Hệ thống SCADA là gì? Cấu trúc, ứng dụng và 5 lợi ích cơ bản

Trong thời đại công nghiệp 4.0, việc quản lý và vận hành các hệ thống công nghiệp ngày càng trở nên phức tạp và đòi hỏi sự chính xác, hiệu quả cao. Hệ thống SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) chính là minh chứng tiêu biểu cho xu hướng này. Đây là giải pháp tối ưu, mang đến khả năng giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu thông minh cho các quy trình sản xuất và vận hành đa dạng. Vậy SCADA là gì? Cấu trúc, ứng dụng và những lợi ích thực tế ra sao? Hãy cùng AI TECH tìm hiểu qua bài viết sau

Hệ thống SCADA là gì?

SCADA là từ viết tắt của Supervisory Control and Data Acquisition, có nghĩa là Giám sát điều khiển và thu thập dữ liệu. Hệ thống SCADA là một hệ hống phần cứng và phần mềm được sử dụng để giám sát, điều khiển và thu thập thông tin dữ liệu từ thực tế. Nó được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong công nghiệp, để giám sát và điều khiển các dây chuyền sản xuất và nhà máy.

Hệ thống SCADA được thiết kế để thực hiện các chức năng chính sau:

• Thu thập dữ liệu hoạt động từ các cảm biến điện tử hoặc các thiết bị IoT công nghiệp ứng dụng thị giác máy tính.
• Phần mềm SCADA sẽ xử lý các thông tin đã thu thập được
• Hiển thị các dữ liệu thông tin đã thu thập cũng như kết quả sau khi xử lý
• Nhận và gửi các lệnh từ bộ phận điều hành đến các thiết bị trong nhà máy

Lịch sử phát triển của SCADA

Hệ thống SCADA đã trải qua một hành trình dài phát triển, từ cấu trúc đơn giản ban đầu đến những hệ thống hiện đại và phức tạp ngày nay:

1. Cấu trúc Monolithic: Mô hình hệ thống SCADA đời đầu, chỉ gồm một trạm giám sát duy nhất. Sử dụng máy tính lớn để giám sát cảm biến và điều khiển thiết bị. Ccó chức năng hạn chế, chỉ đáp ứng nhu cầu cơ bản.
2. Cấu trúc Distributed: Với sự ra đời của mạng LAN, cấu trúc phân tán đã được phát triển, cho phép kết nối nhiều trạm điều khiển và giám sát trong một mạng lưới để giao tiếp với nhau. Một số hệ thống SCADA thế hệ thứ hai này vẫn đang hoạt động cho đến ngày nay.
3. Cấu trúc Networked: Sự phát triển của công nghệ và giao thức mạng, cũng như mạng diện rộng (WAN), đã dẫn đến sự ra đời của cấu trúc mạng cho hệ thống SCADA. Với kiến trúc này, việc giám sát có thể được thực hiện từ xa, ngay cả ở những vị trí địa lý cách xa nhà máy. Phần lớn các hệ thống SCADA hiện nay đều được xây dựng trên cấu trúc nối mạng.
4. Internet vạn vật (IoT): Hệ thống SCADA thế hệ thứ 4 hiện đại, là một phần của cuộc cách mạng Công nghiệp 4.0. Kết hợp sức mạnh của Internet vạn vật (IoT) và truyền thông dữ liệu phi tập trung, mang lại sự linh hoạt và kết nối tốt hơn cho SCADA. Tuy nhiên, việc chuyển sang cấu trúc phi tập trung và sử dụng điện toán đám mây cũng đặt ra những thách thức về bảo mật dữ liệu nhạy cảm từ hệ thống SCADA

Cấu trúc hệ thống SCADA

Sau khi đã hiểu SCADA là gì, ta có thể hình dung được hệ thống SCADA được cấu tạo từ nhiều cấp, mỗi cấp đảm nhiệm một chức năng riêng biệt, liên kết chặt chẽ với nhau để đảm bảo hoạt động hiệu quả cho toàn hệ thống. Dưới đây là mô tả chi tiết về cấu trúc hệ thống SCADA:

Cấp thiết bị:

• Thành phần: Gồm các thiết bị đo lường như cảm biến, bộ chuyển đổi tín hiệu đo lường, bộ truyền tín hiệu và thiết bị hoạt động như động cơ, biến tần, van và các bộ điều khiển van.
• Vai trò: Thu thập dữ liệu về trạng thái hoạt động của các thiết bị, quy trình sản xuất tại hiện trường. Chuyển đổi dữ liệu thu thập được sang dạng tín hiệu phù hợp để truyền đến các bộ xử lý trung tâm.

