Đại Học Công Nghệ - Đại Học Quốc Gia Hà Nội
BÁO CÁO
LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
*
*
*
ĐỀ TÀI
HỆ THỐNG SCADA VÀ ỨNG DỤNG
Giáo viên: Nguyễn Thị Cẩm Lai
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Hữu Điền
Nguyễn Trọng Đạo
Phạm Văn Tùng
Nguyễn Viết Phùng
Ninh Xuân Đạt
Mai Văn Trường
Nguyễn Văn Dương
Hoàng Đức Tâm
Hà Nội tháng 4 năm 2014
HỆ THỐNG SCADA VÀ ỨNG DỤNG
1
oo0oo
**
*
**
LỜI NÓI ĐẦU
Trên thế giới nói chung và ở nước ta nói riêng, xu thế công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước là một xu hướng phát
triển chung. Đối với các nước Châu Âu thì quá trình công nghiệp hóa đã diễn ra rất sớm, các nước này đã có những
bước phát triển khoa học kĩ thuật sớm và áp dụng những kết quả đó và quá trình công nghiệp hóa thành công. Nước
ta tuy còn gặp nhiều khó khăn nhưng mục tiêu hiện đại hóa đất nước đã được đề ra và thực hiện khẩn chương, khi
hiện đại hóa thì các lĩnh vực như cơ khí, nhu cầu về năng lượng, các ngành kĩ thuật và ngành công nghệ thông tin sẽ

liệu cũng như hệ giao diện người – máy (HMI – Human Machine Interface). SCADA thường được dùng để chỉ
tất cả các hệ thống máy tính được thiết kế để thực hiện các chức năng sau:
- Thu thập dữ liệu từ các thiết thiết bị công nghiệp hoặc các cảm biến.
- Xử lý và thực hiện các phép tính trên các dữ liệu thu thập được.
- Hiển thị các dữ liệu thu thập được và kết quả đã xử lý.
- Nhận các lệnh từ người điều hành và gửi các lệnh đóđến các thiết bị của nhà máy.
- Xử lý các lệnh điều khiển tự động hoặc bằng tay một cách kịp thời và chính xác.
1.1.2. Chức năng và vai trò.
Mỗi hệ thống sản xuất công nghiệp thường được tổ chức theo nhiều cấp quản lý. Mỗi cấp có nhiệm vụ đo lường, thu
thập và điều khiển giám sát riêng lên từng đối tượng cụ thể của hệ thống. Chính vì thế việc SCADA cho một hệ
thống sản xuất công nghiệp cũng được phân ra từng cấp SCADA cụ thể, tuỳ vào quy mô của từng cấp mà có những
yêu cầu cụ thể khác nhau song nói chung mỗi cấp SCADA là phải thực hiện những dịch vụ sau:
- Thu thập số liệu từ xa (qua đường truyền số liệu) các số liệu về sản xuất và tổ chức việc lưu trữ trong nhiều loại cơ
sở số liệu (số liệu về lịch sử sản xuất, về sự kiện thao tác, về báo động…).
- Điều khiển và giám sát hệ sản xuất trên cở sở các dữ liệu đã thu thập được.
- Thực hiện công tác truyền thông số liệu trong và ra ngoài hệ (đọc/viết số liệu PLC/RTU, trả lời các bản tin yêu cầu
từ cấp trên về số liệu, về thao tác hệ).
- Nhìn chung SCADA là một sự kết hợp giữa phần cứng và phần mềm theo một phương thức truyền thông nào đó để
tự động hoá việc quản lý giám sát, điều khiển cho một
đối tượng công nghiệp. Và ta nhận thấy rằng xu thế tự động hoá là một xu thế không thể tránh khỏi do vậy việc áp
dụng bài toán SCADA là một việc làm tất yếu nếu chúng ta không muốn tụt hậu trong sản xuất. Vai trò của nó là rất
rõ ràng, SCADA giúp ta thu thập rất chính xác về hệ thống từ đó có thể đưa ra các quyết định đúng đắn về hệ, đồng
thời ta cũng dễ dàng trong công tác điều khiển và ra quyết định. Việc làm này sẽ giảm đáng kể việc chi phí về vấn đề
nhân lực, về vận hành điều này góp phần đáng kể trong việc giảm giá thành sản phẩm, tăng sức cạnh tranh.
