Xu hướng phát triển của các hệ thống SCADAXu hướng phát triển của các hệ thống SCADA
Bức tranh tổng quát về thị trường tự động hóa trong những năm gần đây dựa trên sự thay đổi công nghệ và nghiên cứu sản phẩm của các công ty, đây là các yếu tố giúp tạo động lực phát triển cho thị trường này và phải đầu tư nghiên cứu và phát triển liên tục.
Nói cách khác, luôn có áp lực nhằm giảm các chi phí đối với sản phẩm và dịch vụ. Áp lực này đòi hỏi chúng ta phải tìm ra tỷ lệ tốt nhất giữa chi phí và lợi ích, việc nghiên cứu các công nghệ để đầu tư, nghiên cứu công nghệ nào để kết hợp chúng lại và các nghiên cứu nào chỉ để xem xét, và quyết định sản phẩm nào nành cung cấp dịch vụ sẽ chào hàng để đảm bảo tính cạnh tranh và khả năng thực thi trong phân khúc đó.
Trong trường hợp riêng của các hệ thống giám sát, cần xem xét các yếu tố thực tế:
- Tiếp tục sử dụng các công cụ cũ dựa trên nền tảng Windows được biết là tốt nhất trên thị trường, mặc dù có ít khái niệm cao cấp.
- Tạo ra các công cụ mới đáp ứng nền tảng hệ điều hành Windows, với các khái niệm tốt hơn về tính linh hoạt và hiệu suất vận hành.
- Tìm kiếm các hình thức giám sát mới, như sử dụng các server web cho các PLC chạy trên nên tảng Linux hoặc Java.
- Các giao diện HMI trên nền tảng Windows CE thay thế cho các HMI với các phần cứng chuyên biệt.
- Sử dụng các hệ thống Linux và Unix cho các hệ thống lớn hơn, tùy thuộc vào thói quen văn hóa của người sử dụng với các môi trường hoạt động, người sẵn sàng trả các giá cao hơn với số lượng bản quyền nhỏ hơn đã bán (như các hệ thống quản lý mạng SNMP, hệ thống thông tin).
- Kết hợp với giao thức OPC (OLE for Process Control).
- Bổ sung thêm các tính năng mới cho các hệ thống SCADA, là một yêu cầu của cho kế hoạch mở rộng, ví dụ như tính năng phân tích các quá trình và các hệ thống sản xuất, điều khiển theo mẻ và các tính năng khác.
- Khả năng tích hợp hoàn toàn với web.
Hệ điều hành
Kết luận đầu tiên từ sự phân tích các thực tế này, đó là sự kết hợp hệ điều hành Windows với các hệ thống SCADA. Bởi vì nền tảng này cung cấp một mức độ phù hợp cho việc đào tạo, tính tin cậy, khả năng bảo trì phần cứng và phần mềm, các thay thế có thể cho các sản phẩm sẵn có, và một số yếu tố khác, khi tổng hợp tại mức chi phí cạnh tranh cho hầu hết các ứng dụng và người sử dụng. Lưu ý rằng, mục tiêu là luôn luôn có bảo trì sản xuất và ít hảnh hưởng của giải pháp đưa ra, cho cả hai phía người mua và người bán.
Ngoài ra, chúng ta nhận thấy Linux là một sự thay thế hấp dẫn với các yếu tố tiêu cực cần loại bỏ hoặc trì hoãn, đặc biệt khi đi cùng với đó là yêu cầu các đào tạo và bảo trì chuyên nghiệp. Ví dụ, sử dụng Linux hoặc Java hoạt động như web server với PLC, bởi nó sẽ hạn chế nền tảng cố định. Tuy nhiên, một vài điểm luôn cần nghiên cứu như tính kết nối, sự linh hoạt và hiệu suất hoạt động.
Cấu trúc
Khi xu hướng thị trường được xác định, chúng ta cân nhắc các vấn đề như khả năng sử dụng trong các hệ thống SCADA, và lưu ý thấy các cấu trúc trở nên quan trọng khi chúng ta kết hợp các nhân tố mới với các cấp độ lớn hơn hoặc nhỏ hơn của độ linh hoạt, mà không ảnh hưởng tới hiệu suất hoạt động hoặc thời gian dành cho việc cấu hình.
Ví dụ việc sử dụng hiệu quả các mạng kết nối không dây để xây dựng giao diện người dùng cho các PocketPC với server SCADA phải đủ mạnh để cung cấp các thông tin quản lý về quá trình và cùng một thời gian, chiếm lượng băng thôi nhỏ nhất, và vấn đề bảo mật cần được quan tâm hoặc bỏ qua.
Các giao thức
Việc sử dụng các giao thức mở không chỉ là yêu cầu của thị trưởng, mà trở thành xu hướng nhằm làm giảm các chi phí khi tích hợp, và có được các dữ liệu ổn định, và cũng làm giảm thời gian xây dựng các ứng dụng. Bởi vì chúng ta không chỉ xem xét khả năng tương thích của các giao thức, mà còn tối ưu hóa chúng khi sử dụng trong hệ thống SCADA. Vì thế, cấu hình và đồng bộ hóa các cơ sở dữ liệu giữa các thiết bị và phần mềm sẽ được đánh giá để có được nhiều lợi ích hơn từ cấu trúc hệ thống mở.
Web
Câu hỏi tiếp theo cho cấu trúc hệ thống là việc cung cấp dữ liệu để truy cập thông qua web như thế nào. Có nhiều công nghệ được sử dụng với các sản phẩm, công nghệ chính thường được dựa trên Java hoặc các đối tượng ActiveX. Khả năng mới nhất là sử dụng công nghệ .NET của Microsoft.
Theo qui định, trang web sẽ được người dùng xem bằng trình duyệt Internet, và nó gồm một phần mềm được hiểu là plug-in (nhúng), để xử lý các hình ảnh động và các nhiệm vụ nền khác-ví dụ như các thay đổi về giá trị của các biến-hoạt động đồng thời, không có sự nhắc nhở người sử dụng, với các định dạng siêu văn bản (hypertext) của các trang web như HTML, ASP và PHP, thì không cho phép thực thi khả năng này nếu không sử dụng các thành phần bổ sung.
Vì thế, một số ít chương trình phần mềm SCADA đã sử dụng và thực hiện các chuyển đổi định dạng màn hình và các đối tượng của hệ thống sang tiêu chuẩn khác, có thể hiểu đó như là các thành phần ActiveX hoặc Java trong các trình duyệt, vì không thể thường xuyên dùng cùng một định dạng giống nhau cho các trường hợp. Tuy niên có các vấn đề phát sinh như các đoạn mã (script) bằng VBA (Visual Basic for Applications) không thể chạy trên các trình duyệt hiện có, phải chuyển đổi các màn hình giao diện sang web không phải lúc nào cũng hoạt động như trong định dạng gốc.
Các giải pháp khác nha E3 của Elipse, với giả sử rằng cùng tỉ lệ tương tự có thể được sử dụng SCADA Client trong cả Windows, và trên trình duyệt- tránh việc phải chuyển đổi định dạng, cũng như sử dụng các đoạn mã dựa trên VBScript có thể chạy trên cả hai môi trường này.
Tuy nhiên, Java và ActiveX có một số hạn chế. Java yêu cầu thời gian thực thi, có thể phân tích các mã đang chạy, và đã cài đặt trên máy khách (Client). Yếu tố này gây giảm hiệu suất thực hiện, ví dụ như báo cáo từ vài khác hàng, bởi vi nó đã được phân tích và không cần biên dịch. ActiveX chỉ hoạt động và có hiệu lực trong môi trường Windows và trình duyệt Internet Explorer, đây có thể là vấn đề đối với các khách hàng sử dụng các trình duyệt khác.
Liên quan tới truyền thông, cả Java và ActiveX trao đổi các thông tin thông qua các mô hình như CORBA hoặc DCOM thông qua TCP/IP để có được các giao diện từ các máy chủ (server) và nhận các thông báo về sự thay đổi giá trị. ActiveX có trở nên nặng nề: vì nó dựa trên công nghệ COM (Component Object Model-Mô hình đối tượng thành phần), cũng như biến thể phân tán của nó (DCOM của Microsoft), do đó sẽ có một số vấn đề về truyền thông thông qua Firewall (tường lửa), vì DCOM sử dụng các cổng ngẫu nhiên để trao đổi dữ liệu. Một giải pháp sẽ được sử dụng như giao thức riêng cho mạng trao đổi dữ liệu dựa trên TCP/IP đơn thuần, nó tương đối phức tạp.
.NET
Nền tảng .NET giới thiệu hai loại giải pháp: bằng cách tạo một môi trường pháp triển duy nhất cho cả Windows và Web, thông qua các định dạng Windows và định dạng Web; hoặc bằng cách trao đổi dữ liệu qua một web có nền tảng XML, đây là dạng cấu trúc các định dạng văn bản có thể vượt qua bất kỳ tường lửa (firewall) nào. Ngoài hai yếu tố này, .NET cung cấp một thế giới khả năng mới về khả năng tích hợp các dịch vụ web động, tái sử dụng các thành phần, và tạo ra sự kết hợp các thông tin như máy chủ SharePoint (SharePoint Server), cho phép nó đạt tới mức hội nhập và phát triển chưa từng thấy trước đó, và luôn giữ định hướng tập trung vào hiệu suất và tổng chi phí sở hữu cho các giải pháp.
Ngoài ra, .NET cho phép vài ngôn ngữ lập trình khác nhau có thể sử dụng trong cùng chương trình (ví dụ: C++, VB, C#, FORTRA…), cho tới hiện nay không thể làm được với các công nghệ khác.
Hình 1- Cấu trúc khung làm việc của .NET
Tuy nhiên, một số người dùng hạn chế sử dụng .NET vì cũng như Java, chúng ta phải cài đặt bộ phân tích (.NET Framework) trên máy khách (Client), để các mã .NET được thực thi. Tuy nhiên, về lâu dài, khi các cài đặt mới Windows đã có .NET Framework mặc định thì đây chỉ là nhân tố nhỏ.
Tính năng Java ActiveX .NET Môi trường Bất kỳ hệ thống Windows Windows, như các dịch vụ XML có thể sử dụng bởi các hệ thống bất kỳ Các thành phần cần thiết Java Runtime Internet Explorer or other container .NET Frame Work, Internet Explorer Thực thi Interpreted Compiled Pre-interpreted, sử dụng CLR - Common Language Runtime Trao đổi dữ liệu và các đối tượng mẫu Corba, TCP/IP COM/DCOM, TCP/IP XML Web Services and TCP/IP Ngôn ngữ lập trình Java C++, Visual Basic, Delphi C++, Visual Basic, C#, Pascal, Fortran, Java, ...
