ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
====o0o====

NGUYỄN THỊ THU THUỶ

XÂY DỰNG HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU, GIÁM SÁT
VÀ ĐIỀU KHIỂN QUA MẠNG TRÊN CƠ SỞ
CÔNG NGHỆ OPC

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI –2009


2
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
====o0o====

Nguyễn Thị Thu Thuỷ

XÂY DỰNG HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU, GIÁM SÁT
VÀ ĐIỀU KHIỂN QUA MẠNG TRÊN CƠ SỞ
CÔNG NGHỆ OPC
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Ngành : Công nghệ Thông tin
Chuyên ngành : Truyền dữ liệu và Mạng máy tính
Mã số : 60 48 15
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS.Vũ Chấn Hưng


5
MỤC LỤC
Lời mở đầu: ................................................................................................... 7
Chương 1.
CÔNG NGHỆ OPC VÀ KIẾN TRÚC MẠNG ĐIỀU KHIỂN8
1.1.
Giới thiệu về hệ thống mạng công nghiệp: ........................................... 8
1.2.
Tổng quan về công nghệ OPC: ........................................................... 10
1.3.
Kiến trúc công nghệ OPC: .................................................................. 14
1.3.1.
Giới thiệu: ................................................................................... 14
1.3.2.
Kiến trúc OPC:............................................................................ 14
1.3.3.
Mô hình dữ liệu OPC: ................................................................. 15
1.3.4.
Các chuẩn giao diện ứng dụng của OPC: ................................... 16
1.4.
Một vài vấn đề đảm bảo an ninh cho OPC: ........................................ 20
1.4.1.
Những nguy cơ về vấn đề an ninh với máy chủ OPC:.................... 20
1.4.2.
Một số cấu hình đảm bảo an ninh cho OPC: .................................. 20
1.4.3.
Những điểm cần lưu ý:.................................................................... 33
Chương 2.
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CÓ DỰ PHÒNG
..................................................................................................... 34



6
BẢNG CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
THUẬT
STT
NGỮ
VIẾT TẮT
1
COM
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

Mean Time to Failure
Thời gian trung bình xảy
ra lỗi
OLE
Object
linking
and Nhúng và liên kết đối
Embedding
tượng
OPC
OLE for Process Control
OLE cho điều khiển quá
trình
OPC UA
OPC Unified Architecture
Kiến trúc hợp nhất OPC
OPC XML- OPC XML- Data Access
OPC truy cập dữ liệu
DA
XML
OPC-AE
OPC – Alarms & Events
OPC sự kiện và cảnh báo
OPC-DA
OPC- Data access
OPC truy cập dữ liệu
OPC-DX
OPC Data Exchange
OPC trao đổi dữ liệu
OPC-HDA


7
XÂY DỰNG HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU, GIÁM SÁT
VÀ ĐIỀU KHIỂN QUA MẠNG TRÊN CƠ SỞ CÔNG NGHỆ OPC
Lời mở đầu:
Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp hiện đại, các hệ thống tự động
hoá, trong đó có các hệ thống giám sát và điều khiển tự động, ngày càng giữ vai
trò quan trọng và không thể thiếu trong các nhà máy, xí nghiệp. Để đáp ứng nhu
cầu nâng cao năng lực sản xuất kinh doanh của các doanh nghiệp, các hãng sản
xuất thiết bị công nghiệp luôn luôn cải tiến và đưa ra những dòng sản phẩm mới.
Các doanh nghiệp có thể xây dựng mới hoặc nâng cấp các dây truyền sản xuất
của mình trên cơ sở tích hợp và lắp đặt các thiết bị của nhiều hãng sản xuất khác
nhau. Một trong các vấn đề lớn cần giải quyết ở đây là khả năng trao đổi thông
tin và dữ liệu quá trình giữa các thiết bị có đặc tính kỹ thuật và nguồn gốc khác
nhau đó. Hơn nữa ở các hệ thống sản xuất tự động hoá, các hệ thống giám sát và
điều khiển tự động không chỉ phục vụ ở mức sản xuất mà còn được dùng để
phục vụ cho cả mục đích quản lý và điều hành sản xuất. Điều này cũng đòi hỏi
phải có một phương pháp truyền thông và giao diện thống nhất trong hệ thống.
Công nghệ OPC (OLE for Process Control) cung cấp một giao diện truyền thông
chung giữa các hệ thống điều khiển công nghiệp không phụ thuộc vào các thiết
bị phần cứng và phần mềm trong hệ thống, là một giải pháp thích hợp cho các
vấn đề nói trên. Bên cạnh vấn đề tích hợp một hệ thống thống nhất còn có vấn
đề đảm bảo hoạt động giám sát và điều khiển sản xuất được thông suốt và liên
tục trong các tình huống sự cố. Cơ chế điều khiển có dự phòng nóng là một
trong những giải pháp đáp ứng được yêu cầu này.
Hệ thống thiết bị công nghiệp được trang bị tại phòng thí nghiệm trọng
điểm thuộc Viện Công nghệ Thông tin hiện đã có chương trình điều khiển và
một modun dự phòng nóng được xây dựng bằng ngôn ngữ Step 7, tuy nhiên
trong luận văn này tôi muốn giải quyết một khía cạnh đó là xây dựng ứng dụng
giám sát và điều khiển từ xa hệ thống có dự phòng nóng mới thực hiện truyền

doanh thương mại, ở cấp độ này các máy tính được truyền thông với nhau
thông qua hệ thống mạng Ethernet thông thường.