Nếu nhìn nhận SCADA theo quan điểm truyền thống thì nó là một hệ thống mạng và thiết bị có nhiệm vụ thuần tuý
là thu thập dữ liệu từ các trạm ở xa và truyền tải về khu trung tâm để xử lý. Trong các hệ thống như vậy thì hệ truyền
thông và phần cứng được đặt lên hàng đầu và cần sự quan tâm nhiều hơn. Trong những năm gần đây sự tiến bộ vượt
bậc của công nghệ truyền thông công nghiệp và công nghệ phần mềm trong công nghiệp đã đem lại nhiều khả năng
và giải pháp mới nên trọng tâm của công việc thiết kế xây dựng hệ thống SCADA là lựa chọn công cụ phần mềm
thiết kế giao diện và các giải pháp tích hợp hệ thống.

Hình 1-1. Cấu trúc chung của một hệ SCADA
Các thành phần cơ bản của một hệ thống điều khiển và giám sát quá trình được minh họa trên hình vẽ. Các
cảm biến và cơ cấu chấp hành đóng vai trò là giao diện giữa các thiết bị điều khiển với quá trình kỹ thuật. Trong khi
đó, hệ thống điều khiển giám sát đóng vai trò giao diện giữa người vận hànhvà máy. Các thiết bị có thể được ghép
nối trực tiếp điểm-điểm, hoặc thông qua mạng truyền thông.
Tùy theo loại cảm biến, tín hiệu của chúng đưa ra có thể là tín hiệu nhị phân, tín hiệu số hay tín hiệu tương tự
theo các chuẩn điện học thông dụng khác nhau (1 10V, 0 5V, 4 20mA, 0 20mA, v.v ). Trước khi có thể xử lý trong
máy tính số, các tín hiệu đo cần được chuyển đổi, thích ứng với chuẩn giao diện vào/ra của máy tính. Bên cạnh đó, ta
cũng cần các biện pháp cách ly điện học để tránh sự ảnh hưởng xấu lẫn nhau giữa các thiết bị. Đó chính là các chức
năng của các module vào/ra (I/O).
Tóm lại, một hệ thống điều khiển và giám sát bao gồm các thành phần chức năng chính sau đây:
- Giao diện quá trình: Các cảm biến và cơ cấu chấp hành, ghép nối vào/ra, chuyển đổi tín hiệu.
- Thiết bị điều khiển tự động: Các thiết bị điều khiển như các bộ điều khiển chuyên dụng, bộ điều khiển khả trình
PLC (programmable logic controller), thiết bị điều chỉnh số đơn lẻ (compactdigital controller) và máy tính cá nhân
cùng với các phần mềm điều khiển tương ứng.
- Hệ thống điều khiển giám sát: Các thiết bị và phần mềm giao diện người máy, các trạm kỹ thuật, các trạm vận
hành, giám sátvà điều khiển cao cấp.
- Hệ thống truyền thông: Ghép nối điểm-điểm, bus cảm biến/chấp hành, bus trường, bus hệ thống.
- Hệ thống bảo vệ, cơ chế thực hiện chức năng an toàn.
1.5. Các thành phần chức năng cơ bản của một hệ SCADA.
Xét một cách tổng quát, một hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu bao gồm những thành phần chức năng
cơ bản như liệt kê dưới đây:
1.5.1.Phần cứng:
Cấu tạo chung
Trong hệ thống SCADA, RTU, Gateway là thiết bị đầu cuối thu thập dữ liệu, mã hóatheo giao thức chuẩn và truyền
dữ liệu về trung tâm.RTU bao gồm cổng truyền thông tin về trung tâm điều khiển, các kênh vào ra (IO) như:Đo
lường, cảm biến, chỉ thị trạng thái, điều khiển. RTU cũng có thể thu thập tín hiệu từcác thiết bị thông minh khác
(IED).
- RTU là thiết bị chuyên dụng có cấu trúc modun khá linh hoạt, mỗi modun có một khối xử lý và các khối tín hiệu
vào/ra, thuận lợi cho việc thu thập các tín hiệu hiện có và tínhiệu mở rộng.Mỗi khối xử lý có hệ điều hành đa nhiệm

- Trạm vận hành (Operator Station)
1.5.2. Phần mềm:
Các phần mềm được nhóm vào 4 nhóm: Thu nhận dữ liệu, Giao tiếp người máy,Quản lý SCADA và ứng
dụng SCADA.
