THIET KE HE THONG

HMI/SCADAVGITIA PORTAL



@

TRAN VAN HIEU

THIET KE HE THONG
_HMI/SCADA
YO TIA PORTAL

s&s

NHA XUAT BAN KHOA HOC VA KY THUAT


gWỒHT HN ¡33 TẦIHT

AGA22 2\IMH
" 0 AIT `


LỜI NÓI ĐÀU
Thiết kế hệ thống HMI/SCADA với TIA Portal là cuốn sách
trong bộ sách "THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA VỚI

‘TIA PORTAL” xuất bản năm 2017 với các nội dung như: Làm thế
nào để bắt đấu xây dựng một hệ thống giám sát, điểu khiển với

màn hình SIMATIC HMI và hệ thống SCADA với WinCC Prof của
Siemens từ các bước định hình ban đầu với các đối tượng điều
khiển cơ bản (Basie object), cdc thành phần Element, các đối tượng
điểu khiển Control.. Làm thế nào để phân cấp người dùng với tính.

năng User Administrator, lưu trữ dữ liệu với Historieal data, thiết
lập cảnh báo Alarm, xây dựng công thức với Recipe, thiết lập báo
cáo và in ấn.. Hoặc cơ bản vẻ cách làm thế nào để thực hiện viết
Scripts (VB Script và € Script), thiết kế hiệu qua voi Faceplate.
Đơng thời sách cũng trình bày các bước làm thế nào để thiết lập
hệ thống mạng máy tính SCADA với máy chủ Server và máy tớ
Client, hệ thống máy tính dự phịng Redundant, hệ thống giám sát

điều khiển từ xa thông qua Webnavigator, Sm@rt Server.

Trong lấn tái bản này, tác giả đã dành nhiều thời gian để chỉnh
sửa và bổ sung thêm nội dung như: thiết kế hiệu quả với cửa sổ
màn hình Sereen window, tag prefix, diéu khiển từ xa với Sm@rt
Server, Popup window, Slide-in, cách thiết kế với việc sử dụng các
lớp layer.. hoặc định hướng cho người thiết kế xây dựng những.
phong cách thiết kế phù hợp với yêu cầu của từng khách hàng với

HMI Style và thiết kế hiệu quả, tối ưu với tính năng mới cho
SIMATIC WinCC, 46 là SiVAre.

“hay lời cám ơn tới Quý bạn đọc đã ủng hộ tác giả trong suốt thời
gian qua cho bộ sách: “THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA.

VỚI TIA PORTAL”, trong lần tái bản này tác giả đã chuẩn bị


5


sấn một dự án mẫu (Projeet) để giúp cho bạn đọc dễ dàng hơn
trong việc sử dụng sách hiệu quả. Quý bạn đọc vui lòng quét mã
QR code dudi day để tự tải dự án mẫu này về:

Bộ sách THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA VỚI TIA
PORTAL được viết từ năm 2013 tới nay đã hoàn thành xong 4 tập:

* Tap 1: Ty dong héa PLC 87 ~ 300 với TIA Portal.
* Tap 2: Ty dong hóa PLC S7 — 1200 véi TIA Portal.
= Tap 3: Thiét kế hệ thống HMI/SCADA véi TIA Portal.
" Tập

hiết kế mạng truyên thông công nghiệp véi TIA Portal.

Bộ sách là kết quả chắt lọc, tổng hợp từ những kinh nghiệm, kỹ.

năng, kiến thức...

tác giả thu nhận được sau thời gian dài làm việc

với hệ thống tự động hóa Siemens với PLC - HMI - SCADA va
phần mềm tự động hóa tích hợp tồn diện TIA Portal, với mong.
muốn được chia sẻ lượng kiến thức này tới Quý bạn đọc.
“Hay séng va đam mê - Vì n đam mê là ta cịn sống”

Mọi trao đổi, đóng góp và chia sé, xin gửi về tác giả:
'TRẦN VĂN HIẾU.


Email: tohieu.ple8gmail.com.

