Thiết kế hệ thống Scada vận hành công nghiệp

Thiết kế hệ thống SCADA là một quá trình phức tạp đòi hỏi kiến thức chuyên sâu về tự động hóa, lập trình và các nguyên tắc kỹ thuật. Một hệ thống SCADA được thiết kế tốt sẽ giúp doanh nghiệp tối ưu hóa quy trình sản xuất, nâng cao hiệu suất và giảm chi phí. Bài viết này sẽ hướng dẫn bạn từng bước qua quá trình thiết kế hệ thống SCADA, từ việc xác định yêu cầu đến triển khai và vận hành.

Các giai đoạn chính trong thiết kế hệ thống SCADA

Phân tích yêu cầu

• Xác định mục tiêu: Xác định rõ mục tiêu mà hệ thống SCADA cần đạt được, ví dụ: tăng năng suất, giảm chi phí, cải thiện chất lượng sản phẩm.
• Đánh giá quy trình: Phân tích chi tiết các quá trình sản xuất, xác định các điểm cần giám sát và điều khiển.
• Xác định các thiết bị: Liệt kê các thiết bị cần kết nối vào hệ thống, bao gồm cảm biến, van, động cơ, PLC,…
• Xác định giao diện người dùng: Xác định các thông tin cần hiển thị trên giao diện người dùng, các chức năng điều khiển cần cung cấp.

Lựa chọn phần cứng

• PLC: Chọn loại PLC phù hợp với quy mô và độ phức tạp của hệ thống.
• HMI: Lựa chọn màn hình HMI có giao diện trực quan. Dễ sử dụng và đáp ứng được các yêu cầu về hiển thị thông tin.
• Cảm biến: Chọn các loại cảm biến có độ chính xác cao, phù hợp với các thông số cần đo.
• Thiết bị truyền thông: Lựa chọn các thiết bị truyền thông phù hợp để kết nối các thành phần trong hệ thống.

Thiết kế phần mềm

• Lập trình PLC: Viết các chương trình điều khiển cho PLC để thực hiện các chức năng đã định.
• Cấu hình HMI: Thiết kế giao diện người dùng, tạo các màn hình hiển thị và các nút điều khiển.
• Cấu hình phần mềm SCADA: Cấu hình phần mềm SCADA để quản lý dữ liệu, tạo báo cáo và thực hiện các phân tích.

Triển khai và thử nghiệm

• Lắp đặt hệ thống: Lắp đặt các thiết bị phần cứng và kết nối chúng theo sơ đồ thiết kế.
• Cấu hình hệ thống: Cấu hình các phần mềm và thiết bị để chúng hoạt động đồng bộ.
• Thử nghiệm hệ thống: Thực hiện các thử nghiệm để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và chính xác.

Các công cụ hỗ trợ thiết kế hệ thống SCADA

• Phần mềm SCADA: Đây là thành phần quan trọng trong hệ thống SCADA. Giúp giám sát, thu thập và hiển thị dữ liệu. Một số phần mềm SCADA phổ biến như Wonderware, Siemens WinCC, Ignition,…
• Phần mềm lập trình PLC: Để điều khiển các thiết bị và hệ thống tự động, các kỹ sư thường sử dụng phần mềm lập trình PLC như FATEK, Siemens TIA Portal,… Các công cụ này hỗ trợ lập trình các chức năng điều khiển, giúp hệ thống hoạt động ổn định.
• Công cụ mô phỏng: Trước khi triển khai, các công cụ mô phỏng như MATLAB. Simulink giúp kiểm tra và tinh chỉnh các yếu tố trong hệ thống SCADA. Điều này đảm bảo rằng hệ thống sẽ hoạt động trơn tru và hiệu quả khi đưa vào vận hành

Quy trình hiết kế hệ thống Scada

 Khảo sát và phân tích yêu cầu

• Thu thập thông tin: Tiến hành phỏng vấn các chuyên gia trong nhà máy. Thu thập tài liệu kỹ thuật, bản vẽ thiết kế.
• Xác định các điểm đo: Xác định các điểm cần đo và các thông số cần giám sát (nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, mức,…).
• Xác định các điểm điều khiển: Xác định các thiết bị cần điều khiển (van, động cơ, bơm,…).
• Xác định các báo cáo: Xác định các loại báo cáo cần thiết (báo cáo sự cố, báo cáo năng lượng, báo cáo sản xuất,…).

