Scada là gì? Ai có thể sử dụng nó và phát triển như thế nào?

SCADA là gì?

SCADA (giám sát điều khiển và thu thập dữ liệu) là một loại hệ thống điều khiển công nghiệp thu thập dữ liệu từ xa theo thời gian thực từ các quy trình công nghiệp để giám sát và kiểm soát thiết bị, điều kiện.

SCADA tích lũy và phân tích dữ liệu trong khi giám sát và kiểm soát dữ liệu được gửi từ nhiều thiết bị và cảm biến khác nhau. Ngoài các tính năng này, các tính năng báo động và bảo mật cũng có thể được bao gồm. Ngoài ra, một số dữ liệu được thu thập và tích lũy được hiển thị dưới dạng đồ họa dễ hiểu, cho phép giám sát trực quan.

Hệ thống SCADA hoạt động như thế nào?

Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống SCADA (Giám sát điều khiển và thu thập dữ liệu) xoay quanh việc thu thập dữ liệu từ xa, truyền đến hệ thống trung tâm, giám sát và cho phép người vận hành đưa ra lệnh điều khiển. Cách thức hoạt động hệ thống SCADA:

Thu thập dữ liệu: Các thiết bị hiện trường (cảm biến, PLC/RTU) đo lường và thu thập dữ liệu từ các quy trình vật lý.
Truyền thông: Dữ liệu này được truyền qua các giao thức truyền thông công nghiệp đến máy chủ SCADA.
Giám sát: Phần mềm SCADA xử lý và hiển thị dữ liệu trực quan trên giao diện HMI đồng thời phát hiện và cảnh báo về các sự cố.
Kiểm soát: Người vận hành hoặc hệ thống tự động gửi lệnh điều khiển từ HMI thông qua máy chủ SCADA đến PLC/RTU, sau đó các PLC/RTU này sẽ hoạt động trên các thiết bị tại hiện trường.
Lưu trữ và phân tích dữ liệu: Dữ liệu thu thập được sẽ được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu để phân tích xu hướng, báo cáo và hỗ trợ tối ưu hóa.

Vai trò của SCADA đối với doanh nghiệp sản xuất

SCADA ( Hệ thống Giám sát Điều khiển và Thu thập Dữ liệu) đóng vai trò quan trọng đối với doanh nghiệp sản xuất như:

Quan sát và Quản lý Toàn bộ Cơ sở: Vai trò chính của SCADA là “quan sát hiện trường và quản lý toàn bộ cơ sở”. Đây là hệ thống đầu tiên có khả năng đồng thời quan sát và quản lý toàn bộ cơ sở.
Thu thập, Giám sát và Điều khiển Dữ liệu: SCADA thu thập và phân tích dữ liệu, đồng thời giám sát và điều khiển dữ liệu được gửi từ nhiều thiết bị và cảm biến khác nhau. Nó cũng có thể bao gồm các tính năng cảnh báo và bảo mật.
Trực quan hóa thông tin: Dữ liệu được thu thập và tích lũy bởi SCADA được hiển thị dưới dạng đồ họa dễ hiểu trên Giao diện Người-Máy (HMI), cho phép giám sát một cách trực giác.
Tổng hợp và Truyền dữ liệu: Vai trò quan trọng của SCADA nằm ở “quan sát thông qua hiển thị dễ hiểu” và “quản lý tập thể toàn bộ cơ sở”. SCADA có vai trò tổng hợp dữ liệu nhận được từ mỗi thiết bị và truyền dữ liệu đó đến con người.
Vị trí Trung gian: Trong mô hình năm lớp, SCADA được đặt ở lớp “Giám sát và thu thập dữ liệu”. Nó nằm ở vị trí trung gian, nhận thông tin từ các thiết bị và cảm biến hoạt động trực tiếp tại hiện trường và đóng vai trò cầu nối với các lớp quản lý và thực thi như MES/MOM (Hệ thống Điều hành Sản xuất) và ERP (Hoạch định Nguồn lực Doanh nghiệp). SCADA hoạt động giống như một người giám sát hiện trường trong hệ thống.
Hỗ trợ Nhà máy Thông minh: Vai trò của SCADA trong việc trực quan hóa và quản lý tập thể dữ liệu từ các thiết bị rất cần thiết cho sự phát triển của các nhà máy thông minh (smart factories). Trong nhà máy thông minh, dữ liệu từ tất cả các cảm biến và thiết bị cần được kết nối mạng, trực quan hóa và quản lý tập thể. SCADA là hệ thống phù hợp để thu thập, điều khiển và giám sát dữ liệu trong môi trường này, đóng vai trò quan trọng nếu được tích hợp vào nhà máy thông minh.
Ứng dụng cụ thể: Trong ngành sản xuất, SCADA được ứng dụng để tự động hóa và giám sát các dây chuyền sản xuất, quản lý robot công nghiệp, và kiểm soát chất lượng.

