1
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ SCADA
1.1 Tổng quan chung về SCADA:
a. Định nghĩa:
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là hệ thống điều khiển
giám sát và thu thập dữ liệu. Điều khiển ở đây là điều khiển một cách giám
sát. SCADA khác với các hệ thống điều khiển DCS ở chỗ, các hệ DCS là một
hệ thống điều khiển phân tán trên mạng diện rộ
ng và cơ chế điều khiển được
giao cho cả các phần tử cấp dưới, trong khi hệ thống SCADA thiên về giám
sát và thu thập dữ liệu trên mạng tập trung, mọi thao tác lên hệ đều dưới sự
điều khiển của trung tâm.
b. 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 môi 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 hiệ
n 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 mộ sự kết hợp giữa phần cứng và phần mềm theo mộ

• Các hệ điều khiển cũ có nhiều tủ, bảng, khoá, nút ấn… Do đó chúng rất
cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích.Ngoài ra còn rất khó khăn trong việc
lắp đặt, kiểm định, vận hành, giám sát, bảo dưỡng. Tuy nhiên công việc
này sẽ rấ
t đơn giản nếu chúng ta sử dụng hệ SCADA dùng PLC.
• Các kỹ sư Việt Nam dễ tiếp cậm với công nghệ PLC hơn và do đó khả
năng thiết kế, nâng cấp và làm chủ công nghệ dễ dàng hơn.
• Mua thiết bị dễ dàng hơn.
• Dễ bảo dưỡng và thay thế các thiết bị.
• Đặc biệt với hệ SCADA thì việc thu thập, lưu trữ, báo cáo, thống kê,
phân tích hệ thống rất dễ dàng.
• Các hệ thống SCADA sẽ trở nên đơn giản hơn và phổ biến hơn trong
tương lai bởi lẽ các thiết bị trong lĩnh vực tự động hoá đang ngay càng
phát triển mạnh.

PC data store PC control and supervisory PC communication
PLC RTU PLC PLC RTU
Trasmitter sè
Sensor
C¬ cÊu
chÊp hμnh
Sensor
Trasmitter sè
SCADA ph©n xuëng
Trasmitter sè
Sensor
RTUPLC
SCADA ph©n xuëng SCADA ph©n xuëng
RS-485
RS-485 RS-485

Thiết
kế giao
diện
Thư
viện
sẵn
có
Môi
trường
phát triển
SCADA
Lập

chương
trình
Dữ
liệu
thời
gian
thực
Dữ
liệu
báo
động
Dữ
liệu
quá
trình
Dữ
liệu
lưu
trữ
S
Q
L
SCADA Server
PLC RTU
4

Hình 2: Kiến trúc phần mềm Client/Server của hệ SCADA

a. SCADA Server
SCADA Sever chính là máy Server của hệ thống SCADA ở trung tâm
Client Client
Lưu trữ
Server
Dữ liệu
Server
Dữ liệu
Server
Ethernet
5

Hình 3: Kiến trúc phần cứng Client/Server của hệ SCADA
1.4 Phần cứng và phần mềm của hệ SCADA:
a. Phần cứng

truyền tin được chọn phải tương thích với thiết bị trường và máy chủ
Server. Một số thiết bị có thể sử dụng được để truyền dữ liệu trong hệ
SCADA như sau: Modem RDT (Radio Data Technology) của Anh quốc có
các loại truyền sóng Radio, vô tuyến; các thiết bị thu phát sóng của
Motorola, các bộ RTU, GPS. Tuỳ theo mô hình, phạ
m vi của từng hệ
Controller Controller Controller Controller
6
SCADA mà ta áp dụng từng loại thiết bị trên sẽ phát huy hết tính năng tác
dụng của nó.
Hệ thống SCADA cấp quốc gia và miền dùng các RTU được thiết kế đặc
biệt cho ngành điện (theo tiêu chuẩn IEEE và IEC, có khả năng chịu được
nhiễu điện từ…). Các thiết bị RTU thông minh với các trung tâm điều độ
qua thủ tục truyền tin IEC-870-5-101. Ngoài ra, với nhiều hệ SCADA dùng
PLC dùng thủ tục truyề
n tin là Profibus.
Bảng dưới đây tổng kết lại các dạng truyền tin thường dùng trong hệ
SCADA:

Truyền tin Kiểu truyền tin Tiêu chuẩn thường dùng
Máy chủ với IDE hiện
trường
Không đồng bộ kiểu
multidrop

1.6 Những yêu cầu chung về một hệ SCADA
a. Những yêu cầu chung về phần cứng:
• Máy tính PC dùng để thu thập và điều khiển phải mang tính phổ thông
và có khả năng giao tiếp tốt với các hãng thiết bị phần cứng khác nhau.
• Có hệ điều hành đa nhiệm có khả năng mở rộng và giao tiếp dễ dàng
với các phần mềm và phần cứng khác.