Thiết kế hệ thống Scada – Lựa chọn phần cứng

• PLC: Chọn PLC phù hợp với số lượng I/O, tốc độ xử lý, và các giao thức truyền thông.
• RTU: Chọn RTU để thu thập dữ liệu từ các thiết bị ở xa.
• Cảm biến: Chọn cảm biến có độ chính xác cao. Phù hợp với môi trường làm việc và các thông số cần đo.
• Thiết bị truyền thông: Chọn các thiết bị truyền thông như modem. Switch để kết nối các thiết bị trong hệ thống.

Lựa chọn phần mềm

• So sánh các phần mềm: So sánh các phần mềm SCADA dựa trên các tiêu chí như giá cả. Tính năng, khả năng mở rộng, hỗ trợ kỹ thuật.
• Đánh giá khả năng tích hợp: Đảm bảo phần mềm SCADA có thể tích hợp với các phần mềm khác trong nhà máy (ERP, MES).
• Xác định cấu hình hệ thống: Lựa chọn cấu hình phần cứng và phần mềm phù hợp với quy mô hệ thống.

Thiết kế hệ thống Scada – Tích hợp hệ thống

• Lập kế hoạch: Lập kế hoạch chi tiết cho quá trình tích hợp. Bao gồm thời gian biểu, nguồn lực và các rủi ro có thể xảy ra.
• Cài đặt phần mềm: Cài đặt phần mềm SCADA, PLC và các phần mềm hỗ trợ khác.
• Cấu hình hệ thống: Cấu hình các thiết bị, tạo các màn hình HMI, lập trình PLC.
• Kiểm tra kết nối: Kiểm tra kết nối giữa các thiết bị và phần mềm.

Kiểm thử và vận hành

• Kiểm thử chức năng: Kiểm tra từng chức năng của hệ thống để đảm bảo hoạt động đúng.
• Kiểm thử hiệu suất: Kiểm tra hiệu suất của hệ thống trong điều kiện tải cao.
• Kiểm thử bảo mật: Kiểm tra tính bảo mật của hệ thống.
• Vận hành thử nghiệm: Vận hành hệ thống trong một thời gian để đánh giá sự ổn định và hiệu quả.
• Đào tạo người vận hành: Đào tạo người vận hành cách sử dụng hệ thống.

Các lưu ý khi thiết kế hệ thống SCADA

• Bảo mật hệ thống: Bảo mật là yếu tố hàng đầu trong thiết kế SCADA vì hệ thống quản lý các quy trình quan trọng của doanh nghiệp. Cần áp dụng các biện pháp bảo mật nhằm bảo vệ hệ thống khỏi các nguy cơ như tấn công mạng, mất dữ liệu hoặc truy cập trái phép.
• Khả năng mở rộng: Hệ thống SCADA cần có khả năng mở rộng linh hoạt. Để đáp ứng sự thay đổi và phát triển của doanh nghiệp. Thiết kế cần đảm bảo dễ dàng tích hợp thêm các thiết bị mới mà không làm gián đoạn hoạt động.
• Tương thích với hệ thống hiện có: SCADA cần tích hợp mượt mà với các hệ thống hiện hữu như ERP, MES hoặc các hệ thống tự động hóa khác để đảm bảo hiệu quả hoạt động và quản lý toàn diện.

Thông tin liên hệ

CÔNG TY FATEK VIỆT NAM.

Địa chỉ: VT09 BT02 – KĐT Xa La – Hà Đông – Hà Nội

Trang web:  https://fatek.com.vn/

Hotline: 097 523 9823