- Thu nhận dữ liệu - Hệ thống thu nhận dữ liệu tập hợp dữ liệu gửi lệnh điều khiển và duy trì các đường kết nối tới
RTU và các hệ SCADA khác
Thu nhận dữ liệu RTU - RTU Data Acquisition (RDA)
Thu nhận dữ liệu từ hệ thống khác- Computer-to-Computer Remote(CCR)
Giám sát điều khiển - Supervisory Control (SCS)
Tính toán - Calculations (CAL)
6
- Giao tiếp người máy- Hệ thống giao tiếp người máy cung cấp các thao tác hệthống cùng với thể hiện dữ liệu và
điều khiển các thiết bị. Các giao tiếp thực hiệnqua màn hình, bàn phím và các thiết bị in. Hệ thống này cũng cung
cấp console dểcấu hình và bảo trì hệ thống.
Giao tiếp Console - Console Interface (CIS)
Hiển thị - Display Retrieval and Update (DRU)
Dữ liệu vào - Data Entry (DES)
Ghi - Logging (LOG)
Biểu đồ xu thế - Trending (TRN)
Chuyển đổi Console - Console Switching (CCS)
- Quản lý SCADA- Hệ thống quản lý SCADA bao gồm một số hệ thống con hỗnhợp dùng bởi các hệ thống khác. Đó
là khởi động, khởi động lại, cảnh báo, kiểmsoát lỗi, và các chức năng quản lý khác
Startup/Restart Initialization (INI)
Cảnh báo - Alarms (ALL)
Hệ thống tính toán lỗi - System Error Accounting (SEA)
Quản lý - Executive (EXC)
- Các ứng dụng SCADA- Hệ thống các ứng dụng SCADA bao gồm các hàm thựchiện trình bày dữ liệu ở mức cao
Tính toán thời gian thực - RAS Real-Time Calculations (RTC)
Mapboard (MBD)
Load Shed Restore (LSR)

một cách ngẫu nhiên từ các tín hiệu không mong muốn trong thiết kế. nó có thể xâm nhập vào đường cáp hoặc
đường dây bằngnhiều cách. Điều này phụ thuộc rất nhiều vào người thiết kế ban đầu phải có những biện pháp để
giảm tối thiểu các tín hiệu nhiễu. bởi vậy các hệ thống SCADA thường sử dụng đường truyền có điện áp nhỏ là
đường truyền có thể chịu đựng được các tín hiệu nhiễu.Việc sử dụng các cáp xoắn đôi là một yêu cầu tối thiểu của
các hệ thống điều khiển nói chung và hệ thống SCADA nói riêng. Sử dụng một cặp dây dẫn tốt cùng với việc lắp đặt
8
theo đúng yêu cầu kỹ thuật sẽ giảm được tối đa các tín hiệu nhiễu.Cáp quang cũng là một trong những loại cáp được
sử dụng phổ biến vì khả năng chống nhiễu của nó. Hiện tại hầu hết các hệ thống đều sử dụng cáp quang sợi thủy tinh
nhưng trong một số lĩnh vực công nghiệp, các cáp quang sợi nhựa được sử dụng nhiều hơn.Trong tương lai, các hệ
thống truyền thông dữ liệu sẽ được tách ra thành hệ thống radio, hệ thống cáp quang và hệ thống tia hồng ngoại. các
hệ thống truyền thông có yêu cầu sử dụng đến năng lượng sẽ bị xóa bỏ.
1.5.4 Tổng quan về mạng cục bộ LAN
Mạng cục bộ LAN (Local Area Network) được dùng để chia sẽ toàn bộ tài nguyên thông tin. Do vậy, có thể
sử dụng mạng LAN để các trạm nằm trong mạng SCADA có thể chí sẽ thông tin được với nhau khi chúng được kết
nối qua các phương tiên truyền thông. Phương thức kết nối là tôpô (topology) mạng. Tôpô mạng là sự sắp xếp hình
học của các nút và cáp nối trong mạng cục bộ. các tôpô mạng đều thuộc hai loại: tập trung và phân tán.Trong tôpô
mạng tập trung, như mạng hình sao, có một máy tính trung tâm điều khiển việcthâm nhập mạng. kiểu thiết kế này
đảm bảo an toàn dữ liệu và sự quản lý trung tâm đối vớicác nội dung và các hoạt động của toàn mạng. trong tôpô
phân tán như mạng Bus hoặc mạng vòng tròn, không có máy trung tâm, mà từng trạm công tác có thể thâm nhập vào
mạng một cách độc lập và tự thiết lập các ghép nối riêng của mình với các trạm công tác khác.