7
b. Những yêu cầu chung về phần mềm:
• Có khả năng tương thích với các giao thức (Protocol) thông dụng.
• Dễ dàng thiết kế và nâng cấp khi cần thiết.
c. Về dịch vụ SCADA:
• Có khả năng thu thập, lưu trữ, sử dụng số liệu được ít nhất trong một
năm.
• Cung cấp sự giao tiếp và giao diện dễ dàng cho người sử dụ
ng và vận
hành. Dể dàng cho ngươì dùng hiển thị sơ đồ và đồ thị trong giám sát
cũng như in báo cáo.
• Giúp thao tác điều khiển từ xa dễ dàng, tuy nhiên vẫn phải bảo đảm
thao tác điều khiển bằng tay.
d. Yêu cầu về giá thành và chi phí lắp đặt phải rẻ, hợp lý. Các trạm điện 220kV trong lưới điện Việt Nam năm 2005
Các trạm
220kV khu
vực miền Bắc
Chế độ cực đại Chế độ cực tiểu
P (MW) Q (MVAr) P (MW) Q (MVAr)
Yên Bái 50,7 -2,2 30,8 1,8

Qui Nhơn 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
Đa Nhim 89,4 56,2 39,7 19,0
Đại Ninh 22,6 3,0 6,3 -13,1 Các trạm 220k
V
khu vực miền
Nam
Chế độ cực đại Chế độ cực tiểu
P (MW) Q (MVAr) P (MW) Q (MVAr)
Bảo Lộc 74,9 39,9 26,9 10,6
Hàm Thuận 48,1 29,8 18,0 18,9
Long Bình 206,6 115,6 121,8 28,6
Long Thành 118,0 -52,6 69,6 13,2
Trị An 36,2 9,6 29,4 18,6
Sài Gòn 323,0 355,4 113,4 -252,3
Bình Hoà 216,0 157,8 116,6 154,4
Tân Định 69,2 8,5 64,4 79,9
Hóc Môn 251,4 183,6 164,4 147,8
Cát Lái 235,6 173,2 141,2 120,6
Tao Đàn 278,0 105,0 193,0 153,6
Phú Lâm 251,0 15,4 192,2 179,4
Nam Sài Gòn 83,2 4,6 77,8 74,6
Nhà Bè 173,2 219,8 157,2 -95,0

kháng, dòng điện, điện áp, nhiệt
độ, áp lực dầu…) của các thiết bị (máy phát
điện, máy biến áp, đường dây điện…). Nó hiển thị trạng thái làm việc của tất
cả các thiết bị đóng cắt, tăng giảm nấc phân áp của máy biến áp… giúp cho
các kỹ sư điều hành hệ thống điện điều khiển từ xa, theo dõi, giám sát sự làm
việc của toàn bộ hệ thống điện.
Nguyên lý làm việ
c của hệ thống SCADA:
Khi các thiết bị đang vận hành vi phạm các giới hạn cho phép của các
thông số kỹ thuật hoặc bị sự cố, hệ thống tự động đưa ra các tín hiệu cảnh báo
dạng chuông, còi; hiển thị nội dung sự kiện cảnh báo bằng những dòng lệnh
theo màu sắc và nhấp nháy, điều này giúp cho các kỹ sư điều hành hệ thống
điện có những hành
động ứng xử kịp thời để đưa các thiết bị trở lại trạng thái
vận hành bình thường hoặc đưa các thiết bị dự phòng vào hoạt động thay thế
nhằm đảm bảo cho hệ thống điện vẫn làm việc ở trạng thái ổn định và kinh tế.
Tất cả các sự kiện xảy ra đối với các thiết bị trên hệ thống điện,
đối với
các chế độ vận hành hệ thống điện đều được lưu trữ tự động theo trật tự thời
gian, có độ chính xác đến từng mili giây(ms), có thể truy xuất khi cần thiết
dưới dạng các bảng biểu, đồ thị giúp cho quá trình xử lý và phân tích sự cố
được chính xác.
Hệ thống SCADA cho phép các kỹ sư điều hành có thể thực hiện các
thao tác, điều khiển các thiết b
ị từ xa như khởi động hay ngừng các tổ máy
phát điện, thay đổi công suất theo yêu cầu, đóng cắt các thiết bị, điều chỉnh
nấc điện áp của các máy biến áp… Khả năng này cho phép giảm bớt nhân lực,
tiến tới có thể xoá bỏ chế độ người trực vận hành ở các trạm điện, các nhà