Tổng quan và cấu trúc của SKADA

Ch­¬ng 1: Giíi thiÖu vÒ SCADA Tæng quan chung vÒ SCADA: §Þnh nghÜa: SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) lµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t vµ thu thËp d÷ liÖu. §iÒu khiÓn ë ®©y lµ ®iÒu khiÓn mét c¸ch gi¸m s¸t. SCADA kh¸c víi c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn DCS ë chç, c¸c hÖ DCS lµ mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph©n t¸n trªn m¹ng diÖn réng vµ c¬ chÕ ®iÒu khiÓn ®­îc giao cho c¶ c¸c phÇn tö cÊp d­íi, trong khi hÖ thèng SCADA thiªn vÒ gi¸m s¸t vµ thu thËp d÷ liÖu trªn m¹ng tËp trung, mäi thao t¸c lªn hÖ ®Òu d­íi sù ®iÒu khiÓn cña trung t©m. Chøc n¨ng vµ vai trß: Mçi hÖ thèng s¶n xuÊt c«ng nghiÖp th­êng ®­îc tæ chøc theo nhiÒu cÊp qu¶n lý. Mçi cÊp cã nhiÖm vô ®o l­êng, thu thËp vµ ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t riªng lªn tõng ®èi t­îng cô thÓ cña hÖ thèng. ChÝnh v× thÕ viÖc SCADA cho mét hÖ thèng s¶n xuÊt c«ng nghiÖp còng ®­îc ph©n ra tõng cÊp SCADA cô thÓ, tuú vµo quy m« cña tõng cÊp mµ cã nh÷ng yªu cÇu cô thÓ kh¸c nhau song nãi chung m«i cÊp SCADA lµ ph¶i thùc hiÖn nh÷ng dÞch vô sau: Thu thËp sè liÖu tõ xa (qua ®­êng truyÒn sè liÖu) c¸c sè liÖu vÒ s¶n xuÊt vµ tæ chøc viÖc l­u tr÷ trong nhiÒu lo¹i c¬ së sè liÖu (sè liÖu vÒ lÞch sö s¶n xuÊt, vÒ sù kiÖn thao t¸c, vÒ b¸o ®éng…). §iÒu khiÓn vµ gi¸m s¸t hÖ s¶n xuÊt trªn cë së c¸c d÷ liÖu ®· thu thËp ®­îc. Thùc hiÖn c«ng t¸c truyÒn th«ng sè liÖu trong vµ ra ngoµi hÖ (®äc/viÕt sè liÖu PLC/RTU, tr¶ lêi c¸c b¶n tin yªu cÇu tõ cÊp trªn vÒ sè liÖu, vÒ thao t¸c hÖ). Nh×n chung SCADA lµ mé sù kÕt hîp gi÷a phÇn cøng vµ phÇn mÒm theo mé ph­¬ng thøc truyÒn th«ng nµo ®ã ®Ó tù ®éng ho¸ viÖc qu¶n lý gi¸m s¸t, ®iÒu khiÓn cho mét ®èi t­îng c«ng nghiÖp. Vµ ta nhËn thÊy r»ng xu thÕ tù ®éng ho¸ lµ mét xu thÕ kh«ng thÓ tr¸nh khái do vËy viÖc ¸p dông bµi to¸n SCADA lµ mét viÖc lµm tÊt yÕu nÕu chóng ta kh«ng muèn tôt hËu trong s¶n xuÊt. Vai trß cña nã lµ rÊt râ dµng, SCADA gióp ta thu thËp rÊt chÝnh x¸c vÒ hÖ thèng tõ ®ã cã thÓ ®­a ra c¸c quyÕt ®Þnh ®óng ®¾n vÒ hÖ, ®ång thêi ta còng dÔ dµng trong c«ng t¸c ®iÒu khiÓn vµ ra quyÕt ®Þnh. ViÖc lµm nµy sÏ gi¶m ®¸ng kÓ viÖc chi phÝ vÒ vÊn ®Ò nh©n lùc, vÒ vËn hµnh ®iÒu nµy gãp phÇn ®¸ng kÓ trong viÖc gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm, t¨ng søc c¹nh tranh. C¸c øng dông vµo thùc tÕ vµ so s¸nh lîi thÕ víi hÖ cò: C¸c hÖ thèng SCADA ®­îc dïng cho hÖ thèng ®iÖn, hÖ thèng xe löa, nhµ m¸y n­íc s¹ch, tr¹m xö lý n­íc s¹ch, hµng h¶i… HÖ thèng SCADA cña ngµnh ®iÖn ViÖt nam hiÖn nay ®­îc chia thµnh ba cÊp: cÊp quèc gia, cÊp B¾c Trung Nam vµ cÊp tØnh. Khi hÖ thèng trë thµnh phøc t¹p h¬n, cã thÓ sÏ cã cÊp huyÖn. Trung t©m ®iÒu ®é quèc gia theo dâi vµ ®iÒu khiÓn c¸c nhµ m¸y ph¸t ®iÖn, c¸c ®­êng d©y/tr¹m 500kV vµ c¸c ®­êng d©y/tr¹m 220kV lín. Ba trung t©m ®iÒu ®é miÒn theo dâi vµ ®iÒu khiÓn c¸c ®­êng d©y/tr¹m 220kV vµ c¸c ®­êng d©y/tr¹m 110kV lín trong khu vùc m×nh. C¸c trung t©m ®iÒu ®é cÊp tØnh theo dâi vµ ®iÒu khiÓn hÖ thèng ph©n phèi ®iÖn trong khu vùc cña m×nh. C¸c hÖ thèng SCADA dïng RTU ngµy cµng ®­îc thay thÕ bëi PLC, trong hÖ SCADA cho hÖ thèng ®iÒu ®é ®iÖn cÊp quèc gia hay miÒn còng ®ang ngµy cµng ®i theo xu thÕ nµy. ViÖc x©y dùng c¸c hÖ thèng SCADA dïng PLC sÏ ®em l¹i c¸c lîi thÕ sau: Kinh phÝ sÏ thÊp h¬n nhiÒu. C¸c hÖ ®iÒu khiÓn cò cã nhiÒu tñ, b¶ng, kho¸, nót Ên… Do ®ã chóng rÊt cång kÒnh, chiÕm nhiÒu diÖn tÝch.Ngoµi ra cßn rÊt khã kh¨n trong viÖc l¾p ®Æt, kiÓm ®Þnh, vËn hµnh, gi¸m s¸t, b¶o d­ìng. Tuy nhiªn c«ng viÖc nµy sÏ rÊt ®¬n gi¶n nÕu chóng ta sö dông hÖ SCADA dïng PLC. C¸c kü s­ ViÖt Nam dÔ tiÕp cËm víi c«ng nghÖ PLC h¬n vµ do ®ã kh¶ n¨ng thiÕt kÕ, n©ng cÊp vµ lµm chñ c«ng nghÖ dÔ dµng h¬n. Mua thiÕt bÞ dÔ dµng h¬n. DÔ b¶o d­ìng vµ thay thÕ c¸c thiÕt bÞ. §Æc biÖt víi hÖ SCADA th× viÖc thu thËp, l­u tr÷, b¸o c¸o, thèng kª, ph©n tÝch hÖ thèng rÊt dÔ dµng. C¸c hÖ thèng SCADA sÏ trë nªn ®¬n gi¶n h¬n vµ phæ biÕn h¬n trong t­¬ng lai bëi lÏ c¸c thiÕt bÞ trong lÜnh vùc tù ®éng ho¸ ®ang ngay cµng ph¸t triÓn m¹nh. H×nh 1: 1.3 KÕt cÊu cña mét hÖ SCADA Nãi mét c¸ch ®¬n gi¶n, hÖ thèng SCADA cã ba phÇn: C¸c PC ë phßng ®iÒu khiÓn trung t©m, c¸c RTU( remote terminal unit) hay PLC(programable logic controller) ë c¸c tr¹m xa vµ thiÕt bÞ th«ng tin ®Ó kÕt nèi hai phÇn trªn víi nhau. KÕt cÊu phÇn mÒm cña phÇn PC ë phßng ®iÒu khiÓn trung t©m ®­îc thÓ hiÖn trong b¶ng H×nh 1. Chóng ta sÏ thÊy c¸c chøc n¨ng cña c¸c PC cña hÖ thèng SCADA t­¬ng tù nh­ phÇn HMI cña hÖ thèng DCS: HiÓn thÞ, ®iÒu khiÓn tõ phßng ®iÒu khiÓn trung t©m, thu thËp d÷ liÖu, qu¶n l ý c¸c sè liÖu, qu¶n lý b¸o ®éng, b¸o c¸o. C¸c hÖ thèng SCADA cò ch¹y trªn m«i tr­êng DOS, VMS hay UNIX. C¸c hÖ thèng míi h¬n ch¹y trªn nÒn cña Windows, Linux. ThiÕt kÕ giao diÖn SCADA Client øng dông thø 3 ActiveX ®iÒu khiÓn HiÓn thÞ c¶nh b¸o HMI §å thÞ Kho chøa c¸c Active X Th­ viÖn s½n cã TCP/IP M«i tr­êng ph¸t triÓn SCADA SCADA Server Qu¶n lý vµ xö lý d÷ liÖu theo thêi gian thùc LËp ch­¬ng tr×nh D÷ liÖu thêi gian thùc D÷ liÖu ch­¬ng tr×nh D÷ liÖu l­u tr÷ D÷ liÖu qu¸ tr×nh D÷ liÖu b¸o ®éng SQL ThiÕt kÕ vµo ra ChuyÓn ®æi thµnh c¸c d¹ng CSDL cã kÕt nèi d¹ng ODBC Qu¶n lý vµo ra I/O server/OPC PLC RTU H×nh 2: KiÕn tróc phÇn mÒm Client/Server cña hÖ SCADA SCADA Server SCADA Sever chÝnh lµ m¸y Server cña hÖ thèng SCADA ë trung t©m ®­îc nèi víi c¸c RTU hay PLC. Trong cÊu tróc phÇn mÒm m¸y chñ Server ®ã cã chøc n¨ng thu thËp, chia sÎ d÷ liÖu víi c¸c m¸y Client th«ng qua mang Ethernet vµ göi mÖnh lÖnh tõ c¸c Client trùc tiÕp ®Õn c¸c bé ®iÒu khiÓn.V× vËy trªn c¸c m¸y Server th­êng ®­îc dïng ®Ó cµi ®Æt c¸c phÇn mÒm ph¸t triÓn (development), thiÕt lËp cÊu h×nh truyÒn th«ng ®Ó kÕt nèi víi thiÕt bÞ hiÖn tr­êng. SCADA Client SCADA Client gåm c¸c m¸y tÝnh c«ng nghiÖp ®­îc nèi víi m¸y Server b»ng m¹ng Ethernet. C¸c m¸y tÝnh nµy sÏ ®­îc cµi c¸c phÇn mÒm giao diÖn ng­êi m¸y (Human Machine Interface) kÕt nèi víi d÷ liÖu cña m¸y Server ®Ó hiÓn thÞ hoÆc ®iÒu khiÓn. Tø lµ c¸c m¸y Client nay sÏ thu thËp c¸c tr¹ng th¸i vµ ®iÒu khiÓn c¸c bé controller gi¸n tiÕp th«ng qua m¸y Server. Mèi quan hÖ gi÷a c¸c Client vµ Server do c¸c kü s­ lËp tr×nh thiÕt lËp, tuú thuéc vµo phÇn mÒm c«ng nghiÖp ®­îc sö dông trong hÖ SCADA. PLC- RTU RTU ®­îc ®Þnh nghÜa lµ mét thiÕt bÞ ®­îc ®iÒu khiÓn b»ng bé vi xö lý, cã kh¶ n¨ng xö lý c¸c ®Çu vµo ra theo thêi gian thùc, thu thËp sè liÖu vµ b¸o ®éng, b¸o c¸o vÒ SCADA Server, vµ thi hµnh c¸c lÖnh cña SCADA Server. Theo truyÒn thèng, hÖ thèng SCADA th­êng sö dông c¸c thiÕt bÞ RTU. Nh­ng ngµy nay, víi sù ph¸t triÓn cña PLC, c¸c nhµ tÝch hîp hÖ thèng thÝch dïng PLC thay v× RTU cho viÖc thiÕt kÕ cho nhiÒu hÖ thèng SCADA. C¸c RTU vµ c¸c PLC ®­îc nèi víi c¸c I/O t¹i c¸c tr¹m. C¸c ®Çu vµo, qua RTU hay PLC cho c¸c thiÕt bÞ SCADA ë phßng ®iÒu khiÓn trung t©m biÕt tr¹ng th¸i cña hÖ thèng t¹i hiÖn tr­êng.ThiÕt bÞ SCADA cã thÓ ®iÒu khiÓn b»ng c¸ch thao t¸c ®Çu ra, còng nh­ qua c¸c RTU hayPLC. Nh­ vËy, RTU vµ PLC lµ thiÕt bÞ ®­îc trùc tiÕp nèi víi I/O vµ trung t©m ®iÒu khiÓn tÝn hiÖu. Client L­u tr÷ Server Client Ethernet D÷ liÖu Server D÷ liÖu Server Controller Controller Controller Controller H×nh 3: KiÕn tróc phÇn cøng Client/Server cña hÖ SCADA PhÇn cøng vµ phÇn mÒm cña hÖ SCADA: PhÇn cøng Tuú thuéc vµo tõng h·ng chÕ t¹o, c¸c hÖ SCADA sÏ mang mét sè ®Æc ®iÓm kh¸c nhau, tuy nhiªn nãi chung phÇn cøng cña hÖ SCADA sÏ gåm nh÷ng phÇn sau: M¸y tÝnh PC víi c¸c dÞch vô truyÒn th«ng chuÈn vµ c¸c ch­¬ng tr×nh giao diÖn ®å ho¹ ®­îc thiÕt kÕ s½n. C¸c bé ®iÒu khiÓn logic cã kh¶ n¨ng lËp tr×nh PLC (Programmable Logic Controller). C¸c transmitter/RTU sè th«ng minh. Card m¹ng vµ hÖ thèng c¸p nèi ®i theo phôc vô cho qu¸ tr×nh thu thËt vµ ®iÒu khiÓn. PhÇn mÒm PhÇn mÒm cña SCADA lµ mét ch­¬ng tr×nh thùc hiÖn c¸c nhiÖm vô cô thÓ cña mét hÖ SCADA. PhÇn mÒm ph¶i cã kh¶ n¨ng thu thËp d÷ liÖu theo thêi gian thùc vµ cã kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn ®¸p øng c¸c yªu cÇu kü thuËt cña hÖ thèng. Ngoµi ra, phÇn mÒm SCADA ph¶i cã kh¶ n¨ng kÕt nèi m¹ng, ch¼ng h¹n nh­ Internet hay Ethernet, ®Ó cã thÓ chuuyÓn c¸c b¸o c¸o d­íi nhiÒu h×nh thøc kh¸c nhau, nh­ d¹ng b¶ng thèng kª, d¹ng biÓu ®å hay d¹ng ®å thÞ. TruyÒn tin trong hÖ SCADA C¸c d¹ng truyÒn tin trong hÖ SCADA Ngoµi viÖc sö dông c¸c m¸y tÝnh c«ng nghiÖp, c¸c Server, thiÕt bÞ m¹ng… ë phßng theo dâi trung t©m. Mét bé phËn kh«ng thÓ thiÕu ®­îc trong hÖ thèng SCADA lµ hÖ thèng truyÒn tin. Nã liªn quan ®Õn tÝnh æn ®Þnh vµ sù chÝnh x¸c cña hÖ thèng. V× vËy, mét hÖ truyÒn tin ®­îc chæntng mét hÖ SCADA ph¶i tho¶ m·n c¸c tiªu chuÈn nh­: gi¶i tèc ®é truyÒn, giao thøc truyÒn th«ng, truyÒn ®ång b« hay dÞ bé, kho¶ng c¸ch ®Þa lý… HÖ thèng truyÒn tin ®­îc chän ph¶i t­¬ng thÝch víi thiÕt bÞ tr­êng vµ m¸y chñ Server. Mét sè thiÕt bÞ cã thÓ sö dông ®­îc ®Ó truyÒn d÷ liÖu trong hÖ SCADA nh­ sau: Modem RDT (Radio Data Technology) cña Anh quèc cã c¸c lo¹i truyÒn sãng Radio, v« tuyÕn; c¸c thiÕt bÞ thu ph¸t sãng cña Motorola, c¸c bé RTU, GPS. Tuú theo m« h×nh, ph¹m vi cña tõng hÖ SCADA mµ ta ¸p dông tõng lo¹i thiÕt bÞ trªn sÏ ph¸t huy hÕt tÝnh n¨ng t¸c dông cña nã. HÖ thèng SCADA cÊp quèc gia vµ miÒn dïng c¸c RTU ®­îc thiÕt kÕ ®Æc biÖt cho ngµnh ®iÖn (theo tiªu chuÈn IEEE vµ IEC, cã kh¶ n¨ng chÞu ®­îc nhiÔu ®iÖn tõ…). C¸c thiÕt bÞ RTU th«ng minh víi c¸c trung t©m ®iÒu ®é qua thñ tôc truyÒn tin IEC-870-5-101. Ngoµi ra, víi nhiÒu hÖ SCADA dïng PLC dïng thñ tôc truyÒn tin lµ Profibus. B¶ng d­íi ®©y tæng kÕt l¹i c¸c d¹ng truyÒn tin th­êng dïng trong hÖ SCADA: TruyÒn tin KiÓu truyÒn tin Tiªu chuÈn th­êng dïng M¸y chñ víi IDE hiÖn tr­êng Kh«ng ®ång bé kiÓu multidrop RS-485 PLC thu thËp víi IDE hiÖn tr­êng Kh«ng ®ång bé kiÓu multidrop RS-485 M¸y chñ víi m¸y dù phßngDMS, EMS, DTS §ång bé kiÓu multidrop Ethernet M¸y chñ víi SCADA cÊp trªn Kh«ng ®ång bé kiÓu singledrop RS-232 + t¶i ba, modem Hay Ratio 450Hz SCADA víi c¸c øng dông kh¸c B¶n tin qua bé nhí DDE (Dynamic Data Exchange) SCADA víi c¸c th­ viÖn §äc/viÕt th­ viÖn DLL(Dynamic Link Library) SCADA víi c¸c hÖ ®iÒu hµnh Qu¶n lý c¸c cöa sæ Windows SCADA víi m¸y in Song song, nèi tiÕp RS- 232, ASII TruyÒn tin sè TruyÒn tin hiÖn tr­êng Nh÷ng yªu cÇu chung vÒ mét hÖ SCADA a. Nh÷ng yªu cÇu chung vÒ phÇn cøng: M¸y tÝnh PC dïng ®Ó thu thËp vµ ®iÒu khiÓn ph¶i mang tÝnh phæ th«ng vµ cã kh¶ n¨ng giao tiÕp tèt víi c¸c h·ng thiÕt bÞ phÇn cøng kh¸c nhau. Cã hÖ ®iÒu hµnh ®a nhiÖm cã kh¶ n¨ng më réng vµ giao tiÕp dÔ dµng víi c¸c phÇn mÒm vµ phÇn cøng kh¸c. b. Nh÷ng yªu cÇu chung vÒ phÇn mÒm: Cã kh¶ n¨ng t­¬ng thÝch víi c¸c giao thøc (Protocol) th«ng dông. DÔ dµng thiÕt kÕ vµ n©ng cÊp khi cÇn thiÕt. VÒ dÞch vô SCADA: Cã kh¶ n¨ng thu thËp, l­u tr÷, sö dông sè liÖu ®­îc Ýt nhÊt trong mét n¨m. Cung cÊp sù giao tiÕp vµ giao diÖn dÔ dµng cho ng­êi sö dông vµ vËn hµnh. DÓ dµng cho ng­¬× dïng hiÓn thÞ s¬ ®å vµ ®å thÞ trong gi¸m s¸t còng nh­ in b¸o c¸o. Gióp thao t¸c ®iÒu khiÓn tõ xa dÔ dµng, tuy nhiªn vÉn ph¶i b¶o ®¶m thao t¸c ®iÒu khiÓn b»ng tay. d. Yªu cÇu vÒ gi¸ thµnh vµ chi phÝ l¾p ®Æt ph¶i rÎ, hîp lý. C¸c tr¹m ®iÖn 220kV trong l­íi ®iÖn ViÖt Nam n¨m 2005 C¸c tr¹m 220kV khu vùc miÒn B¾c ChÕ ®é cùc ®¹i ChÕ ®é cùc tiÓu P (MW) Q (MVAr) P (MW) Q (MVAr) Yªn B¸i 50,7 -2,2 30,8 1,8 Th¸i Nguyªn 50,3 -18,2 33,5 -8,0 B¾c Giang 55,4 -2,3 19,1 -47,4 Qu¶ng Ninh 53,4 96,5 1,2 63,6 Sãc S¬n 174,2 57,4 123,2 71,0 ViÖt Tr× 102,7 72,0 47,6 0,4 Trµng B¹ch 21,2 -100,4 10,0 -58,9 Ph¶ L¹i (phÝa 110kV) 255,8 148,0 87,8 29,1 VËt C¸ch 71,7 8,6 36,3 -21,9 H¶i Phßng 110,2 97,4 53,3 44,1 Phè Nèi 101,1 72,6 69,8 81,0 Mai §éng 185,6 73,3 107,0 -39,0 Hµ §«ng 414,0 262,4 96,8 32,4 ChÌm 410,4 230,0 79,2 40,4 Xu©n Mai 87,6 28,0 30,7 34,3 Thanh Ho¸ 164,1 43,7 32,9 33,3 Ninh B×nh 147,6 -24,4 44,0 17,2 Nam §Þnh 99,0 44,7 41,0 77,5 Th¸i B×nh 106,0 64,0 20,9 -50,3 Nghi S¬n 77,6 29,6 12,6 -38,0 Vinh 89,2 8,8 48,6 9,8 Hµ TÜnh 111,0 18,2 15,1 -58,5 §ång Híi 60,2 37,0 25,0 11,6 HuÕ 98,4 88,7 45,4 13,3 Hoµ Kh¸nh 74,9 -9,8 