Cách dựng một hệ giám sát năm nay đã khác giai đoạn trước. Bốn xu hướng hệ thống SCADA dưới đây không phải chuyện tương lai xa: chúng đang xuất hiện trong hồ sơ thầu và trong yêu cầu kỹ thuật mà các nhà máy tại Việt Nam đưa ra khi mở rộng hệ giám sát sẵn có.
Bốn thay đổi đang định hình hệ giám sát
| Thay đổi | Nội dung kỹ thuật | Kéo theo yêu cầu gì với phần cứng |
|---|---|---|
| Giao diện rời khỏi máy khách cài đặt | Màn hình vận hành dựng theo chuẩn web, mở bằng trình duyệt trên nhiều loại thiết bị | Máy chủ gánh thêm phần phục vụ giao diện; trạm xem chọn theo môi trường lắp thay vì theo cấu hình |
| Xử lý chuyển xuống lớp biên | Một phần việc tính toán và lọc dữ liệu làm ngay tại máy đặt cạnh thiết bị | Máy tại tủ điện cần vi xử lý khá hơn và ổ lưu trữ chịu ghi liên tục |
| Dữ liệu đi theo cơ chế đẩy | Thiết bị gửi khi giá trị vượt ngưỡng thay vì chờ vòng quét hỏi lần lượt | Cần máy chạy được phần mềm cầu nối giao thức, đủ cổng cho cả thiết bị cũ và mạng mới |
| Bảo mật hệ điều khiển | Tách vùng mạng vận hành khỏi mạng văn phòng, quản lý tài khoản và nhật ký thao tác | Thêm thiết bị mạng có kiểm soát, máy giám sát cần hai cổng mạng tách biệt |
Bốn thay đổi này liên quan tới nhau. Đẩy xử lý xuống lớp biên làm giảm lưu lượng, nhờ đó cơ chế đẩy hoạt động tốt trên đường truyền yếu. Việc tách vùng mạng lại buộc lớp biên phải tự chủ hơn khi kết nối lên trên bị chặn hoặc gián đoạn.
Giao diện vận hành chuyển lên trình duyệt
Thay đổi này ảnh hưởng tới cách tính chi phí nhiều hơn cách tính kỹ thuật. Khi trạm xem không còn cần bản cài đặt riêng, số người truy cập không kéo theo chi phí cài đặt và chi phí bảo trì máy khách. Việc thêm một màn hình theo dõi cho tổ bảo trì trở thành việc cấp tài khoản chứ không phải việc mua thêm máy trạm.
Advantech đi hướng này từ sớm với bộ phần mềm riêng, mô tả tại bài phần mềm WebAccess HMI/SCADA. Cách phân biệt các loại phần mềm giám sát và phần mềm báo cáo nằm ở bài phần mềm SCADA là gì.
Một phần xử lý chuyển xuống lớp biên
Mô hình cũ gửi toàn bộ số liệu thô về trung tâm rồi mới tính. Mô hình đang phổ biến giữ lại phần tính đơn giản tại máy đặt cạnh thiết bị: lọc nhiễu, tính trung bình theo phút, so ngưỡng và sinh cảnh báo. Chỉ kết quả và các sự kiện đáng chú ý mới đi lên.
Ba lợi ích thực tế: đường truyền chịu tải nhẹ hơn nhiều lần, cảnh báo phát ra ngay tại chỗ không phụ thuộc mạng đường trục, và số liệu vẫn được ghi khi mất kết nối lên trung tâm. Điều kiện kèm theo là máy tại tủ phải chạy liên tục trong môi trường không có điều hoà, nên các dòng không quạt như ARK-2250L hoặc các model trong danh mục Embedded IoT Solutions được dùng nhiều ở vị trí này.
Dữ liệu đi theo cơ chế đẩy và cầu nối giao thức
Nhà máy đang chạy hiếm khi đồng nhất về giao thức. Một xưởng có thể vừa có bộ điều khiển nói Modbus RTU qua cổng nối tiếp, vừa có máy công cụ xuất dữ liệu theo chuẩn riêng, vừa có thiết bị mới hỗ trợ OPC UA. Lớp cầu nối sinh ra để gom các nguồn đó về một định dạng chung rồi đẩy lên hệ thống phía trên.