Tích hợp dữ liệu và cấu trúc OPC UA (OPC Unified Architecture)
Không cần phải nói, nhưng dải các tùy chọn cho tích hợp dữ liệu giữa các hệ thống SCADA và doanh nghiệp như ERP, chuỗi cung cấp –Supply Chain, và các phần khác, ngày càng trở nên quan trọng. Ngoài ra để giữ lại các giải pháp cũ hơn, việc tìm kiếm các cách thức mới cho mô hình và trao đổi dữ liệu là phần quan trong của sự phát triển hệ thống. Truy cập nguồn gốc tới các cơ sở dữ liệu qua SQL, trao đôi dữ liệu qua TCP/IP, I/O driver để thực hiện các giao thức Master/Slave, Các đối tượng COM và ActiveX, trong số nhiều dạng khác nhau, đã sẵn sàng giúp các phát triển quan trọng.
Tuy nhiên, phải lưu ý, không có giải pháp nào là quan trọng và được sử dụng rộng rãi như OPC, nó nổi lên với cố gắng tiêu chuẩn hóa các lớp của bộ điều khiển I/O, và kết hợp một tiêu chuẩn về mô hình lớn, với các tính năng kỹ thuật cho Truy cập dữ liệu-Data Access (DA), các sự kiện và cảnh báo (AE), dữ liệu quá khứ (HAD), Dữ liệu phức tạp, và các vấn đề khác.
Sáng kiến này tập trung vào khả năng tương tác, và cho thấy OPC đang là một tiêu chuẩn toàn cầu cho phép từ bỏ vĩnh viên mô hình các giải pháp riêng để kiếm tìm giá trị được bổ sung mà mỗi giải pháp đề xuất. Phương pháp tiếp cận đã sử dụng trong nghiên cứu đã sử dụng nền tảng .NET như cách thức logic nhất để đạt được kết quả và cung cấp phương tiện phù hợp với các máy chủ OPC và các máy khách hiện hữu, với việc sử dụng các tiêu chuẩn nên có thể áp dụng đối với bất kỳ hệ điều hành nào, và có thể tạo ra các mô hình dữ liệu xa hơn là các hệ thống SCADA, mở rộng hệ thống với các mức độ công ty.
Kết luận
Sau các phân tích trên, kết luận ở đây là công nghệ hầu như không thể đánh giá đâu là “người thắng cuộc”, bởi vì sẽ luôn có các mảng mà mỗi giải pháp có được các lợi ích khi có thể quyết định nếu được so sánh về cạnh tranh công nghệ. Chúng tôi tin rằng .NET như là sự mở rộng các tiêu chuẩn một cách tự nhiên và phổ biến nhất mà chúng ta có thể thấy ngày này, nó xuất hiện như một sự thay thế đầy hứa hẹn, đặc biệt là khi xem xét tới tất cả cá khía cạnh liên quan tới các giải pháp.
Xu hướng phát triển của các hệ thống SCADA
Bức tranh tổng quát về thị trường tự động hóa trong những năm gần đây dựa trên sự thay đổi công nghệ và nghiên cứu sản phẩm của các công ty, đây là các yếu tố giúp tạo động lực phát triển cho thị trường này và phải đầu tư nghiên cứu và phát triển liên tục.
Nói cách khác, luôn có áp lực nhằm giảm các chi phí đối với sản phẩm và dịch vụ. Áp lực này đòi hỏi chúng ta phải tìm ra tỷ lệ tốt nhất giữa chi phí và lợi ích, việc nghiên cứu các công nghệ để đầu tư, nghiên cứu công nghệ nào để kết hợp chúng lại và các nghiên cứu nào chỉ để xem xét, và quyết định sản phẩm nào nành cung cấp dịch vụ sẽ chào hàng để đảm bảo tính cạnh tranh và khả năng thực thi trong phân khúc đó.
Trong trường hợp riêng của các hệ thống giám sát, cần xem xét các yếu tố thực tế:
- Tiếp tục sử dụng các công cụ cũ dựa trên nền tảng Windows được biết là tốt nhất trên thị trường, mặc dù có ít khái niệm cao cấp.
- Tạo ra các công cụ mới đáp ứng nền tảng hệ điều hành Windows, với các khái niệm tốt hơn về tính linh hoạt và hiệu suất vận hành.
- Tìm kiếm các hình thức giám sát mới, như sử dụng các server web cho các PLC chạy trên nên tảng Linux hoặc Java.
- Các giao diện HMI trên nền tảng Windows CE thay thế cho các HMI với các phần cứng chuyên biệt.
- Sử dụng các hệ thống Linux và Unix cho các hệ thống lớn hơn, tùy thuộc vào thói quen văn hóa của người sử dụng với các môi trường hoạt động, người sẵn sàng trả các giá cao hơn với số lượng bản quyền nhỏ hơn đã bán (như các hệ thống quản lý mạng SNMP, hệ thống thông tin).
- Kết hợp với giao thức OPC (OLE for Process Control).
- Bổ sung thêm các tính năng mới cho các hệ thống SCADA, là một yêu cầu của cho kế hoạch mở rộng, ví dụ như tính năng phân tích các quá trình và các hệ thống sản xuất, điều khiển theo mẻ và các tính năng khác.
- Khả năng tích hợp hoàn toàn với web.
Hệ điều hành
Kết luận đầu tiên từ sự phân tích các thực tế này, đó là sự kết hợp hệ điều hành Windows với các hệ thống SCADA. Bởi vì nền tảng này cung cấp một mức độ phù hợp cho việc đào tạo, tính tin cậy, khả năng bảo trì phần cứng và phần mềm, các thay thế có thể cho các sản phẩm sẵn có, và một số yếu tố khác, khi tổng hợp tại mức chi phí cạnh tranh cho hầu hết các ứng dụng và người sử dụng. Lưu ý rằng, mục tiêu là luôn luôn có bảo trì sản xuất và ít hảnh hưởng của giải pháp đưa ra, cho cả hai phía người mua và người bán.
Ngoài ra, chúng ta nhận thấy Linux là một sự thay thế hấp dẫn với các yếu tố tiêu cực cần loại bỏ hoặc trì hoãn, đặc biệt khi đi cùng với đó là yêu cầu các đào tạo và bảo trì chuyên nghiệp. Ví dụ, sử dụng Linux hoặc Java hoạt động như web server với PLC, bởi nó sẽ hạn chế nền tảng cố định. Tuy nhiên, một vài điểm luôn cần nghiên cứu như tính kết nối, sự linh hoạt và hiệu suất hoạt động.
Cấu trúc
Khi xu hướng thị trường được xác định, chúng ta cân nhắc các vấn đề như khả năng sử dụng trong các hệ thống SCADA, và lưu ý thấy các cấu trúc trở nên quan trọng khi chúng ta kết hợp các nhân tố mới với các cấp độ lớn hơn hoặc nhỏ hơn của độ linh hoạt, mà không ảnh hưởng tới hiệu suất hoạt động hoặc thời gian dành cho việc cấu hình.
Ví dụ việc sử dụng hiệu quả các mạng kết nối không dây để xây dựng giao diện người dùng cho các PocketPC với server SCADA phải đủ mạnh để cung cấp các thông tin quản lý về quá trình và cùng một thời gian, chiếm lượng băng thôi nhỏ nhất, và vấn đề bảo mật cần được quan tâm hoặc bỏ qua.
Các giao thức
Việc sử dụng các giao thức mở không chỉ là yêu cầu của thị trưởng, mà trở thành xu hướng nhằm làm giảm các chi phí khi tích hợp, và có được các dữ liệu ổn định, và cũng làm giảm thời gian xây dựng các ứng dụng. Bởi vì chúng ta không chỉ xem xét khả năng tương thích của các giao thức, mà còn tối ưu hóa chúng khi sử dụng trong hệ thống SCADA. Vì thế, cấu hình và đồng bộ hóa các cơ sở dữ liệu giữa các thiết bị và phần mềm sẽ được đánh giá để có được nhiều lợi ích hơn từ cấu trúc hệ thống mở.
Web
Câu hỏi tiếp theo cho cấu trúc hệ thống là việc cung cấp dữ liệu để truy cập thông qua web như thế nào. Có nhiều công nghệ được sử dụng với các sản phẩm, công nghệ chính thường được dựa trên Java hoặc các đối tượng ActiveX. Khả năng mới nhất là sử dụng công nghệ .NET của Microsoft.
Theo qui định, trang web sẽ được người dùng xem bằng trình duyệt Internet, và nó gồm một phần mềm được hiểu là plug-in (nhúng), để xử lý các hình ảnh động và các nhiệm vụ nền khác-ví dụ như các thay đổi về giá trị của các biến-hoạt động đồng thời, không có sự nhắc nhở người sử dụng, với các định dạng siêu văn bản (hypertext) của các trang web như HTML, ASP và PHP, thì không cho phép thực thi khả năng này nếu không sử dụng các thành phần bổ sung.
Vì thế, một số ít chương trình phần mềm SCADA đã sử dụng và thực hiện các chuyển đổi định dạng màn hình và các đối tượng của hệ thống sang tiêu chuẩn khác, có thể hiểu đó như là các thành phần ActiveX hoặc Java trong các trình duyệt, vì không thể thường xuyên dùng cùng một định dạng giống nhau cho các trường hợp. Tuy niên có các vấn đề phát sinh như các đoạn mã (script) bằng VBA (Visual Basic for Applications) không thể chạy trên các trình duyệt hiện có, phải chuyển đổi các màn hình giao diện sang web không phải lúc nào cũng hoạt động như trong định dạng gốc.
Các giải pháp khác nha E3 của Elipse, với giả sử rằng cùng tỉ lệ tương tự có thể được sử dụng SCADA Client trong cả Windows, và trên trình duyệt- tránh việc phải chuyển đổi định dạng, cũng như sử dụng các đoạn mã dựa trên VBScript có thể chạy trên cả hai môi trường này.
Tuy nhiên, Java và ActiveX có một số hạn chế. Java yêu cầu thời gian thực thi, có thể phân tích các mã đang chạy, và đã cài đặt trên máy khách (Client). Yếu tố này gây giảm hiệu suất thực hiện, ví dụ như báo cáo từ vài khác hàng, bởi vi nó đã được phân tích và không cần biên dịch. ActiveX chỉ hoạt động và có hiệu lực trong môi trường Windows và trình duyệt Internet Explorer, đây có thể là vấn đề đối với các khách hàng sử dụng các trình duyệt khác.
