn thÊy r»ng xu thÕ tù ®éng ho¸ lµ mét xu thÕ kh«ng thÓ tr¸nh khái do vËy viÖc ¸p dông bµi to¸n SCADA lµ mét viÖc lµm tÊt yÕu nÕu chóng ta kh«ng muèn tôt hËu trong s¶n xuÊt. Vai trß cña nã lµ rÊt râ dµng, SCADA gióp ta thu thËp rÊt chÝnh x¸c vÒ hÖ thèng tõ ®ã cã thÓ ®­a ra c¸c quyÕt ®Þnh ®óng ®¾n vÒ hÖ, ®ång thêi ta còng dÔ dµng trong c«ng t¸c ®iÒu khiÓn vµ ra quyÕt ®Þnh. ViÖc lµm nµy sÏ gi¶m ®¸ng kÓ viÖc chi phÝ vÒ vÊn ®Ò nh©n lùc, vÒ vËn hµnh ®iÒu nµy gãp phÇn ®¸ng kÓ trong viÖc gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm, t¨ng søc c¹nh tranh.
C¸c øng dông vµo thùc tÕ vµ so s¸nh lîi thÕ víi hÖ cò:
C¸c hÖ thèng SCADA ®­îc dïng cho hÖ thèng ®iÖn, hÖ thèng xe löa, nhµ m¸y n­íc s¹ch, tr¹m xö lý n­íc s¹ch, hµng h¶i…
HÖ thèng SCADA cña ngµnh ®iÖn ViÖt nam hiÖn nay ®­îc chia thµnh ba cÊp: cÊp quèc gia, cÊp B¾c Trung Nam vµ cÊp tØnh. Khi hÖ thèng trë thµnh phøc t¹p h¬n, cã thÓ sÏ cã cÊp huyÖn. Trung t©m ®iÒu ®é quèc gia theo dâi vµ ®iÒu khiÓn c¸c nhµ m¸y ph¸t ®iÖn, c¸c ®­êng d©y/tr¹m 500kV vµ c¸c ®­êng d©y/tr¹m 220kV lín. Ba trung t©m ®iÒu ®é miÒn theo dâi vµ ®iÒu khiÓn c¸c ®­êng d©y/tr¹m 220kV vµ c¸c ®­êng d©y/tr¹m 110kV lín trong khu vùc m×nh. C¸c trung t©m ®iÒu ®é cÊp tØnh theo dâi vµ ®iÒu khiÓn hÖ thèng ph©n phèi ®iÖn trong khu vùc cña m×nh.
C¸c hÖ thèng SCADA dïng RTU ngµy cµng ®­îc thay thÕ bëi PLC, trong hÖ SCADA cho hÖ thèng ®iÒu ®é ®iÖn cÊp quèc gia hay miÒn còng ®ang ngµy cµng ®i theo xu thÕ nµy.
ViÖc x©y dùng c¸c hÖ thèng SCADA dïng PLC sÏ ®em l¹i c¸c lîi thÕ sau:
Kinh phÝ sÏ thÊp h¬n nhiÒu.
C¸c hÖ ®iÒu khiÓn cò cã nhiÒu tñ, b¶ng, kho¸, nót Ên… Do ®ã chóng rÊt cång kÒnh, chiÕm nhiÒu diÖn tÝch.Ngoµi ra cßn rÊt khã kh¨n trong viÖc l¾p ®Æt, kiÓm ®Þnh, vËn hµnh, gi¸m s¸t, b¶o d­ìng. Tuy nhiªn c«ng viÖc nµy sÏ rÊt ®¬n gi¶n nÕu chóng ta sö dông hÖ SCADA dïng PLC.
C¸c kü s­ ViÖt Nam dÔ tiÕp cËm víi c«ng nghÖ PLC h¬n vµ do ®ã kh¶ n¨ng thiÕt kÕ, n©ng cÊp vµ lµm chñ c«ng nghÖ dÔ dµng h¬n.
Mua thiÕt bÞ dÔ dµng h¬n.
DÔ b¶o d­ìng vµ thay thÕ c¸c thiÕt bÞ.
§Æc biÖt víi hÖ SCADA th× viÖc thu thËp, l­u tr÷, b¸o c¸o, thèng kª, ph©n tÝch hÖ thèng rÊt dÔ dµng.
C¸c hÖ thèng SCADA sÏ trë nªn ®¬n gi¶n h¬n vµ phæ biÕn h¬n trong t­¬ng lai bëi lÏ c¸c thiÕt bÞ trong lÜnh vùc tù ®éng ho¸ ®ang ngay cµng ph¸t triÓn m¹nh.
H×nh 1:
1.3 KÕt cÊu cña mét hÖ SCADA
Nãi mét c¸ch ®¬n gi¶n, hÖ thèng SCADA cã ba phÇn: C¸c PC ë phßng ®iÒu khiÓn trung t©m, c¸c RTU( remote terminal unit) hay PLC(programable logic controller) ë c¸c tr¹m xa vµ thiÕt bÞ th«ng tin ®Ó kÕt nèi hai phÇn trªn víi nhau.
KÕt cÊu phÇn mÒm cña phÇn PC ë phßng ®iÒu khiÓn trung t©m ®­îc thÓ hiÖn trong b¶ng H×nh 1. Chóng ta sÏ thÊy c¸c chøc n¨ng cña c¸c PC cña hÖ thèng SCADA t­¬ng tù nh­ phÇn HMI cña hÖ thèng DCS: HiÓn thÞ, ®iÒu khiÓn tõ phßng ®iÒu khiÓn trung t©m, thu thËp d÷ liÖu, qu¶n l ý c¸c sè liÖu, qu¶n lý b¸o ®éng, b¸o c¸o.