Advantech giải phần việc này bằng phần mềm chạy trên máy nhúng, trình bày ở bài phần mềm nhúng DeviceOn-CommBridge. Khi chọn máy cho lớp cầu nối, số cổng nối tiếp và số cổng mạng quan trọng hơn cấu hình vi xử lý, vì phần lớn thời gian máy dành cho việc chờ và chuyển gói tin.
Bảo mật hệ điều khiển thành yêu cầu bắt buộc
Phần này thay đổi rõ nhất trong vài năm gần đây. Ba việc thường xuất hiện trong yêu cầu kỹ thuật: tách vùng mạng vận hành khỏi mạng văn phòng, quản lý tài khoản theo vai trò kèm nhật ký thao tác, và quy trình cập nhật phần mềm có kiểm soát cho thiết bị hiện trường.
Hệ quả với phần cứng khá cụ thể. Máy giám sát cần hai cổng mạng tách biệt để một cổng nói với lớp thiết bị và một cổng nói với lớp quản lý. Thiết bị mạng đặt ở ranh giới hai vùng cần khả năng lọc theo cổng và theo địa chỉ. Việc cập nhật hàng loạt cần công cụ quản lý tập trung thay vì làm thủ công từng máy.
Chuẩn bị phần cứng cho hướng nâng cấp
Với hệ đang chạy, cách làm ít rủi ro là nâng cấp theo lớp: giữ nguyên lớp thiết bị và điều khiển, thay trước lớp gom dữ liệu, chuyển lớp giao diện sau cùng. Bốn tiêu chí nên đặt ra khi mua máy mới cho lớp gom là hai cổng mạng tách biệt, đủ cổng nối tiếp cho thiết bị đời cũ, có khe mở rộng, và dải nhiệt độ phù hợp vị trí lắp.
Bức tranh ứng dụng theo từng ngành có ở bài ứng dụng hệ thống SCADA trong công nghiệp. Danh mục máy nhúng của hãng nằm tại trang máy tính nhúng Advantech trên IPC247. Để lọc model theo môi trường lắp và số cổng cần thiết, dùng công cụ chọn máy theo yêu cầu.
Câu hỏi thường gặp về xu hướng hệ thống SCADA
Xu hướng hệ thống SCADA nào ảnh hưởng nhiều nhất tới chi phí?
Yêu cầu bảo mật hệ điều khiển. Việc tách vùng mạng, thêm thiết bị định tuyến có kiểm soát và quản lý tài khoản làm tăng cả chi phí thiết bị lẫn công triển khai. Bù lại, phần này ngày càng xuất hiện trong hồ sơ thầu nên khó bỏ qua.
Xử lý tại lớp biên có thay thế máy chủ giám sát trung tâm không?
Không. Lớp biên xử lý phần việc cần phản ứng nhanh và lọc bớt dữ liệu thô, còn máy chủ trung tâm vẫn giữ lịch sử dài hạn, cấu hình dự án và giao diện chung. Hai lớp bổ sung cho nhau chứ không thay thế.
Cơ chế đẩy dữ liệu khác vòng quét truyền thống ở điểm nào?
Vòng quét hỏi lần lượt từng thiết bị theo chu kỳ cố định, lưu lượng mạng gần như không đổi dù số liệu có thay đổi hay không. Cơ chế đẩy chỉ gửi khi giá trị vượt ngưỡng hoặc theo mốc thời gian đã đặt, hợp với đường truyền yếu và trạm ở xa.
Hệ thống SCADA cũ có nâng cấp dần được không?
Được, và nên làm theo lớp. Cách thường dùng là giữ nguyên lớp thiết bị và lớp điều khiển, thay trước lớp gom dữ liệu bằng máy có đủ cổng và có khả năng chạy phần mềm cầu nối giao thức. Lớp giao diện chuyển sau cùng khi đã ổn định phần số liệu.
Nên chọn phần cứng thế nào để không phải thay khi nâng cấp?
Ưu tiên máy có hai cổng mạng tách biệt, đủ cổng nối tiếp cho thiết bị đời cũ, có khe mở rộng và dải nhiệt độ phù hợp vị trí lắp. Bốn yếu tố này quyết định khả năng dùng tiếp nhiều hơn là cấu hình vi xử lý.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