Liên quan tới truyền thông, cả Java và ActiveX trao đổi các thông tin thông qua các mô hình như CORBA hoặc DCOM thông qua TCP/IP để có được các giao diện từ các máy chủ (server) và nhận các thông báo về sự thay đổi giá trị. ActiveX có trở nên nặng nề: vì nó dựa trên công nghệ COM (Component Object Model-Mô hình đối tượng thành phần), cũng như biến thể phân tán của nó (DCOM của Microsoft), do đó sẽ có một số vấn đề về truyền thông thông qua Firewall (tường lửa), vì DCOM sử dụng các cổng ngẫu nhiên để trao đổi dữ liệu. Một giải pháp sẽ được sử dụng như giao thức riêng cho mạng trao đổi dữ liệu dựa trên TCP/IP đơn thuần, nó tương đối phức tạp.
.NET
Nền tảng .NET giới thiệu hai loại giải pháp: bằng cách tạo một môi trường pháp triển duy nhất cho cả Windows và Web, thông qua các định dạng Windows và định dạng Web; hoặc bằng cách trao đổi dữ liệu qua một web có nền tảng XML, đây là dạng cấu trúc các định dạng văn bản có thể vượt qua bất kỳ tường lửa (firewall) nào. Ngoài hai yếu tố này, .NET cung cấp một thế giới khả năng mới về khả năng tích hợp các dịch vụ web động, tái sử dụng các thành phần, và tạo ra sự kết hợp các thông tin như máy chủ SharePoint (SharePoint Server), cho phép nó đạt tới mức hội nhập và phát triển chưa từng thấy trước đó, và luôn giữ định hướng tập trung vào hiệu suất và tổng chi phí sở hữu cho các giải pháp.
Ngoài ra, .NET cho phép vài ngôn ngữ lập trình khác nhau có thể sử dụng trong cùng chương trình (ví dụ: C++, VB, C#, FORTRA…), cho tới hiện nay không thể làm được với các công nghệ khác.
Hình 1- Cấu trúc khung làm việc của .NET
Tuy nhiên, một số người dùng hạn chế sử dụng .NET vì cũng như Java, chúng ta phải cài đặt bộ phân tích (.NET Framework) trên máy khách (Client), để các mã .NET được thực thi. Tuy nhiên, về lâu dài, khi các cài đặt mới Windows đã có .NET Framework mặc định thì đây chỉ là nhân tố nhỏ.
| Tính năng | Java | ActiveX | .NET |
| Môi trường | Bất kỳ hệ thống | Windows | Windows, như các dịch vụ XML có thể sử dụng bởi các hệ thống bất kỳ |
| Các thành phần cần thiết | Java Runtime | Internet Explorer or other container | .NET Frame Work, Internet Explorer |
| Thực thi | Interpreted | Compiled | Pre-interpreted, sử dụng CLR - Common Language Runtime |
| Trao đổi dữ liệu và các đối tượng mẫu | Corba, TCP/IP | COM/DCOM, TCP/IP | XML Web Services and TCP/IP |
| Ngôn ngữ lập trình | Java | C++, Visual Basic, Delphi | C++, Visual Basic, C#, Pascal, Fortran, Java, ... |
Tích hợp dữ liệu và cấu trúc OPC UA (OPC Unified Architecture)
Không cần phải nói, nhưng dải các tùy chọn cho tích hợp dữ liệu giữa các hệ thống SCADA và doanh nghiệp như ERP, chuỗi cung cấp –Supply Chain, và các phần khác, ngày càng trở nên quan trọng. Ngoài ra để giữ lại các giải pháp cũ hơn, việc tìm kiếm các cách thức mới cho mô hình và trao đổi dữ liệu là phần quan trong của sự phát triển hệ thống. Truy cập nguồn gốc tới các cơ sở dữ liệu qua SQL, trao đôi dữ liệu qua TCP/IP, I/O driver để thực hiện các giao thức Master/Slave, Các đối tượng COM và ActiveX, trong số nhiều dạng khác nhau, đã sẵn sàng giúp các phát triển quan trọng.
Tuy nhiên, phải lưu ý, không có giải pháp nào là quan trọng và được sử dụng rộng rãi như OPC, nó nổi lên với cố gắng tiêu chuẩn hóa các lớp của bộ điều khiển I/O, và kết hợp một tiêu chuẩn về mô hình lớn, với các tính năng kỹ thuật cho Truy cập dữ liệu-Data Access (DA), các sự kiện và cảnh báo (AE), dữ liệu quá khứ (HAD), Dữ liệu phức tạp, và các vấn đề khác.
Sáng kiến này tập trung vào khả năng tương tác, và cho thấy OPC đang là một tiêu chuẩn toàn cầu cho phép từ bỏ vĩnh viên mô hình các giải pháp riêng để kiếm tìm giá trị được bổ sung mà mỗi giải pháp đề xuất. Phương pháp tiếp cận đã sử dụng trong nghiên cứu đã sử dụng nền tảng .NET như cách thức logic nhất để đạt được kết quả và cung cấp phương tiện phù hợp với các máy chủ OPC và các máy khách hiện hữu, với việc sử dụng các tiêu chuẩn nên có thể áp dụng đối với bất kỳ hệ điều hành nào, và có thể tạo ra các mô hình dữ liệu xa hơn là các hệ thống SCADA, mở rộng hệ thống với các mức độ công ty.
Kết luận
Sau các phân tích trên, kết luận ở đây là công nghệ hầu như không thể đánh giá đâu là “người thắng cuộc”, bởi vì sẽ luôn có các mảng mà mỗi giải pháp có được các lợi ích khi có thể quyết định nếu được so sánh về cạnh tranh công nghệ. Chúng tôi tin rằng .NET như là sự mở rộng các tiêu chuẩn một cách tự nhiên và phổ biến nhất mà chúng ta có thể thấy ngày này, nó xuất hiện như một sự thay thế đầy hứa hẹn, đặc biệt là khi xem xét tới tất cả cá khía cạnh liên quan tới các giải pháp.
Xu hướng phát triển của các hệ thống SCADA
Hệ thống giám sát-điều khiển là gì?Hệ thống giám sát-điều khiển là gì?
1.Giới thiệu Các hệ thống giám sát cho phép các thông tin dữ liệu của các quá trình sản xuất hoặc các lắp đặt vật lý được theo dõi và giám sát. Ví dụ, các thông tin được thu thập thông qua các thiết bị thu thập dữ liệu, chúng sẽ xử lý các thông tin, phân tích, và lưu trữ, và sẽ gửi các thông tin này tới người dùng. Các hệ thống này gọi là hệ thống SCADA (Supervisory Controland Data Acquisition). Các hệ thống SCADA đầu tiên, hệ thống đo xa cơ bản, cho phép thông tin theo chu kỳ các trạng thái hiện thời của quá trình công nghiệp bằng giám sát các tín hiệu đo lường và trạng thái của thiết bị thông qua các bảng lắp bóng đèn chiếu sàng và các bộ chỉ thị, không có các giao diện ứng dụng cho người sử dụng. Ngày nay, các hệ thống tự động hóa công nghiệp sử dụng máy tính và các công nghệ truyền thông để tự động hóa các quá trình giám sát và điều khiển trong công nghiệp, thu thập dữ liệu trong các môi trường phức tạp (kết hợp với các vị trí địa lý khác nhau) và biểu diễn chúng một cách thân thiện cho người vận hành, với các tài nguyên đồ họa phức tạp (giao diện người-máy) và các nội dung đa phương tiện. Để thực hiện được các tính năng, các hệ thống SCADA nhận diện các tag thông tin, đó là các biến số hoặc chữ cái liên quan tới các ứng dụng có thể thực hiện bằng các hàm máy tính (toán học, logic, vector, hoặc các chuỗi ký tự) hoặc biểu diễn các điểm vào/ra của quá trình điều khiển. Trong trường hợp này, tương ứng với các biến của quá trình thực tế (ví dụ, nhiệt độ, mức, lưu lượng,…) thể hiện với một kết nối giữa bộ điều khiển và hệ thống. Các thông tin dựa vào các giá trị của các tag đã được thu thập và biểu diễn cho người dùng. Các hệ thống SCADA cũng có thể kiểm tra các điều kiện cảnh báo, xác định khi nào giá trị tag vượt qua dải hoặc điều kiện đã định trước; chúng ta có thể lập trình ghi nhận lại các giá trị vào cơ sở dữ liệu, kích hoạt các âm thanh, tin nhắn, thay đổi màu sắc, gửi tin nhắn, email…. 2.Các thành phần phần cứng (vật lý) của hệ thống giám sát. Một hệ thống giám sát bao gồm các thành phần phần cứng như sau: các cảm biến và thiết bị chấp hành, mạng truyền thông, và các trạm giám sát trung tâm và từ xa-cấp trường (SCADA computing system-hệ thống máy tính SCADA). Các thiết bị và các cảm biến được kết nối với các thiết bị được điều khiển và giám sát bởi các hệ thống SCADA để chuyển đổi các thông số vật ý, như tốc độ, mức nhiệt độ và mức nước thành các tín hiệu số và tương tự, có thể đọc được từ các trạm xa trung tâm. Các thiết bị chấp hành là các thiết bị thực thi nhiệm vụ trong hệ thống, thực hiện đóng/cắt các thiết bị. Quá trình thu thập và điều khiển dữ liệu bắt nguồn từ các trạm ở xa, PLC (Programmable Logic Controllers) và RTU (Remote Terminal Unit), với việc đọc các giá trị hiện tại của các thiết bị đang được kết nối tới bộ thu thập PLC/RTU và được điều khiển tương ứng. PLC và RTU là các thiết bị tính toán riêng, và được sử dụng với các kiểu bố trí để độc các đầu vào, thực hiện tính toán và điều khiển, và đưa tín hiệu ra đầu ra. Sự khác nhau giữa PLC và RTU là ở phần ngôn ngữ lập trình và điều khiển đầu vào/ra mềm dẻo hơn, trong khi cấu trúc phân tán giữa các CPU (Central Process Unit-Thiết bị xử lý trung tâm) và các card vào/ra, độ chính xác hơn và trình tự các sự kiện. Mạng truyền thông là nên tảng để các thông tin chạy từ các PLC/RTU về hệ thống SCADA; việc xem xét các yêu cầu của hệ thống và khoảng cách hệ thống bao phủ, có thể thực hiện bằng cáp Ethernet, cáp quang, các đường truyền thuê bao hoặc quay số cho dữ liệu, các sóng radio, .v.v. Các trạm giám sát trung tâm là các thiết bị chính của các hệ thống SCADA, sẽ chịu trách nhiệm tổng hợp thông tin được tạo ra bởi các trạm và hoạt động phù hợp với các sự kiện được thực hiện; chúng có thể được tập trung thành một máy tính duy nhất hoặc phân phối tới mạng máy tính, để cho phép thu thập thông tin được chia sẻ trong mạng. 
Hình 1- Hệ thống điều khiển giám sát
3.Các thành phần logic của hệ thống SCADA. Trong nội bộ, các hệ thống SCADA thường phân chia các nhiệm vụ thành các khối hoặc các module, điều này cho phép hệ thống mềm dẻo và mạnh mẽ trong việc thực thi các các vụ, và nó cũng phù hợp với các giải pháp mong muốn. Các nhiệm vụ mà hệ thống có thể thực thi được phân chia:- Phần lõi xử lý của hệ thống.