Trong mạng LAN, các máy tính cá nhân và các máy tính khác trong phạm vi một khu vực hạn chế được nối
với nhau bằng các dây cáp chất lượng tốt, sao cho những người sử dụng có thể trao đổi thông tin, dùng chung các
thiết bị ngoại vi và sử dụng các chương trình cũng như các dữ liệu đã được lưu trữ trong một máy tính dành riêng gọi
là máy dịch vụ tệp. khác nhau nhiều về quy mô và mức độ phức tạp, mạng cục bộ LAN có thể chỉ liên kết vài ba máy
tính cá nhân và một thiết bị ngoại vi dùng chung đắt tiền, như máy in laser chẳng hạn. các hệ thống phức tạp hơn thì
có các máy tính trung tâm (máy dịch vụ tệp) và cho phép những người dùng tiến hành thông tin với nhau thông qua
thư điện tử để phân phối các chương trình nhiều người sử dụng, thâm nhập vào cơ sở dữ liệu dùng chung.Ethernet là
phần cứng, định ước và tiêu chuẩn ghép nối của một loại mạng cục bộ, do hãng Xerox Corporation đưa ra đầu tiên,
có khả năng liên kết đến 1024 nút trong bộ mạng Bus. Do sử dụng tốc độ cao trong kỹ thuật truyền tin dải tần cơ bản
(kênh đơn), Ethernet cho phép truyền dữ liệu dạng dãy với tốc độ 10 megabit mỗi giây, với thông lượng thực tế từ 2

để làm điều này có sẵn từ nhà sảnxuất RTU. các MODEM có thể được mua bất kỳ ở cửa hàng máy tính tại địa
phương.
1.6. Mô hình phân cấp.
Theo mô hình phân cấp chức năng càng ở những cấp dưới thì các chức năng càng mang tính chất cơ bản hơn
và đòi hỏi yêu cầu cao hơn về độ nhanh nhạy, thời gian phản ứng. Một chức năng ở cấp trên được thực hiện dựa trên
các chức năng cấp dưới, tuy không đòi hỏi thời gian phản ứng nhanh như ở cấp dưới, nhưng ngược lại lượng thông
tin cần trao đổi và xử lý lại lớn hơn nhiều. Thông thường, người ta chỉ coi ba cấp dưới thuộc phạm vi của một hệ
thống điều khiển và giám sát. Tuy nhiên, biểu thị hai cấp trên cùng (quản lý công ty và điều hành sảnxuất) trên giúp
ta hiểu thêm một mô hình lý tưởng cho cấu trúc chức năng tổng thể cho các công ty sản xuất công nghiệp.
1.6.1. Cấp chấp hành.
Các chức năng chính của cấp chấp hành là đo lường, truyền động và chuyển đổi tín hiệu trong trường hợp cần
thiết. Thực tế, đa sốcác thiết bị cảm biến (sensor) hay cơ cấu chấp hành (actuator) cũng có phần điều khiển riêng cho
việc thực hiện đo lường/truyền động được chính xác và nhanh nhạy. Cácthiết bị thông minh1 cũng có thể đảm nhận
việc xử lý thô thông tin, trước khi đưa lên cấp điều khiển.
1.6.2. Cấp điều khiển
Nhiệm vụ chính của cấp điều khiển là nhận thông tin từ các cảm biến, xử lý các thông tin đó theo một thuật
toán nhất định và truyền đạt lại kết quả xuống các cơ cấu chấp hành. Khi còn điều khiển thủ công, nhiệm vụ đóđược
người đứng máy trực tiếp đảm nhiệm qua việc theo dõi các công cụ đo lường, sử dụng kiến thức và kinh nghiệm để
thực hiện những thao tác cần thiết như ấn nút đóng/mở van, điều chỉnh cần gạt, núm xoay v.v Trong một hệ thống
điều khiển tự động hiện đại, việc thực hiện thủ công những nhiệm vụ đó được thay thế bằng máy tính.