Website: www.plevietnam.com.vn
Trân trọng cảm ơn!

Tác giả


Quý bạn đọc vui lòng liên hộ với các nhà sách phân phối bộ sách.
“THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA VỚI TIA PORTAL”

như:
*

Nhà sách Hồng Cương:

o_ Số 102 Lê Hồng Phong, P. 7, TP. Vũng Tàu.
o Website: ine/

* “Trung tâm Phát hành Sách và Văn hóa phẩm Khoa học và Kỹ
thuật - Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật:
ø_ Số 70 phố Trân Hưng Đạo, Q. Hoàn Kiếm, Hà Nội.
o_ Điện thoại: 024.38.220.686/091.303.8683
“Trung tâm Sách kỹ thuật - Giáo trình đại học Bách Khoa:
o Kios 61-63. Số 142, đường Tơ Hiến Thành, P.14, Q.10,
TP. Hồ Chí Minh.
e_ Điện thoại: (84-8) 22.409.897 - 38.646.016.




MỤC LỤC
Lời nói đầu...

Phan I
THIET KE HE THONG GIAM SAT VA DIEU KHIEN CO BAN

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT
VA ĐIỀU KHIỂN

SCADA/HMI

1.1. Giới thiệu chung về hệ thống 8CADA........
1.1.1. Giới thiệu vé lich sit phat trién SCADA
1.1.8. Nguyên tắc cơ bản của hệ thống SCADA.

1.1.3. Phần cứng và phần mềm của hệ thống SCADA.

1.1.4. SCADA và mạng máy tính cục bộ............
1.5. Thực hiện hệ thống scada như thế nào?
1.3. So sánh các thuật ngữ HMI, SCADA, DCS, PLC
và thiết bị đo lường thơng minh.
1.2.1. Màn hình giao diện người va may hmi
1.3.3. Hệ thống giám sát điêu khiển scada.
1.3.3. Hệ thống điều khiển phân tán des........
.3.4. Bộ điều khiển logic có khả năng lập trình PLC
1.2.5. Thiết bị đo lường thông minh................
1.3, Hệ thống SCADA, phần mềm thiết kế SCADA.

1.8.1. Các thành phần của hệ thống SCADA.
1.3.3. Phân mêm thiết kế hệ thống SCADA...
1.3.8. Hệ thống scada dự phịng...
1.4. Câu hỏi ơn tập...


Chương 3
GIỚI THIỆU MÀN HÌNH HMI VÀ SCADA.

TÍCH HỢP VỚI TIA PORTAL

3.1. Giới thiệu phần mềm TIA Portal
:
2.3. Giới thiệu phần cứng màn hình Simatic HMI..
2.2.1, Màn hình SIMATIC Key Panel...
2.2.2. Man hinh SIMATIC Basic Panel.
2.2.3, Màn hình SIMATIC Comfort Panel.....
2.2.4. Màn hình SIMATIC Mobile Panel.........
2.2.5. Màn hinh SIMATIC Industrial Thin Client
2.3. Phần mềm SCADA cia Siemens.
2.3.1. Giéi thigu vé SIMATIC WinCC
2.3.2. Nhiing chtte nang cia WinCC Advanced.
2.3.3. Những chức năng của WinCC Professional..
2.3.4. So sánh giữa WinCC V7 và WinCC Professional
3.8.5. Các ứng dụng với Mobile SIMATIO Apps
2.3.6. Máy tính cơng nghiệp IPC,
3.4. Câu hỏi ơn tập,

Chương 3
TẠO DỰ ÁN MỚI VỚI SIMATIC WINCC


3.1. Tạo dự án mới với SIMATTC WinOC
3.1.1, Khởi tạo giao điện màn hình với chế độ Wizard
8.1.2. Khởi tạo giao điện màn hình với chế độ New..
3.1.8. Khởi tạo một hệ SCADA với WinCC Advaneed.
3.1.4, Khởi tạo một hệ với WinCC Professional
3.2. Cấu hình chung của simatie HMI......
3.8. Hướng dẫn nạp chương trình và sao lưu dữ liệu
của SIMATIC HMI
3.8.1. Hướng dẫn nạp chương trình cho màn hình HMI
10

