Ứng dụng hệ thống SCADA trong công nghiệp không có một khuôn chung. Cùng là giám sát tập trung, nhưng nhà máy nước lo đường truyền tới trạm bơm cách hai chục kilômét, xưởng dệt lo bụi bông bám vào quạt máy tính, còn trạm điện lo xung và nhiễu điện từ. Bài viết đối chiếu sáu ngành thường gặp tại Việt Nam với thiết bị Advantech phù hợp cho từng ngành.
Ba nhóm bài toán lặp lại ở mọi ngành
Dù khác ngành, các dự án đều rơi vào một trong ba nhóm dưới đây. Xác định đúng nhóm giúp khoanh vùng cấu hình ngay từ buổi khảo sát đầu tiên.
- Giám sát năng lượng. Đọc đồng hồ điện, nước, khí nén theo khu vực để quy chi phí về từng bộ phận. Tín hiệu đã có sẵn, việc chính là kéo mạng và thống nhất cách đặt tên điểm đo.
- Giám sát tình trạng thiết bị. Theo dõi chạy dừng, tải, nhiệt độ, số lần lỗi của máy trong chuyền. Kết quả dùng cho bảo trì và cho việc tính thời gian dừng máy.
- Giám sát trạm ở xa. Trạm bơm, trạm quan trắc, trạm biến áp nằm ngoài khuôn viên nhà máy. Yêu cầu nặng nhất là đường truyền và khả năng chạy độc lập khi mất kết nối.
Nhóm thứ nhất là điểm khởi đầu của phần lớn nhà máy vì kết quả quy ra tiền được ngay. Dấu hiệu cho thấy đã tới lúc đầu tư được liệt kê trong bài khi nào cần một hệ thống SCADA.
Đối chiếu sáu ngành với thiết bị tương ứng
Bảng dưới ghép ngành sản xuất với đại lượng cần giám sát, điểm khó riêng của ngành và hướng chọn thiết bị.
| Ngành | Đại lượng giám sát chính | Điểm khó riêng | Hướng chọn thiết bị |
|---|---|---|---|
| Cấp nước và xử lý nước thải | Lưu lượng, áp lực, mức bể, trạng thái bơm, chỉ tiêu chất lượng nước | Trạm rải theo địa bàn, độ ẩm cao, đường truyền không ổn định | Node đặt tại từng trạm, có bộ nhớ đệm ghi cục bộ khi mất mạng |
| Điện và trạm biến áp | Điện áp, dòng, công suất, trạng thái máy cắt, sự kiện bảo vệ | Xung và nhiễu điện từ mạnh, giao thức chuyên ngành | Máy đạt chuẩn riêng cho trạm điện, chi tiết ở bài về SCADA trạm biến áp |
| Thực phẩm và đồ uống | Nhiệt độ, độ ẩm, sản lượng theo ca, thời gian dừng chuyền | Khu chế biến rửa nước, yêu cầu vệ sinh và truy xuất số liệu | Thiết bị đặt trong tủ kín, chỉ đưa màn hình vận hành chịu nước ra ngoài |
| Dệt may và da giày | Sản lượng máy, thời gian dừng, tiêu thụ điện theo chuyền | Bụi bông dày, nhiều máy đời cũ không có cổng mạng | Máy không quạt, module vào ra đọc tín hiệu đấu song song trong tủ |
| Hoá chất và dược phẩm | Nhiệt độ, áp suất, mẻ sản xuất, nhật ký thao tác | Yêu cầu lưu vết số liệu đầy đủ cho hồ sơ lô | Ưu tiên lưu trữ dung lượng lớn và cơ chế ghi nhật ký người dùng |
| Toà nhà và khu công nghiệp | Điện năng, chiếu sáng, điều hoà, nhiệt độ và độ ẩm khu vực | Nhiều hệ thống của nhiều nhà thầu, giao thức không đồng nhất | Chọn phần mềm đọc được chuẩn mở, tránh khoá vào một hãng thiết bị |
Riêng ngành điện có bộ yêu cầu tách biệt hẳn, đã trình bày trong bài giải pháp SCADA cho trạm biến áp. Các bài cùng chủ đề còn lại nằm trong chuyên mục hệ thống SCADA.