10
Hình 1- 3. Mô hình phân cấp chức năng
1.6.3. Cấp điều khiển giám sát
Cấp điều khiển giám sát có chức năng giám sát và vận hành một quá trình kỹ thuật. Khi đa số các chức năng
như đo lường, điều khiển, điều chỉnh, bảo toàn hệ thống được các cấp cơ sở thực hiện, thì nhiệm vụ của cấp điều
khiển giám sát là hỗ trợ người sử dụng trong việc cài đặt ứng dụng, thao tác, theo dõi, giám sát vận hành và xử lý
những tình huống bất thường. Ngoài ra, trong mộtsố trường hợp, cấp này còn thực hiện các bài toán điều khiển cao
cấp như điều khiểnphối hợp, điều khiển trình tự và điều khiển theo công thức (ví dụ trong chế biến dược phẩm, hoá
chất). Khác với các cấp dưới, việc thực hiện các chức năng ở cấp điều khiển giám sát thường không đòi hỏi phương
tiện, thiết bị phần cứng đặc biệt ngoài các máy tính thông thường (máy tính cá nhân, máy trạm, máy chủ,

động, trang báo cáo sản xuất…)
Thứ tư là điều khiển từ xa quá trình sản xuất (đóng cắt các máy móc thiết bị, tăng giảm nấc phân áp …)
Thứ năm là thực hiện các dịch vụ về truyền số liệu trong hệ và ra ngoài (đọc viết số liệu PLC/RTU (Remote
Teminal Unit), gửi trả lời các bản tin yêu cầu của cấp trên về số liệu, về thao tác hệ) Nhìn chung SCADA là một hệ
kết hợp phần cứng và phần mềm để tự động hoá việc quản lý giám sát điều khiển cho một đối tượng sản xuất công
nghiệp. Tuỳ theo yêu cầu cụ thể của bài toán tự động hoá ta có thể xây dựng hệ SCADA thực hiện một số những
nhiệm vụ tự động hoá như: thu thập giám sát từ xa về đối tượng, điều khiển đóng cắt từ xa lên đối tượng, điều chỉnh
tự động từxa với các đối tượng và các cấp quản lý.
Ngày nay, hầu hết các hệ SCADA còn có khả năng liênkết với các hệ thống thương mại có cấp độ cao hơn,
cho phép đọc viết theo cơ sở dữ liệu chuẩn như Oracle, Access, Microsoft SQL …
1.8. Phần mềm điều khiển giám sát
Trong giải pháp điều khiển giám sát, hệ thống truyền thông ở các cấp dưới (bus trường, bus chấp hành-cảm
biến) đã có sẵn. Nếu như mạng máy tính của một công ty cũng đã được trang bị (chủ yếu dùng Ethernet), thì cơ sở hạ
tầng cho việc truyền thông không còn là vấn đề lớn phải giải quyết. Chính vì vậy, trọng tâm của việc xây dựng các
giải pháp SCADA trong thời điểm hiện nay là vấnđề lựa chọn công cụ phần mềm thiết kế giao diện và tích hợp hệ
thống.
1.8.1. Cấu trúc chung của các phần mềm điều khiển giám sát:
12
Hình 1- 4. Cấu trúc chung của phần mềm điều khiển giám sát
1.8.1.1. Cơ sở dữ liệu quá trình
Chức năng: Cơ sở dữ liệu quá trình thực hiện chức năng quản lý, lưu trữ những dữ liệu, thông tin về quá trình, về hệ
thống bao gồm:
- Dữ liệu quá trình
- Dữ liệu tình trạng hệ thống
- Dữ liệu quá khứ
- Dữ liệu cảnh báo
- Dữ liệu vận hành
Đặc điểm của cơ sở dữ liệu quá trình:
Về cơ bản, cơ sở dữ liệu quá trình trong các phần mềm công nghiệp chuyên dụng cũng giống các hệ thống cơ
sở dữ liệu thông thường.

- Hiển thị cảnh báo/báo động:
- Sắp xếp theo mức ưu tiên, tính cấp thiết
- Sắp xếp theo thời gian xảy ra
- Sắp xếp theo loại cảnh báo/báo động
- Sử dụng màu sắc và hiệu ứng nhấp nháy
14
- Xác nhận cảnh báo/báo động
- Quyền người sử dụng
- Xác nhận theo nhóm hoặc xác nhận theo từng thông báo.