.B4


.2. Tạo tập tin chạy Runtime với WinCC Advaneed.........
77
3.3.3, Tao tap tin chay Runtime voi WinCC Professional...... 79
3.3.4, Sao lưu dữ liệu, nâng cấp fđrmware màn hình HMI.... 81
3.4. Câu hỏi ôn tập

83

Chương 4

THIẾT KẾ GIAO DIỆN VỚI CÁC CHỨC NĂNG CƠ BẢN
4.1.

Cài đặt cấu hình cơ bản cho WinC . . . . . . . . . . . . . . . . . .


4.1.1.
4.1.2.
4.1.3.
4.1.4.
4.2. Th

Tạo
Tạo
Chu
Cấu

kết nối truyền thông PLC véi Connections .
bảng dữ liệu giao tiếp PLC với HMI Tag...
kỳ cập nhật dữ liệu với Oycles..
hình thuộc tính cho Sereens..

kế giao dién Screen với Toolbox.
4.3.1. Thiết kế giao diện v6i Basie objects
4.9.2. Thiết kế giao diện với Elements.
4.3.3. Thiết kế giao điện với các đối tượng Controls
4.2.4. Thuộc tính của các đối tượng.
4.3. Bài tập ứng dụng.
4.3.1. Đặt vấn để
4.3.3. Hướng dẫn thực hiện.
4.4. Câu hồi ôn tập

85

85
92


„ 107
109
109
126

Chương 5
Luu TRU DU LIEU VỚI HISTORICAL DATA.
VA PHAN QUYEN TRUY CAP VGI ADMINISTRATOR

5.1. Lưu trữ dữ liệu với Historical Data

5.1.1, Data logging va Data logger là gì

128

5.1.2. Tag logging va Data log là gì?........
128
5.1.3. Các định dang tap tin hỗ trợ lưu trữ cho data log....... 129
5.1.4. Các biểu đổ hiển thị cho Data log...
130
11


5.1.5. Các bước thiết lap Data log với Historical data. . . . .
188
52. Phan quyén truy cap véi Administrator.
185
5.3.1. Định nghĩa vẻ Administrator.......
135

5.3.2. Làm việc với Users va User groups........
136
5.3.3. Thực hiện cài đặt với User administrator.
„186
„189
5.8, Bài tập ứng dụng.
5.8.1. Đặt vấn để
139
5.3.3. Hướng đẫn thực hiện.........
pense TAD)
. Câu hỏi ôn tập..
148,
Chương 6

THIẾT KẾ CHỨC NĂNG CẢNH BÁO VỚI ALARM
VA THIET LAP CONG THUC VGI RECIPE

61. “Thiết kế chức năng cảnh báo với Alarm

6.1.1. Chức năng Alarm logging trong WinCC..
6.1.2. Các quy trình thực hiện cảnh báo.
6.
Các trạng thái cảnh báo ~ Alarm States
Các lớp cảnh báo - Alarm Ơlasses.
6.15. Xác nhận cảnh báo ~ Acknowledgement..
6.1.6. Thực hiện cấu hình cho các cảnh báo...
6.1.7. Bài tập ứng dụng với chức năng cảnh báo Alarm........
6.3, 'Thiết lập công thức với Recipe.....
6.3.1. Định nghĩa vẻ công thức ~ Recipe.
6.3.2. Cấu trúc của Recipe..

bs
6.2.3. Trao đổi dữ liệu lưu trữ cila Recipe.
6.3.4. Cấu hình tạo mới và hiển thị cho Recipe
6.8. Câu hỗi ôn tập...