- Truyền thông với các PLC/RTU
- Quản lý các cảnh báo.
- Cơ sở dữ liệu quá khứ và cấu hình hệ thống.
- Logic lập trình nội bộ (các mã lệnh) và các điều khiển
- Giao diện đồ họa
- Các báo cáo trong hệ thống
- Truyền thông với các trạm SCADA khác
- Truyền thông với các hệ thống bên ngoài/nội bộ
- Các nhiệm vụ khác
Vận hành bình thường của hệ thống SCADA bắt đầu các quá trình xử lý truyền thông với các thiết bị cấp trường, toàn bộ các dữ liệu được gửi tới lõi chính của phần mềm. Phần lõi này chịu trách nhiệm cho việc phân phối và phối hợp lưu lượng các dữ liệu với các module khác, cho đến khi chúng lấy được các định dạng mong muốn theo yêu cầu của người vận hành hệ thống, thể hiện trên giao diện đồ họa hay giao diện vận hành của quá trình, thông thường là các biểu đồ, hình ảnh động, các báo cáo,.v.v. diễn biến các trạng thái của các thiết bị và các quá trình điều khiển sẽ được hiển thị, cho phép tạo các báo cáo khi bất thường, các hành vi hoặc các phản ứng tự động. Các công nghệ tính toán được sử dụng để phát triển các hệ thống SCADA, đã được áp dụng trong các năm vừa qua, do đó tạo sự tin cậy, linh hoạt và khả năng kết nối được cải tiến liên tục, ngoài ra còn có thêm các công cụ mới cho phép giảm thời gian thiết lập và triển khai hệ thống khi có nhu cầu lắp đặt. 4.Các chế độ truyền thông Chức năng chính của bất kỳ hệ thống SCADA nào cũng là việc trao đổi dữ liệu/thông tin, có thể là các kiểu:- Truyền thông với PLC/RTU
- Truyền thông với các trạm SCADA khác
- Truyền thông với các hệ thống khác.
Truyền thông với các thiết bị trường, được thực hiện thông qua việc chia sẻ giao thức với các phương pháp có thể là domain công cộng hoặc hạn chế, có thể thường xảy ra khi polling hoặc bị gián đoạn, và theo các chỉ định thông thường với cơ chế báo cáo loại trừ. (Report by Exception). Truyền thông theo phương pháp polling (Master/Slave) diễn ra khi trạm trung tâm (Master) có quyền điều khiển toàn bộ qua truyền thông, truy vấn các trạm ở xa (Slave) theo trình tự; Các trạm ở xa chỉ trả lời trạm trung tâm sau khi nhận được yêu cầu từ trạm trung tâm; ví dụ, theo cơ chế half duplex. Điều này giúp thu thập dữ liệu đơn giản, không có sự xung đột về truyền dữ liệu trên mạng, và không cần trạm thông minh ở xa. Nói cách khác, có thể tạo ra khả năng truyền thông từ trạm trung tâm tới các trạm ở xa. Truyền thông trên cơ sở ngắt phiên, hay nói cách khác, thực hiện khi PLC hoặc RTU giám sát các giá trị đầu vào của nó và, khi kiểm tra các thay đổi kỹ thuật hoặc các giá trị vượt qua các giới hạn đặt trước, khi đó PLC/RTU sẽ gửi thông tin/dữ liệu về trạm trung tâm. Điều này giúp tránh được việc truyền các dữ liệu không cần thiết (vì nó sẽ làm tăng sự chiếm dụng băng thông mạng); và điều này cũng cho phép kiểm tra nhanh các thông tin quan trọng, cũng như việc truyền dữ liệu gữa các trạm ở xa (Slave-to-Slave). Truyền thông giữa các trạm SCADA có thể thực hiện với các giao thức được phát triển bởi các nhà sản xuất hệ thống SCADA, hoặc thậm chí bằng các giao thức đã được biết đến thông qua các mạng Ethernet TCP/IP, các dường thuê bao riêng hoặc quay số (modem). Internet đã được sử dụng ngày càng phổ biến như một các thức truyền thông trong các hệ thống SCADA. Cùng với công nghệ web, và các tiêu chuẩn như Ethernet, TCP/IP, HTTP, và HTML, có thể thực hiện việc truy cập, chia sẻ dữ liệu trong các khu vực sản xuất cũng như các khu vực giám sát-điều khiển khác nhau trong các nhà máy. Thông qua các trình duyệt web (Internet Browser), chúng ta có thể điều khiển các máy móc được bố trí bất kỳ đâu trên thế giới theo thời gian thực. Trình duyệt sẽ trao đổi các webserver thông qua giao thức http, và sau khi có các yêu cầu liên quan tới các hoạt động dự kiến đã được gửi tới các máy chấp hành, các thiết bị sẽ phản hồi và thể hiện trên các trang HTML. Một số ưu thế khi sử dụng Internet và trình duyệt web với vai trò là giao diện mô phỏng của hệ thống SCADA với cơ chế tương tác đơn giản, nhiều người có thể sử dụng, hệ thống yêu cầu bảo trì thấp, và chỉ phải can thiệp ở mức server (máy chủ). Truyền thông với hệ thống khác, ví dụ trình tự phối hợp, hoặc các bộ thu thập dữ liệu hoặc các nhà cung cấp, có thể thực hiện với các module riêng, thông qua các cơ sở dữ liệu hoặc các công nghệ khác như XML và OPC.
Hệ thống giám sát-điều khiển là gì?
1.Giới thiệu Các hệ thống giám sát cho phép các thông tin dữ liệu của các quá trình sản xuất hoặc các lắp đặt vật lý được theo dõi và giám sát. Ví dụ, các thông tin được thu thập thông qua các thiết bị thu thập dữ liệu, chúng sẽ xử lý các thông tin, phân tích, và lưu trữ, và sẽ gửi các thông tin này tới người dùng. Các hệ thống này gọi là hệ thống SCADA (Supervisory Controland Data Acquisition). Các hệ thống SCADA đầu tiên, hệ thống đo xa cơ bản, cho phép thông tin theo chu kỳ các trạng thái hiện thời của quá trình công nghiệp bằng giám sát các tín hiệu đo lường và trạng thái của thiết bị thông qua các bảng lắp bóng đèn chiếu sàng và các bộ chỉ thị, không có các giao diện ứng dụng cho người sử dụng. Ngày nay, các hệ thống tự động hóa công nghiệp sử dụng máy tính và các công nghệ truyền thông để tự động hóa các quá trình giám sát và điều khiển trong công nghiệp, thu thập dữ liệu trong các môi trường phức tạp (kết hợp với các vị trí địa lý khác nhau) và biểu diễn chúng một cách thân thiện cho người vận hành, với các tài nguyên đồ họa phức tạp (giao diện người-máy) và các nội dung đa phương tiện. Để thực hiện được các tính năng, các hệ thống SCADA nhận diện các tag thông tin, đó là các biến số hoặc chữ cái liên quan tới các ứng dụng có thể thực hiện bằng các hàm máy tính (toán học, logic, vector, hoặc các chuỗi ký tự) hoặc biểu diễn các điểm vào/ra của quá trình điều khiển. Trong trường hợp này, tương ứng với các biến của quá trình thực tế (ví dụ, nhiệt độ, mức, lưu lượng,…) thể hiện với một kết nối giữa bộ điều khiển và hệ thống. Các thông tin dựa vào các giá trị của các tag đã được thu thập và biểu diễn cho người dùng. Các hệ thống SCADA cũng có thể kiểm tra các điều kiện cảnh báo, xác định khi nào giá trị tag vượt qua dải hoặc điều kiện đã định trước; chúng ta có thể lập trình ghi nhận lại các giá trị vào cơ sở dữ liệu, kích hoạt các âm thanh, tin nhắn, thay đổi màu sắc, gửi tin nhắn, email…. 2.Các thành phần phần cứng (vật lý) của hệ thống giám sát. Một hệ thống giám sát bao gồm các thành phần phần cứng như sau: các cảm biến và thiết bị chấp hành, mạng truyền thông, và các trạm giám sát trung tâm và từ xa-cấp trường (SCADA computing system-hệ thống máy tính SCADA). Các thiết bị và các cảm biến được kết nối với các thiết bị được điều khiển và giám sát bởi các hệ thống SCADA để chuyển đổi các thông số vật ý, như tốc độ, mức nhiệt độ và mức nước thành các tín hiệu số và tương tự, có thể đọc được từ các trạm xa trung tâm. Các thiết bị chấp hành là các thiết bị thực thi nhiệm vụ trong hệ thống, thực hiện đóng/cắt các thiết bị. Quá trình thu thập và điều khiển dữ liệu bắt nguồn từ các trạm ở xa, PLC (Programmable Logic Controllers) và RTU (Remote Terminal Unit), với việc đọc các giá trị hiện tại của các thiết bị đang được kết nối tới bộ thu thập PLC/RTU và được điều khiển tương ứng. PLC và RTU là các thiết bị tính toán riêng, và được sử dụng với các kiểu bố trí để độc các đầu vào, thực hiện tính toán và điều khiển, và đưa tín hiệu ra đầu ra. Sự khác nhau giữa PLC và RTU là ở phần ngôn ngữ lập trình và điều khiển đầu vào/ra mềm dẻo hơn, trong khi cấu trúc phân tán giữa các CPU (Central Process Unit-Thiết bị xử lý trung tâm) và các card vào/ra, độ chính xác hơn và trình tự các sự kiện. Mạng truyền thông là nên tảng để các thông tin chạy từ các PLC/RTU về hệ thống SCADA; việc xem xét các yêu cầu của hệ thống và khoảng cách hệ thống bao phủ, có thể thực hiện bằng cáp Ethernet, cáp quang, các đường truyền thuê bao hoặc quay số cho dữ liệu, các sóng radio, .v.v. Các trạm giám sát trung tâm là các thiết bị chính của các hệ thống SCADA, sẽ chịu trách nhiệm tổng hợp thông tin được tạo ra bởi các trạm và hoạt động phù hợp với các sự kiện được thực hiện; chúng có thể được tập trung thành một máy tính duy nhất hoặc phân phối tới mạng máy tính, để cho phép thu thập thông tin được chia sẻ trong mạng.Hình 1- Hệ thống điều khiển giám sát
3.Các thành phần logic của hệ thống SCADA. Trong nội bộ, các hệ thống SCADA thường phân chia các nhiệm vụ thành các khối hoặc các module, điều này cho phép hệ thống mềm dẻo và mạnh mẽ trong việc thực thi các các vụ, và nó cũng phù hợp với các giải pháp mong muốn. Các nhiệm vụ mà hệ thống có thể thực thi được phân chia:- Phần lõi xử lý của hệ thống.