- Xóa cảnh báo/báo động
1.8.2. Phát triển phần mềm điều khiển giám sát
1.8.2.1. Một số hướng phát triển phần mềm
Trong hệ thống điều khiển giám sát, giao diện người– máy(HMI) là một thành phần quan trọng không chỉ ở
cấp điều khiển giám sátmà ở các cấp thấp hơn người ta cũng cần giao diện người – máy để phục vụ cho việc quan sát
và thao tác vận hành ở cấp điều khiển cục bộ. Ở các cấp thấp hơn trong mộthệ thống điều khiển, do đặc điểm kỹ
thuật nên các màn hình vận hành (OP – Operator Panel), màn hình sờ (TP – Touch Panel), Multi Panel … chuyên
dụng được sử dụng nhiều và chiếm vai trò quan trọng hơn. Tuy nhiên, các màn hình HMI chuyên dụng này thường
được thiết kế chuyên cho một thiết bị điều khiển logic khả trình nhất định. Chẳng hạn, hãng Siemen có các màn hình
OP3, OP73, TD7… hỗ trợ điều khiển giám sát chocác sản phẩm PLC của hãng.
Sự tiến bộ trong công nghệ phần mềm và kỹ thuật máytính PC, đặc biệt là sự chiếm lĩnh thị trường của hệ
điều hành Windows NT cùng với các công nghệ của Microsoft đã thúc đẩy sự phát triển của các công cụtạo dựng
phần mềm SCADA theo một hướng mới, sử dụng PC và Windows NT làm nền phát triển và cài đặt. Từ phạm vi
chức năng thuần tuý là thu thập dữ liệu cho việcquan sát, theo dõi quá trình, một hệ SCADA ngày nay có thể đảm
nhiệm vai trò điều khiển cao cấp, điều khiển phối hợp. Phương pháp điều khiển theo mẻ, điều khiển theo công thức
(batch control, recipe control) là những ví dụ tiêu biểu. Hơn nữa, khả năng tích hợp hệ điều khiển giám sát với các
ứng dụng khác như các phần mềm quản lý, tốiưu hóa hệ thống, của toàn công ty cũng trở nên dễ dàng hơn.
Việc phát triển phần mềm điều khiển giám sát có thểtheo nhiều hướng khác nhau. Một trong những hướng
phát triền đó là Lập trình(Programming). Theo hướng này, các phần mềm HMI của hệ thống sẽ được lập trình bằng
các ngôn ngữ bậc cao như C++, Visual basic, Visual C++, hay Visual C# , thông qua một chương trình biên dịch
(Compiler) để tạo ra một HMI chạy độc lập. Vớiviệc lập trình, người thiết kế không bị gò bó trong một ngôn ngữ cố

- Hỗ trợ phân biệt trạng thái, ví dụ nhấp nháy.
- Nhất quán trong tất cả các màn hình.
- Các số nên chỉnh căn phải, các biến liên quan trực tiếp để gần nhau và cùng cách biểu diễn.
- Biểu diễn các đơn vị vật lý với giá trị số và đơn vị.
d) Bố cục thông tin
Không nên nhồi nhét quá nhiều thông tin lên màn hình, mà chỉ nên để những thông tin cần thiết cho công
việc đang thực thi. Nếu có quá nhiều thông tin không cần thiết, vận hành viên sẽ mất nhiều thời gian để tìm đúng
thông tin đang cần. Đôi khi vận hành viên có thể kích nhầm nút trên màn hình. Do vậy, bố cục thông tin đơn giản là
yếu tố rất quan trọng.
e) Thống kê tần suất sử dụng nút
Thống kê bao nhiêu lần một nút được kích, một page (trình duyệt/trang) được thay đổi, page nào được sử
dụng nhiều nhất. Dựa vào dữ liệu thống kê được để điều chỉnh lại ứng dụng sao cho vận hành viên tốn ít thời
gianhơn cho việc theo dõi và vận hành từ màn hình này sang màn hình khác.
f) Gộp các dữ liệu liên quan
16
Giống như sử dụng bơm làm biểu tượng cho ứng dụng bơm, để tạo sự tiện lợi cho người sử dụng, nên đặt các
yếu tố liên quan đến bơmxung quanh, cạnh biểu tượng này ví dụ như các biểu tượng khởi động/dừng, biểu tượnghiển
thị dòng, nhiệt độ, điện áp, thời gian… Nếu không làm như vậy, có thể vận hành viên sẽ dễ bị nhầm lẫn hoặc chí ít
cũng giảm hiệu quả làm việc của vận hành viên.
CHƯƠNG 2
Các phần mềm SCADA/HMI công nghiệp
17
2.1. Thành phần cơbản của phần mềm SCADA/HMI công nghiệp.
Hiện nay, trên thị trường phần mềm công nghiệp, có sự cạnh tranh của rất nhiều sản phẩm SCADA/HMI
khác nhau. Mỗi sản phẩm có nhữngđặc điểm, thế mạnh riêng, có thể chuyên cho một thiết bị điều khiển của từng
hãng, cũng có thể sử dụng được cho nhiều thiết bị khác nhau ở cấp chấp hành.