53,8 -0,4 §µ N½ng 152,5 104,4 66,1 40,9 Dèc Sái 101,0 98,5 38,2 3,8 Llªiku 73,2 47,3 29,4 9,6 Qui Nh¬n 98,0 52,8 70,9 41,1 Krongbuk 59,2 39,9 28,6 9,6 Nha Trang 97,4 38,4 49,2 17,0 §a Nhim 89,4 56,2 39,7 19,0 §¹i Ninh 22,6 3,0 6,3 -13,1 C¸c tr¹m 220kV khu vùc miÒn Nam ChÕ ®é cùc ®¹i ChÕ ®é cùc tiÓu P (MW) Q (MVAr) P (MW) Q (MVAr) B¶o Léc 74,9 39,9 26,9 10,6 Hµm ThuËn 48,1 29,8 18,0 18,9 Long B×nh 206,6 115,6 121,8 28,6 Long Thµnh 118,0 -52,6 69,6 13,2 TrÞ An 36,2 9,6 29,4 18,6 Sµi Gßn 323,0 355,4 113,4 -252,3 B×nh Hoµ 216,0 157,8 116,6 154,4 T©n §Þnh 69,2 8,5 64,4 79,9 Hãc M«n 251,4 183,6 164,4 147,8 C¸t L¸i 235,6 173,2 141,2 120,6 Tao §µn 278,0 105,0 193,0 153,6 Phó L©m 251,0 15,4 192,2 179,4 Nam Sµi Gßn 83,2 4,6 77,8 74,6 Nhµ BÌ 173,2 219,8 157,2 -95,0 Cai LËy 123,2 57,6 54,2 -94,5 Mü Tho 111,7 21,4 58,1 29,5 Phó Mü 119,8 244,6 107,5 147,8 Bµ Rþa 4,6 -67,1 14,8 -67,1 Vòng Tµu 31,6 -11,1 17,6 -44,6 VÜnh Long 65,0 -14,0 67,0 59,6 Trµ Nãc 44, 0 13,3 69,1 0,9 Thèt Nèt 46,6 -43,8 49,0 30,8 R¹ch Gi¸ 90,0 -10,2 80,8 27,6 B¹c Liªu 67,1 27,0 45,4 6,9 Kiªn L­¬ng 31,8 -12,2 13,2 -45,2 Ch©u §èc 67,6 14,0 12,9 -30,5 Tµ Keo 189,5 96,5 82,4 -48,0 øng dông trong c«ng t¸c ®iÒu ®é hÖ thèng ®iÖn ViÖt Nam Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ ®iÒu khiÓn hÖ thèng ®iÖn: Tõ nh÷ng n¨m 1970, hÖ thèng m¸y tÝnh ®· ®­îc øng dông réng r·i trong c¸c trung t©m ®iÒu ®é hÖ thèng ®iÖn lín trªn thÕ giíi. Lóc ®Çu, hÖ thèng m¸y tÝnh phôc vô viÖc qu¶n lý kü thuËt, qu¶n lý c¸c d÷ liÖu, c¸c thiÕt bÞ trªn hÖ thèng ®iÖn vµ phôc vô viÖc tÝnh to¸n c¸c bµi to¸n rêi r¹c, ®¬n lÎ. DÇn dÇn c¸c phÇn mÒm chuyªn dông phôc vô qu¶n lý, ®iÒu hµnh hÖ thèng ®iÖn ®­îc ra ®êi. Vµo ®Çu nh÷ng n¨m 1980,, hÇu hÕt c¸c trung t©m ®iÒu khiÓn cña c¸c hÖ thèng ®iÖn lín trªn thÕ giíi ®· ®­îc trang bÞ “HÖ thèng thu thËp d÷ liÖu vµ gi¸m s¸t ®iÒu khiÓn” gäi t¾t lµ SCADA. Chøc n¨ng c¬ b¶n cña hÖ thèng SCADA lµ thu nhËn tù ®éng, xö lý c¸c d÷ liÖu, hiÓn thÞ trªn mµn h×nh b¶ng s¬ ®å c¸c tÝn hiÖu thêi gian thùc cña c¸c phÇn tö trªn hÖ thèng ®iÖn nh­: tÇn sè, ®iÖn ¸p c¸c ®iÓm nót, th«ng sè vËn hµnh (c«ng suÊt t¸c dông, c«ng suÊt ph¶n kh¸ng, dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p, nhiÖt ®é, ¸p lùc dÇu…) cña c¸c thiÕt bÞ (m¸y ph¸t ®iÖn, m¸y biÕn ¸p, ®­êng d©y ®iÖn…). Nã hiÓn thÞ tr¹ng th¸i lµm viÖc cña tÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ ®ãng c¾t, t¨ng gi¶m nÊc ph©n ¸p cña m¸y biÕn ¸p… gióp cho c¸c kü s­ ®iÒu hµnh hÖ thèng ®iÖn ®iÒu khiÓn tõ xa, theo dâi, gi¸m s¸t sù lµm viÖc cña toµn bé hÖ thèng ®iÖn. Nguyªn lý lµm viÖc cña hÖ thèng SCADA: Khi c¸c thiÕt bÞ ®ang vËn hµnh vi ph¹m c¸c giíi h¹n cho phÐp cña c¸c th«ng sè kü thuËt hoÆc bÞ sù cè, hÖ thèng tù ®éng ®­a ra c¸c tÝn hiÖu c¶nh b¸o d¹ng chu«ng, cßi; hiÓn thÞ néi dung sù kiÖn c¶nh b¸o b»ng nh÷ng dßng lÖnh theo mµu s¾c vµ nhÊp nh¸y, ®iÒu nµy gióp cho c¸c kü s­ ®iÒu hµnh hÖ thèng ®iÖn cã nh÷ng hµnh ®éng øng xö kÞp thêi ®Ó ®­a c¸c thiÕt bÞ trë l¹i tr¹ng th¸i vËn hµnh b×nh th­êng hoÆc ®­a c¸c thiÕt bÞ dù phßng vµo ho¹t ®éng thay thÕ nh»m ®¶m b¶o cho hÖ thèng ®iÖn vÉn lµm viÖc ë tr¹ng th¸i æn ®Þnh vµ kinh tÕ. TÊt c¶ c¸c sù kiÖn x¶y ra ®èi víi c¸c thiÕt bÞ trªn hÖ thèng ®iÖn, ®èi víi c¸c chÕ ®é vËn hµnh hÖ thèng ®iÖn ®Òu ®­îc l­u tr÷ tù ®éng theo trËt tù thêi gian, cã ®é chÝnh x¸c ®Õn tõng mili gi©y(ms), cã thÓ truy xuÊt khi cÇn thiÕt d­íi d¹ng c¸c b¶ng biÓu, ®å thÞ gióp cho qu¸ tr×nh xö lý vµ ph©n tÝch sù cè ®­îc chÝnh x¸c. HÖ thèng SCADA cho phÐp c¸c kü s­ ®iÒu hµnh cã thÓ thùc hiÖn c¸c thao t¸c, ®iÒu khiÓn c¸c thiÕt bÞ tõ xa nh­ khëi ®éng hay ngõng c¸c tæ m¸y ph¸t ®iÖn, thay ®æi c«ng suÊt theo yªu cÇu, ®ãng c¾t c¸c thiÕt bÞ, ®iÒu chØnh nÊc ®iÖn ¸p cña c¸c m¸y biÕn ¸p… Kh¶ n¨ng nµy cho phÐp gi¶m bít nh©n lùc, tiÕn tíi cã thÓ xo¸ bá chÕ ®é ng­êi trùc vËn hµnh ë c¸c tr¹m ®iÖn, c¸c nhµ m¸y. C¸c thiÕt bÞ lµm viÖc hoµn toµn tù ®éng, ®­îc ®iÒu khiÓn tõ xa tõ c¸c trung t©m ®iÒu ®é. Tõ thËp kû 90 trë l¹i ®©y, c¸c hÖ thèng tÝch hîp thu thËp d÷ liÖu vµ ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t ®­îc øng dông vµ ph¸t triÓn réng r·i. Chøc n¨ng c¬ b¶n cña hÖ thèng SCADA tÝch hîp lµ nã ®­îc trang bÞ thªm nhiÒu phÇn mÒm øng dông kh¸c hç trî trong viÖc tù ®éng lÊy c¸c d÷ liÖu thêi gian thùc cña hÖ thèng, ®­a vµo tÝnh to¸n vµ cho ra kÕt qu¶ b»ng c¸c lÖnh ®iÒu khiÓn trùc tiÕp lªn mét phÇn thiÕt bÞ cña hÖ thèng ®iÖn hoÆc ®­a ra c¸c khuyÕn c¸o cô thÓ cho c¸c kü s­ ®iÒu hµnh thùc hiÖn nh»m ®¶m b¶o sù lµm viÖc cña hÖ thèng ®iÖn ®­îc æn ®Þnh, an toµn vµ kinh tÕ nhÊt. C¸c phÇn mÒm øng dông th«ng th­êng ®i kÌm lµ: §iÒu khiÓn ph¸t ®iÖn tù ®éng (AGC: Automatic Generation Control). §iÒu ®é kinh tÕ (ED: Economic Dispatch). Ph©n tÝch chÕ ®é ®ét biÕn (CA: Contingency Analysis). §¸nh gi¸ tr¹ng th¸i (SE: State Estimation). TÝnh to¸n trµo l­u c«ng suÊt (DLF: Dispatch Load Flow). Tèi ­u ho¸ trµo l­u c«ng suÊt (OPF: Optimal Power Flow). Dù b¸o phô t¶i (LF: Load Forecast). LËp kÕ ho¹ch vËn hµnh (GP: Generation Planning). Kh¸i qu¸t vÒ SCADA tr¹m SCADA tr¹m vµ c¸c chøc n¨ng cña SCADA tr¹m SCADA tr¹m lµ mét hÖ thèng tù ®éng ho¸ b»ng m¸y tÝnh vµ sö dông c¸c transmitter/sensor th«ng minh ®Ó gióp viÖc gi¸m s¸t, thu thËp sè liÖu vµ ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña tr¹m. CÊu tróc chñ yÕu cña tr¹m lµ gåm: m¸y tÝnh lµm nhiÖm vô thu thËp, l­u tr÷, hiÓn thÞ sè liÖu vµ xö lý sè liÖu ®Ó ®iÒu khiÓn tr¹m, ®Ó kÕt nèi th«ng tin víi c¸c thiÕt bÞ ®o l­êng vµ ®iÒu khiÓn th«ng minh. SCADA tr¹m cã c¸c chøc n¨ng c¬ b¶n sau: Thu thËp sè liÖu c¸c thanh c¸i cña tr¹m bao gåm bé c¸c th«ng sè(U, I, P, Q…) cña c¸c phÇn tö vµ tr¹ng th¸i cña c¸c thiÕt bÞ trong tr¹m(chñ yÕu lµ tr¹ng th¸i m¸y c¾t, tr¹ng th¸i cÇu dao, ®iÖn ¸p trªn thanh c¸i… ). Thùc hiÖn c¸c lÖnh theo yªu cÇu cña ng­êi ®iÒu hµnh hÖ thèng vµ ng­êi trùc tr¹m ®­a ra hoÆc cña SCADA ®iÒu ®é cÊp trªn. ViÖc ®iÒu khiÓn chñ yÕu lµ ®ãng c¾t c¸c m¸y c¾t vµ ®iÒu chØnh t¨ng gi¶m nÊc ph©n ¸p cña m¸y biÕn ¸p. Cung cÊp giao tiÕp ng­êi - m¸y víi ng­êi ®iÒu hµnh hay ng­êi trùc tr¹m: c¸c control pannel, c¸c b¶ng m¹ch mµ trªn ®ã ta dïng ®Ó biÓu thÞ c¸c thiÕt bÞ, th«ng sè giê ®©y ta thay thÕ b»ng giao tiÕp bëi mµn h×nh, chuét, bµn phÝm. Giao diÖn ng­êi – m¸y(HMI) cña SCADA tr¹m cho phÐp ng­êi dïng dÔ dµng h¬n trong viÖc gi¸m s¸t, thu thËp d÷ liÖu, ®iÒu khiÓn, qu¶n lý hÖ thèng vµ vËn hµnh tr¹m. Ghi nhËn, qu¶n lý, l­u gi÷ lÞch sö vËn hµnh tr¹m, lÞch sö c¸c sù kiÖn nh­: b¸o ®éng, sù cè; l­u tr÷ c¸c qu¸ tr×nh thao t¸c trong hÖ. §iÒu nµy sÏ rÊt cã Ých trong viÖc ph¸t hiÖn vµ sö lý khi cã lçi x¶y ra. Qu¶n lý c¬ së d÷ liÖu lÞch sö cña tr¹m ®Ó phôc vô trong viÖc in b¸o c¸o víi cÊp trªn, göi sè liÖu lªn SCADA ®iÒu ®é cÊp trªn. Cã mét c¬ chÕ tù ®éng t¹o vµ in c¸c b¸o c¸c khi cÇn thiÕt. Cã kh¶ n¨ng truyÒn th«ng víi cÊp trªn nh­: nhËn lÖnh tõ cÊp trªn ®­a xuèng vµ tiÕn hµnh göi c¸c b¸o c¸o theo yªu cÇu cña cÊp trªn. TruyÒn tin víi cÊp d­íi cña SCADA tr¹m lµ c¸c transmitter, sensor, c¬ cÊu chÊp hµnh. C¸c kiÕn tróc cña SCADA tr¹m HiÖn nay c¸c thiÕt bÞ ®o l­êng vµ ®iÒu khiÓn th«ng minh, c¸c transmitter sè hîp bé, c¸c RTU vµ c¸c PLC ®ang ph¸t triÓn m¹nh vµ b¾t ®Çu ®­îc øng dông ngay cµng réng d·i h¬n trong hÇu hÕt c¸c ngµnh c«ng nghiÖp tõ c¸c khu chÕ biÕn thùc phÈm, n¬i c¸c nhµ m¸y xÝ nghiÖp s¶n xuÊt mµ d­êng nh­ tr­íc ®©y kh«ng m¸y khi sö dông ®Õn c¸c thiÕt bÞ tù ®éng ho¸, cho ®Õn c¸c khu chÕ xuÊt, c¸c khu c«ng nghiÖp. ë mét sè n­íc tiªn tiÕn, c¸c hÖ thèng SCADA sö dông RTU hay PLC ®ang ngµy cµng ®­îc ph¸t triÓn. Tuy nhiªn xu h­íng ng­êi ta ngµy cµng sö dông PLC thay cho c¸c RTU cµng ngµy cµng ®­îc ­a chuéng h¬n. RÊt nhiÒu phÇn mÒm SCADA ®· ra ®êi víi nhiÒu hç trî h¬n cho ng­êi thiÕt kÕ hÖ thèng, mét sè s¶n phÈm, thiÕt bÞ cña nhiÒu h·ng nh­ Wonderware, Siemens, Nari… ®· ra ®êi vµ ®­îc ®­a ra thÞ tr­êng. Nãi chung, chóng ta cã thÓ ph©n c¸c s¶n phÈm nµy thµnh mét sè kiÓu cÊu tróc sau: KiÓu kiÕn tróc SCADA tr¹m PC/PLC RTU PC/PLC/Transmitter sè HÖ ®iÒu hµnh Unix, Windows Unix, Windows Windows HÖ thu thËp sè liÖu PLC, transmitter analog, sensor RTU, transmitter analog, sensor PC , c¸c transmitter sè, c¸c sensor Protocol truyÒn tin Dùa trªn Protocol cña PLC RS - 232 RS - 485 Gi¸ c¶ Cao Trung b×nh ®Õn cao Cao Sö dông HiÖn hµnh HiÖn hµnh T­¬ng lai gÇn KiÕn tróc kiÓu PC/PLC: sö dông PC víi PLC kÕt hîp víi viÖc sö dông hÖ ®iÒu hµnh cña Unix hay Windows. Nã sö dông c¸c bé biÕn ®æi, c¸c transmitter analog, c¸c sensor ®Ó thu thËp sè liÖu. KiÓu kiÕn tróc nµy phï hîp h¬n trong viÖc øng dông vµo SCADA cho c¸c tr¹m víi quy m« nhá.Tuy nhiªn gi¸ thµnh sö dông kh¸ cao. KiÕn tróc kiÓu RTU: kiÓu kiÕn tróc nµy dùa trªn c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi, c¸c transmitter analog, c¸c sensor, c¶m biÕn. C¸c thiÕt bÞ nµy sÏ thu thËp tr¹ng th¸i cña hÖ thèng vµ ®­a vÒ m¸y tÝnh ®Ó xö lý sè liÖu vµ th«ng qua c¸c bé ®iÒu khiÓn ®­a xuèng c¬ cÊu chÊp hµnh. KiÕn tróc dùa trªn c¸c RTU th­ßng ®­îc øng dông trong viÖc SCADA tr¹m víi quy m« nhá vµ võa. ¦u ®iÓm cña nã lµ gi¸ c¶ rÎ song viÖc l¾p ®Æt hÖ thèng vµ thiÕt kÕ lµ kh«ng ®¬n gi¶n. Trong t­¬ng lai kiÓu nµy sÏ kh«ng cßn ®­îc sö dông th«ng dông n÷a. KiÕn tróc dùa trªn PC/PLC/Transmitter sè: KiÓu kiÕn tróc nµy víi m¸y PC ®­îc coi nh­ lµ m¸y chñ vµ c¸c Slave lµ c¸c PLC, c¸c transmitter sè th«ng minh. C¸c PLC vµ c¸c transmitter sè th«ng minh nµy ®­îc nèi víi nhau thµnh mét m¹ng dùa trªn chuÈn truyÒn tin RS – 485. M¸y chñ PC sÏ lµm nhiÖm vô thu thËp sè liÖu, ra lÖnh ®iÒu khiÓn, ghi nhËn tr¹ng th¸i, thao t¸c vËn hµnh vµ sù cè. PC lµ n¬i hiÓn thÞ c¸c giao diÖn ng­êi - m¸y vµ còng la n¬i qu¶n lý c¸c c¬ së d÷ liÖu cña hÖ thèng. KiÕn tróc kiÓu nµy rÊt phï hîp víi nh­ng tr¹m cã quy m« lín vµ ®ang ngµy cµng ®­îc sö dông nhiÒu h¬n trong t­¬ng lai bëi hÖ thèng vµ quy m« cña c¸c tr¹m còng ngay cµng phøc t¹p. Lîi Ých cña viÖc sö dông SCADA tr¹m SCADA tr¹m sÏ mang l¹i nh÷ng lîi Ých to lín khi thiÕt kÕ, x©y dùng, vËn hµnh, b¶o tr× vµ n©ng cÊp tr¹m khi cÇn më réng. §Æc biÖt nã t¨ng c­êng thªm chÊt l­îng gi¸m s¸t, vËn hµnh vµ n©ng cao tÝnh tin cËy cña hÖ thèng tr¹m. C¸c lîi Ých mµ SCADA tr¹m mang l¹i gåm: 3.1 Lîi Ých khi thiÕt kÕ vµ x©y dùng tr¹m Gi¶m bít sè l­îng c¸c thiÕt bÞ dù phßng. Gi¶m thiÓu h¹ tÇng c¬ së cña tr¹m bao gåm: ®­êng c¸p tÝn hiÖu/èng dÉn d©y, c¸c tñ b¶ng ®o l­êng, tñ b¶ng ®iÒu khiÓn vµ diÖn tÝch nhµ ®iÒu hµnh tr¹m. DÔ dµng n©ng cÊp, më réng hÖ thèng ®iÒu tr¹m. 3.2 Lîi Ých khi vËn hµnh Tù ®éng ghi nhËn c¸c ho¹t ®éng ghi nhËn c¸c ho¹t ®éng ®iÒu hµnh tr¹m cña ng­êi trùc tr¹m còng nh­ c¸c lÖnh ®iÒu hµnh cña cÊp trªn. Cã c¬ së d÷ liÖu vËn hµnh ®Ó dïng trong viÖc vËn hµnh, ph©n tÝch, tÝnh to¸n víi hÖ thèng, ®iÒu khiÓn thêi gian thùc. Gi¶m ®­îc sè l­îng nh©n c«ng vËn hµnh tr¹m, h¬n n÷a trªn c¬ së hÖ thèng tr¹m ®­îc tù ®éng ho¸ hoµn toµn ®iÒu nµy sÏ tr¸nh ®­îc ®¸ng kÓ nh÷ng sai sãt do ng­êi c«ng nh©n vËn hµnh tr¹m. 3.3 Lîi Ých trong b¶o tr× hÖ thèng Cã c¬ së d÷ liÖu vÒ lÞch sö vËn hµnh, lÞch sö thao t¸c tr¹m, c¸c b¸o ®éng, th«ng tin vÒ sù cè lu«n cã s½n trªn hÖ thèng. C¸c thiÕt bÞ ®o cã thÓ ®­îc trùc tiÕp lËp tr×nh vÒ c¸c th«ng sè cÊu h×nh, chÈn ®o¸n, chØnh ®Þnh hÖ thèng… DÔ dµng lËp kÕ kÕ ho¹ch b¶o tr× thiÕt bÞ th«ng qua viÖc ph©n tÝch c¬ së sè liÖu t×nh tr¹ng ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ. Chi phÝ b¶o tr× sÏ gi¶m do cã sè liÖu cô thÓ vÒ hÖ thèng. S¬ ®å tr¹m ®­îc qu¶n lý b»ng m¸y tÝnh nªn rÊt dÔ dµng trong viÖc xem xÐt còng nh­ cËp nhËt c¸c thay ®æi mµ kh«ng mÊt nhiÒu chi phÝ. 3.4 T¨ng c­êng tÝnh tin cËy cña hÖ thèng Giao diÖn ng­êi - m¸y th©n thiÖn víi gi¶i thÝch râ rµng cïng c¬ chÕ kiÓm tra ho¹t ®éng sÏ gi¶m thiÓu kh¶ n¨ng th¸o t¸c nhÇm, thao t¸c sai cña ng­êi trùc tr¹m. T¨ng sè l­îng, chÊt l­îng vµ ®é tin cËy cña viÖc thu thËp sè liÖu. Cung cÊp nhanh chãng vµ chÝnh x¸c vÒ lÞch sö thao t¸c còng nh­ lÞch sö vËn hµnh tr¹m ®ª cã thÓ ®­a ra nhanh chãng nh­ng quyÕt ®Þnh khi hÖ thèng cã sù cè x¶y ra hay lµ khi cÇn n©ng cÊp, b¶o tr× hÖ thèng. Trªn c¬ së cã c¸c c¶nh b¸o sím sÏ khiÕn cho viÖc b¶o tr× ®óng thêi