- Truyền thông với các PLC/RTU
- Quản lý các cảnh báo.
- Cơ sở dữ liệu quá khứ và cấu hình hệ thống.
- Logic lập trình nội bộ (các mã lệnh) và các điều khiển
- Giao diện đồ họa
- Các báo cáo trong hệ thống
- Truyền thông với các trạm SCADA khác
- Truyền thông với các hệ thống bên ngoài/nội bộ
- Các nhiệm vụ khác
- Truyền thông với PLC/RTU
- Truyền thông với các trạm SCADA khác
- Truyền thông với các hệ thống khác.
Hệ thống giám sát-điều khiển là gì?
Thu thập dữ liệu và chọn lựa tính năng dự phòng trong các hệ thống SCADAThu thập dữ liệu và chọn lựa tính năng dự phòng trong các hệ thống SCADA
1. GIỚI THIỆU
Với sự linh hoạt của hệ thống, hệ thống SCADA (giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu) có thể được sử dụng trong các quá trình hoạt động khác nhau, bao gồm các ứng dụngsử dụng như công cụ để phân tích hoạt động, tùy thuộc vào điều kiện quá trình, nhưng chủ yếu để thu thập dữ liệu và giám sát. Thông thường, các hệ thống SCADA được sử dụng hiệu quả khi hệ thống có số lượng lớn các biến số (thông tin) được thu thập trong cáckhoảng thời gian tương đối nhỏ (thông thường cỡ giây). Đối với một số ứng dụng, chẳng hạn như các hệ thống rung, bạn phải có thiết bị và phần mềm riêng biệt để đạt hiệu quả hoạt động cao hơn, với số lượng biến ít và tốc độ xử lýnhỏ (mili giây). Tuy nhiên, các thời gian nhỏ không cản trở phần mềm SCADA kết nối tới bất kỳ loại hệ thống (bao gồm các hệ thống giám sát nhanh), miễn là nó tập trung vào các thông tin ở cấp độ hoạt động và quản lý. Ví dụ, việc thu thập những bản ghi sự cố từ các rơle bảo vệ, thông tin thu thập dưới dạng các tập tin COMTRADE. Các tập tin này có chứa một bản chụp sự cố theo chu kì thời gian khi hệ thống đang được giám sát. Mặc dù phần mềm biểu diễn dữ liệu với độ phân giải mili giây, hệ thống SCADA vẫn có thể để chụp các tập tin sau khi xảy ra sự cố, và dùng để phân tích trong một giao diện điều khiển riêng của hệ thống.2. CẤU TRÚC CÁC HỆ THỐNG THƯỜNG GẶP HIỆN NAY
Trong các hệ thống SCADA hiện nay, với các khái niệm về các máy chủ và các giao diện điều khiển vận hành, việc phân tán hệ thống theo chuỗi chu trình sẽ có các kiến trúc rất linh hoạt, có khả năng phân bổ việc sự giám sát công việc và giám sát chính trên cùng một máy tính, hoặc phân chia các hoạt động chính vào một máy tính, và các lựa chọn dự phòng nằm riêng trong một máy tính khác. Ví dụ cấu trúc hệ thống này như trong hình 1. 
Hình 1-Cấu trúc hệ thống SCADA với gói phần mềm E3 của Elipse Software
Việc thu thập dữ liệu có thể thực hiện bằng bất kỳ máy chủ OPC, hoặc thông qua bộ điều khiển I/O riêng, cho phép tối ưu hóa trong truyền thông và cấu hình linh hoạt, ngay cả khi hệ thống đang vận hành (trực tuyến). Các máy chủ có thể được chỉ định để thực hiện các quá trình này, báo cáo thay đổi về dữ liệu với máy khác thông qua OPC hoặc các giao thức khác trên nền TCP/IP. Các giao thức này làm việc ở chế độ loại trừ, báo cáo dữ liệu theo tiêu chuẩn VQT (giá trị, chất lượng, và thời gian sự kiện xảy ra).3. LÝ DO SỬ DỤNG TÍNH NĂNG DỰ PHÒNG
Khi các hệ thống SCADA sử dụng các khái niệm về thin clients (máy tính người dùng có cấu hình tối thiểun, và cấu hình ngược lại là các kiến trúc rich client truyền thống (mỗi trạm SCADA phải có một bản sao không đồng bộ của toàn bộ cơ sở dữ liệu), một số nhà kỹ thuật bắt đầu chỉ trích quan điểm mới của việc tập trung các hoạt động chính của hệ thống trên một máy chủ duy nhất, vì như vậy tạo ra một điểm yếu trong hệ thống. 
Hình 2- Cấu trúc hệ thống kiểu thin Client và rich Client truyền thống
Giải pháp cho vấn đề này là tạo ra một cơ chế dự phòng riêng cho các máy chủ, nênđó là chuyển đổi dự phòng (chuyển mạch máy chủ), các trạm client (thin clients) tự động chuyển hướng truy cập đến máy chủ mới đang hoạt động (máy chủ dự phòng). Như kiến trúc hệ thống trong hình 1, ta có thể thấy một ví dụ về dự phòng các máy chủ giúp củng cố và phân phối dữ liệu trong hệ thống. Dự phòng đối với các thiết bị thu thập cũng được yêu cầu và sử dụng. Vì vậy, các bộ điều khiển I/O có thể chuyển sang các thiết bị dự phòng khi có sự cố được phát hiện, không chỉ là do sự cố trong việc trao đổi dữ liệu.
Hình 3- Phân tán các hoạt động theo các cặp dự phòng
Đi sâu vào các chi tiết của các giải pháp, với việc sử dụng các kỹ thuật đồng bộ hóa cơ sở dữ liệu và tập tin, có thể phân tán các phần nhiệm vụ từ một hệ thống phức tạp cho các máy chủ khác nhau, với các lựa chọn về dự phòng theo cặp. Bằng cách này, chúng ta có thể đảm bảo những lợi ích của kiến trúc cũ, chẳng hạn như tính đồng bộ màn hình tự động trong tất cả giao diện điều khiển vận hành, cũng như các hoạt động bảo trì khác.4. CẤU TRÚC DỰ PHÒNG BA LẦN
Đối với hệ thống có vấn đề chính là không chính xác về kích thước của ứng dụng, nhưng cần thiết cho vận hành 24x7 với MTBF (Thời gian giữa 2 lần lỗi) trong nhiều năm, ví dụ, với yêu cầu tính ổn định ở mức cao hơn, một số người dùng có thể lựa chọn một kiến trúc dự phòng ba lần cho các máy chủ. Tuy nhiên, lý do thực tế chỉ sử dụng kiến trúc dự phòng 3 lần này trong các điều kiện máy chủ SCADA có thể xảy ra lỗi đối với một máy chủ bất cứ khi nào trong thực tế (và trong khi máy chủ sẽ được sửa chữa), các hoạt động sẽ được tập trung vào một máy chủ, và một máy thứ ba sẽ hoặt động các chức năng chế độ chờ. Nói cách khác, sự cố dừng hệ thống rất khó xảy ra, vì khi đó có những giải pháp về mặt thương mại cho phép thực hiện theo cấu hình vì chi phí không quá cao. Câu hỏi đặt ra là nếu, với một số lý do, MTTR (Thời gian giữa 2 lần sửa chữa) là cao, thì việc có thêm một máy chủ ở chế độ chờ là cần thiết. Một trong những cấu trúc hệ thống khả thi trong trường hợp này là một máy chủ chính-Hot Server, một máy chủ dự phòng được hoạt động hay kích hoạt (có hoặc không có bộ điều khiển I/O hoạt động thường trực)-Standby Server, và một máy chủ thứ ba không hoạt động hay chưa kích hoạt-Cold Server. Như vậy, trong trường hợp máy chủ chính không hoạt động (không sẵn sàng)-Hot Server, máy chủ dự phòng (Standby Server) đóng vai trò máy chủ chính và máy chủ không hoạt động (Cold Server) sẽ trở thành máy chủ dự phòng chủ động (Standby Server), trong trường hợp xảy ra sự cố tại máy chủ đầu tiên thì quá trình này sẽ được áp dụng. 
