Phân biệt hệ thống SCADA và DCS – Nên sử dụng hệ thống nào?

Trong quá trình chuyển đổi số,  tự động hóa công nghiệp, việc lựa chọn hệ thống giám sát và điều khiển phù hợp là một quyết định quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và an toàn của quy trình sản xuất. Hệ thống SCADA và DCS là hai trong số những giải pháp phổ biến. Tuy nhiên, mỗi hệ thống lại có những đặc điểm và ứng dụng khác nhau. Bài viết này của A.I Tech sẽ giúp bạn phân biệt rõ ràng giữa SCADA và DCS, từ đó đưa ra quyết định nên sử dụng hệ thống nào phù hợp với nhu cầu cụ thể của doanh nghiệp.

Phân biệt dựa trên khái niệm hệ thống SCADA và DCS

Hệ thống SCADA

SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) là hệ thống điều khiển và giám sát dữ liệu từ xa, cho phép quản lý các quy trình công nghiệp phân tán trên một phạm vi lớn. SCADA không chỉ thu thập dữ liệu từ các thiết bị cảm biến và bộ điều khiển mà còn cho phép giám sát và điều khiển các thiết bị này từ một trung tâm điều hành. Hệ thống SCADA bao gồm các thành phần chính như RTU, PLC, HMI, và một hệ thống máy chủ để xử lý và lưu trữ dữ liệu.

Hệ thống DCS

DCS (Distributed Control System) là một hệ thống điều khiển phân tán, thiết kế để quản lý và điều khiển các quy trình công nghiệp từ nhiều vị trí khác nhau trong cùng một mạng lưới. DCS thường được tích hợp sâu vào quy trình sản xuất, với các bộ điều khiển nằm gần các thiết bị vận hành, giúp giảm độ trễ và tăng cường khả năng điều khiển.

Phân biệt SCADA và DCS dựa trên cấu trúc chính

Cấu trúc chính của SCADA

Hệ thống SCADA có cấu trúc phân tán, bao gồm các thành phần sau:

• Remote Terminal Units (RTUs): RTU là các thiết bị đầu cuối nằm tại hiện trường, chịu trách nhiệm thu thập dữ liệu từ các cảm biến và thiết bị đầu vào, sau đó truyền dữ liệu này về trung tâm điều khiển, và thực hiện một số tác vụ từ trung tâm.
• Programmable Logic Controllers (PLCs): PLC là các bộ điều khiển lập trình, điều khiển quá trình hoặc thiết bị cụ thể. PLC có thể hoạt động như một RTU, nhưng thường tích hợp sâu hơn vào quy trình sản xuất.
• Human-Machine Interface (HMI): HMI cung cấp giao diện để người vận hành tương tác với hệ thống SCADA.
• Communication Infrastructure: Đây là cơ sở hạ tầng truyền thông kết nối các RTU và PLC với trung tâm điều khiển.
• Central Monitoring Station (CMS): Trung tâm điều khiển hoặc máy chủ trung tâm là nơi tổng hợp và phân tích dữ liệu từ các RTU và PLC. Tại đây, dữ liệu được lưu trữ, xử lý, và hiển thị cho người vận hành thông qua HMI. CMS cũng chịu trách nhiệm phát lệnh điều khiển ngược lại các thiết bị tại hiện trường.

SCADA có cấu trúc phân tán với các thành phần nằm rải rác trên một diện rộng, cho phép quản lý các quy trình trải dài trên nhiều địa điểm khác nhau. Các thành phần của SCADA tích hợp với nhau để cung cấp khả năng giám sát và điều khiển từ xa.

Cấu trúc chính của DCS

Hệ thống DCS có cấu trúc tập trung và phân tán, được thiết kế để điều khiển và quản lý các quy trình công nghiệp trong một khu vực giới hạn. Cấu trúc của DCS bao gồm các thành phần sau:

• Local Control Station (LCS): LCS là các trạm điều khiển nằm gần các thiết bị hoặc quy trình mà chúng kiểm soát. Mỗi LCS có nhiệm vụ thu thập dữ liệu từ các cảm biến, thực hiện các tác vụ điều khiển tự động, và gửi lệnh điều khiển đến các thiết bị hiện trường.
• Operator Station (OS): Tại OS, người vận hành có thể theo dõi dữ liệu hoạt động của hệ thống, đưa ra các điều chỉnh cần thiết, cho phép quản lý toàn diện quy trình sản xuất.
• Engineering Station (ES): ES là nơi các kỹ sư thực hiện các công việc kỹ thuật như thiết kế, lập trình, cấu hình hệ thống điều khiển, bảo trì hệ thống, và giám sát hiệu suất hệ thống để đảm bảo hoạt động ổn định.
• Hệ thống truyền thông: Bao gồm hai thành phần chính: bus trường (field bus) và bus hệ thống (system bus). Bus trường chịu trách nhiệm kết nối các LCS với các trạm vào/ra phân tán và các thiết bị hiện trường. Bus hệ thống có nhiệm vụ nối mạng các LC với nhau và với OS và ES.

DCS có cấu trúc phân tán với các bộ điều khiển nằm gần thiết bị, nhưng sự phân tán này tập trung trong một khu vực nhỏ, chẳng hạn như một nhà máy. DCS tập trung vào việc điều khiển thời gian thực các quy trình công nghiệp, được tích hợp chặt chẽ giữa các bộ điều khiển và thiết bị hiện trường, giúp quản lý hiệu quả các quy trình công nghiệp phức tạp.