18

Di

156


Phần II

THIẾT
KẾ HỆ THONG
THỐNG SCADA
SCADA VOIMANG
VỚI MẠNG MAY
MÁY TINH
TÍNH —_
EET
Chương 10

HỆ THỐNG MẠNG MÁY TÍNH
10.1. Khái niệm về mạng máy tính...
10.1.1.
Định nghĩa mạng máy tính...
10.1.2. Lợi ích của mạng máy tính


10.1.8. Cấu trúc mạng máy tinh ~ Topology
10.1.4. Giao thức mạng máy tính ~ Protocol

10.2. Mơ hình kết nối giao thức mở OS!

10.2.1. Giới thiệu vé giao thức mở OSI.
10.2.2. Mục đích việc sử dụng mơ hình OSI...
10.2.3. Truyền dữ liệu trong mơ hình OSI
10.2.4, Vai trd và chức năng của các ting
10.3. Mang internet va giao thức TOP/IP......
10.3.1. Giao thức TƠP/I
10.3.2. Chức năng các tẳng trong mơ hình TCP/IP,
10.4. Bảo mật hệ thống mạng...
¬
10.4.1. Tổng quan về an ninh mạng..

10.4.8. Một số phương thức tấn công mạng phổ biến.
10.4.4. Biện pháp bảo mật an ninh mạng
10.4.5. Mang riêng ảo VPN (Virtual Private Networks
10.5. Cấu hình hệ thống mạng máy tính để chay SCADA
10.6. Câu hỏi ơn tập.

15


Chương 11

THIẾT KẾ HỆ THỐNG SCADA VỚI SERVER VÀ CLIENT
11.1. Giới thiệu về mơ hình cLient/8erver.
11.1.1. Mé hinh Client/Server...

1.1.2. Ưu và nhược điểm của Client/8erver..
1.1.8. Giới thiệu về Client.
11.144. Giới thiệu vé Server ...
11.2. Lựa chọn giải pháp Server và Client..
11.8. Yêu cầu phần cứng và phần mềm.
11.4. Hướng dẫn thực hiện.............
11⁄4.1. Cài đặt phần mềm WinCC RT cho máy tính
11.4.2. Cấu hình hệ thống WinCC Server và Client..
11.5. Câu hỏi ơn tập...
Chương 12

THIẾT KẾ HỆ THỐNG SCADA DỰ PHỊNG
VGI REDUNDANCY

12.1. Giới thiệu về hệ thống dự phòng..
12.1.1. Giới thiệu tổng quan về hệ thống dự phòng............310.
12.1.2. Giới thiệu về hệ thống scada dự phòng.
12.2. Yêu cầu phần cứng và phân mềm....
12.3. Hướng dẫn thực hiện...
12.3.1, Cai đặt phần mềm WinCC RT cho máy tính.
12.3.2. Cấu hình hệ thống dự phịng WinCC
19.4. Câu hỏi ơn tập.

16


Chương 13

CẤU HÌNH WEBNAVIGATOR


VA CHUC NANG SM@RT SERVICE

13.1. Giới thiệu vé Webserver va HTML......
13.1.1, Giới thiệu tổng quát vỗ Webserver...
13.1.2. Kiến thức cơ ban vé HTML...
13.1.3. Giới thiệu tổng quát vẻ Web PLC.
181.4. Một số lưu ý khi sử dụng điều khiển từ xa
18.3. Cấu hình Webnavigator......
13.2.1. Giới thiệu vẻ chức năng Webnavigator.
13.2.2. Hướng dẫn cài đặt phần mềm.

b

13.2.3, Cau hinh cho project của WinCC Professional...
13.3.4. Làm việc với các thành phần của Webnavigator.
13.3. Cấu hình chức năng
13.3.1, Giới thiệu vẻ chức năng Sm@rt Option..
13.3.2. Các màn hình hmi hỗ trợ Sm®rt Option.........
13.3.3. Giới thiệu chức năng tuỳ chọn Sm@rt Option...
13.3.4. Cấu hình chức năng tuỳ chọn
13.3.5. Giải pháp VPN với SCALANCE S612 (S615)
13.4, Câu hỏi ôn tap...
Chương 14

THIET KẾ SÁNG TẠO VÀ HIỆU QUẢ VỚI STYLES, LAYER
VA SIVARC

14.1. Tùy chinh thiét ké véi HMI Style....
14.1.1. HMI Style hay HMI Style Sheet là gì?.
14.1.2. Cách khởi tạo HMI Style.