h¹n sÏ gi¶m thiÓu ®¸ng kÓ c¸c rñi ro háng hãc mang l¹i. Do viÖc thu thËp sè liÖu thêi gian thùc nªn cho phÐp thùc hiÖn nhanh chãng x¸c ®Þnh vµ xö lý t×nh tr¹ng qu¸ t¶i. Nh÷ng khu vùc bÞ qu¸ t¶i nµy sÏ ®­îc nhanh chãng bï ®¾p b»ng hÖ thèng nguån cÊp dù phßng kh¸c; ®iÒu nµy gi¶m ®¸ng kÓ thêi gian bÞ mÊt ®iÖn do sù cè qua t¶i hÖ thèng. Tæ chøc cña SCADA tr¹m Tæ chøc cña SCADA Theo yªu cÇu cña hÖ SCADA, chóng ta nhËn thÊy SCADA cã c¸c ®Æc ®iÓm sau: HÖ thèng võa truyÒn tin, võa tiÕn hµnh thu thËp sè liÖu, tÝnh to¸n, tiÕn hµnh t­¬ng t¸c víi ng­êi dïng vµ truyÒn tin víi cÊp trªn trong tÊt c¶ thêi gian thùc. HÖ thèng cã nhiÒu tÝnh n¨ng kh¸c nhau. Mét sè ®ßi hái viÖc tÝnh to¸n lµ rÊt nhiÒu( vÝ dô nh­ viÖc lËp c¸c b¸o c¸o, ph©n tÝch hÖ thèng… ) nh­ng mét sè c«ng viÖc l¹i ®ßi hái tÝnh thêi gian chÆt chÏ( c¸c hÖ thèng ®ßi hái tÝnh thêi gian thùc cao nh­ lµ c¸c hÖ thèng thu thËp sè liÖu, truyÒn tin cÊp d­íi, c¶nh b¸o, b¸o ®éng…). Mét sè tÝnh n¨ng ho¹t ®éng liªn tôc(vÝ dô nh­: ®o, thu thËp th«ng sè hÖ thèng, truyÒn tin…) nh­ng mét sè tÝnh n¨ng l¹i chØ ho¹t ®éng theo yªu cÇu hay ®Þnh kú råi nghØ( vÝ dô nh­ trong c«ng t¸c in b¸o c¸o, lËp b¶ng biÓu chØ lµm theo yªu cÇu cña ng­êi dõng ). Mét sè tÝnh n¨ng b¾t buéc ph¶i cã, mét sè tÝnh n¨ng kh¸c th× l¹i lµ tuú chän cña ng­êi dïng cã thÓ thªm vµo hay bít ®i mµ kh«ng lµm ¶nh h­íng ®Õn hÖ thèng. XuÊt ph¸t tõ c¸c ®Æc ®iÓm trªn, chóng t«i ®· chia hÖ SCADA tr¹m thµnh c¸c ®èi t­îng ho¹t ®éng trong c¸c tr­êng th«ng tin kh¸c nhau. HÖ SCADA tr¹md thùc hiÖn trªn mét m¸y tÝnh c¸ nh©n PC ®¬n bé xö lý, thùc hiÖn ®a chøc n¨ng, ®a luång b»ng c¸ch ph©n chia thêi gian thùc hiÖn gi÷a c¸c luång ho¹t ®éng vµ thùc hiÖn ®a t¸c vô, ®a xö lý thùc sù ë cÊp transmitter sè. HÖ thèng SCADA tr¹m cña chóng ta ®­îc x©y dùng tõ c¸c ®èi t­îng sau: §èi t­îng cÊp tr­êng ®ã lµ c¸c trasmitter sè th«ng minh, c¸c bé chuyÓn ®æi, c¸c sensor c¶m biÕn. §èi t­îng thu thËp. §èi t­îng lËp b¸o c¸o( hiÓn thÞ vµ in Ên c¸c b¸o c¸o). §èi t­îng truyÒn tin víi cÊp trªn. §èi t­îng qu¶n lý c¬ së sè liÖu vÒ lÞch sö vËn hµnh, lÞch sö sù kiÖn thao t¸c, sù cè… §èi t­îng thiÕt kÕ c¸c trang hiÓn thÞ( gåm c¸c thanh t¸c vô tasbar, bus bar…). §èi t­îng thiÕt kÕ b¸o c¸o. §èi t­îng lËp cÊu h×nh hÖ thèng. Lùa chän hÖ ®iÒu hµnh Ngµy nay kü thuËt phÇn cøng cña m¸y tÝnh ®· ph¸t triÓn hÕt søc m¹nh mÏ. N¨ng lùc cña c¸c m¸y tÝnh thÕ hÖ míi cña Intel mµ ®iÓn h×nh lµ dßng chÝp xö lý hä Pentium ®· mang l¹i b­íc nh¶y vät trong c«ng viÖc tÝnh to¸n, xö lý d÷ liÖu vµ ph©n tÝch hÖ thèng. Giao diÖn ®å ho¹ GUI( Graphical User Interface) cµng ngµy cµng ®­îc hoµn thiÖn, gÇn víi ng­êi sö dông h¬n. Víi hÖ thèng th­ viªn ®å ho¹ khæng lå cña Microsoft Windows víi c¸c giao tiÕp ®å ho¹ chuÈn ®· t¹o nªn nhiÒu b­íc ngÆt trong lÜnh vùc thiÕt kÕ giao diÖn. Do m¸y tÝnh PC lµ rÊt ®¬n gi¶n, nhá gän vµ ®é tin cËy lµ tuy kh«ng b¨ng c¸c m¸y tÝnh c«ng nghiÖp nh­ng víi c«ng nghÖ ®iÖn tö hiÖn nay c¸c m¸y PC vÉn ®¸p øng tèt c¸c yªu cÇu vÒ xö lý còng nh­ tÝnh to¸n trong c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp. Tr­íc ®©y ng­êi ta hay dïng trªn hÖ ®iÒu hµnh truyÒn thèng cña Microsoft Windows lµ MS – DOS, tuy hÖ ®iÒu hµnh DOS lµ kh¸ ®¬n gi¶n song ngay nay víi quy m« cña c¸c tr¹m lµ rÊt lín vµ sè c«ng viÖc ph¶i thùc hiÖn cïng mét lóc lµ rÊt cao vµ DOS kh«ng ®¸p øng ®­îc ®iÒu nµy. HÖ ®iÒu hµnh Windows ®· mang l¹i mét sù thay ®æi ®¸ng kÓ. Do vËy chóng t«i quyÕt ®Þnh chän viÖc ph¸t triÓn bé phÇn mÒm SCADA tr¹m dùa trªn hÖ ®iÒu hµnh cña Microsoft Windows víi version Windows 2000/Windows XP víi c¸c lý do sau: Microsoft Windows XP lµ mét hÖ ®iÒu hµnh thuéc vµo lo¹i tiªn tiÕn hiÖn nay, nã hç trî ®a ch­¬ng tr×nh, ®a n¨ng cïng víi mét hÖ thèng b¶o mËt nghiªm ngÆt gióp b¶o vÖ tµi nguyªn cña hÖ thèng. Trong khi mét hÖ SCADA cã rÊt nhiÒu chøc n¨ng, nhiÖm vô bao gåm: hiÓn thÞ ®å ho¹, t¹o lËp b¸o c¸o, qu¶n lý c¬ së d÷ liÖu, ®iÒu khiÓn hÖ thèng tr¹m, truyÒn tin… NÕu chóng ta d­a tÊt c¶ c¸c chøc n¨ng nµy vµo trong mét ch­ong tr×nh duy nhÊt sÏ lµm ch­¬ng tr×nh trë nªn rÊt phøc t¹p, kh¶ n¨ng m¾c lçi lµ r©t cao. H¬n n÷a viÖc ®­a tÊt c¶ c¸c t¸c vô vµo cïng mét ch­¬ng tr×nh sÏ rÊt khã kh¨n trong c«ng t¸c qu¶n lý còng nh­ trong c«ng t¸c ®iÒu khiÓn hÖ thèng. Cßn mét lý do n÷a lµ mét sè chøc n¨ng kh«ng ph¶i lóc nµo còng ®­îc sö dông mét c¸ch th­êng xuyªn, liªn tôc v× vËy sÏ kh«ng t¹o nªn tÝnh hiÖu qu¶. Bëi vËy c¸ch tèt nhÊt lµ chia nhá ch­¬ng tr×nh ra thµnh c¸c module nhá víi c¸c t¸c vô ®éc lËp, chøc n¨ng riªng biÖt ch¹y trªn mét hÖ ®iÒu hµnh ®a nhiÖm hç trî ®a n¨ng. Microsoft Windows XP cã kh¶ n¨ng qu¶n lý bé nhí lín: kh¶ n¨ng ®¸nh ®Þa chØ trùc tiÕp 32bit cña Windows cho phÐp ®¸nh ®Þa chØ trùc tiÕp tíi 4Gb « nhí ®ñ ®Ó ®¸p øng yªu cÇu cña mäi bé phÇn mÒm. Ng­êi lËp tr×nh sÏ kh«ng bao giê ph¶i bËn t©m víi viÖc thiÕu bé nhí. Microsoft Windows XP cung cÊp cho ng­êi dïng mét ph­¬ng thøc ®ång nhÊt ®Ó t¹o giao tiÕp ®å ho¹ mét c¸ch dÔ dµng vµ th©n thiÖn. B¨ng c¸ch lËp tr×nh thèng nhÊt kh«ng phô thuéc phÇn cøng, ng­êi lËp tr×nh sÏ kh«ng ph¶i bËn t©m ®Õn tÝnh t­¬ng thÝch gi÷a c¸c hÖ thèng ®å ho¹ kh¸c nhau. DOS lµ mét hÖ ®iÒu hµnh dùa trªn c¸c dßng lÖnh, kh«ng hç trî ®å ho¹ trong lóc SCADA lµm viÖc phÇn nhiÒu l¹i lµ ®å ho¹, viÖc nµy khiÕn ng­êi thiÕt kÕ hÖ thèng SCADA ph¶i tù x©y dùng c¸c th­ viªn ®å ho¹ cho ch­¬ng tr×nh SCADA cña m×nh. §©y lµ mét viÖc lµm rÊt khã kh¨n ®ßi hái mÊt nhiÒu c«ng søc vµ tèn kÐm. Trong khi Êy Windows l¹i cung cÊp mét hÖ thèng c¸c phÇn tö GUI chuÈn bao gåm view, dialog box, push button, pop-up mennu vµ nhiÒu th­ viÖn kh¸c viÖc nµy ®· mang l¹i cho ng­êi thiÕt kÕ hÖ thèng rÊt nhiÒu trong viÖc t¹o ra c¸c HMI th©n thiÖn vµ ®Ñp m¾t mµ kh«ng mÊt nhiÒu thêi gian. Microsoft Windows XP hç trî m¹nh trong c¸c giao tiÕp m¹ng nh­ m¹ng toµn cÇu Internet, Ethernet c«ng nghiÖp, c¸c m¹ng côc bé LAN, WAN…Nã hç trî sö dông modem, gióp cho ng­êi lËp tr×nh dÔ dµng t¹o c¸c giao tiÕp truyÒn th«ng cÇn thiÕt víi c«ng søc bá ra lµ Ýt nhÊt. Microsoft Windows XP hç trî ®a ph­¬ng