Ví dụ triển khai giám sát điện năng cho ba xưởng
Một doanh nghiệp cơ khí có ba xưởng trong cùng khuôn viên, hoá đơn điện hằng tháng tính chung nên không quy được chi phí về từng xưởng. Cấu hình triển khai gồm bốn phần.
Phần một, mỗi xưởng lắp một đồng hồ đo điện tổng ở tủ phân phối, các máy tiêu thụ lớn lắp thêm đồng hồ nhánh. Phần hai, các đồng hồ nối chung một đường mạng công nghiệp trong xưởng, đưa về một máy gom đặt trong tủ điện của xưởng đó. Phần ba, ba máy gom nối về máy chủ giám sát qua mạng nội bộ của doanh nghiệp, dùng switch công nghiệp EKI-5525S tại các điểm chuyển đổi giữa cáp quang và cáp đồng. Phần bốn, giao diện theo dõi mở trên trình duyệt tại phòng kỹ thuật và phòng kế toán.
Máy gom đặt trong tủ chọn theo số cổng và kiểu lắp, ví dụ UNO-2484G cho xưởng có nhiều nhánh đồng hồ, hoặc UNO-3085G khi cần thêm khe mở rộng. Sau ba tháng chạy, doanh nghiệp có số liệu tiêu thụ theo xưởng và theo ca, đủ căn cứ để xét lại lịch chạy của cụm máy nén khí và hệ chiếu sáng.
Chọn thiết bị cho ứng dụng SCADA trong nhà máy
Trình tự làm việc nên theo bốn bước: xác định nhóm bài toán, lập bảng điểm đo, khảo sát môi trường của từng vị trí lắp, rồi mới chọn model. Bước khảo sát môi trường hay bị bỏ qua nhưng lại quyết định dòng máy, vì cùng một cấu hình vi xử lý có thể chạy tốt trong phòng điều khiển và hỏng sớm trong xưởng dệt.
Module thu tín hiệu nằm trong danh mục Embedded IoT Solutions. Danh mục máy tính công nghiệp của hãng có tại trang Advantech trên IPC247. Để lọc model theo môi trường lắp đặt, dùng công cụ chọn máy theo yêu cầu rồi gửi kết quả kèm bảng điểm đo.
Câu hỏi thường gặp về ứng dụng hệ thống SCADA trong công nghiệp
Ứng dụng hệ thống SCADA trong công nghiệp phổ biến nhất là gì?
Giám sát tiêu thụ điện và giám sát tình trạng chạy dừng của thiết bị. Hai nhóm này chiếm phần lớn dự án đầu tiên của các nhà máy vì tín hiệu đã có sẵn trong tủ, không phải sửa chương trình điều khiển và kết quả quy ra tiền được ngay.
Ngành nào có yêu cầu ngặt nhất với thiết bị SCADA?
Ngành điện và ngành nước ngoài trời. Ngành điện có xung và nhiễu điện từ mạnh, đòi hỏi thiết bị đạt chuẩn riêng cho trạm biến áp. Ngành nước có nhiều trạm rải theo địa bàn, thiết bị chịu độ ẩm cao và phải chạy khi mất mạng trong nhiều giờ.
Nhà máy dệt may hoặc thực phẩm có triển khai SCADA được không?
Được, và thường bắt đầu từ giám sát năng lượng cùng sản lượng theo ca. Điểm cần chú ý là môi trường: xưởng dệt nhiều bụi bông nên chọn máy không quạt, khu chế biến thực phẩm rửa nước nên đưa thiết bị vào tủ kín và chỉ đặt màn hình vận hành chịu nước ra ngoài.
Có cần thay bộ điều khiển cũ khi triển khai SCADA không?
Thường là không. Phần lớn bộ điều khiển đang chạy đều xuất được tín hiệu qua cổng nối tiếp hoặc mạng công nghiệp. Trường hợp thiết bị quá cũ không có cổng truyền thông, cách thông dụng là đấu song song tín hiệu trong tủ vào một module vào ra để đọc mà không đụng tới chương trình.
Bắt đầu một dự án SCADA nên làm gì trước?
Lập bảng điểm đo và khảo sát môi trường lắp đặt của từng vị trí. Hai việc này quyết định số module, dòng máy và kiểu mạng. Chọn model trước khi có hai thông tin đó thường dẫn tới thay đổi cấu hình giữa chừng.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