14.1.8. Cách sử dụng HMI Style.........
14.3. Thiết kế HMU/SCAD/

„865
365
365
371
373
7


14.2.1. Thiét ké cơ bản với các lớp Layer..
373
14.3.3. Dịch chuyển các đối tượng trên các lớp Layer.........374
14.2.3. Cai đặt cho lớp layer hoạt động hay ẩn/hiện

14.3. Thiết kế HMI/SCADA sáng tạo với SiVArc.
14.8.1. SiVArc
là gì?.....
14.3.2, Sit dụng sivare trong TIA Portal.
14.3.3. Lam vige cơ bản với SiVArc.
14.3.4. Giới thiệu về luật (rules) của SiVAre...
14.3.5. Cấu hình cơ bản với SiVArc.
14.4. Câu hỏi ôn tập.
Tài liệu tham khảo...

18

374


376
...876
377
378
oe B80
381
393


Phần

|

THIET KE HE THONG GIAM SAT
VÀ ĐIỀU KHIỂN CƠ BẢN
Phần 1 - Thiết kế hệ thống giám sát uà điều khiển cơ bản sẽ giúp
người đọc có cái nhìn tổng quan vẻ màn hình HMI Panel và hệ
thống SCADA với phần mềm WinCC trén nén tang TIA Portal,
Phan này giới thiệu tới người đọc từ các định nghĩa cơ bản về màn.

hình HMI, SCADA, DCS.. để giúp người đọc có cái nhìn tổng quát
vẽ hệ thống, cũng như hướng đẫn người đọc thiết kế giao tiếp giữa
hệ thống SCADA

với hệ thống tự động hoá (PLC), tạo tập tin chạy.

ứng dụng Runtime, lưu trữ dữ liệu quá trình với cơ sở dữ liệu SQL

hay MS Offic:


Ngồi ra cịn hướng dẫn người đọc cách xây dựng một hệ thống
Scada véi bố cục đơn giản nhưng đây đủ các tính năng với Recipe,
biểu đổ Trend, chức năng của Administrators, Faceplate, sử dung
các mã lệnh với C-Seript, VB-Script vào trong hệ thống SCADA.
Ngoài ra cịn giúp người đọc hiểu được quy trình và các bước nâng,
cấp màn hình thế hệ cũ sang màn hình thế hệ mới, hệ thống
SIMATIC WINCC phiên bản Glassie từ V3 lên V7, cũng như việc
chuyển đổi project lên SIMATIC WINCƠ của TIA Portal,

19


Chuong 1

TONG QUAN VE HE THONG GIAM
SAT VA DIEU KHIỂN SCADA/HMI
Chuong 1 gidi thiệu tổng quan hệ thống SCADA, HMI, PLC, DCS.
Từ đó giúp người thiết kế hệ thống tự phân định giữa SCADA và
DCS vì cho tới hiện nay đây vẫn là điểu gây tranh cãi đối với
nhiều người.
Việc thiết kế hệ thống tự động hoá sẽ trở nên đơn giản hơn nếu
người thiết kế hiểu được cấu trúc rõ ràng của phần cứng, phần
mềm, nhiệm vụ của từng thành phần trong hệ thống đó và chương.
này với trình bày ngắn gọn sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ hơn những vấn.
để trên.

20


1.1. GIGI THIEU CHUNG VE HE THONG SCADA


1.1.1. Giới thiệu về lịch sử phát triển SCADA
Chương này cung cấp đốn người sử dụng sự hiểu biết thấu đáo về
các khái niệm cơ bản, những vấn đẻ xảy ra trong thực tế và một
cái nhìn định hướng tương lai của hệ thống SCADA. Cách thức và
những thơng tin chỉ tiết có thể được tìm thấy trong tài liệu hướng
dẫn (tài liệu manual) của một hệ thống SCADA bất kỳ đã bị các
cơng ty tự động hóa cố ý hoặc vơ tình bỏ qua các khái niệm và
định nghĩa này.