Hình 4- Ví dụ về thiết lập một hệ thống dự phòng với 3 máy chủ
Tuy nhiên, chúng ta nên chú ý thông số MTBF của các máy chủ dự phòng đã đủ cao đáp ứng cho hầu hết các ứng dụng của hệ thống, khi thông số này được tính bằng giá trị bình phương MTBF của mỗi máy chủ: Cặp dự phòng MTBF = (MTBF riêng lẻ)^25. THU THẬP CÁC DỮ LIỆU QUAN TRỌNG
Thiết lập mức ưu tiên thu thập có thể phụ thuộc rất nhiều vào mạng và giao thức được sử dụng. Đối với các giao thức hỗ trợ một hệ thống ngoại lệ đó là, các giao thức chỉ truyềncác thay đổi dữ liệu, mức ưu tiên đã được xác định theo thứ tự của các thay đổi xảy ra. Mặt khác, đối với các giao thức làm việc với một hệ thống polling, chúng ta có thể xác định tốc độ cập nhật riêng lẻ hoặc hoặc theo nhóm thấp hơn cho các biến quan trọng, và các biến khác có tốc độ cao hơn. Cuối cùng, sự cần thiết để có các hệ thống thu thập dữ liệu và quản lý tự động hóa dễ dàng hơn, chúng ta thấy có sự phát các mạng mới và các giao thức để cho phép tương tácrộng hơn, tin cậy hơn với các thiết bị trong nhà máy. Ví dụ, giao thức truyền thống dựa trên cơ chế polling như Modbus, kỹ sư hoặc kỹ thuật viên chịu trách nhiệm cho việc thiết lập hệ thống phải biết tất cả các bảng địa chỉ bộ nhớ Modbus của các thiết bị hiện trường. Mỗi địa chỉ phải được xác định cùng với kiểu biến (số nguyên, thực, văn bản,.v.v.), và xác định tốc độ quét polling hoặc riêng lẻ trong hệ thống SCADA. Điều này xảy ra bởi vì các chức năng được cung cấp bởi Modbus là rất hạn chế, mặc dù giao thức này được sử dụng phổ biến và dễ thực hiện. Nhưng đối với các giao thức và các mạng mới, chẳng hạn như IEC 61850, Fieldbus HSE, và SNMP (được sử dụng cho giám sát các mạng Ethernet), hoặc một số giao thức ít biết đến, các dịch vụ mới có sẵn trong số những lợi ích khác, các thông tin quan trọng sẽ được ưu tiên về lưu lượng khi truyền thông, kể việc các thông tin không được yêu cầu,(trường hợp) khi thiết bị tự động gửi các dữ liệu quan trọng mà không có yêu cầu từ máy chủ. Ngoài ra, một phương pháp nhận dạng tự động các cơ sở dữ liệu của thiết bị, hoặc thiết bị duyệt web, cho phép tiết kiệm rất nhiều thời gian phát triển ứng dụng, và cũng có thểtránh các lỗi khi đánh máy và cài đặt ứng dụng. Tuy nhiên, điều này không hạn chế đối với việc tối ưu khi thực hiện với các giao thứcpolling truyền thống. Một tối ưu hóa có thể nhóm các biến ở các vị trí gần nhau theo yêu cầuđể tạo khối giao tiếp ảo, nhằm giảm số lượng yêu cầu cho các thiết bị. Điều này làm giảm lưu lượng mạng và cho phép cập nhật nhiều biến mỗi đơn vị thời gian.6. CẬP NHẬT DỮ LIỆU TRONG GIAO DIỆN VẬN HÀNH
Đối với giao diện đồ họa người dùng cho người vận hành, các thông tin có thể được xem trên bất kỳ máy tính hoặc trên một số hệ thống, các thiết bị di động không dây như PDAcó thể hiện các giao diện đồ họa (màn hình) cũng như các biến quá trình từ các máy chủ chính. Cần lưu ý quan trọng khi gửi thông tin đã được thu bởi các bộ điều khiển I/O, các dữ liệu sau khi được xử lý bởi các máy chủ ứng dụng, thông qua giao diện đồ họa của người vận hành, phải tối ưu nhất có thể trong xử lý, để giảm sự chậm trễ giữa việc các dữ liệu đi tới máy chủ truyền thông và cập nhật chúng trên các giao diện điều khiển phải gần như cùng lúc. Giải pháp cho kiểu truyền thông này được dựa trên khái niệm về Gửi-Thu Thập (Publish-Subscribe). Trong kỹ thuật này, máy chủ có một chức năng và một kênh truyền thông riêng cho tất cả các trạm điều khiển. Tại giao diện điều khiển, bằng cách mở một hoặc nhiều màn hình giám sát, sẽ tạo chữ ký cho các biến được cập nhật trên máy chủ. Các máy chủ lưu trữ một danh sách các chữ ký nội bộ cho mọi giao diện điều khiển để đăng nhập. Khi một biến được thay đổi trong máy chủ, các quá trình nội bộ sẽ tự động kiểm tra nếu có giao diện điều khiển đã đã ký thay đổi tại thời điểm đó. Nếu xác thực, thông báo này được đưa vào một chuỗi thông báo sẽ được gửi đến tất cả các giao diện điều khiển trong hệ thống. Tùy thuộc vào việc thiết lập hệ thống, có thể xác định liệu chuỗi chờ thông báo sẽ chỉđược gửi sau khi đạt đến một kích thước nhất định hoặc một thời hạn nhất định, hoặc sau đó làm rỗng ngay lập tức. Hệ thống thông báo này vẫn có thể chuyển tới một quá trình xử lý khác (mã hóa và nén), trong đó có hai mục đích: ngăn chặn tin tặc phá hoại hệ thống và duy trì an toàn hoạt động của thiết bị, đồng thời làm giảm kích thước của tin nhắn và thời gian trao đổi, chủ yếu là trong mạng có băng thông nhỏ. Tuy vậy, công việc này có những vấn đề đòi hỏi nhiều máy xử lý quá trình hơn (client và server) trong khi nén và giải nén, vì vậy trong một số trường hợp nó có thể làm chậm các đáp ứng-mặc dù nâng cao hiệu quả về an ninh.7. TIÊN PHONG TRONG LĨNH VỰC MỚI
Ngày nay, các mạng lưới và các giao thức mới cho phép thiết lập các phương pháp trao đổi dữ liệu thực sự hiệu quả, mối quan tâm ngày nay được tập trung vào yếu tố con người trong các hệ thống, trường hợp giải thích các dữ liệu quan trọng phải được thực hiện bởi người vận hành. Và vấn đề này làm tăng mối số lượng các bản tin sự kiện (hoặc cảnh báo) cho cùng người vận hành. Mối quan tâm chính trong thực tế đó là phần lớn của DCS (Hệ thống điều khiển số-thuộc hệ thống SCADA và DCSD) không có các công cụ thích hợp để giải quyết với số lượng lớn các cảnh báo. Khi đó, những người hành hệ thống, là con người, có một giới hạn về xử lý thông báo trong mỗi khoảng thời gian. Trong tình huống căng thẳng liên tục, hoặc thậm chí lụt thông tin, các tình trạng quá tải bản tin được tạo ra có thể làm cho các ngườivận hành không để ý đến chúng. Như vậy, chúng ta hiểu rằng hệ thống SCADA nên cung cấp nhiều công cụ có thể giúp các người vận hành trên những thời điểm này, ví dụ, cần phân biệt các hành động theo sự tính chất quan trọng và do đó phải có phản ứng phù hơp ngay lập tứcđối với những thông tin cảnh báo có độ ưu tiên thấp hơn, bởi vì trong hệ thống sẽ có những sự kiện khác xuất hiện liên tục. SCADA: Supervisory, Control and Data Acquisition MTBF : Mean Time Between Failures MTTR : Mean Time To Repair VQT : Value, Quality, and Timestamp DCS : Digital Controlling Systems
Thu thập dữ liệu và chọn lựa tính năng dự phòng trong các hệ thống SCADA
1. GIỚI THIỆU
Với sự linh hoạt của hệ thống, hệ thống SCADA (giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu) có thể được sử dụng trong các quá trình hoạt động khác nhau, bao gồm các ứng dụngsử dụng như công cụ để phân tích hoạt động, tùy thuộc vào điều kiện quá trình, nhưng chủ yếu để thu thập dữ liệu và giám sát. Thông thường, các hệ thống SCADA được sử dụng hiệu quả khi hệ thống có số lượng lớn các biến số (thông tin) được thu thập trong cáckhoảng thời gian tương đối nhỏ (thông thường cỡ giây). Đối với một số ứng dụng, chẳng hạn như các hệ thống rung, bạn phải có thiết bị và phần mềm riêng biệt để đạt hiệu quả hoạt động cao hơn, với số lượng biến ít và tốc độ xử lýnhỏ (mili giây). Tuy nhiên, các thời gian nhỏ không cản trở phần mềm SCADA kết nối tới bất kỳ loại hệ thống (bao gồm các hệ thống giám sát nhanh), miễn là nó tập trung vào các thông tin ở cấp độ hoạt động và quản lý. Ví dụ, việc thu thập những bản ghi sự cố từ các rơle bảo vệ, thông tin thu thập dưới dạng các tập tin COMTRADE. Các tập tin này có chứa một bản chụp sự cố theo chu kì thời gian khi hệ thống đang được giám sát. Mặc dù phần mềm biểu diễn dữ liệu với độ phân giải mili giây, hệ thống SCADA vẫn có thể để chụp các tập tin sau khi xảy ra sự cố, và dùng để phân tích trong một giao diện điều khiển riêng của hệ thống.2. CẤU TRÚC CÁC HỆ THỐNG THƯỜNG GẶP HIỆN NAY
Trong các hệ thống SCADA hiện nay, với các khái niệm về các máy chủ và các giao diện điều khiển vận hành, việc phân tán hệ thống theo chuỗi chu trình sẽ có các kiến trúc rất linh hoạt, có khả năng phân bổ việc sự giám sát công việc và giám sát chính trên cùng một máy tính, hoặc phân chia các hoạt động chính vào một máy tính, và các lựa chọn dự phòng nằm riêng trong một máy tính khác. Ví dụ cấu trúc hệ thống này như trong hình 1.Hình 1-Cấu trúc hệ thống SCADA với gói phần mềm E3 của Elipse Software
Việc thu thập dữ liệu có thể thực hiện bằng bất kỳ máy chủ OPC, hoặc thông qua bộ điều khiển I/O riêng, cho phép tối ưu hóa trong truyền thông và cấu hình linh hoạt, ngay cả khi hệ thống đang vận hành (trực tuyến). Các máy chủ có thể được chỉ định để thực hiện các quá trình này, báo cáo thay đổi về dữ liệu với máy khác thông qua OPC hoặc các giao thức khác trên nền TCP/IP. Các giao thức này làm việc ở chế độ loại trừ, báo cáo dữ liệu theo tiêu chuẩn VQT (giá trị, chất lượng, và thời gian sự kiện xảy ra).3. LÝ DO SỬ DỤNG TÍNH NĂNG DỰ PHÒNG
Khi các hệ thống SCADA sử dụng các khái niệm về thin clients (máy tính người dùng có cấu hình tối thiểun, và cấu hình ngược lại là các kiến trúc rich client truyền thống (mỗi trạm SCADA phải có một bản sao không đồng bộ của toàn bộ cơ sở dữ liệu), một số nhà kỹ thuật bắt đầu chỉ trích quan điểm mới của việc tập trung các hoạt động chính của hệ thống trên một máy chủ duy nhất, vì như vậy tạo ra một điểm yếu trong hệ thống.Hình 2- Cấu trúc hệ thống kiểu thin Client và rich Client truyền thống
