Câu 1. Khái niệm và phân loại của hệ thống SCADA? 2 điểm
SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition là một hệ thống điều khiển
giám sát và thu thập dữ liệu, nói một cách khác là một hệ thống hỗ trợ con người
trong việc giám sát và điều khiển từ xa, ở cấp cao hơn hệ điều khiển tự động
thông thường. Để có thể điều khiển và giám sát từ xa thì hệ SCADA phải có hệ
thống truy cập, truyền tải dữ liệu cũng như hệ giao diện người – máy (HMI –
Human Machine Interface).
Trong hệ thống điều khiển giám sát thì HMI là một thành phần quan trọng
không chỉ ở cấp điều khiển giám sát mà 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. Vì lý do giá thành, đặc điểm kỹ thuật nên các màn hình vận
hành (OP – Operator Panel), màn hình cảm ứng (TP – Touch Panel), Multi
Panel … chuyên dụng được sử dụng nhiều và chiếm vai trò quan trọng hơn.
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.
1.0
Các hệ thống SCADA được phân làm bốn nhóm chính với các chức năng:
- SCADA độc lập / SCADA nối mạng
- SCADA không có khả năng đồ hoạ / SCADA có khả năng xử lý đồ hoạ
thông tin thời gian thực.
1.0
Bốn nhóm chính của hệ thống SCADA:
Hệ thống SCADA mờ (Blind): Đây là hệ thống đơn giản, nó không có bộ
phận giám sát. Nhiệm vụ chủ yếu của hệ thống này thu thập và xử lý dữ liệu

N
I
I/O
N
I
N
I
I/O
N
I
Nối trực tiếp
Nối qua mạng
NI: (Network Interface)
Giao diện mạng
I/O: (Input/Output)
Vào/Ra
Trong h thng iu khin giỏm sỏt, cỏc cm bin v c cu chp hnh úng vai
trũ l giao din gia thit b iu khin vi quỏ trỡnh k thut. Cũn h thng iu
khin giỏm sỏt úng vai trũ l giao din gia ngi v mỏy. Cỏc thit b v cỏc
b phn ca h thng c ghộp ni vi nhau theo kiu im-im (Point to
Point) hoc qua mng truyn thụng. Tớn hiu thu c t cm bin cú th l tớn
2
hiệu nhị phân, tín hiệu số hoặc tương tự. Khi xử lý trong máy tính, chúng phải
được chuyển đổi cho phù hợp với các chuẩn giao diện vào/ra của máy tính.
Các thành phần chính của hệ thống SCADA bao gồm:
Giao diện quá trình: bao gồm các cảm biến, thiết bị đo, thiết bị chuyển đổi
và các cơ cấu chấp hành.
Thiết bị điều khiển tự động: gồm các bộ điều khiển chuyên dụng (PID),
các bộ điều khiển khả trình PLC (Programmable Logic Controller), các thiết bị
điều chỉnh số đơn lẻ CDC (Compact Digital Controller) và máy tính PC với các

Một hệ điều khiển phân tán thường bao gồm:
- Trung tâm điều hành quá trình.
- Trung tâm điều khiển là các máy tính điều khiển, máy tính công nghiệp,
máy tính phối hợp được nối với nhau và nối với trung tâm điều hành qua
các bus.
- Các bộ điều khiển tại chỗ như thiết bị vào/ra, cơ cấu chấp hành, cảm biến
được nối với trung tâm điều khiển qua bus trường (Field bus).
Ưu điểm của điều khiển phân tán:
- Thay đổi cách nối điểm - điểm bằng mạng truyền thông, thời gian lắp đặt
nhanh chóng.
- Độ tin cậy, tính linh hoạt và năng suất được nâng cao nhờ xử lý phân tán.
- Cấu trúc đơn giản dễ dàng chẩn đoán, bảo trì, bảo dưỡng hệ thống.
- Việc sử dụng các giao diện chuẩn quốc tế nâng cao khả năng tương tác
giữa các thành phần.
- Có thể tích hợp các hệ thống mới và cũ, dễ dàng mở rộng hệ thống và kết
nối với hệ thống thông tin ở cấp trên.
1.0
Câu 4. Trình bày mô hình phân cấp của mạng SCADA và chức năng cơ bản
của từng cấp?
2 điểm
Cõu 5. Hệ thống điều khiển trên cơ sở hệ SIMATIC? 3 im
Mụ hỡnh phõn cp: Ton b h thng iu khin giỏm sỏt c phõn chia
thnh cỏc cp chc nng nh hỡnh v minh ho di õy:
Quản lý công
ty
Điều khiển
giám sát
Điều hành
sản xuất
P