tiÖn( multimedia) gióp ng­êi lËp tr×nh dÔ dµng thªm vµo c¸c ©m thanh vµ c¸c h×nh ¶nh chuyÓn ®éng khiÕn cho giao diÖn HMI gÇn víi thùc tÕ h¬n. Microsoft Windows XP ngoµi viÖc sö dông phÇn cøng cña Intel ra chóng ta cã thÓ sö dông phÇn cøng cña nhiÒu h·ng phÇn cøng kh¸c nhau. TriÓn khai x©y dùng bé phÇn mÒm cho SCADA tr¹m HÖ thèng SCADA tr¹m lµ mét hÖ thèng kh¸ phøc t¹p, bao gåm nhiÒu tÝnh n¨ng, chøc n¨ng vµ nhiÖm vô kh¸c nhau, ®­îc tæ chøcd­íi d¹ng mét tËp hîp c¸c ch­¬ng tr×nh ho¹t ®éng cã liªn quan mËt thiÕt víi nhau. Mçi module cã mét ®Æc ®iÓm riªng ®ßi hái ng­êi lËp tr×nh ph¶i cã mét hiÓu biÕt nhÊt ®Þnh vÒ lÜnh vùc cô thÓ ®ã. Víi mét sè hiÓu biÕt vµ kinh nghiÖm lµm viÖc víi ng«n ng÷ C/C++, t«i quyÕt ®Þnh chän h­íng nghiªn cøu, triÓn khai vµ thiÕt kÕ SCADA tr¹m cho tr¹m ®iÖn 110kV S¬n T©y dùa trªn viÖc sö dông phÇn mÒm SCADA c«ng nghiÖp WinCC cña h·ng phÇn cøng SIEMENS . PhÇn thu thËp d÷ liÖu, ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t vµ hiÓn thÞ HMI cã nh÷ng yªu cÇu chÝnh sau: HiÓn thÞ c¸c trang mµn h×nh m« t¶ tr¹m. Thu thËp c¸c sè liÖu U, I, P, Q tõ c¸c transmitter sè theo mét chu kú ®Æt tr­íc tuú theo yªu cÇu cô thÓ cña hÖ thèng. HiÓn thÞ tr¹ng th¸i cña c¸c m¸y c¾t, cÇu dao… Ghi nhËn c¸c sù kiÖn qu¸ ¸p, qu¸ dßng, qu¸ t¶i… L­u tr÷ c¸c sè liÖu gi¸m s¸t ®­îc vµo bé nhí cña m¸y ®Ó dïng khi b¸o c¸o víi cÊp trªn hay dïng lµm tµi liÖu ®Ó kh¾c phôc lçi khi cã sù cè. Tr¹m ®iÖn vµ SCADA tr¹m SCADA trong hÖ thèng ®iÖn lùc C¸c cÊp qu¶n lý trong hÖ thèng ®iÖn lùc Môc ®Ých cña viÖc SCADA cho c¸c tr¹m ®iÖn trong hÖ thèng ®iÖn lùc ViÖt Nam tr­íc tiªn nh»m ®¸p øng nhu cÇu vÒ tù ®éng ho¸ vµ sè ho¸ hÖ thèng ®iÖn ViÖt Nam. Nã ph¶n ¸nh mét b­íc ®i tÊt yÕu cña viÖc hiÖn ®¹i ho¸ hÖ thèng ®iÖn, ®ång thêi nã còng ph¶n ¸nh tr×nh ®é vÒ kinh tÕ-kü thuËt cña l­íi ®iÖn ViÖt Nam. B¶ng d­íi ®©y tãm t¾t s¬ l­îc nh÷ng cÊp qu¶n lý trong viÖc ph©n bæ ®iÖn: CÊp qu¶n lý Néi dung qu¶n lý chÝnh Ph¸t vµ truyÒn t¶i ®iÖn lùc siªu cao ¸p 500kV xuyªn quèc gia Ph­¬ng ¸n ph©n ph¸t P, Q trªn toµn l·nh thæ quèc gia. Qu¶n lý tÇn sè, dù phßng æn ®Þnh tÜnh, ®éng cña hÖ thèng ®iÖn quèc gia. Thu thËp sè liÖu, thao t¸c, b¶o vÖ r¬le, chÈn ®o¸n, b¶o d­ìng c¸c thiÕt bÞ cao ¸p. Ph¸t vµ truyÒn t¶i ®iÖn ®Õn c¸c tr¹m trong m¹ng cao ¸p 220kV khu vùc Ph­¬ng ¸n ph©n bè P, Q trªn c¸c khu vùc cô thÓ. Ph©n bè ®iÖn ¸p 220kV ë c¸c träng t©m t¶i vµ dù phßng b¶o vÖ nguån. Thu thËp sè liÖu, thao t¸c, b¶o vÖ r¬le, chÈn ®o¸n háng hãc vµ b¶o d­ìng thiÕt bÞ. Ph©n phèi vµ truyÒn t¶i ®iÖn trong ®Þa bµn c¸c m¹ng 110kV Ph¸t bï c«ng suÊt ph¶n kh¸ng Q, ph©n bæ ®iÖn ¸p trªn ®Þa bµn.Thu thËp c¸c sè liÖu, thao t¸c, b¶o vÖ, chÈn ®o¸n vµ b¶o d­ìng thiÕt bÞ. Ph©n phèi ®iÖn xuèng m¹ng 35kV trë xuèng Ph¸t bï c«ng suÊt ph¶n kh¸ng Q. §iÒu khiÓn ®iÖn ¸p trung ¸p vµ xa th¶i t¶i theo yªu cÇu.Thu thËp sè liÖu, b¶o vÖ vµ b¶o d­ìng hÖ thèng. Cung cÊp ®iÖn lùc h¹ ¸p khu d©n c­ vµ xÝ nghiÖp nhá. TiÕn hµnh c¸c thao t¸c ®ãng c¾t, b¶o vÖ vµ b¶o d­ìng hÖ. Qua trªn chóng ta nhËn thÊy mét sè ®iÒu: §èi víi m¹ng siªu cao ¸p, viÖc tÝnh to¸n, xö lý sè liÖu ®Ó tõ ®ã ®­a ra c¸c lÖnh ®iÒu khiÓn hÖ thèng ®ßi hái mét yªu cÇu nghiªm ngÆt vÒ tÝnh chÝnh x¸c vµ kÞp thêi trong viÖc ra quyÕt ®Þnh. NhiÖm vô nµy thuéc vÒ trung t©m ®iÒu ®é quèc gia A0. C¸c trung t©m ph©n phèi ®iÖn l­íi cÊp miÒn vµ khu vùc kh«ng ®¶m ®­¬ng ®­îc viÖc nµy. Tuy nhiªn mét thùc tÕ tån t¹i lµ viÖc thu thËp sè liÖu vµ ®iÒu khiÓn thao t¸c lªn hÖ thèng l¹i ®Æt ë xa thuéc lÜnh vùc qu¶n lý cña c¸c tr¹m. Do vËy, c¸c trung t©m ®iÒu ®é muèn ®iÒu khiÓn tõ xa th× ph¶i dùa vµ mét hÖ thèng th«ng tin c«ng nghiÖp tèt ®Ó nhËn c¸c sè liÖu tõ cÊp d­íi ®­a lªn vµ c¸c lÖnh cÇn thi hµnh ®­a xuèng cÊp d­íi. ViÖc qu¶n lý ph©n phèi cung cÊp ®iÖn ë cÊp cao ¸p th× th­êng giao cho c¸c trung t©m ®iÒu ®é miÒn n¾m gi÷. C¸c trung t©m nµy còng tÝch cùc tham gia vµo viÖc gi¸m s¸t hÖ thèng vµ chia sÎ bít g¸nh nÆng ®iÒu khiÓn cña SCADA ®iÒu ®é cÊp trªn. §Õn c¸c tr¹m, c¸c tr¹m nµy thùc hiÖn toµn bé c¸c t¸c vô thu thËp sè liÖu hÖ thèng, ®iÒu khiÓn t¶i cña l­íi vµ thùc hiÖn c¸c thao t¸c nh»m æn ®Þnh hÖ thèng. Khi c¸c tr¹m ®­îc tù ®éng ho¸ hoµn toµn th× viÖc gi¸m s¸t hÖ thèng vµ ®iÒu khiÓn l­íi lóc nµy trë nªn rÊt ®¬n gi¶n. Khi SCADA ®iÒu ®é cÇn ®iÒu khiÓn thao t¸c xuèng mét thiÕt bÞ phÝa cÊp d­íi nh­ ®ãng c¾t m¸y c¾t nµo ®ã th× nã chØ cÇn göi mét b¶n tin xuèng tr¹m. T¹i tr¹m th«ng qua c¸c PLC hay c¸c RTU mµ thao t¸c ®ã ®­îc thùc hiÖn. Hay ng­îc l¹i khi cÇn d÷ liÖu vÒ hÖ thèng vµ tr¹m th× SCADA ®iÒu ®é chØ cÇn göi mét b¶n tin yªu cÇu c¸c tr¹m göi sè liÖu vÒ hÖ thèng lªn. C¸c lo¹i h×nh SCADA trong hÖ thèng ®iÖn Dùa vµo c¸c ph©n tÝch bªn trªn ta ®Ò ra hai lo¹i h×nh SCADA sau: SCADA ®iÒu ®é SCADA tr¹m SCADA ®iÒu ®é cÊp quèc gia §©y lµ mét trung t©m mang tÝnh ®iÒu ®é cÊp cao, mang tÝnh huyÕt m¹ch cña hÖ thèng ®iÖn ViÖt Nam. Nã lµm nhiÖm vô ®iÒu tiÕt toµn bé ®iÖn n¨ng trªn l­íi. SCADA ®iÒu ®é quèc gia gióp cho viÖc ph©n bæ ®iÖn n¨ng th«ng suèt trªn kh¾p ba miÒn. SCADA ®iÒu ®é quèc gia ®¶m ®­¬ng c¸c nhiÖm vô sau: Thu thËp c¸c sè ®o, c¸c tr¹ng th¸i, t×nh h×nh phô t¶i tõ c¸c trung t©m ®iÒu ®é miÒn ®­a lªn. Trªn c¬ së c¸c sè liÖu thu ®­îc tiÕn hµnh ph©n tÝch, nhËn d¹ng, ®¸nh gi¸ vµ ®­a ra c¸c ®iÒu khiÓn tèi ­u cho hÖ thèng vÒ ph©n bæ c«ng suÊt còng nh­ æn ®Þnh dù phßng trong l­íi. Thùc chÊt trung t©m SCADA ®iÒu ®é quèc gia kh«ng trùc tiÕp lµm nhiÖm vô thu thËp sè liÖu vÒ hÖ thèng vµ còng kh«ng ®iÒu khiÓn trùc tiÕp lªn hÖ thèng mµ chØ th«ng qua c¸c tr¹m phÝa d­íi ®Ó thu thËp d÷ liÖu vµ ®iÒu khiÒn hÖ thèng th«ng qua c¸c lÖnh d­íi d¹ng c¸c b¶n tin. S¬ ®å vÒ cÊp SCADA trong hÖ thèng ®iÖn ViÖt Nam h×nh vÏ SCADA ®iÒu ®é cÊp miÒn T¹i c¸c trung t©m ®iÒu ®é miÒn, c¸c d÷ liÖu vÒ hÖ thèng ®­îc c¸c tr¹m göi lªn, víi nh÷ng ph©n tÝch vµ ®¸nh gi¸ cña m×nh c¸c trung t©m nµy ®­a ra c¸c quyÕt ®Þnh ®iÒu khiÓn t¸c ®éng lªn l­íi nh»m mét môc tiªu nhÊt ®Þnh lµ æn ®Þnh hÖ thèng. SCADA ®iÒu ®é miÒn lµ cÊp trung gian gi÷a SCADA ®iÒu ®é quèc gia vµ SCADA tr¹m nªn nã cã mét sè nhiÖm vô ®Æc tr­ng