Hệ thống tích hợp SCADA như thế nào

Kết nối với thiết bị tại hiện trường: SCADA thu thập dữ liệu từ các thiết bị tại hiện trường như cảm biến, bộ truyền động, PLC và RTU, những thiết bị tương tác trực tiếp với các quy trình vật lý.
Qua mạng truyền thông: Dữ liệu từ hiện trường được truyền đến trung tâm SCADA thông qua mạng và các giao thức truyền thông công nghiệp. Việc kết nối mạng tất cả thiết bị là cần thiết để SCADA có thể quản lý tập thể toàn bộ cơ sở.
Tại Trung tâm điều khiển: Dữ liệu được xử lý tại Máy chủ SCADA và hiển thị một cách trực quan trên Giao diện Người – Máy (HMI).
Phối hợp với hệ thống điều khiển: SCADA chủ yếu dùng để thu thập và hiển thị dữ liệu; nó không có khả năng điều khiển thiết bị trực tiếp. Thay vào đó, nó làm việc phối hợp với các hệ thống điều khiển khác như PLC/RTU để thực hiện lệnh điều khiển dựa trên dữ liệu thu thập được.
Vai trò cầu nối trong kiến trúc hệ thống: Trong mô hình năm lớp, SCADA nằm ở lớp “Giám sát và thu thập dữ liệu”, đóng vai trò trung gian và cầu nối giữa thông tin từ thiết bị tại hiện trường và các hệ thống quản lý cấp cao hơn như MES và ERP.
Tích hợp với công nghệ mới: SCADA có thể hoạt động như nền tảng phần mềm IIoT và có khả năng chức năng như edge computing khi được kết nối với đám mây, giúp tăng tốc độ xử lý dữ liệu gần hiện trường.
Yêu cầu tương thích: Hệ thống tích hợp cần có khả năng giao tiếp với nhiều loại thiết bị và hệ thống khác nhau (PLC, RTU, MES, ERP) thông qua các giao thức chuẩn.

Lợi ích của việc tích hợp SCADA và CMMS trong quản lý bảo trì

Việc kết hợp hệ thống SCADA (giám sát và thu thập dữ liệu) với hệ thống CMMS (quản lý bảo trì ) đã tạo ra một bước tiến lớn trong cách các ngành công nghiệp quản lý tài sản. Sự kết hợp này giúp xóa bỏ khoảng cách giữa việc theo dõi hoạt động thực tế và việc chủ động bảo trì, cho phép các doanh nghiệp dự đoán trước các sự cố, tối ưu hóa công việc và đưa ra các quyết định thông minh hơn dựa trên dữ liệu.

1. Bảo trì dự đoán nhờ phân tích dữ liệu thực tế:

Điểm mấu chốt của sự kết hợp này là khả năng chuyển từ việc bảo trì định kỳ sang bảo trì dự đoán. Hệ thống SCADA liên tục thu thập dữ liệu về các thông số quan trọng của thiết bị như độ rung, nhiệt độ, áp suất và lưu lượng. Khi dữ liệu này được đưa vào hệ thống CMMS có các công cụ phân tích, chúng ta có thể sớm phát hiện ra các dấu hiệu hao mòn hoặc nguy cơ hỏng hóc.

