Thiết bị chuyển đổi giao thức là nhân tố kích hoạt chuyển đổi số cho lưới điện thông minh

Trong những năm gần đây, được thúc đẩy bởi cuộc đua về lượng khí thải carbon bằng không, phát triển từ các mạng tiện ích truyền thống thành lưới điện thông minh, truyền tải điện đã tham gia mạnh mẽ vào làn sóng chuyển đổi kỹ thuật số. Mô hình mạng năng lượng mới này nhằm mục đích cải thiện việc quản lý năng lượng bằng cách thu thập và phân tích dữ liệu theo thời gian thực. Tuy nhiên, đảm bảo lưới điện thông minh vận hành trơn tru không phải là nhiệm vụ đơn giản. Để đảm bảo lưới điện thông minh hoạt động trơn tru, làm cách nào bạn có thể cho phép thu thập, phân tích và thông báo dữ liệu kịp thời giữa các hệ thống con phức tạp?

Sự phức tạp của lưới điện thông minh

Lưới điện thông minh là một hệ thống rộng lớn bao gồm nhiều hệ thống thành phần, từ nguồn điện truyền thống và nguồn năng lượng tái tạo đến các trạm biến áp kỹ thuật số, lưới điện siêu nhỏ, hệ thống lưu trữ năng lượng và người dùng cuối. Mỗi hệ thống con có những đặc điểm và yêu cầu riêng; các hệ thống con này bao gồm kiểm soát phân phối điện, giám sát năng lượng, quản lý lưu trữ năng lượng, v.v. Thách thức nảy sinh từ các giao thức truyền thông đa dạng được sử dụng giữa các hệ thống con này. Ví dụ: các đường dây cấp nguồn thường sử dụng IEC 61850, DNP3 hoặc IEC 101/104; đồng hồ đo dựa trên Modbus, hệ thống năng lượng tái tạo sử dụng CANbus và nguồn điện dự phòng sử dụng J1939. Việc thống nhất tất cả dữ liệu này đặt ra một vấn đề phức tạp.

Những thách thức và giải pháp

Trong kịch bản phức tạp này, việc chuyển đổi giao thức hiệu quả và tích hợp dữ liệu trở nên quan trọng. Thông thường, bộ điều khiển logic khả trình (PLC) được sử dụng cho việc này, nhưng chúng yêu cầu lập trình nhiều, khiến nó đắt hơn và phức tạp hơn. Một lựa chọn khác là sử dụng máy tính công nghiệp, nhưng giải pháp như vậy đòi hỏi phải có chuyên môn trong việc xử lý các giao thức truyền thông khác nhau. Việc cài đặt các công cụ chẩn đoán và khắc phục sự cố tại chỗ là cần thiết để giải quyết mọi vấn đề tiềm ẩn có thể phát sinh, ngay cả khi hệ thống đã chạy được một thời gian. Hơn nữa, sự phức tạp của cấu trúc liên kết mạng thúc giục người dùng xem xét vấn đề bảo mật mạng trong môi trường khắc nghiệt.

Tuy nhiên, các cổng giao thức chứng tỏ là giải pháp hiệu quả nhất. Chúng tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển đổi giao thức thông qua cấu hình đơn giản, loại bỏ nhu cầu lập trình phức tạp. Điều này có nghĩa là ngay cả khi không có kỹ năng lập trình sâu rộng, người ta vẫn có thể dễ dàng tích hợp dữ liệu và liên lạc giữa các hệ thống khác nhau

Khắc phục sự cố từ xa

Trong lưới điện thông minh, nhiều thiết bị được đặt ở những vị trí xa. Để giảm thời gian cử nhân viên đi giải quyết vấn đề tại chỗ, việc truy cập và khắc phục sự cố từ xa là rất cần thiết. Cổng giao thức cung cấp nhiều công cụ tích hợp khác nhau để khắc phục sự cố, giảm đáng kể thời gian cần thiết để chẩn đoán lỗi đồng thời cắt giảm chi phí cho các công cụ gỡ lỗi bên ngoài.

Tầm quan trọng của an toàn thông tin

Vì có thể kết nối từ xa tới các cổng giao thức nên tính bảo mật trở nên tối quan trọng. Cổng giao thức cần cung cấp các tính năng kết nối an toàn, bao gồm kết nối HTTPS, quản lý mật khẩu và tài khoản nghiêm ngặt cũng như ghi nhật ký sự kiện. Những tính năng này có thể giảm thiểu rủi ro tiềm ẩn trước các cuộc tấn công của hacker và đảm bảo an ninh hệ thống.