theo dõi, giám sát vận hành và xử lý những tình huống bất thường.
Câu 6. Trình bày mạng truyền thông công nghiệp SIMATIC NET và chuẩn
giao thức PPI
2 điểm
SIMATIC NET là mạng truyền thông cho phép kết nối với các bộ điều khiển của
SIEMENS, các máy tính chủ, các trạm làm việc. SIMATIC NET bao gồm các
mạng truyền thông, các thiết bị truyền dữ liệu, các phương pháp truyền thông dữ
liệu, các giao thức và dịch vụ truyền dữ liệu giữa các thiết bị, các module cho
phép kết nối mạng LAN (CP – Communication Processor hoặc IM – Interface
Module).
Với hệ thống SIMATIC NET, SIEMENS cung cấp hệ thống truyền thông
mở cho nhiều cấp khác nhau của các quá trình tự động hoá trong môi trường
công nghiệp. Hệ truyền thông SIMATIC NET dựa trên nhiều tiêu chuẩn quốc tế
ISO/OSI (International Standardization Organisation / Open System
Interconnection). Cơ sở của các hệ thống truyền thông này là các mạng cục bộ
(LANs), có thể thực hiện theo nhiều cách khác nhau: điện học, quang học, không
dây hoặc kết hợp cả ba cách trên.
Theo các yêu cầu về chức năng các lớp trong tổ chức điều hành, quản lý
sản xuất thì mạng công nghiệp được chia thành nhiều cấp bao gồm: cấp điều
hành quản lý, cấp phân xưởng, cấp trường và cấp cơ cấu chấp hành – cảm biến -
đối tượng. Theo phương pháp tổ chức hệ thống như trên SIMATIC cung cấp các
loại sub-net như:
- Mạng PPI.
- Mạng MPI.
- Mạng AS-i.
- Mạng PROFIBUS.
- Mạng ETHERNET công nghiệp.
Mạng PPI:
PPI
pc/pg

- Mạng PPI.
- Mạng MPI.
- Mạng AS-i.
- Mạng PROFIBUS.
- Mạng ETHERNET công nghiệp.
Mạng MPI:
MPI (Multi Point Interface) là một subnet của SIMATIC. Mạng MPI được
sử dụng cho cấp trường hay cấp phân xưởng với yêu cầu về khoảng cách giữa
các trạm không lớn. Mạng chỉ cho phép liên kết với một số thiết bị của
SIMATIC như S7/M7 và C7. Thiết lập mạng MPI phục vụ cho mục đích ghép
nối một số lượng hạn chế các trạm (không quá 32 trạm) và dung lượng truyền
thông nhỏ với tốc độ truyền tối đa là 187,5 Kbps. Phương pháp thâm nhập đường
dẫn được chọn cho mạng MPI là Token Passing.
Mpi
pc/pg
s7-300 s7-400OP
Mạng MPI có những đặc điểm cơ bản sau:
- Các thiết bị trong mạng thuộc SIMATIC S7/M7 và C7 vì vậy cho phép
thiết lập mạng đơn giản.
- Mạng được thiết lập với số lượng hạn chế các thành viên và chỉ có khả
năng trao đổi một dung lượng thông tin nhỏ.
- Truyền thông thông qua bảng dữ liệu toàn cục gọi tắt là GD (Global
Data). Bằng phương pháp này cho phép thiết lập bảng truyền thông giữa
các trạm trong mạng trước khi thực hiện truyền thông.
Có khả năng liên kết nhiều CPU và PG/OP với nhau.
Câu 8. Trình bày mạng truyền thông công nghiệp SIMATIC NET và chuẩn
giao thức AS-i
2 điểm
SIMATIC NET là mạng truyền thông cho phép kết nối với các bộ điều khiển của
SIEMENS, các máy tính chủ, các trạm làm việc. SIMATIC NET bao gồm các