Giới thiệu các nguyên tắc cơ bản và thuật ngữ được sử dụng trong.
linh vực SCADA. Một chủ để chính và xuyên suốt được nhắc lại
trong chương này là:
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) đã được mọi
người biết đến là những hệ thống điểu khiển. Hệ thống SCADA
đầu tiên được sử dụng bằng các thiết bị như đồng hỗ của tủ điện
điều khiển, các đèn báo và máy ghi biểu đổ. Người vận hành van
bành các nút điểu khiển khác nhau để thực hiện việc giám sát
điêu khiển. Các thiết bị này đã và đang được sử dụng để thực hiện
việc điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu ở một số các nhà máy
và xí nghiệp hiện nay.

Hình 1.1. Một ví dụ minh họa vẻ hệ thống SCADA đầu tiên
Lợi điểm của hệ thống SCADA với các cảm biến kết nối trực tiếp
với tủ điện điều khiển:
21


“Đơn giản, dễ dàng lấp đặt mà không cẩn phải có CPU,
RAM, ROM hay bất kỳ phần mềm lập trình nào cả.

= Cảm biến được kết nối trực tiếp tới các đổng hổ đo, nút
nhấn và đèn báo ở trên tủ điện điều khiển.
+ Đơn giản và chỉ phí thấp khi thêm một thiết bị đơn giản
như nút nhấn hay đèn báo chỉ thị.
Nhược điểm khi kết nối trực tiếp cảm biến tới tủ điện điều khiển:
sẽ trở lên khó quản lý khi lấp đặt lên tới
«_ Số lượng dây.

cả trăm cầm biến.

+

Số lượng và kiểu dữ liệu thu thập được rất nhỏ và sơ đẳng.

=_ Lắp đặt thêm cảm biến dẫn đẩn trở lên khó khăn hơn khi
hệ thống lớn lên.
*_ Cấu hình và chỉnh sửa hệ thống trở nên vơ cùng khó khăn.
~ _ Khơng thể thực hiện được việc mô phỏng dữ liệu thực tế.
=_ Lưu trữ dữ liệu ở mức tối thiểu và rất khó quản lý
=_ Không tất được trạng thái giám sát dữ liệu và cảnh báo khi
cần.

"_ Phải có người giám sát hoạt động của đồng hỗ đo.

1.1.2. Nguyên tắc cơ bản của hệ thống SCADA.
Trong q trình sản xuất cơng nghiệp, các tiện ích cơng cộng và
dịch vụ cá nhân, các ngành giải trí và an ninh cơng nghiệp hiện
nay đồi hỏi việc kết nối các thiết bị và những hệ thống ở
khoảng cách xa. Điều này có thể dao động từ vài trăm mét lên
đến hàng trăm nghìn mét. Do đó việc điểu khiển từ xa được sử

dụng để gửi các lệnh, chương trình và nhận được thơng tin từ
các địa điểm ở xa.
SCADA dùng để chỉ đến việc kết hợp điều khiển từ xa và việc thu
thập dữ liệu. SCADA bao gồm việc thu thập các thông tin, chuyển.
dữ liệu vẻ hệ thống trung tâm, thực hiện các phân tích nào cẩn
22


thiết và điểu khiển rồi sau đó hiển thị các thơng tin đó trên một
màn hình điểu khiển nào đó. Các hoạt động được u cầu kiểm
sốt sau đó sẽ được trả lại hệ thống.