C¸c hÖ thèng SCADA cò ch¹y trªn m«i tr­êng DOS, VMS hay UNIX. C¸c hÖ thèng míi h¬n ch¹y trªn nÒn cña Windows, Linux.
ThiÕt kÕ giao
diÖn
SCADA Client
øng
dông thø 3
ActiveX ®iÒu khiÓn
HiÓn thÞ c¶nh b¸o
HMI
§å thÞ
Kho chøa c¸c
Active X
Th­ viÖn s½n
cã
TCP/IP
M«i
tr­êng
ph¸t triÓn
SCADA
SCADA Server
Qu¶n lý vµ xö lý d÷ liÖu theo thêi gian thùc
LËp ch­¬ng tr×nh
D÷ liÖu thêi gian thùc
D÷ liÖu ch­¬ng tr×nh
D÷ liÖu l­u tr÷
D÷ liÖu qu¸ tr×nh
D÷ liÖu b¸o ®éng
SQL
ThiÕt kÕ vµo
ra
ChuyÓn ®æi thµnh c¸c d¹ng CSDL cã kÕt nèi d¹ng ODBC
Qu¶n lý vµo ra
I/O server/OPC
PLC
RTU
H×nh 2: KiÕn tróc phÇn mÒm Client/Server cña hÖ SCADA
SCADA Server
SCADA Sever chÝnh lµ m¸y Server cña hÖ thèng SCADA ë trung t©m ®­îc nèi víi c¸c RTU hay PLC. Trong cÊu tróc phÇn mÒm m¸y chñ Server ®ã cã chøc n¨ng thu thËp, chia sÎ d÷ liÖu víi c¸c m¸y Client th«ng qua mang Ethernet vµ göi mÖnh lÖnh tõ c¸c Client trùc tiÕp ®Õn c¸c bé ®iÒu khiÓn.V× vËy trªn c¸c m¸y Server th­êng ®­îc dïng ®Ó cµi ®Æt c¸c phÇn mÒm ph¸t triÓn (development), thiÕt lËp cÊu h×nh truyÒn th«ng ®Ó kÕt nèi víi thiÕt bÞ hiÖn tr­êng.
SCADA Client
SCADA Client gåm c¸c m¸y tÝnh c«ng nghiÖp ®­îc nèi víi m¸y Server b»ng m¹ng Ethernet. C¸c m¸y tÝnh nµy sÏ ®­îc cµi c¸c phÇn mÒm giao diÖn ng­êi m¸y (Human Machine Interface) kÕt nèi víi d÷ liÖu cña m¸y Server ®Ó hiÓn thÞ hoÆc ®iÒu khiÓn. Tø lµ c¸c m¸y Client nay sÏ thu thËp c¸c tr¹ng th¸i vµ ®iÒu khiÓn c¸c bé controller gi¸n tiÕp th«ng qua m¸y Server. Mèi quan hÖ gi÷a c¸c Client vµ Server do c¸c kü s­ lËp tr×nh thiÕt lËp, tuú thuéc vµo phÇn mÒm c«ng nghiÖp ®­îc sö dông trong hÖ SCADA.
PLC- RTU
RTU ®­îc ®Þnh nghÜa lµ mét thiÕt bÞ ®­îc ®iÒu khiÓn b»ng bé vi xö lý, cã kh¶ n¨ng xö lý c¸c ®Çu vµo ra theo thêi gian thùc, thu thËp sè liÖu vµ b¸o ®éng, b¸o c¸o vÒ SCADA Server, vµ thi hµnh c¸c lÖnh cña SCADA Server.
Theo truyÒn thèng, hÖ thèng SCADA th­êng sö dông c¸c thiÕt bÞ RTU. Nh­ng ngµy nay, víi sù ph¸t triÓn cña PLC, c¸c nhµ tÝch hîp hÖ thèng thÝch dïng PLC thay v× RTU cho viÖc thiÕt kÕ cho nhiÒu hÖ thèng SCADA.
C¸c RTU vµ c¸c PLC ®­îc nèi víi c¸c I/O t¹i c¸c tr¹m. C¸c ®Çu vµo, qua RTU hay PLC cho c¸c thiÕt bÞ SCADA ë phßng ®iÒu khiÓn trung t©m biÕt tr¹ng th¸i cña hÖ thèng t¹i hiÖn tr­êng.ThiÕt bÞ SCADA cã thÓ ®iÒu khiÓn b»ng c¸ch thao t¸c ®Çu ra, còng nh­ qua c¸c RTU hayPLC.
Nh­ vËy, RTU vµ PLC lµ thiÕt bÞ ®­îc trùc tiÕp nèi víi I/O vµ trung t©m ®iÒu khiÓn tÝn hiÖu.
Client
L­u tr÷
Server
Client
Ethernet
D÷ liÖu
Server
D÷ liÖu
Server
Controller
Controller
Controller
Controller
H×nh 3: KiÕn tróc phÇn cøng Client/Server cña hÖ SCADA
PhÇn cøng vµ phÇn mÒm cña hÖ SCADA:
PhÇn cøng
Tuú thuéc vµo tõng h·ng chÕ t¹o, c¸c hÖ SCADA sÏ mang mét sè ®Æc ®iÓm kh¸c nhau, tuy nhiªn nãi chung phÇn cøng cña hÖ SCADA sÏ gåm nh÷ng phÇn sau:
M¸y tÝnh PC víi c¸c dÞch vô truyÒn th«ng chuÈn vµ c¸c ch­¬ng tr×nh giao diÖn ®å ho¹ ®­îc thiÕt kÕ s½n.
C¸c bé ®iÒu khiÓn logic cã kh¶ n¨ng lËp tr×nh PLC (Programmable Logic Controller).
C¸c transmitter/RTU sè th«ng minh.
Card m