sau: Thu thËp sè liÖu tõ c¸c SCADA tr¹m. Ph©n tÝch biÓu ®å phô t¶i thu ®­îc, tiÕn hµnh ®¸nh gi¸ vµ ®­a ra c¸c ph­¬ng ¸n ®iÒu ®é vµ ph©n chia phô t¶i vµ æn ®Þnh l­íi. C¸c trung t©m ®iÒu ®é miÒn ®ãng vai trß quan träng vµ ®Þnh h­íng cho c¸c SCADA tr¹m trong viÖc ®iÒu tiÕt c«ng suÊt t¶i vµ ®iÒu khiÓn hÖ thèng. SCADA tr¹m §©y lµ mét trung t©m m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn mµ t¸c ®éng trùc tiÕp ®Õn chÊt l­îng trong l­íi ®iÖn v× ®©y lµ mét n¬i mµ c¸c t¸c ®éng ®iÒu khiÓn trùc tiÕp t¸c ®éng vµo hÖ thèng ®iÖn. L­íi ®iÖn cã thÓ æn ®Þnh vµ bÒn v÷ng hay kh«ng phô thuéc rÊt nhiÒu c¸c trung t©m SCADA tr¹m nµy. VËy nhiÖm vô cña SCADA tr¹m lµ ph¶i trùc tiÕp: Thao t¸c ®iÒu khiÓn lªn c¸c thiÕt bÞ cña hÖ thèng, c¸c m¸y biÕn ¸p… Thu thËp vµ gi¸m s¸t c¸c th«ng sè vÒ hÖ thèng. §iÒu khiÓn ®ãng/c¾t nh»m b¶o vÖ hÖ thèng trong tr­êng hîp l­íi gÆp sù cè nh­ qu¸ t¶i, ch¹m chËp… §­a c¸c d÷ liÖu vÒ b¸o c¸o víi SCADA cÊp trªn phôc vô cho viÖc ph©n tÝch, ®¸nh gi¸ hÖ thèng khi cÇn kh¾c phôc sù cè hay n©ng cÊp hÖ thèng. M¹ch thu thËp sè liÖu vµ ®iÒu khiÓn ®­îc thiÕt kÕ b»ng: Mét PLC vµ c¸c module AI/AO, DI/DO. Mét bé RTU víi c¸c transmitter analog. Mét bé c¸c transmitter sè th«ng minh. SCADA tr¹m ®­îc thiÕt kÕ cßn cã c¸c bus truyÒn tin phôc vô cho c¸c t¸c vô truyÒn th«ng sau: Mét bus truyÒn sè liÖu, truyÒn lÖnh hiÖn tr­êng kiÓu RS-485 nèi c¸c PLC, c¸c RTU vµ c¸c transmitter sè th«ng minh víi trung t©m ®iÒu khiÓn lµ c¸c m¸y tÝnh PC. Mét bus truyÒn tin theo kiÓu RS-323 ®Ó giao tiÕp truyÒn th«ng víi SCADA ®iÒu ®é cÊp trªn. Trung t©m ®iÒu khiÓn lµ c¸c m¸y tÝnh PC, tuú theo quy m« cña tr¹m mµ sè l­îng m¸y cã thÓ lµ nhiÒu hay Ýt. Víi mçi tr¹m tuú vµo møc ®é ®ßi hái vÒ ®é tin cËy cña viÖc ®iÒu khiÓn mµ ta cã thÓ l¾p c¸c m¸y dù phßng. C¸c tr¹m víi quy m« nhá ta cã thÓ chØ cÇn dïng mét m¸y tÝnh PC tèc ®é cao, kh¶ n¨ng xö lý nhanh vµ cã dung l­îng bé nhí lín lµ cã thÓ ®¶m nhËn viÖc cña mét trung t©m ®iÒu khiÓn vµ gi¸m s¸t. Cßn ®èi víi c¸c tr¹m lín vµ ®ßi hái tÝnh an toµn cao th× ta nªn dïng mét m¸y chuyªn lµm nhiÖm vô ®iÒu khiÓn, mét m¸y PC kh¸c th× lµm nhiÖm vô thu thËp vµ gi¸m s¸t nÕu cÇn thiÕt cã thÓ dïng thªm mét m¸y chuyªn thùc hiÖn c¸c t¸c vô vÒ truyÒn th«ng. Ph­¬ng ¸n kÕt cÊu hîp lý cho SCADA tr¹m ®iÖn Môc tiªu kÕt cÊu chung Qua viÖc t×m hiÓu vÒ hÖ SCADA tr¹m t¹i mét sè n¬i ®· l¾p ®Æt vµ qua c¸c tµi liÖu h­íng dÉn vÒ l¾p ®Æt SCADA tr¹m, t«i viÖc SCADA cho tr¹m ®iÖn ph¶i ®¹t mét sè tiªu chÝ sau: VÒ hÖ phÇn mÒm SCADA: HÖ phÇn mÒm SCADA ph¶i lµ mét hÖ phÇn mÒm ®a n¨ng, ®a nhiÖm, cã nh÷ng kªnh truyÒn th«ng t­¬ng thÝch víi c¸c giao thøc truyÒn th«ng phæ dông vµ phôc vô tèt c¸c dÞch vô cÇn cã cña tr¹m nh­: in b¸o c¸o, vÏ ®å thÞ, biÓu ®å phô t¶i. HÖ phÇn mÒm lËp tr×nh SCADA ph¶i dÔ dµng lËp tr×nh, cã tÝnh thuyÕt minh râ rµng vµ dÔ häc còng nh­ thuËn tiÖn trong viÖc n©ng cÊp tr¹m. HÖ ®iÒu hµnh dïng trong c¸c m¸y tÝnh chñ ph¶i lµ hÖ ®iÒu hµnh ®a nhiÖm, ®a n¨ng, cã kh¶ n¨ng giao tiÕp th©n thiÖn víi ng­êi dïng vµ ®Æc biÖt lµ ph¶i hç trî tèt hÖ phÇn mÒm SCADA mµ ta ®ang dïng ®Ó x©y dùng SCADA cho tr¹m. VÒ phÇn cøng: C¸c thiÕt bÞ phôc vô trong viÖc xö lý sè liÖu còng nh­ thu thËp d÷ liÖu ph¶i lµ c¸c thiÕt bÞ phæ th«ngcã thÓ dÔ dµng thay thÕ khi háng hãc còng nh­ khi cã nhu cÇu n©ng cÊp më réng quy m« tr¹m. M¸y chñ ph¶i lµ m¸y cã kh¶ n¨ng chÞu ®­îc m«i tr­êng lµm viÖc kh¾c nghiÖt cña tr¹m ®iÖn nh­: tiÕng ån, bôi, nhiÔu t¹p ©m, nhiÔu ®iÖn tr­êng… VÒ dÞch vô cña SCADA cÇn ph¶i lµm: Thu thËp vµ l­u tr÷ ®Ó dïng trong tr­êng hîp cã sù cè, thêi gian l­u tr÷ tèi thiÓu ph¶i lµ mét n¨m. Cung cÊp giao tiÕp th©n thiÖn vµ dÔ dµng cho ng­êi ®iÒu khiÓn tr¹m nh­ viÖc in b¸o c¸o víi cÊp trªn, ®Æc biÖt lµ c¸c c¶nh b¸o, b¸o ®éng khi cã sù cè… Gióp thao t¸c ®iÒu khiÓn ®­îc dÔ dµng nh­ ®ãng c¾t m¸y c¾t, t¨ng gi¶m nÊc ph©n ¸p m¸y biÕn ¸p… nh÷ng vÉn ®¶m b¶o thao t¸c ®iÒu khiÓn ®ãng c¾t b»ng tay. VÒ chi phÝ: HÖ gi¸ thµnh khi l¾p ®Æt hÖ SCADA cho tr¹m kh«ng ®­îc qu¸ ®¾t g©y tèn kÐm vµ ®Æc biÖt hÖ phÇn mÒm SCADA ph¶i lµ phÇn mÒm phæ dông, s½n cã trªn thÞ tr­êng kh«ng ®­îc lµ cña mét h·ng ®éc quyÒn nµo. H¬n n÷a, trong t­¬ng lai khi n©ng cÊp tr¹m ph¶i dÔ dµng trong viÖc t×m kiÕm thiÕt bÞ còng nh­ phÇn mÒm thay thÕ. Ph­¬ng ¸n cho hÖ SCADA tr¹m ®iÖn SCADA tr¹m ®iÖn cã nhiÖm vô t­¬ng ®èi ®¬n gi¶n: Gi¸m s¸t-®iÒu khiÓn. Thu thËp d÷ liÖu vÒ c¸c th«ng sè cña tr¹m nh­: I, P, Q trªn c¸c m¸y c¾t, tr¹ng th¸i cña m¸y c¾t vµ ®iÖn ¸p trªn c¸c thanh c¸i. ChuyÓn c¸c sè liÖu lªn cho SCADA ®iÒu ®é cÊp trªn khi cã yªu cÇu. V× vËy ta nªn thiÕt kÕ mét SCADA tr¹m ®iÖn víi kÕt cÊu nh­ sau: VÒ thiÕt bÞ phÇn cøng: M¸y chñ lµ mét m¸y tÝnh PC Pentum 4 tèc®é kho¶ng 2.8 GHz, ®Üa cøng kho¶ng 40Gb, mµn h×nh réng Ýt nhÊt lµ mµn h×nh 17inch, sö dông hÖ ®iÒu hµnh Windows 2000 hay Win XP. ThiÕt bÞ phôc vô cho c«ng t¸c ®o l­êng vµ ®iÒu khiÓn lµ c¸c PLC víi c¸c module vµo ra sè DI/DO vµ c¸c module vµo ra t­¬ng tù AI/AO, cïng víi bé c¸c transmitter sè th«ng minh phôc vô cho viÖc lÊy c¸c th«ng sè P, I, Q. TruyÒn tin c«ng nghiÖp gi÷a m¸y tÝnh PC master víi c¸c PLC/transmitter slave theo chuÈn RS-485 tèc ®é19.2kbps trë lªn vµ cã trang bÞ ®ñ c¸c protocol th«ng dông. TruyÒn tin gi÷a m¸y PC tr¹m víi cÊp trªn th«ng qua cæng COM víi chuÈn truyÒn th«ng RS-232, tèc ®é ph¶i ®¹t tíi 9.6kbps. VÒ phÇn mÒm: PhÇn mÒm SCADA c«ng nghiÖp ph¶i cã tÝnh ®a nhiÖm, cã nhiÒu tÝnh n¨ng dÞch vô vµ ®Æc biÖt lµ ph¶i dÔ sö dông, th©n thiÖn ®èi víi ng­êi dïng vµ t­¬ng thÝch víi c¸c hÖ ®iÒu hµnh th«ng dông hiÖn nay nh­ Windows, Linux... C¸c dÞch vô cung cÊp ph¶i ch¾c ch¾n, th©n thiÖn vµ dÔ häc còng nh­ dÔ sö dông bao gåm: + Thu thËp, qu¶n lý, l­u tr÷ c¸c lo¹i sè liÖu ®ñ l©u vµ dÔ khai th¸c còng nh­ dÔ tra cøu khi cÇn. + HiÓn thÞ sè liÖu trªn c¸c trang mµn h×nh, c¸c trang cöa sæ, ®å thÞ, biÓu ®å phôc vô viÖc in b¸o c¸o, ph¸t c¸c b¸o ®éng. + Thao t¸c ®iÒu khiÓn tõ xa dÔ dµng, an toµn. WinCC Mét chuÈn mùc x©y dùng HMI cho hÖ thèng SCADA T¹i sao phÇn mÒm c«ng nghiÖp WinCC l¹i ®­îc øng dông nhiÒu trong c¸c hÖ thèng