Trong những hệ thống thu thập dữ liệu đầu tiên, việc điều khiển
hệ thống sản xuất và nhà máy được sử dụng bằng các thiết bi rg le
logic (relay logic). Với sự ra đời của CPU và các thiết bị điện tử
khác, các nhà sản xuất tích hợp điện tử số (đigital electronic) vao
thiết bi rv le logic. Bộ điều khiển logic có khả năng lập trình PLC
là một trong những hệ thống được sử dụng rộng rãi nhất trong
ngành công nghiệp. Khi cân thiết để giám sát và điều khiển nhiều
thiết bị trong nhà máy lớn, các bộ điểu khiển PLC đã được phân
tán và hệ thống trở nén thong minh va nhỏ gọn hơn.

R....

li dày À

oes

2


til

Hinh 1.2. Két nối mạng giữa PC tdi PLC hoặc DCS với cảm biến
Lợi điểm của hệ thống PLC ~ SCADA ~ DƠS:
+ Máy tính có thể ghỉ và lưu trữ số lượng dữ liệu lớn.
*

Dir ligu 6 thé được hiển thị theo nhiều cách phù hợp với

yêu câu của người sử dụng.

~_ Hàng nghìn cảm biến có thể được kết nối vào hệ thống.

*_ Người vận hành có thể kết hợp dữ liệu mô phỏng thực tế
vào trong hệ thống.

23,


=

Nhiéu kiéu di ligu có thể được thu thập từ các bộ xử lý tín
hiệu ở xa RTU (Remote Terminal Unit).

=

Di liệu có thể được xem khơng chỉ ở tại nơi vận hành mà ở

bất kỳ nơi nào theo yêu cầu người sử dụng.
Nhược điểm của hệ thống:

+ Hệ thống này phức tạp hơn nhiều so với việc sử dụng tủ
điều khiển cổ điển.

+ Oẩn các kỹ năng vận hành hệ thống khác nhau như phân
tích hệ thống hay lập trình hệ thống.
=_ Người vận hành chỉ có thể quan sát qua hệ thống PLC.
Với yêu cầu cho các hệ thống nhỏ

hơn

và thông minh

hơn, cảm

biến được thiết kế với sự thông minh của các bộ điều khiển PLC
và DCS. Céc thiết bị này được biết đến với tên goi IED ~ thiết bị
điện tử théng minh (Intelligent Electronic Devices). Cac IED duge
kết nối qua hé théng mang “fieldbus” nhu Profibus, Profinet,
DeviceNet hode Foundation Fieldbus tới PC. Chúng đủ thông minh

để thu thập dữ liệu, truyền thông với các thiết bị khác. Mỗi một bộ
cảm biến “siêu” thơng minh có thể có nhiêu hơn cảm bién onboard.

Thơng thường một TED có thể bao gồm các tín hiệu ngõ vào.

analog, ngõ ra analog, bộ điểu khiển PID, hệ thống truyền thông
và bộ nhớ chương trình.

3
there

Hình 1.8. Kết nối mạng giữa PC tới IED
Lợi điểm của hệ thống sử dụng với các IED:
=_ Tối giản kết nối tới mức cân thiết,
24


+
*

Ngudi van hanh c6 thé thay duge téi cấp cảm biến.
Dit ligu nhan duge tir cdc thiết bị có thể bao gồm các thông
tin như: số seri của thiết bị, mã số model, khi nào nó được
kết nối và bởi ai đó.

=_ Tất cả các thiết bị có thể được lắp đặt và thay thế một cách
dễ dàng.
*_ Thiết bị nhỏ hơn nôn không gian để lắp đặt hệ thống thu
thập dữ liệu sẽ ít hơn.
Nhược điểm của hệ thống sử dụng với các TED:
=_ Hệ thống phức tạp hơn, địi hỏi nhân viên được đào tạo tốt
hơn mới có thể vận hành hệ thống.
“_ Cảm biến đất hơn.
* _ Các IED dựa quá nhiều vào hệ thống mạng truyền thông.