Bảng so sánh hệ thống SCADA VÀ DCS

Để có cái nhìn tổng quan và chi tiết hơn về sự khác biệt giữa SCADA và DCS, dưới đây là bảng so sánh về 2 hệ thống này.

Tiêu chí	SCADA	DCS
Khái niệm	SCADA là hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu từ xa, thường được sử dụng để quản lý các quy trình trải rộng trên nhiều địa điểm khác nhau.	DCS  là hệ thống điều khiển phân tán, tập trung vào điều khiển và quản lý các quy trình công nghiệp trong một khu vực cụ thể.
Cấu trúc chính	Gồm các thành phần như RTUs, PLCs, HMI, CMS, và hệ thống truyền thông để giám sát và điều khiển từ xa.	Gồm các trạm điều khiển cục bộ (LCS), trạm vận hành (OS), trạm kỹ thuật (ES), và hệ thống truyền thông với bus trường và bus hệ thống.
Phạm vi áp dụng	Phù hợp cho các ứng dụng trải rộng, như quản lý năng lượng, hệ thống nước, hoặc các hệ thống hạ tầng lớn khác.	Thường áp dụng trong các nhà máy hoặc cơ sở sản xuất.
Chức năng chính	Giám sát dữ liệu thời gian thực và điều khiển từ xa, chủ yếu tập trung vào việc thu thập và hiển thị thông tin cho người vận hành.	Điều khiển tự động các quy trình công nghiệp với sự chính xác cao, tập trung vào việc điều khiển và ổn định hệ thống.
Hệ thống truyền thông	Sử dụng mạng truyền thông rộng để kết nối các RTU và PLC với trung tâm điều khiển, thường qua các mạng công cộng hoặc riêng tư.	Hệ thống truyền thông nội bộ, bao gồm bus trường (field bus) và bus hệ thống (system bus), đảm bảo kết nối giữa các trạm điều khiển, trạm vận hành, và trạm kỹ thuật.
Tính năng giám sát	Mạnh về giám sát và thu thập dữ liệu từ xa, cho phép người vận hành theo dõi các quy trình phân tán trên diện rộng.	Tích hợp giám sát và điều khiển, nhưng chủ yếu tập trung vào việc điều khiển và quản lý các quy trình nội bộ của nhà máy.
Tính linh hoạt	Linh hoạt hơn trong việc tích hợp với nhiều loại thiết bị và hệ thống khác nhau, thường qua các giao thức chuẩn mở.	Tính linh hoạt hạn chế hơn, nhưng tích hợp sâu và tối ưu cho các quy trình công nghiệp cụ thể.
Khả năng mở rộng	Dễ dàng mở rộng để bao phủ nhiều khu vực hoặc địa điểm khác nhau.	Mở rộng trong một phạm vi nhất định, thường là trong cùng một cơ sở sản xuất.
Chi phí triển khai	Thường thấp hơn do có thể tận dụng mạng truyền thông có sẵn và dễ dàng mở rộng.	Chi phí cao hơn do yêu cầu hệ thống phần cứng và mạng truyền thông riêng biệt, với sự tích hợp chặt chẽ.

Bảng so sánh hệ thống SCADA và DCS

Nên lựa chọn hệ thống SCADA hay DCS cho doanh nghiệp?

Khi quyết định lựa chọn giữa SCADA và DCS cho doanh nghiệp, cần dựa trên nhu cầu cụ thể của quy trình và phạm vi hoạt động. 

Hệ thống SCADA sẽ phù hợp nếu doanh nghiệp cần giám sát và điều khiển các quy trình trải rộng trên nhiều địa điểm, nơi dữ liệu từ nhiều điểm khác nhau cần được thu thập và quản lý từ xa. SCADA linh hoạt trong việc mở rộng và tích hợp với các hệ thống khác nhau. Chi phí thấp hơn do có thể tận dụng cơ sở hạ tầng truyền thông sẵn có. Khả năng giám sát từ xa tốt.

Lựa chọn DCS nếu doanh nghiệp hoạt động thuần trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp, cần kiểm soát, điều khiển chặt chẽ các thiết bị trong quy trình sản xuất yêu cầu độ chính xác cao, như trong các nhà máy hóa chất, lọc dầu, hoặc điện lực. DCS có tính ổn định và độ chính xác cao, tích hợp sâu giữa các thành phần hệ thống, đảm bảo tính liên tục và đáng tin cậy cho quy trình sản xuất.

Lời kết

Với những phân tích trên của A.I Tech, có thể thấy hệ thống SCADA và DCS cho phép doanh nghiệp đưa ra quyết định chính xác dựa trên nhu cầu cụ thể của mình. SCADA cung cấp giải pháp linh hoạt và tiết kiệm chi phí cho việc giám sát và điều khiển quy trình phân tán rộng.

Trong khi đó, DCS mang lại khả năng điều khiển chính xác và ổn định cho các quy trình sản xuất tập trung, đảm bảo hiệu suất cao và độ tin cậy trong môi trường công nghiệp phức tạp. Lựa chọn hệ thống phù hợp sẽ giúp tối ưu hóa hiệu quả vận hành và đạt được mục tiêu kinh doanh một cách hiệu quả.