ETHENET công nghiệp
Trạm điều khiển
trung tâm

Cấp điều hành sản xuất

Cấp điều khiển/giám sát

BUS hiện trường
Các trạm
điều khiển/
vào ra phân tán

Cấp cảm biến-cơ cấu chấp hành

Hình 1. Các cấp độ điều khiển trong mô hình mạng công nghiệp


9
Truyền thông trong công nghiệp đòi hỏi những đặc thù riêng đó là phải
đảm bảo có độ tin cậy cao, có khả năng đáp ứng truyền dữ liệu thời gian thực,
truyền dữ liệu chính xác và lượng thông tin truyền tải lớn. Hầu hết các hệ thống
mạng công nghiệp đều hoạt động trong những môi trường khá khắc nghiệt vì
vậy phải đảm bảo tính ổn định cao, chống lại các tác động của môi trường như
nhiệt độ, độ ẩm, nhiễu từ trường, điện trường lớn,…
Vì vậy mạng công nghiệp đòi hỏi phải đáp ứng được những yêu cầu sau
đây:

và giảm giá thành lắp đặt. Công nghệ OPC ra đời dựa trên sự thống nhất của
phần lớn các hãng sản xuất, các công ty và người dùng trong lĩnh vực công
nghiệp đã giải quyết được bài toán trên.
1.2.

Tổng quan về công nghệ OPC:

Ngày nay các hãng sản xuất thiết bị công nghiệp luôn luôn cải tiến và đưa
ra những dòng sản phẩm mới đáp ứng nhu cầu sản xuất kinh doanh của doanh
nghiệp. Do sự phong phú của thị trường các thiết bị công nghiệp, sự chênh lệch
về giá cả cũng như khả năng tài chính mà các doanh nghiệp có thể lựa chọn và
tìm đến những giải pháp tiết kiệm hơn như lắp đặt thiết bị có giá thành rẻ của
nhiều hãng sản xuất khác nhau cho dây truyền sản xuất của mình(các thiết bị có
thể không đồng bộ), từ đó nảy sinh bài toán khó đối với những người tích hợp hệ
thống. Thiết bị của các hãng sản xuất cần phải có khả năng tương thích với nhau
trong một hệ thống chung.
Kiến trúc hệ thống thông tin trong công nghiệp rất phức tạp, không chỉ
dừng ở mức sản xuất mà các hệ thống giám sát và điều khiển quá trình cũng cần
phải phục vụ cho mục đích quản lý và kinh doanh. Ngày nay các bộ phận kinh
doanh hoặc quản lý đã có thể sử dụng thông tin từ hệ thống giám sát và điều
khiển quá trình sản xuất để đưa ra những chiến lược kinh doanh hay cung cấp
thông tin về sản phẩm đang được sản xuất để phục vụ khách hàng một cách
nhanh chóng và tiện lợi. Kiến trúc hệ thống thông tin công nghiệp nhìn chung
được chia làm 3 cấp độ:
- Cấp hiện trường: Các thiết bị điều khiển, giám sát ở cấp hiện trường
như thiết bị vào ra, thiết bị đo lường( nhiệt độ, áp suất, mực nước …),
thiết bị chấp hành, thiết bị phân tích, thiết bị giao diện điều khiển, cấu
hình vận hành… sẽ cung cấp thông tin về tình trạng sức khoẻ, tham số
cấu hình, trạng thái hoạt động của các thiết bị để phục vụ cho việc
quản lý hiện trường sản xuất. Những thông tin này cũng cần phải tổ

năng sẵn sàng cũng như độ tin cậy là rất cần thiết. Tuy nhiên lĩnh vực tự động
hoá trong công nghiệp là một lĩnh vực khá mới mẻ tại Việt Nam, thiết bị cũng
như phần mềm bản quyền đi kèm khá đắt vì vậy tôi chưa có điều kiện thử
nghiệm trên một hệ thống có nhiều thiết bị của nhiều hãng sản xuất. Tôi hy vọng
trong tương lai tôi có thể phát triển, kiểm chứng và đánh giá trên nhiều khía
cạnh ưu nhược điểm của công nghệ OPC.


74
TÀI LIỆU THAM KHẢO
A. Tài liệu tiếng Việt:
[1] Vũ Chấn Hưng, Đặng Thành Phu, Hoàng Văn Tuấn, Nguyễn Trung
Đồng (2006), “Mạng công nghiệp và hệ thống điều khiển có dự
phòng nóng”, Kỷ yếu hội nghị khoa học kỷ niệm 30 năm thành lập
Viện Công nghệ thông tin, tr.226-227.
[2] Vũ Chấn Hưng, Nguyễn Thị Thu Thuỷ, Hoàng Văn Tuấn, “Giám sát
và điều khiển từ xa hệ thống có dự phòng nóng bằng công nghệ
OPC”, đã được nhận in tại Tạp chí Khoa học và Công nghệ.
[3] Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Vũ Văn Hà (2004), Tự động
hoá với Simatic S7-300, Nhà Xuất bản khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
B. Tài liệu tiếng Anh:
[4] Adriel Michaud, Creating secure OPC architectures, Matrikon OPC,
www.matrikon.com
[5] Byres Research (2007), OPC Security Whitepaper #1, Digital Bond
British Columbia Institute of Technology Byres Research,

[6] Byres Research (2007), OPC Security Whitepaper #2, Digital Bond
British Columbia Institute of Technology Byres Research,

[7]


/>