Giải pháp cho vấn đề này là tạo ra một cơ chế dự phòng riêng cho các máy chủ, nênđó là chuyển đổi dự phòng (chuyển mạch máy chủ), các trạm client (thin clients) tự động chuyển hướng truy cập đến máy chủ mới đang hoạt động (máy chủ dự phòng). Như kiến trúc hệ thống trong hình 1, ta có thể thấy một ví dụ về dự phòng các máy chủ giúp củng cố và phân phối dữ liệu trong hệ thống. Dự phòng đối với các thiết bị thu thập cũng được yêu cầu và sử dụng. Vì vậy, các bộ điều khiển I/O có thể chuyển sang các thiết bị dự phòng khi có sự cố được phát hiện, không chỉ là do sự cố trong việc trao đổi dữ liệu. Hình 3- Phân tán các hoạt động theo các cặp dự phòng
4. CẤU TRÚC DỰ PHÒNG BA LẦN
Đối với hệ thống có vấn đề chính là không chính xác về kích thước của ứng dụng, nhưng cần thiết cho vận hành 24x7 với MTBF (Thời gian giữa 2 lần lỗi) trong nhiều năm, ví dụ, với yêu cầu tính ổn định ở mức cao hơn, một số người dùng có thể lựa chọn một kiến trúc dự phòng ba lần cho các máy chủ. Tuy nhiên, lý do thực tế chỉ sử dụng kiến trúc dự phòng 3 lần này trong các điều kiện máy chủ SCADA có thể xảy ra lỗi đối với một máy chủ bất cứ khi nào trong thực tế (và trong khi máy chủ sẽ được sửa chữa), các hoạt động sẽ được tập trung vào một máy chủ, và một máy thứ ba sẽ hoặt động các chức năng chế độ chờ. Nói cách khác, sự cố dừng hệ thống rất khó xảy ra, vì khi đó có những giải pháp về mặt thương mại cho phép thực hiện theo cấu hình vì chi phí không quá cao. Câu hỏi đặt ra là nếu, với một số lý do, MTTR (Thời gian giữa 2 lần sửa chữa) là cao, thì việc có thêm một máy chủ ở chế độ chờ là cần thiết. Một trong những cấu trúc hệ thống khả thi trong trường hợp này là một máy chủ chính-Hot Server, một máy chủ dự phòng được hoạt động hay kích hoạt (có hoặc không có bộ điều khiển I/O hoạt động thường trực)-Standby Server, và một máy chủ thứ ba không hoạt động hay chưa kích hoạt-Cold Server. Như vậy, trong trường hợp máy chủ chính không hoạt động (không sẵn sàng)-Hot Server, máy chủ dự phòng (Standby Server) đóng vai trò máy chủ chính và máy chủ không hoạt động (Cold Server) sẽ trở thành máy chủ dự phòng chủ động (Standby Server), trong trường hợp xảy ra sự cố tại máy chủ đầu tiên thì quá trình này sẽ được áp dụng.Hình 4- Ví dụ về thiết lập một hệ thống dự phòng với 3 máy chủ
Tuy nhiên, chúng ta nên chú ý thông số MTBF của các máy chủ dự phòng đã đủ cao đáp ứng cho hầu hết các ứng dụng của hệ thống, khi thông số này được tính bằng giá trị bình phương MTBF của mỗi máy chủ: Cặp dự phòng MTBF = (MTBF riêng lẻ)^25. THU THẬP CÁC DỮ LIỆU QUAN TRỌNG
Thiết lập mức ưu tiên thu thập có thể phụ thuộc rất nhiều vào mạng và giao thức được sử dụng. Đối với các giao thức hỗ trợ một hệ thống ngoại lệ đó là, các giao thức chỉ truyềncác thay đổi dữ liệu, mức ưu tiên đã được xác định theo thứ tự của các thay đổi xảy ra. Mặt khác, đối với các giao thức làm việc với một hệ thống polling, chúng ta có thể xác định tốc độ cập nhật riêng lẻ hoặc hoặc theo nhóm thấp hơn cho các biến quan trọng, và các biến khác có tốc độ cao hơn. Cuối cùng, sự cần thiết để có các hệ thống thu thập dữ liệu và quản lý tự động hóa dễ dàng hơn, chúng ta thấy có sự phát các mạng mới và các giao thức để cho phép tương tácrộng hơn, tin cậy hơn với các thiết bị trong nhà máy. Ví dụ, giao thức truyền thống dựa trên cơ chế polling như Modbus, kỹ sư hoặc kỹ thuật viên chịu trách nhiệm cho việc thiết lập hệ thống phải biết tất cả các bảng địa chỉ bộ nhớ Modbus của các thiết bị hiện trường. Mỗi địa chỉ phải được xác định cùng với kiểu biến (số nguyên, thực, văn bản,.v.v.), và xác định tốc độ quét polling hoặc riêng lẻ trong hệ thống SCADA. Điều này xảy ra bởi vì các chức năng được cung cấp bởi Modbus là rất hạn chế, mặc dù giao thức này được sử dụng phổ biến và dễ thực hiện. Nhưng đối với các giao thức và các mạng mới, chẳng hạn như IEC 61850, Fieldbus HSE, và SNMP (được sử dụng cho giám sát các mạng Ethernet), hoặc một số giao thức ít biết đến, các dịch vụ mới có sẵn trong số những lợi ích khác, các thông tin quan trọng sẽ được ưu tiên về lưu lượng khi truyền thông, kể việc các thông tin không được yêu cầu,(trường hợp) khi thiết bị tự động gửi các dữ liệu quan trọng mà không có yêu cầu từ máy chủ. Ngoài ra, một phương pháp nhận dạng tự động các cơ sở dữ liệu của thiết bị, hoặc thiết bị duyệt web, cho phép tiết kiệm rất nhiều thời gian phát triển ứng dụng, và cũng có thểtránh các lỗi khi đánh máy và cài đặt ứng dụng. Tuy nhiên, điều này không hạn chế đối với việc tối ưu khi thực hiện với các giao thứcpolling truyền thống. Một tối ưu hóa có thể nhóm các biến ở các vị trí gần nhau theo yêu cầuđể tạo khối giao tiếp ảo, nhằm giảm số lượng yêu cầu cho các thiết bị. Điều này làm giảm lưu lượng mạng và cho phép cập nhật nhiều biến mỗi đơn vị thời gian.6. CẬP NHẬT DỮ LIỆU TRONG GIAO DIỆN VẬN HÀNH
Đối với giao diện đồ họa người dùng cho người vận hành, các thông tin có thể được xem trên bất kỳ máy tính hoặc trên một số hệ thống, các thiết bị di động không dây như PDAcó thể hiện các giao diện đồ họa (màn hình) cũng như các biến quá trình từ các máy chủ chính. Cần lưu ý quan trọng khi gửi thông tin đã được thu bởi các bộ điều khiển I/O, các dữ liệu sau khi được xử lý bởi các máy chủ ứng dụng, thông qua giao diện đồ họa của người vận hành, phải tối ưu nhất có thể trong xử lý, để giảm sự chậm trễ giữa việc các dữ liệu đi tới máy chủ truyền thông và cập nhật chúng trên các giao diện điều khiển phải gần như cùng lúc. Giải pháp cho kiểu truyền thông này được dựa trên khái niệm về Gửi-Thu Thập (Publish-Subscribe). Trong kỹ thuật này, máy chủ có một chức năng và một kênh truyền thông riêng cho tất cả các trạm điều khiển. Tại giao diện điều khiển, bằng cách mở một hoặc nhiều màn hình giám sát, sẽ tạo chữ ký cho các biến được cập nhật trên máy chủ. Các máy chủ lưu trữ một danh sách các chữ ký nội bộ cho mọi giao diện điều khiển để đăng nhập. Khi một biến được thay đổi trong máy chủ, các quá trình nội bộ sẽ tự động kiểm tra nếu có giao diện điều khiển đã đã ký thay đổi tại thời điểm đó. Nếu xác thực, thông báo này được đưa vào một chuỗi thông báo sẽ được gửi đến tất cả các giao diện điều khiển trong hệ thống. Tùy thuộc vào việc thiết lập hệ thống, có thể xác định liệu chuỗi chờ thông báo sẽ chỉđược gửi sau khi đạt đến một kích thước nhất định hoặc một thời hạn nhất định, hoặc sau đó làm rỗng ngay lập tức. Hệ thống thông báo này vẫn có thể chuyển tới một quá trình xử lý khác (mã hóa và nén), trong đó có hai mục đích: ngăn chặn tin tặc phá hoại hệ thống và duy trì an toàn hoạt động của thiết bị, đồng thời làm giảm kích thước của tin nhắn và thời gian trao đổi, chủ yếu là trong mạng có băng thông nhỏ. Tuy vậy, công việc này có những vấn đề đòi hỏi nhiều máy xử lý quá trình hơn (client và server) trong khi nén và giải nén, vì vậy trong một số trường hợp nó có thể làm chậm các đáp ứng-mặc dù nâng cao hiệu quả về an ninh.7. TIÊN PHONG TRONG LĨNH VỰC MỚI
Ngày nay, các mạng lưới và các giao thức mới cho phép thiết lập các phương pháp trao đổi dữ liệu thực sự hiệu quả, mối quan tâm ngày nay được tập trung vào yếu tố con người trong các hệ thống, trường hợp giải thích các dữ liệu quan trọng phải được thực hiện bởi người vận hành. Và vấn đề này làm tăng mối số lượng các bản tin sự kiện (hoặc cảnh báo) cho cùng người vận hành. Mối quan tâm chính trong thực tế đó là phần lớn của DCS (Hệ thống điều khiển số-thuộc hệ thống SCADA và DCSD) không có các công cụ thích hợp để giải quyết với số lượng lớn các cảnh báo. Khi đó, những người hành hệ thống, là con người, có một giới hạn về xử lý thông báo trong mỗi khoảng thời gian. Trong tình huống căng thẳng liên tục, hoặc thậm chí lụt thông tin, các tình trạng quá tải bản tin được tạo ra có thể làm cho các ngườivận hành không để ý đến chúng. Như vậy, chúng ta hiểu rằng hệ thống SCADA nên cung cấp nhiều công cụ có thể giúp các người vận hành trên những thời điểm này, ví dụ, cần phân biệt các hành động theo sự tính chất quan trọng và do đó phải có phản ứng phù hơp ngay lập tứcđối với những thông tin cảnh báo có độ ưu tiên thấp hơn, bởi vì trong hệ thống sẽ có những sự kiện khác xuất hiện liên tục. SCADA: Supervisory, Control and Data Acquisition MTBF : Mean Time Between Failures MTTR : Mean Time To Repair VQT : Value, Quality, and Timestamp DCS : Digital Controlling SystemsThu thập dữ liệu và chọn lựa tính năng dự phòng trong các hệ thống SCADA
Hệ thống SCADA cho hệ thống điều khiển và đo đếm điện năng trong nhà máy sản xuấtHệ thống SCADA cho hệ thống điều khiển và đo đếm điện năng trong nhà máy sản xuất
GIỚI THIỆU
Tập đoàn Hóa chất Thịnh Vượng Đài Loan (TPCC) là một công ty con của Tổng công ty Xi măng Đài Loan (TCC). TCC hiện có khoảng 17 công ty con. TPCC là công ty đầu tiên sản xuất phenol tại Đài Loan. Nhà máy sản xuất của TPCC được đặt tại Cao Hùng (Kaoshiung) và sản xuất các thành phần hóa chất như: phenol, acetone, propylene phenol, cyclohexane và maleic anhydride.NHU CẦU
Cho đến nay, TPCC vẫn chưa có bất cứ một hệ thống SCADA cho việc quản lý điện nào tại nhà máy. Do vậy, tất cả các thông số và dữ liệu điều cần phải được ghi chép thường xuyên bởi nhân viên tại công trường. Thêm vào đó, toàn bộ nhà máy cũng có thêm một vài trung tâm phụ tải để thống kê lượng điện tiêu thụ hàng tháng. Các kỹ sư phụ trách cần nhập tất cả các số liệu vào file Exel để phục vụ cho việc báo cáo và phân tích. Cho dù việc điều hành rất là đơn giản và dễ hiểu, tuy nhiên việc này vẫn rất tốn thờ gian cho việc tính toán và không thể cho phép mở rộng bất kỳ một phân tích hay báo cáo số liệu chuyên sâu nào. 