Vận hành tin cậy trong môi trường khắc nghiệt

Thiết bị trong lưới điện thông minh thường hoạt động trong môi trường khắc nghiệt. Do đó, các bộ chuyển đổi giao thức cần được thiết kế chắc chắn. Điều này bao gồm khả năng chịu được phạm vi nhiệt độ rộng và nhiễu điện từ để đảm bảo độ tin cậy tổng thể của hệ thống.

Kết luận

Trong kỷ nguyên lưới điện thông minh, các cổng giao thức đóng vai trò then chốt trong việc tạo điều kiện cho luồng dữ liệu trôi chảy giữa các hệ thống khác nhau. Do vô số giao thức truyền thông được sử dụng trong số tất cả các hệ thống con khác nhau tạo nên lưới điện, nên việc chuyển đổi giao thức hiệu quả và truyền dữ liệu liền mạch là điều cần thiết để hiện thực hóa hoàn toàn lưới điện thông minh. Bộ chuyển đổi giao thức cho phép chuyển đổi giao thức dễ dàng thông qua cấu hình đơn giản, xử lý sự cố từ xa và bảo mật hệ thống. Việc ứng dụng công nghệ này sẽ góp phần đạt được mục tiêu quản lý năng lượng thông minh hơn và hiệu quả hơn, thúc đẩy sự phát triển của lưới điện thông minh và thay đổi cách thức phân phối điện trên toàn thế giới.

Vui lòng truy cập Website của Moxa để tìm hiểu thêm về các cổng Modbus TCP/EtherNet/IP/PROFINET-to-CANopen mới nhất của chúng tôi

• Bài viết được đăng tải trên wedsite của Moxa: https://www.moxa.com/en/articles
• Tham khảo thêm các sản phẩm khác của Moxa tại địa chỉ: https://www.moxa.com/en/product 
• Link bài viết gốc: https://www.moxa.com/en/articles/how-protocol-gateways-enable-digital-transformation-for-smart-grids 

Ba thách thức lớn khi bảo trì BESS từ xa

Trước cuộc cách mạng năng lượng toàn cầu, các công nghệ lưu trữ như BESS (Hệ thống lưu trữ năng lượng pin) đang định hình lại nhận thức của chúng ta về nguồn điện. Mặc dù phần lớn sự chú ý của công chúng tập trung vào chi phí xây dựng ban đầu cao của BESS, nhưng chi phí hoạt động của nó lại là một khía cạnh thường xuyên bị bỏ qua nhưng lại rất quan trọng. Khi chúng tôi đầu tư xây dựng các cơ sở BESS lớn hơn, không thể đánh giá thấp chi phí vận hành dài hạn liên quan đến việc sử dụng BESS trong nhiều thập kỷ.

1. Địa điểm ở xa: Khó triển khai, truy cập và bảo trì

Các địa điểm lưu trữ năng lượng quy mô lớn thường có vị trí chiến lược bên cạnh các cơ sở năng lượng tái tạo (ví dụ: gió và mặt trời) hoặc gần các trung tâm truyền tải điện lớn. Nhiều địa điểm trong số này nằm ở những khu vực xa xôi, khó tiếp cận. Sự cố nghiêm trọng có thể làm tăng đáng kể chi phí đi lại và thời gian cho các đội bảo trì. Đôi khi, thời gian để đến địa điểm bảo trì vượt quá thời gian sửa chữa thực tế. Nhiều chuyên gia khuyên nên cân nhắc việc giám sát tích hợp và bảo mật mạng kết nối từ xa trong giai đoạn thiết lập ban đầu. Điều này đảm bảo thời gian sửa chữa nhanh hơn và giảm chi phí bảo trì, cho dù các đội là người nội bộ hay từ nhà sản xuất thiết bị.

2. Thời tiết khắc nghiệt: Những vấn đề nhỏ có thể dẫn đến tổn thất lớn

PIN là thành phần đắt tiền nhất trong toàn bộ hệ thống lưu trữ năng lượng, hoạt động trong môi trường được kiểm soát nhiệt độ nghiêm ngặt để tránh quá nhiệt. Tuy nhiên, không phải tất cả các thiết bị quan trọng đều được hưởng những đặc quyền như vậy. Các thiết bị liên lạc quan trọng thu thập và truyền dữ liệu đo lường pin, hệ thống phòng cháy chữa cháy và máy tính chạy EMS phần lớn hoạt động mà không cần điều hòa. Theo dữ liệu từ Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC), các hiện tượng thời tiết cực đoan ngày nay đã vượt qua tần suất trung bình trong 10 năm qua. Ví dụ, các đợt nắng nóng có khả năng xảy ra cao gấp 2,8 lần so với thập kỷ trước, gây nguy hiểm cho độ tin cậy lâu dài của các sản phẩm điện tử. Các chuyên gia khuyên bạn nên chọn các linh kiện máy tính hoặc truyền thông cấp công nghiệp. Chúng được thiết kế để chịu được nhiệt độ khắc nghiệt, hoạt động không cần quạt, có nguồn điện đầu vào kép và thậm chí cả tính năng chống nước. Điều này không chỉ đảm bảo hoạt động của cơ sở đáng tin cậy hơn mà còn hạn chế đáng kể chi phí bảo trì trong tương lai.