1.1.3. Phần cứng và phần mềm của hệ thống SCADA
1.1.3.1. Phần cứng của hệ thống SCADA.

‘Mot hệ thống SCADA bao gồm một số bộ RTU thu thập dữ liệu và
gửi về trạm chủ (master) thông qua hệ thống mạng. Trạm chủ hiển
thị dữ liệu thu thập và cho phép người vận hành thực hiện việc

điều khiển các tác vụ từ xa.

Dữ liệu chính xác và kịp thời cho phép tối ưu hóa việc vận hành
nhà máy và q trình sản xuất. Những lợi ích khác như tính hiệu
quả, đáng tin cậy và quan trọng nhất là sự an toàn trong vận hành
hệ thống. Kết quả là chỉ phí thấp hơn với việc sử dụng các hệ
thống không dùng tự động hóa trước đây.
Một hệ thống SCADA phức tạp có thể phân thành năm cấp độ
+ _ Các thiết bị trường (feld level) và các thiết bị điều khiển.
+ _ Các thiết bị đầu cuối và các bộ RTU (PLC).
=_ Hệ thống truyền thông mạng.
25


+

Các trạm chủ

+ _ Việc chuyển dữ liệu quá trình trong hệ thống máy tính, hệ
thống mạng.
Bộ RTU cung cấp giao thức kết nối tới các cảm biến tương tự
(analog) và cầm biến số tương ứng với mỗi tín hiệu thực tế,
Hệ thống truyền thông mạng cung cấp giao thức truyền thông giữa
trạm chủ và các thiết bị ở xa. Việc truyễn thơng này có thể sử
dụng dây dẫn tín hiệu, cáp quang, dây điện thoại, thậm chí có thể
sử dụng tín hiệu vệ tỉnh. Các giao thức cụ thể và kiểm tra phát
hiện lỗi được sử dụng hiệu quả và tối ưu quá trình truyền dữ liệu.
Trạm chủ (hoặc trạm con) thu thập dữ liệu từ các bộ RTU khác
nhau và cung cấp một giao diện để hiển thị thông tin và điểu
khiển các thiết bị ở xa.

1.1.3.2. Phần mềm của hệ thống SCADA

Phân mm SƠADA có thể chia thành hai loại là bản quyền hoặc
mở. Những công ty phát triển phẩn mềm bản quyền để giao tiếp

với phân cứng của họ. Các hệ thống này được bán giống như cung.

cấp các giải php theo dang “chìa khóa trao tay”. Vấn để chính của.
hệ thống này là quá phụ thuộc vào nhà cung cấp. Hệ thống phẩn
mêm mở đã trở nên phổ biến vì khả năng tương tác mà chúng
mang

lại cho hệ thống. Khả

năng tương tác là khả năng để kết

hợp các thiết bị của nhiều nhà sản xuất trên cùng một hệ thống.

'WINCC là một trong những gói phần mềm mở có trên thị trường.
hệ thống SOADA. Ngồi ra, một số gói phẩn mềm SCADA hién
nay được tích hợp luôn việc quản lý năng lượng, quản lý hệ thống
nhà máy toàn diện...

26


§£

1


Hình 1.4. Kiểu hệ thống Seada điển hình
Những đặc điểm chính của phân mém SCADA:

Giao diện người ding — user interface
Hién thi 46 hoa - Graphies displays
Cảnh báo ~ Alarm
Lưu đồ trạng thái ~ ‘Trend
Giao diện kết nối RTU (PLC) — Interface
Khả năng mở rộng — Scalability
'Truy xuất dữ liệu ~ Access to data
Cơ sở dữ liệu ~ Database
Giao thức mạng ~ Network protocool
Hệ thống dự phòng ~ Redundaney
Hệ thống mạng chủ tớ ~ Client/Server
1.1.4. SCADA và mạng máy tính cục bộ

Mạng máy tính cục bộ (LAN - Loeal Area Networks) là việc chia
sẻ thông tin và tài nguyên hệ thống. Để cho phép tất cả các Nút
(Node) trén mang SCADA có thể chia sẻ thơng tin thì chúng cẩn

phải được kết nối bởi một số giao thức truyền dẫn. Phương pháp

27