Một số phần mềm SCADA/HMI chuyên nghiệp có thể là: WinCC (Siemens), iFIX (Intellution/GEFanuc),
InTouch (Wonderware), Lookout (National Instruments). Xét về mặt tổng thể, một phần mềm SCADA/HMI đều có
hai thành phần cơ bản sau:
• Công cụ phát triển (Development Tool):

Khi làm việc với WinCC, các giá trị tiến trình có thể hoặc là được in ra hoặc là được lưu trữ bằng điện tử.
Điều này tao thuận lợi cho việc biên tập tài liệu của các tiến trình và cho phép truy nhập dữ liệu tới các dữ liệu sản
xuất đã qua.
2.2.1. Các đặc điểm đặc trưng của WinCC
WinCC có thể được tích hợp một cách tối ưu vào trong các giải pháp tự động và công nghệ thông tin:
Dữ liệu trong WinCC có thể được trao đổi với các giải pháp IT khác thông qua các giao diện chuẩn, chẳng
hạn như MES vàcác ứng dụng ở mức ERP, hoặc với các chương trình như Excell.
WinCC có các giao diện lập trình được và mở (Open) cho phép bạn kết nối với các chương trình của bạn và
nhờ đó bạn sẽ có khả năng điều khiển tiến trình và dữ liệu của tiến trình.
WinCC có thể được tùy biến một cách tối ưu để tươngthích với các yêu cầu của tiến trình của bạn. WinCC hỗ
trợ một phạm vi rộng cho các khả năng cấu hình, từ các hệ thống đơn người dùng và các hệ thống khách – chủ cho
tới các hệ thống dự phòng, phân tán với nhiều Server.
Cấu hình của chương trình WinCC của bạn có thể đượcthay đổi bất cứ lúc nào – thậm chí ngay sau đó. Điều
này không gây trở ngại gì với các dự án đã có từ trước.
WinCC là một hệ thống HMI tương thích Internet thuận tiện thực thi các giải pháp máy khách nền web cũng
như các giải pháp Thin-Client. Là một phần của giải pháp Siemens TIA (Tự động hóa tích hợp toàn bộ), WinCC làm
19
việc rất hiệu quả với các hệ thống tự động thuộc họ sản phẩm SIMATIC. Các hệ thống tự động của các hãng sảnsuất
khác cũng được hỗ trợ.
2.2.2. Hoạt động của WinCC
2.2.2.1. Cấu trúc của WinCC
WinCC là một hệ thống môđun hóa. Các thành phần cơ bản của nó bao gồm Configuration Software(CS –
Phần mềm cấu hình) and Runtime Software(RT – Phần mềm thời gian thực).
a) Phần mềm cấu hình
Sau khi khởi động WinCC, cửa sổ WinCC Explorer đượcmở ra. WinCC Explorer tạo thành nhân của CS. Cấu
trúc của toàn bộ Projectđược thể hiện trong WinCC Explorer. Bản thân Project cũng được quản lý ở đây.Các trình
soạn thảo đặc biệt có thể được gọi từ WinCC Explorer hỗ trợ cho các mục đích cấu hình. Mỗi trình soạn thảo(Editor)
đượcsử dụng để cấu hình một subsystem(hệ thống con) đặc biệt của WinCC.
Các hệ thống con quan trọng của WinCC bao gồm:
Hình 2-9. Cấu trúc của WinCC

Hình 2-10. Hệ thống đồ họa trong WinCC
b) Thành phần của hệ thống đồ họa
Hệ thống đồ họa được hình thành từ các thành phần Cấu hình và các thành phần Runtime:
- Trình thiết kế đồ họa là thành phần cấu hình của hệthống đồ họa. Trình thiết kế đồ họa là trình soạn thảo được sử
dụng để tạo ra các hình ảnh.
- Graphics Runtime là các thành phần vận hành (Runtime) của Hệ thống đồ họa. Graphics Runtime hiển thị các hình
ảnh lên màn hình trong quá trình hoạt động và quản lý tất cả các đầu vào và các đầu ra.