3. Cập nhật lỗ hổng phần mềm: Yêu cầu bảo trì BESS mới

Với sự phụ thuộc ngày càng tăng vào hoạt động của máy tính và bộ điều khiển công nghiệp so với hoạt động thủ công, các lỗ hổng phần mềm đã trở thành thách thức mới trong O&M (Vận hành và Bảo trì). Nhiều máy tính công nghiệp, bộ điều khiển, thiết bị liên lạc và cảm biến thông minh trong hệ thống BESS hoạt động trên các hệ điều hành hoặc ứng dụng nhúng. Khi công nghệ phát triển, các lỗ hổng và phương pháp tấn công chưa được phát hiện trước đây sẽ xuất hiện. Ví dụ, Linux thường được sử dụng cho các thiết bị công nghiệp. Tuy nhiên, mỗi bản phân phối Linux chỉ có chu kỳ bảo trì từ 3 đến 5 năm. Sau khi thời gian bảo trì kết thúc, nếu nền tảng không được cập nhật lên bản phân phối mới, các lỗ hổng phần mềm có thể vẫn chưa được vá. Trong trường hợp xấu nhất, điều này thậm chí có thể cần phải viết lại chương trình, do đó phát sinh chi phí vận hành cao hơn. Vì thời gian hoạt động của một dự án lưu trữ năng lượng thường kéo dài từ 10 năm trở lên nên việc kết hợp các cập nhật về an ninh mạng trong kế hoạch bảo trì BESS là điều tối quan trọng. Điều này không chỉ bảo vệ hệ thống khỏi các mối đe dọa trực tuyến tiềm ẩn mà còn đảm bảo hoạt động liên tục và an toàn của BESS.

BESS đóng một vai trò quan trọng trong lĩnh vực năng lượng ngày nay. Tuy nhiên, để đảm bảo tính hiệu quả và tuổi thọ của nó, chúng ta phải ưu tiên chi phí vận hành lâu dài. Mọi quyết định, từ việc lựa chọn địa điểm xây dựng, đảm bảo thiết bị cơ điện chất lượng cao đến cập nhật an ninh mạng phần mềm, đều ảnh hưởng đến chi phí hoạt động trong tương lai. Thông qua việc lập kế hoạch và đầu tư chủ động, như thiết kế các hệ thống có thể bảo trì từ xa, áp dụng các thành phần cấp công nghiệp và cung cấp các bản cập nhật bảo mật phần mềm liên tục, chúng tôi không chỉ có thể đảm bảo BESS hoạt động không bị gián đoạn mà còn giảm chi phí bảo trì dài hạn một cách hiệu quả, tạo nền tảng vững chắc hơn cho quá trình chuyển đổi năng lượng trong tương lai.

• Tham khảo các sản phẩm sản xuất dành cho BESS của Moxa tại: https://www.moxa.com/en
• Hoặc trang web của SAFEnergy: https://safenergy.com.vn
• Link bài viết gốc: https://www.moxa.com/en/articles/three-major-challenges-faced-by-remote-bess-maintenance

Cùng MOXA chứng kiến công nghệ dự phòng mạng tin cậy

MOXA giới thiệu dòng thiết bị IIoT Gateway dễ sử dụng giúp đơn giản hóa việc truyền dữ liệu từ xa

Chuyển đổi số và phát triển bền vững là hai mục tiêu thiết yếu của các doanh nghiệp ngày nay. Ví dụ, các công ty năng lượng cần một hệ thống đáng tin cậy và hiệu quả để truyền liền mạch dữ liệu thời gian thực từ các thiết bị biên từ xa sang các ứng dụng đám mây. Dòng AIG-100 mới ra mắt của Moxa bao gồm các cổng IIoT tốt nhất trong phân khúc giúp đạt được các mục tiêu IIoT của bạn với tổng chi phí sở hữu thấp nhất bằng cách tập trung vào các ứng dụng tài nguyên năng lượng phân tán, đặc biệt là trong các hệ thống lưu trữ năng lượng và năng lượng mặt trời.