Hình 1- Nhà máy sản xuất của TPCC
YÊU CẦU
- Đọc điện áp đầu vào của 2 đường dây tới với điện áp 69KV và nhu cầu điện năng từ Công ty Điện lực Đài Loan.
- Đọc và giám sát lưới điện của các trạm, bao gồm các thông số đo lường từ các rơ le bảo vệ và các đồng hồ điện.
- Đọc và giám sát các dữ liệu của đồng hồ điện chính MCC
- Thể hiện các tính toán về nhu cầu điện năng và các cảnh báo
- Báo cáo theo chuẩn ngày/tháng/năm
- Có khả năng cho TPCC tạo các báo cáo riêng cho mỗi trung tâm tải và tạo các báo cáo 1 cách tự động.
- Các báo cáo nâng cao và truy vấn thông tin với kết quả nhanh.
Hình 2
ĐẶC TRƯNG PHẦN MỀM VÀ HỆ THỐNG
- Phần mềm Elipse Power
- Tổng số 20 000 điểm thông tin giám sát
- Tích hợp của các loại rơ le bảo vệ của các nhà sản xuất khác nhau (VAMP, ARTECQ)
- Tích hợp của nhiều loại giao thức-protocols (IEC61850, MODBUS RTU, SNMP, .v.v.)
Hình 3
DỰ BÁO NHU CẦU
Tại Đài Loan, các công ty với quy mô lớn bị hạn chế lượng điện sử dụng bởi Công ty điện lực Đài Loan và TPCC là một trong những nhà máy có quy mô lớn. Phần mềm SCADA Elipse Power cung cấp khả năng đưa ra các dự báo các nhu cầu về điện năng vì vậy TPCC có thể dự đoán được việc sử dụng điện năng nhằm tránh việc sử dụng quá nhiều. Dự báo nhu cầu
Hình 4 là phần màn hình dự báo nhu cầu về điện năng. Chức năng dự báo nhu cầu điện năng sẽ tính toán các số liệu và đưa ra các thông tin cảnh báo cho TPCC trước khi họ sử dụng vượt quá lượng điện năng đã bị giới hạn, vì vậy TPCC có thể kiểm soát được nhu cầu sử dụng điện trong sản xuất. 
Hình 4-Dự báo nhu cầu điện năng
Tính toán hoàn trả tiền của Công ty Điện Lực Đài Loan
Công ty Điện lực Đài Loan (Taiwan Power Company-TPC) cung cấp đồng hồ điện tính theo một chiều cho TPCC. TPCC có 2 mạch điện kết nối tới (1 lấy từ TPC-đường dây A, 1 từ nguồn tự có-đường dây B). Khi TPC không cung cấp điện bằng đường dây A, thì đường dây B sẽ được sử dụng để cung cấp điện và điện năng cũng chạy tới TPC qua đường dây A. TPC đã không tính lượng điện năng này bởi vì đông hồ điện chỉ tính theo một chiều. Hình 5 là Báo cáo chỉ ra số lượng điện mà TPC đã không tính toán và số tiền họ cần phải trả lại cho TPPC. 
Hình 5- Báo cáo lượng điện năng truyền về TPC đã không được tính
ĐỒ THỊ QUÁ KHỨ
Phần mềm SCADA Elipse power sẽ cung cấp các đồ thị quá khứ của hệ thống SCADA. TPCC có thể dễ dàng phân tích và đánh giá các dữ liệu quá khứĐồ thị quá khứ
Với đồ thị dữ liệu quá khứ hình 6, khách hàng có thể chon bất cứ dữ liệu nào muốn thể hiện trên đồ thị quá khứ. Đối với TPCC, họ muốn thể hiện kết quả quá khứ của 3 đường khác nhau chỉ với 1 đồ thị giúp cho người quản lý và vận hành của TPCC có thể tính toán các dữ liệu giữa các ngày với nhau dựa trên sự biến đổi của 03 đường. 
Hình 6 - Đồ thị dữ liệu quá khứ
SƠ ĐỒ CẤU TRÚC HỆ THỐNG
Hình 7- Sơ đồ cấu trúc hệ thống
CÁC LỢI ÍCH
- Dễ dàng giao tiếp giữa hệ thống và thiết bị trong toàn bộ nhà máy, hệ thống giám sát-điều khiển.
- Tiết kiệm nhiều thời gian cho việc thu thập dữ liệu từ tất cả các đồng hồ
- Dễ dàng chuyển đổi dữ liệu giữa các giao thức trong hệ thống.
- Cấu hình đơn giản và linh hoạt bằng các công cụ tiện ích.
- Các giao thức tiêu chuẩn quốc tế
- Hơn 450 giao thức sẵn có để lựa chọn khi xây dựng hệ thống giám sát điều khiển.
Hệ thống SCADA cho hệ thống điều khiển và đo đếm điện năng trong nhà máy sản xuất
GIỚI THIỆU
Tập đoàn Hóa chất Thịnh Vượng Đài Loan (TPCC) là một công ty con của Tổng công ty Xi măng Đài Loan (TCC). TCC hiện có khoảng 17 công ty con. TPCC là công ty đầu tiên sản xuất phenol tại Đài Loan. Nhà máy sản xuất của TPCC được đặt tại Cao Hùng (Kaoshiung) và sản xuất các thành phần hóa chất như: phenol, acetone, propylene phenol, cyclohexane và maleic anhydride.NHU CẦU
Cho đến nay, TPCC vẫn chưa có bất cứ một hệ thống SCADA cho việc quản lý điện nào tại nhà máy. Do vậy, tất cả các thông số và dữ liệu điều cần phải được ghi chép thường xuyên bởi nhân viên tại công trường. Thêm vào đó, toàn bộ nhà máy cũng có thêm một vài trung tâm phụ tải để thống kê lượng điện tiêu thụ hàng tháng. Các kỹ sư phụ trách cần nhập tất cả các số liệu vào file Exel để phục vụ cho việc báo cáo và phân tích. Cho dù việc điều hành rất là đơn giản và dễ hiểu, tuy nhiên việc này vẫn rất tốn thờ gian cho việc tính toán và không thể cho phép mở rộng bất kỳ một phân tích hay báo cáo số liệu chuyên sâu nào.Hình 1- Nhà máy sản xuất của TPCC
YÊU CẦU
- Đọc điện áp đầu vào của 2 đường dây tới với điện áp 69KV và nhu cầu điện năng từ Công ty Điện lực Đài Loan.
- Đọc và giám sát lưới điện của các trạm, bao gồm các thông số đo lường từ các rơ le bảo vệ và các đồng hồ điện.
- Đọc và giám sát các dữ liệu của đồng hồ điện chính MCC
- Thể hiện các tính toán về nhu cầu điện năng và các cảnh báo
- Báo cáo theo chuẩn ngày/tháng/năm
- Có khả năng cho TPCC tạo các báo cáo riêng cho mỗi trung tâm tải và tạo các báo cáo 1 cách tự động.
- Các báo cáo nâng cao và truy vấn thông tin với kết quả nhanh.
Hình 2
ĐẶC TRƯNG PHẦN MỀM VÀ HỆ THỐNG
- Phần mềm Elipse Power
- Tổng số 20 000 điểm thông tin giám sát
- Tích hợp của các loại rơ le bảo vệ của các nhà sản xuất khác nhau (VAMP, ARTECQ)
- Tích hợp của nhiều loại giao thức-protocols (IEC61850, MODBUS RTU, SNMP, .v.v.)
Hình 3
DỰ BÁO NHU CẦU
Tại Đài Loan, các công ty với quy mô lớn bị hạn chế lượng điện sử dụng bởi Công ty điện lực Đài Loan và TPCC là một trong những nhà máy có quy mô lớn. Phần mềm SCADA Elipse Power cung cấp khả năng đưa ra các dự báo các nhu cầu về điện năng vì vậy TPCC có thể dự đoán được việc sử dụng điện năng nhằm tránh việc sử dụng quá nhiều.Dự báo nhu cầu
Hình 4 là phần màn hình dự báo nhu cầu về điện năng. Chức năng dự báo nhu cầu điện năng sẽ tính toán các số liệu và đưa ra các thông tin cảnh báo cho TPCC trước khi họ sử dụng vượt quá lượng điện năng đã bị giới hạn, vì vậy TPCC có thể kiểm soát được nhu cầu sử dụng điện trong sản xuất.Hình 4-Dự báo nhu cầu điện năng
Tính toán hoàn trả tiền của Công ty Điện Lực Đài Loan
Công ty Điện lực Đài Loan (Taiwan Power Company-TPC) cung cấp đồng hồ điện tính theo một chiều cho TPCC. TPCC có 2 mạch điện kết nối tới (1 lấy từ TPC-đường dây A, 1 từ nguồn tự có-đường dây B). Khi TPC không cung cấp điện bằng đường dây A, thì đường dây B sẽ được sử dụng để cung cấp điện và điện năng cũng chạy tới TPC qua đường dây A. TPC đã không tính lượng điện năng này bởi vì đông hồ điện chỉ tính theo một chiều. Hình 5 là Báo cáo chỉ ra số lượng điện mà TPC đã không tính toán và số tiền họ cần phải trả lại cho TPPC.Hình 5- Báo cáo lượng điện năng truyền về TPC đã không được tính
ĐỒ THỊ QUÁ KHỨ
Phần mềm SCADA Elipse power sẽ cung cấp các đồ thị quá khứ của hệ thống SCADA. TPCC có thể dễ dàng phân tích và đánh giá các dữ liệu quá khứĐồ thị quá khứ
Với đồ thị dữ liệu quá khứ hình 6, khách hàng có thể chon bất cứ dữ liệu nào muốn thể hiện trên đồ thị quá khứ. Đối với TPCC, họ muốn thể hiện kết quả quá khứ của 3 đường khác nhau chỉ với 1 đồ thị giúp cho người quản lý và vận hành của TPCC có thể tính toán các dữ liệu giữa các ngày với nhau dựa trên sự biến đổi của 03 đường.Hình 6 - Đồ thị dữ liệu quá khứ
SƠ ĐỒ CẤU TRÚC HỆ THỐNG
Hình 7- Sơ đồ cấu trúc hệ thống
CÁC LỢI ÍCH
- Dễ dàng giao tiếp giữa hệ thống và thiết bị trong toàn bộ nhà máy, hệ thống giám sát-điều khiển.
- Tiết kiệm nhiều thời gian cho việc thu thập dữ liệu từ tất cả các đồng hồ
- Dễ dàng chuyển đổi dữ liệu giữa các giao thức trong hệ thống.
- Cấu hình đơn giản và linh hoạt bằng các công cụ tiện ích.
- Các giao thức tiêu chuẩn quốc tế
- Hơn 450 giao thức sẵn có để lựa chọn khi xây dựng hệ thống giám sát điều khiển.