phøc t¹p, nhiÒu chñng lo¹i thiÕt bÞ nh­ trong c¸c hÖ thèng SCADA? Mét trong nh÷ng ®Æc tr­ng næi bËt cña c¸c s¶n phÈm phÇn mÒm c«ng nghiÖp cña SIEMENS lµ cã thÓ kÕt nèi æn ®Þnh víi hÇu hÕt c¸c bé ®iÒu khiÓn, c¸c RTU vµ c¸c thiÕt bÞ truyÒn th«ng kh¸c. C¬ së d÷ liÖu më, dÔ lËp tr×nh vµ lu«n lu«n cËp nhËt, ®iÒu ®ã nãi lªn r»ng nhµ thiÕt kÕ, ng­êi dïng sÏ ®éc lËp hoµn toµn víi thiÕt bÞ, thuËn lîi cho viÖc n©ng cÊp vµ triÓn khai dù ¸n. D­íi ®©y lµ c¸c th«ng tin c¬ b¶n vÒ phÇn mÒm c«ng nghiÖp cña SIEMENS. Tæng qu¸t Giao diÖn ng­êi m¸y cña WinCC ®­îc thiÕt kÕ d­íi d¹ng kÐo th¶ rÊt dÔ dµng ®Ó m« t¶ c¸c biÓu t­îng vµ ®èi t­îng ®iÒu khiÓn c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp. Nã cung cÊp cho c¸c kü s­ lËp tr×nh mét m«i tr­êng khai triÓn dÔ dµng sö dông vµ mét chøc n¨ng bao qu¸t ®Ó cã thÓ t¹o ra c¸c thÝ nghiÖm kiÓm tra vµ triÓn khai mét c¸ch nhanh chãng nh÷ng øng dông tù ®éng ho¸ m¹nh mÏ. PhÇn mÒm WinCC lµ phÇn mÒm øng dông cho c¸c SCADA víi mét giao diÖn ng­êi m¸y (HMI: Humman machine Interface) më vµ linh ho¹t ®¶m b¶o tÝnh linh ®éng trong thiÕt kÕ øng dông cña kh¸ch hµng khi kÕt nèi ®Õn phæ chøc n¨ng réng nhÊt cña c¸c thiÕt bÞ tù ®éng ho¸ trong c«ng nghiÖp. TÝnh m¹nh mÏ vµ linh ho¹t PhÇn mÒm WinCC HMI t¹o cho ng­êi sö dông kh¶ n¨ng vµ tÝnh linh ho¹t cao mµ giao diÖn ng­ßi vµ c¸c tr×nh øng dông ngµy nay cÇn ®Õn. SIEMENS ®· ®Çu t­ nhiÒu cho nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn ®Ó ®¶m b¶o t¹o ra c¸c s¶n phÈm míi, m¹nh mÏ vµ s¸ng t¹o. KÕt qu¶ lµ: c¸c doanh nghiÖp cã thÓ tËp trung vµo tiÕn hµnh c«ng viÖc s¶n xuÊt kinh doanh cña m×nh trong khi ®ã c¸c kü s­ vÉn cã thÓ tiÕn hµnh thiÕt kÕ, n©ng cÊp hay söa ch÷a. PhÇn mÒm WinCC cung cÊp cho ng­êi sö dông mét m«i tr­êng ph¸t triÓn linh ho¹t vµ cÊu tróc ®a n¨ng cho phÐp t¹o ra c¸c øng dông nhanh co bÊt kú kÞch b¶n tù ®éng ho¸ nµo. PhÇn mÒm WinCC triÓn khai thuËn lîi trªn c¸c m¸y tÝnh c¸ nh©n PC(Personal Computer) hay c¸c m¸y tÝnh c¸ nh©n c«ng nghiÖp IPC(Industry Personal Computer) trªn mét cÊu tróc Server/Client ph©n t¸n. TÝnh dÔ sö dông WinCC cho phÐp ng­êi dïng sö dông nhanh chãng t¹o ra vµ triÓn khai biÓu diÔn b»ng ®å ho¹ c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp theo tÝnh thêi gian thùc. Giao diÖn ®å ho¹ Ng­êi sö dông cã thÓ ph¸t triÓn c¸c ®å ho¹ trong m«i tr­êng Windows, rÊt nhiÒu c«ng cô bao gåm: c¸c thµnh phÇn ®å thÞ chuÈn, c¸c biÓu t­îng, c¸c h×nh ¶nh d¹ng bitmap vµ ActiveX controls. Mét th­ viÖn ®å ho¹ cao cÊp cã chøa hµng ngµn c¸c h×nh ¶nh c¸c thiÕt bÞ c«ng nghiÖp ®· ®­îc cÊu h×nh tr­íc, ®iÒu nµy khiÕn cho ng­êi sö dông rÊt ®¬n gi¶n trong viÖc ®­a c¸c h×nh ¶nh vao trong giao diÖn cña m×nh. Tr×nh soan th¶o m¹nh Ng­êi sö dông cã thÓ nhanh chãng triÓn khai c¸c tr×nh so¹n th¶o nh­ lËp tr×nh b¸o c¸o, thiÕt kÕ c¸c b¸o ®éng, c¶nh b¸o ng¨n ngõa c¸c lçi khi ®ang ch¹y(Runtime errors). Kh¶ n¨ng kÕt nèi cao WinCC cho phÐp ng­êi dïng sö dông liªn kÕt thùc víi bÊt kú thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn, tù ®éng ho¸ c«ng nghiÖp nµo mµ th«ng qua c¸c I/O Server. Kh¶ n¨ng giao tiÕp víi h·ng s¶n phÈm thø 3 lµ rÊt dÔ dµng ch¼ng h¹n nh­ c¸c ®iÒu khiÓn th«ng dông cña c¸c h·ng lín nh­: Wonderware, Modicon, Alley-Bradley, Square D… CÊu tróc-ph¸t triÓn hÖ thèng vµ b¶o d­ìng dÔ dµng TÝnh ®éc lËp C¸c øng dông cña WinCC cã thÓ ®­îc cµi ®Æt trong mét m«i tr­êng ®éc lËp_ mét may tÝnh PC. §iÒu nµy lµ rÊt h÷u Ých ®èi víi c¸c doanh nghiÖp, ®¬n vÞ s¶n xuÊt kinh doanh nhá kh«ng cÇn ®Õn nhiÒu tr¹m ®iÒu hµnh kh¸c nhau ®Ó xem xÐt vµ ®iÒu khiÓn c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp mµ chØ cÇn víi mét m¸y PC lµ cã thÓ lµm ®­îc ®iÒu nµy. Server/Client C¸c óng dông cña WinCC cã thÓ ®­îc cµi ®Æt vµo mét m«i tr­êng chñ kh¸ch. Ph­¬ng ph¸p nµy tiÕt kiÖm ®­îc thêi gian vµ tiÒn b¹c cho doanh nghiÖp trong viÖc b¶o d­ìng vµ qu¶n lý phÇn mÒm. C¸c ®Æc ®iÓm vµ lîi Ých §­îc thiÕt kÕ cho Windows 2000 vµ Win XP TÝnh b¶o mËt cao: Nã cho phÐp ng­êi qu¶n lý hÖ thèng cã thÓ chØ cho c¸c User chØ cã thÓ truy cËp vµ tham gia vµo c¸c module cô thÓ nhÊt ®Þnh cña hÖ thèng. ChÝnh viÖc nay sÏ han chÕ c¸c User trong ph¹m vi tr¸ch nhiÖm vµ th¶m quyÒn cña m×nh. C¸c tuú chän quan s¸t b¸o ®éng, c¸c ®Æc ®iÓm phô vµ c¸c lîi Ých: HiÓu biÕt vÒ c¸c b¸o ®éng cña hÖ thèng vµ kh¶ n¨ng ®Ó nhËn biÕt chóng mét c¸ch kÞp thêi cã thÓ tiÕt kiÖm thêi ngõng s¶n xuÊt, vËn hµnh quý gi¸ cña doanh nghiÖp. Ng­ßi vËn hµnh cÇn ph¶i xem xÐt c¸c b¸o ®éng vµ theo dâi nh÷ng g× xuÊt hiÖn trong thêi gian toµn bé qu¸ tr×nh vËn hµnh ®Ó gi¶m thiÓu vµ gi¶i thÝch c¸c tæn thÊt. H¬n thÕ n÷a, ta kh«ng nh÷ng chØ biÕt ®­îc c¸c b¸o ®éng, c¶nh b¸o hiÖn thêi mµ cßn thÓ truy lôc vµo th«ng tin vÒ lÞch sö c¸c b¸o ®éng n÷a.§iÒu nµy gióp Ých rÊt nhiÒu trong viÖc kh¾c phôc c¸c sù cè. C¸c c¶i thiÖn cña b¸o ®éng: - Thõa nhËn c¸c b¸o ®éng: Chóng ta cã thÓ thiÕt kÕ hÖ thèng b¸o ®éng theo d¹ng cã ®iÒu kiÖn hay b¸o ®éng cã ®Þnh h­íng tr­íc. - TÝnh linh ho¹t cña b¸o ®éng: C¸c b¸o ®éng cã thÓ ®­îc phÐp hay bÞ cÊm trùc tiÕp hoÆc gi¸n tiÕp b»ng c¸ch sö dông c¸c tag cÊm b¸o ®éng d­íi sù ®iÒu khiÓn toµn bé cña c¸c ch­¬ng tr×nh øng dông. CÊm b¸o ®éng cã thÓ ®­îc ¸p dông víi c¸c lo¹i b¸o ®éng ®¬n, c¸c tags hoÆc c¸c nhãm ®Ó cÊm hiÓn thÞ th«ng tin b¸o ®éng trªn mét nót quan s¸t cô thÓ. Sù cÊm toµn bé hÖ thèng cã thÓ ng¨n chÆn c¸c ho¹t ®éng b¸o ®éng t¹i nguån. Thêi gian ph¸t b¸o ®éng: Tõ khi sù cè thËt x¶y ra cho ®Õn khi ph¸t b¸o ®éng thëi gian chØ tÝnh b»ng miligi©y. C¬ së d÷ liÖu cña b¸o ®éng: Dïng hÖ qu¶n lý c¬ së d÷ liÖu cña Microsoft SQL ®Ó l­u tr÷ c¸c th«ng tin vÒ hÖ thèng nh­ thao t¸c vËn hµnh trong hÖ, b¸o c¸o. sù cè… Nh÷ng yªu cÇu ®èi víi hÖ thèng khi sö dông phÇn mÒm WinCC 6.0 M¸y tÝnh Pen III 733 Mhz 128 Mb of RAM 5 Kb tags 2 Gb free hard disk space Tuy nhiªn tèt nhÊt nªn sö dông m¸y tÝnh víi cÊu h×nh sau: M¸y tÝnh Pen IV 1.8Ghz trë lªn. 256 Mb of RAM trë lªn. HÖ ®iÒu hµnh cña Microsoft Windows 2000 professional hoÆc Microsoft Windows XP SP1 hay SP2. HÖ qu¶n lý c¬ së d÷ liÖu SQL 2000.