Cầu nối giữa hệ thống OT và IT

Chuyển từ cấu hình phức tạp sang dữ liệu OT chỉ bằng vài cú nhấp chuột

Điểm nổi bật

• Hỗ trợ chuyển đổi/truyền dữ liệu từ Modbus TCP/RTU sang đám mây Azure, AWS và MQTT
• Công cụ chẩn đoán và giám sát lưu lượng mạng tích hợp để khắc phục sự cố dễ dàng
• Hỗ trợ các chức năng lưu trữ và chuyển tiếp và ghi dữ liệu để tránh mất dữ liệu
• Tích hợp liền mạch với các thiết bị Moxa ioLogik và UPort để dễ dàng mở rộng giao diện I/O và nối tiếp
• Chức năng xử lý dữ liệu tích hợp để loại bỏ nỗ lực lập trình

MOXA ra mắt thiết bị truyền và phát tín hiệu wifi thế hệ mới thúc đẩy tự động hóa di động trong tương lai

Moxa Inc., công ty hàng đầu về mạng và truyền thông công nghiệp, đã giới thiệu dòng giải pháp mạng không dây công nghiệp thế hệ mới, bao gồm AWK-3252A, AWK-4252A và AWK-1151C Series. Các thiết bị AWK mới cung cấp hiệu suất 802.11ac, tính năng bảo mật được chứng nhận IEC 62443-4-2 SL2* và Turbo Roaming băng tần kép cho độ tin cậy và tính khả dụng của mạng không dây. Kết hợp lại, các tính năng này đáp ứng nhu cầu hiện tại và tương lai về tự động hóa di động và giám sát IP trong khai thác mỏ, sản xuất, chăm sóc sức khỏe, giao thông vận tải và nhiều ngành công nghiệp khác, trong đó xe tự hành (AGV) và Rô bốt di động (AMR) là trung tâm thúc đẩy năng suất và an toàn trong vận hành.

Theo nghiên cứu nghiên cứu thị trường mới nhất của LogisticsIQ, Thị trường AGV và AMR, thị trường AGV và AMR dự kiến sẽ vượt quá 18 tỷ đô la Mỹ vào năm 2027 với tốc độ tăng trưởng ước tính lần lượt là khoảng 24% và 43% cho phân khúc AGV và AMR. Tổng số lượng cài đặt AGV và AMR sẽ vượt mốc 2,4 triệu vào năm 2027, mở đường cho robot di động trở thành phương tiện bình thường mới cho các hoạt động hàng ngày trong tương lai gần.

Bước khởi đầu cho tự động hóa không dây

“Không thể phủ nhận AGV và AMR mang lại những lợi ích đáng kể cho nhiều ngành công nghiệp, khiến chúng trở thành một phần vững chắc trong hoạt động hàng ngày, ở mọi nơi từ các địa điểm sản xuất, kho vận, khai thác mỏ, bệnh viện và các phương tiện vận chuyển, giao hàng .

Tony Chen, Giám đốc Sản phẩm trong nhóm Kinh doanh thiết bị không dây Công nghiệp của Moxa cho biết. “Ví dụ, chúng tôi đang thấy các ứng dụng phức tạp đang nổi lên trong khai thác mỏ. Các thiết bị xử lý đang được cải tiến với khả năng truyền phát video HD và công nghệ cảm biến 3D để nâng cao hiệu quả vận hành và độ an toàn. Đổi lại, những phát triển này làm phát sinh các giải pháp điều khiển từ xa sáng tạo đòi hỏi cơ sở hạ tầng không dây băng thông cao có khả năng tích hợp liền mạch các hệ thống và hoạt động di động.”

Dòng AWK thế hệ mới của Moxa được thiết kế để đơn giản hóa các hoạt động không dây và tích hợp các hệ thống di động được trang bị cảm biến và camera phức tạp, đồng thời đảm bảo hiệu suất cao để giải quyết các yêu cầu đối với các hệ thống đáng tin cậy và bền vững trong tương lai. Với tốc độ lên tới 400 Mb/giây trên băng tần 2,4 GHz và 867 Mb/giây trên băng tần 5GHz, dòng AWK mới cho phép hoạt động tỏng môi trường đa dạng các thiết bị không dây, băng thông cao để chứa một số lượng lớn thiết bị và hỗ trợ truyền dữ liệu khối lượng lớn. Ngoài ra, hỗ trợ công nghệ thay đổi địa chỉ (1-to-n NAT) tối ưu hóa quy trình tích hợp máy bằng cách đơn giản hóa việc gán địa chỉ IP đồng thời tránh xung đột IP giữa các thiết bị hiện có kết nối không dây với mạng OT.