Hệ thống mạng truyền thông:

• Thành phần: Gồm các mạng truyền thông công nghiệp SCADA, các thiết bị viễn thông và các thiết bị chuyển đổi dồn kênh.
• Vai trò: Truyền tải dữ liệu được thu thập từ cấp thiết bị đến các cấp điều khiển cao hơn Đảm bảo sự kết nối thông suốt giữa các thành phần trong hệ thống SCADA, giúp cho việc giám sát và điều khiển được diễn ra hiệu quả.

Cấp điều khiển cục bộ:

• Thành phần: Gồm thiết bị trạm đầu xa RTU (Remote Terminal Unit) và các thiết bị điều khiển logic PLC + HMI.
• Vai trò: Nhận dữ liệu từ các thiết bị đo lường tại cấp thiết bị. Xử lý sơ bộ dữ liệu và truyền đến cấp điều khiển giám sát. Thực hiện các lệnh điều khiển từ cấp điều khiển giám sát gửi về để điều chỉnh hoạt động của các thiết bị. Hiển thị thông tin trạng thái hoạt động của các thiết bị và quy trình sản xuất trên màn hình HMI.

Cấp điều khiển giám sát:

• Thành phần: Gồm hệ thống phần mềm SCADA và màn hình giao diện HMI.
• Vai trò: Giám sát và điều khiển toàn bộ hệ thống SCADA. Thu thập dữ liệu từ các thiết bị RTU và PLC, sau đó xử lý, phân tích và hiển thị dữ liệu trên màn hình HMI. Cho phép người vận hành theo dõi và nắm bắt tình trạng hoạt động của hệ thống một cách trực quan. Cung cấp các công cụ để người vận hành điều chỉnh thông số, đưa ra các quyết định điều khiển phù hợp nhằm tối ưu hóa hiệu quả hoạt động của hệ thống.

>>Xem thêm: Sự khác biệt giữa PLC và SCADA trong tự động hóa là gì?

Ứng dụng của hệ thống SCADA là gì?

Hệ thống SCADA có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau, từ các doanh nghiệp nhỏ đến các nhà máy lớn và thậm chí cả các tập đoàn đa ngành nghề. Khả năng giám sát và thu thập dữ liệu của SCADA mang lại nhiều lợi ích quan trọng trong việc tự động hóa sản xuất.

Dữ liệu thu thập được từ hệ thống SCADA không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn cải thiện hiệu quả của toàn bộ quy trình, đồng thời hỗ trợ giảm thiểu chi phí bảo trì. Các phân tích dựa trên dữ liệu từ SCADA cung cấp các thông tin quan trọng để hỗ trợ ra quyết định và tối ưu hóa hoạt động.

Một số lĩnh vực và ngành công nghiệp nổi bật đang sử dụng hệ thống SCADA bao gồm:

• Sản xuất: Giám sát và điều khiển dây chuyền sản xuất, theo dõi chất lượng sản phẩm, quản lý kho hàng nguyên vật liệu.
• Nhà máy năng lượng: Ứng dụng của scada trong hệ thống điện, nước, nhiệt, tối ưu hóa sản xuất năng lượng, đảm bảo an toàn vận hành.
• Nhà máy xử lý nước, nước thải: Giám sát và điều khiển quy trình xử lý, đảm bảo chất lượng nước đạt tiêu chuẩn, bảo vệ môi trường.
• Ngành dược: Giám sát điều kiện môi trường trong nhà máy sản xuất thuốc, đảm bảo chất lượng sản phẩm dược phẩm theo quy định.
• Thực phẩm và đồ uống: Kiểm soát quy trình sản xuất thực phẩm, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, truy xuất nguồn gốc sản phẩm.
• Công nghiệp dầu khí: Giám sát và điều khiển hoạt động khai thác, vận chuyển, chế biến dầu khí, đảm bảo an toàn và hiệu quả.
• Tái chế: Giám sát và điều khiển quy trình phân loại, xử lý rác thải, góp phần bảo vệ môi trường.

Lợi ích khi ứng dụng SCADA là gì?

Hệ thống SCADA đóng vai trò then chốt trong việc tối ưu hóa hoạt động sản xuất, mang lại lợi ích thiết thực cho các doanh nghiệp. Hệ thống này cho phép giám sát, điều khiển, thu thập và phân tích dữ liệu quy trình vận hành từ xa, qua đó mang lại nhiều lợi ích nổi bật như:

1. Nâng cao hiệu quả vận hành: SCADA giúp doanh nghiệp kiểm soát và điều khiển thiết bị, quy trình sản xuất từ xa thông qua giao diện HMI, tiết kiệm thời gian và nhân lực di chuyển. Hệ thống tự động thu thập dữ liệu về thông số vận hành, sản xuất theo thời gian thực, giúp nhà quản lý nắm bắt tình hình tổng thể, đánh giá hiệu quả hoạt động và đưa ra quyết định điều chỉnh kịp thời.
2. Tối ưu hóa quy trình sản xuất: Nhờ khả năng thu thập và phân tích dữ liệu, doanh nghiệp có thể xác định điểm “nghẽn”, lãng phí trong quy trình sản xuất, từ đó đề xuất giải pháp tối ưu hóa, nâng cao hiệu quả. SCADA cũng hỗ trợ tự động hóa các thao tác lặp đi lặp lại, giảm thiểu sai sót do con người và giải phóng nhân lực cho các công việc giá trị gia tăng hơn.
3. Nâng cao chất lượng sản phẩm: SCADA theo dõi và giám sát các thông số liên quan đến chất lượng sản phẩm, giúp phát hiện sớm sai lệch, điều chỉnh quy trình kịp thời để đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn tốt nhất.
4. Tiết kiệm chi phí vận hành: Hệ thống SCADA tự động hóa quy trình, giảm nhu cầu giám sát thủ công, tiết kiệm chi phí nhân công đáng kể. Đồng thời, theo dõi và điều chỉnh mức tiêu thụ năng lượng theo thời gian thực giúp doanh nghiệp sử dụng năng lượng hiệu quả, tiết kiệm chi phí. Hơn nữa, phát hiện sớm sự cố tiềm ẩn giúp bảo trì chủ động, tránh hư hỏng nặng, giảm chi phí sửa chữa và thay thế thiết bị.
5. Nâng cao tính an toàn: SCADA hạn chế sự hiện diện của con người trong khu vực nguy hiểm, độc hại, bảo vệ sức khỏe và an toàn cho người lao động. Hệ thống cũng được bảo mật bằng các giải pháp tiên tiến, giúp bảo vệ dữ liệu sản xuất và chống lại các truy cập trái phép.
6. Bảo toàn vốn đầu tư: SCADA được thiết kế linh hoạt, dễ dàng mở rộng và tích hợp với các hệ thống khác, đáp ứng nhu cầu phát triển sản xuất trong tương lai. Hệ thống cập nhật liên tục với các công nghệ tiên tiến, đảm bảo hiệu quả hoạt động lâu dài và tối ưu hóa lợi ích đầu tư.

A.I Tech – Đơn vị thiết kế hệ thống SCADA Uy tín – Chất lượng – Hiệu quả

A.I Tech tự hào là đơn vị đi đầu trong lĩnh vực cung cấp giải pháp thiết kế hệ thống SCADA trọn gói cho các doanh nghiệp hoạt động trong ngành công nghiệp. A.I Tech cam kết mang đến cho khách hàng những giải pháp tối ưu nhất, đáp ứng mọi nhu cầu về tự động hóa và giám sát quy trình sản xuất.

Tại sao nên lựa chọn A.I Tech?

• Uy tín: Với gần 15 năm kinh nghiệm, A.I Tech đã khẳng định được vị thế và uy tín trên thị trường. Chúng tôi đã hợp tác thành công với nhiều doanh nghiệp lớn nhỏ trong các ngành công nghiệp khác nhau, mang đến những giải pháp SCADA hiệu quả, góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động và tối ưu hóa lợi nhuận cho khách hàng.
• Chất lượng: Chúng tôi luôn đặt chất lượng lên hàng đầu trong mọi dự án. Hệ thống SCADA do A.I Tech thiết kế được xây dựng dựa trên nền tảng công nghệ tiên tiến, đảm bảo độ tin cậy cao, hoạt động ổn định và bền bỉ theo thời gian.
• Hiệu quả: Với đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm và chuyên môn cao, A.I Tech luôn tối ưu hóa thiết kế hệ thống SCADA để mang lại hiệu quả cao nhất cho khách hàng. Hệ thống của chúng tôi giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí vận hành, nâng cao năng suất lao động và cải thiện chất lượng sản phẩm.
• Dịch vụ chuyên nghiệp: A.I Tech cung cấp dịch vụ trọn gói từ tư vấn, thiết kế, thi công, lắp đặt đến bảo hành, bảo trì hệ thống SCADA. Chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ khách hàng 24/7, giải đáp mọi thắc mắc và yêu cầu một cách nhanh chóng và hiệu quả nhất.

Liên hệ ngay với A.I Tech để được tư vấn miễn phí và nhận báo giá chi tiết cho giải pháp SCADA phù hợp với nhu cầu của doanh nghiệp!

• Hotline: 0949491355
• Email: info@aitech.com.vn
• Website: https://aitech.com.vn/

Trên đây A.I Tech đã tổng hợp và cung cấp đến bạn những thông tin cơ bản nhất về SCADA là gì, cũng như những ứng dụng và lợi ích của hệ thống này. Chúng tôi hy vọng bạn đã có thêm một góc nhìn tổng quan để ứng dụng nó cho doanh nghiệp mình một cách hiệu quả và toàn diện.