Output – DI/DO), khi thiết bị kiểu analog phải sử dụng các bộ chuyển đổi tín
hiệu chuẩn của SIEMENS. Trong mạng chỉ có trạm chủ có quyền điều khiển quá
trình trao đổi thông tin. Trạm chủ (Master) gọi tuần tự từng trạm tớ (Slave) tới
một và đòi hỏi các trạm này gửi dữ liệu lên trên trạm chủ hoặc nhận dữ liệu từ
trạm chủ.
Những tính chất đặc trưng của AS-i:
- AS-i là mạng tối ưu cho các thiết bị chấp hành và cảm biến số. Quá trình
trao đổi dữ liệu được thực hiện thông qua đường dẫn từ cơ cấu chấp
hành/cảm biến với trạm chủ, đường dẫn này đồng thời là đường cung cấp
nguồn cho các cảm biến.
- AS-i có thể ghép nối với các cơ cấu chấp hành có kích thước 1 bit đến 8
bit theo tiêu chuẩn IP 65 và liên kết trực tiếp với quá trình.
- Hoạt động của AS-i không cần thiết lập cấu hình trước.
Câu 9. Trình bày mạng truyền thông công nghiệp SIMATIC NET và chuẩn
giao thức PROFIBUS
2 điểm
SIMATIC NET là mạng truyền thông cho phép kết nối với các bộ điều khiển của
SIEMENS, các máy tính chủ, các trạm làm việc. SIMATIC NET bao gồm các
mạng truyền thông, các thiết bị truyền dữ liệu, các phương pháp truyền thông dữ
liệu, các giao thức và dịch vụ truyền dữ liệu giữa các thiết bị, các module cho
phép kết nối mạng LAN (CP – Communication Processor hoặc IM – Interface
Module).
Với hệ thống SIMATIC NET, SIEMENS cung cấp hệ thống truyền thông
mở cho nhiều cấp khác nhau của các quá trình tự động hoá trong môi trường
công nghiệp. Hệ truyền thông SIMATIC NET dựa trên nhiều tiêu chuẩn quốc tế
ISO/OSI (International Standardization Organisation / Open System
Interconnection). Cơ sở của các hệ thống truyền thông này là các mạng cục bộ
(LANs), có thể thực hiện theo nhiều cách khác nhau: điện học, quang học, không
dây hoặc kết hợp cả ba cách trên.
Theo các yêu cầu về chức năng các lớp trong tổ chức điều hành, quản lý

truyền động và van. Việc trao đổi chủ yếu được thực hiện tuần hoàn theo cơ chế
Master/Slave. Với số trạm tối đa trong một mạng là 126, PROFIBUS – DP cho
phép sử dụng cấu hình một trạm chủ (Mono Master) hoặc nhiều trạm chủ (Multi
Master). Một đặc trưng nữa của PROFIBUS – DP là tốc độ truyền cao, có thể lên
tới 12 Mbit/s.
PROFIBUS – FMS (Fieldbus Message Specification) trao đổi lượng thông
tin trung bình giữa các thành viên bình đẳng với nhau trong mạng.
PROFIBUS – FMS được dùng chủ yếu cho việc nối mạng các máy tính
điều khiển và giám sát. Mạng này chỉ thực hiện ở các lớp 1, 2, 7 theo mô hình
quy chiếu OSI. Do đặc điểm của các ứng dụng trên cấp điều khiển và điều khiển
giám sát, dữ liệu chủ yếu được trao đổi với tính chất không định kỳ.
PROFIBUS – PA (Process Automation) được thiết kế riêng cho những
khu vực nguy hiểm. PROFIBUS – PA là sự mở rộng của PROFIBUS – DP về
phương pháp truyền dẫn an toàn trong môi trường dễ cháy nổ theo chuẩn IEC
61158-2. PROFIBUS – PA là loại bus trường thích hợp cho các hệ thống điều
khiển phân tán trong các ngành công nghiệp hoá chất và hoá dầu. Thiết bị
chuyển đổi (DP/PA-Link) được sử dụng để tích hợp đường mạng PA với mạng
PROFIBUS DP. Điều này đảm bảo cho toàn bộ thông tin có thể được truyền liên
tục trên hệ thống mạng PROFIBUS bao gồm cả DP và PA.
Câu 10. Trình bày các chuẩn giao thức PROFIBUS? 2 điểm
Các loại PROFIBUS: 2
Mạng PROFIBUS được cung cấp theo ba chủng loại tương thớch
nhau:
PROFIBUS – DP (Distributed Peripheral) phục vụ cho việc trao đổi
thụng tin nhỏ nhưng đũi hỏi tốc độ truyền nhanh. PROFIBUS – DP được xõy
dựng tối ưu cho việc kết nối cỏc thiết bị trường với mỏy tớnh điều khiển.
PROFIBUS – DP phỏt triển nhằm đỏp ứng yờu cầu cao về tớnh năng thời gian
trong trao đổi dữ liệu, giữa cấp điều khiển cũng như cỏc bộ PLC hoặc cỏc mỏy
tớnh cụng nghiệp với cỏc ngoại vi phõn tỏn ở cấp trường như cỏc thiết bị đo,
truyền động và van. Việc trao đổi chủ yếu được thực hiện tuần hoàn theo cơ chế