Tính năng bảo mật

Moxa coi bảo mật là một phần không thể thiếu trong độ tin cậy của mạng. Dựa trên nguyên tắc bảo mật  các thiết bị Wi-Fi công nghiệp dòng AWK-3252A, AWK-4252A và AWK-1151C được IECEE* chứng nhận cho tiêu chuẩn IEC 62443-4-2. Việc tuân thủ tiêu chuẩn này không chỉ đảm bảo bảo mật cấp thiết bị cho các hệ thống điều khiển và tự động hóa công nghiệp (IACS) mà còn xác minh rằng các thiết bị AWK này phù hợp để xây dựng môi trường bảo mật tuân thủ IEC 62443-3-3, giảm thiểu rủi ro , thời gian và chi phí. Dòng sản phẩm AWK mới cũng hỗ trợ mã hóa WPA3 mới nhất để có thêm một lớp bảo mật mạng WLAN.

Đồng bộ và ổn định

Độ tin cậy truyền thông không dây là một thách thức chính đối với các ứng dụng tự động hóa di động. Một số thử nghiệm độ ổn định dài hạn cho thấy thế hệ sản phẩm AWK mới đạt được thời gian chuyển vùng trung bình dưới 150 mili giây và tỷ lệ khả dụng của mạng trung bình là 99,95%. Các giải pháp AWK hỗ trợ 802.11ac hỗ trợ Turbo Roaming cấp độ mili giây và tự động chuyển đổi băng tần 2,4 GHz và 5 GHz để đảm bảo quá trình chuyển đổi liền mạch giữa các điểm truy cập khi đang di chuyển.

Tuân thủ các tiêu chuẩn RF

Các giải pháp AWK thế hệ tiếp theo đã nhận được chứng nhận tuân thủ RF từ FCC, Bộ Công nghiệp Canada, Châu Âu và nhiều quốc gia khác. Kết hợp với một công cụ cấu hình RF trực quan, Dòng AWK mới cho phép người dùng xây dựng một kho lưu trữ mô hình đơn hiệu quả về chi phí để phát triển thị trường toàn cầu mà không cần phải dự trữ các thiết bị không dây đa dạng do các quy định RF của khu vực.

Khả năng sử dụng hợp lý

Giao diện người dùng hiện đại giúp việc cấu hình thiết bị và quản lý mạng trở nên dễ dàng. Trong khi đó, một bộ công cụ đầy đủ tính năng giúp đơn giản hóa việc thu thập dữ liệu cụ thể như hiệu suất Wi-Fi và dịch vụ mạng để xem xét và khắc phục sự cố. Từ bảng điều khiển trực quan, người dùng có thể có được cái nhìn tổng quan rõ ràng về trạng thái hệ thống. Các chỉ báo LED vật lý ở cả hai bên của thiết bị ngay lập tức hiển thị trạng thái của AWK.

Tiêu chuẩn công nghiệp

Dòng AWK thế hệ tiếp theo cung cấp một loạt các mẫu được chứng nhận cho IECEx, C1D2, ATEX Zone 2 và E1 Mark để hỗ trợ nhiều ứng dụng công nghiệp đòi hỏi khắt khe.

Tổng kết

• Moxa introduces its next-generation AWK Series industrial wireless solutions, designed to help build reliable wireless infrastructure for AGV and AMR applications / Moxa giới thiệu các giải pháp không dây công nghiệp Dòng AWK thế hệ mới, được thiết kế để giúp xây dựng cơ sở hạ tầng không dây đáng tin cậy cho các ứng dụng AGV và AMR
• The 802.11ac-powered AWK Series industrial wireless devices are certified for IEC 62443-4-2 by the IECEE* / Các thiết bị không dây công nghiệp dòng AWK 802.11ac được chứng nhận theo tiêu chuẩn IEC 62443-4-2 bởi IECEE*
• The new AWK solutions support 2.4 GHz and 5 GHz dual-band Turbo Roaming with an average handover time under 150 ms / Các giải pháp AWK mới hỗ trợ Chuyển vùng Turbo băng tần kép 2,4 GHz và 5 GHz với thời gian chuyển giao trung bình dưới 150 mili giây

Chi tiết các tài liệu về dòng AWK, vui lòng truy cập: https://www.moxa.com/en/products/industrial-network-infrastructure/wireless-ap-bridge-client/wlan-ap-bridge-client

Nguồn: https://www.moxa.com/en/about-us/news-events/news/2023/moxa-unveils-next-gen-industrial-wi-fi-solutions-to-futureproof-mobile-automation