2.2.2.3. Alarm Logging
a) Các nhiệm vụ của hệ thống thông báo
Các thông báo giúp cho người điều khiển biết về cácsự cố và các lỗi của quá trình. Chúng giúp phát hiện sớm
các trạng thái nguyhiểm và tránh được các thời gian chết của máy móc. Trong quá trình cấu hình, nên xác định rõ các
sự kiện sẽ kích hoạt các thông điệp về tiến trình. Ví dụ về một sự kiện có thể là một Bít nào đó trong PLC được lập
lên hoặc một giá trị của quá trình vượt quá giá trị giới hạn đã được định nghĩa từ trước.
b) Các thành phần của hệ thống thông báo
Hệ thống báo hiệu gồm có các thành phần cấu hình vàthành phần Runtime:
- Thành phần cấu hình của hệ thống báo hiệu là trình soạn thảo Alarm Logging. Alarm Logging được sử dụng để
định nghĩa thời điểm và kiểu của một báo động được hiển thị và nội dung của báo động. Trình thiết kế đồ họa cũng
có một đối tượng hiển thị đặc biệt đó là: Alarm Logging Control, được sử dụng để hiển thị các thông điệp.
22
- Alarm Loggin Runtime là thành phần runtime của hệ thống thông điệp. Khi ở runtime, Alarm Logging Runtime
chịu trách nhiệm thực thi các nhiệm vụ giám sát đã được định rõ. Nó cũng điều khiển cách hoạt động của đầu ra của
thông điệp và quản lý sự nhận biết của các thông điệp đó.
Các thông điệp được hiển thị trên WinCC Alarm Control ở dạng bảng.
Hình 2-11. Các thông điệp được hiển thị theo bảng
c) Khối thông điệp
Nội dung của một thông điệp được tổng hợp từ nhiều khối thông điệp. Mỗi khối thông điệp tương ứng với
một cột trong bảng hiển thị của WinCC Alarm Control. Người dùng có thể định ra những khối thông điệp sẽ được
xuất hiện trong thông báo. Có 3 nhóm khối thông điệp chính:
- Các khối hệ thống với dữ liệu hệ thống, ví dụ như: ngày, thời gian, số thông điệp, trạng thái của hệ thống.
- Các khối giá trị tiến trình với các giá trị của tiến trình, ví dụ: các mức đầy bình ở thời điểm hiện tại, nhiệt độ hoặc

b) Các thành phần của hệ thống lưu trữ
Hệ thống lưu trữ giá trị của quá trình bao gồm các thành phần cấu hình và các thành phần thực thi:
- Thành phần cấu hình của hệ thống lưu trữ là trình soạn thảo Tag Logging. Ở đó, ta có thể cấu hình giá trị của quá
trình và các lưu trữ được nén, định ra các chu kỳ thu thập và lưu trữ, và lựa chọn các giá trị quá trình được lưu trữ.
- Tag Logging Runtime là thành phần thực thi của hệ thống lưu trữ. Tag Logging Runtime chịu trách nhiệm ghi lại
các giá trị quá trình cần được lưu trữ và vùng lưu trữ của giá trị quá trình ở chếđộ thực thi. Tag Logging Runtime
cũng chịu trách nhiệm đọc các giá trị quá trình đã được lưu trữ từ vùng lưu trữ giá trị quá trình, khimà những giá trị
này được yêu cầu, chẳng hạn cho mục đích hiển thị lên trên một số bộ điều khiển.
c) Đầu ra của dữ liệu quá trình
- Dữ liệu quá trình có thể được hiển thị trên một Picture hoặc xuất ra ở dạng báo cáo. Để làm điều này, có ba bộ điều
khiển trên Graphic Controller. WinCC Online Trend Control và WinCC Function TrendControl để phục vụ cho việc
hiển thị ở dạng đồ họa,và WinCC Online Table Control để hiển thị ở dạng bảng.
- Bạn có thể in ra các giá trị của quá trình từ cơ sởdữ liệu lưu trữ như một báo cáo. Bạn cũng có thể chọn giữa dạng
bảng và dạng đồ họa khi xuất ra.
24
Hình 2-12. WinCC Online Trend Control
Hình 2-13. WinCC Function Trend Control
Hình 2-14. WinCC Online Table Control
2.2.2.5. Hệ thống lập báo cáo
a) Nhiệm vụ của hệ thống lập báo cáo
Hệ thống lập báo cáo bao gồm 2 mục quan trọng của việc lập báo cáo:
- Dữ liệu cấu hình trong báo cáo.
- Dữ liệu thực thi trong báo cáo.
25