Ví dụ, nếu nhận thấy động cơ rung mạnh hơn bình thường hoặc áp suất chất lỏng dao động bất thường, đó có thể là dấu hiệu sắp có sự cố cơ học. Nhờ phân tích dự đoán, lịch bảo trì có thể lên kế hoạch trước khi sự cố xảy ra. Điều này đảm bảo việc sửa chữa được thực hiện một cách chủ động, thay vì phải ứng phó khi máy móc đã ngừng hoạt động. Không chỉ kéo dài tuổi thọ của tài sản, mà còn giảm đáng kể thời gian chết không mong muốn.

2. Chẩn đoán nâng cao để tìm ra nguyên nhân gốc rễ:

Một trong những lợi ích mạnh mẽ nhất của việc tích hợp SCADA-CMMS là khả năng chẩn đoán sâu hơn. Dữ liệu thực tế mà SCADA thu thập được có thể đối chiếu với lịch sử bảo trì được lưu trữ trong CMMS, giúp dễ dàng xác định các sự cố lặp đi lặp lại và tìm ra nguyên nhân gốc rễ.

Ví dụ, nếu một động cơ cụ thể liên tục gặp sự cố dù đã được bảo trì định kỳ, việc kết hợp dữ liệu SCADA có thể chỉ ra các vấn đề tiềm ẩn như điện áp tăng đột ngột hoặc sự thay đổi bất thường trong điều kiện vận hành. Bằng cách phân tích dữ liệu này, đội ngũ bảo trì có thể xây dựng các chiến lược dài hạn hiệu quả hơn, chẳng hạn như nâng cấp hoặc thay thế thiết bị có vấn đề thay vì chỉ sửa chữa tạm thời.

3. Tối ưu hóa quản lý vòng đời tài sản:

Quản lý vòng đời tài sản bao gồm việc theo dõi hiệu suất và tình trạng của thiết bị từ khi lắp đặt cho đến khi ngừng sử dụng. Dữ liệu thực tế từ SCADA, kết hợp với lịch sử bảo trì trong CMMS, cung cấp một cái nhìn toàn diện về tình trạng và hiệu suất của từng tài sản.

Dữ liệu này giúp đưa ra quyết định chính xác về thời điểm nên thay thế hoặc nâng cấp thiết bị. Thay vì chỉ dựa vào khuyến nghị của nhà sản xuất, các tổ chức có thể sử dụng dữ liệu SCADA để điều chỉnh lịch trình bảo trì và thay thế dựa trên điều kiện vận hành thực tế. Điều này giúp phân bổ nguồn vốn hiệu quả hơn và đảm bảo tài sản được khai thác tối đa tiềm năng trước khi bị loại bỏ hoặc thay thế.

4. Quản lý kho và nguồn lực hợp lý:

Bảo trì hiệu quả đòi hỏi việc lên kế hoạch và quản lý cẩn thận các phụ tùng và nguồn lực. Việc tích hợp SCADA vào CMMS có thể cải thiện đáng kể việc quản lý kho bằng cách tự động cập nhật tồn kho về phụ tùng dựa trên dữ liệu nhập xuất tồn kho.

Ví dụ, nếu SCADA phát hiện cánh quạt của máy bơm bị mòn quá mức, CMMS có thể kiểm tra xem bộ phận thay thế có sẵn trong kho hay không và nếu không có nhân viên quản lý kho có thể tạo đơn đặt hàng nếu cần. Điều này giúp giảm nguy cơ ngừng hoạt động do thiếu phụ tùng và đảm bảo các bộ phận cần thiết luôn sẵn sàng khi cần. Hơn nữa, cách tiếp cận này tối ưu hóa lượng hàng tồn kho, giảm thiểu lượng hàng tồn kho dư thừa và các chi phí liên quan.

Kết luận

Việc tích hợp hệ thống SCADA với hệ thống CMMS mang lại những lợi ích đáng kể trong lĩnh vực quản lý bảo trì tài sản. Sự kết hợp này tạo ra một bước tiến lớn, xóa bỏ khoảng cách giữa việc theo dõi hoạt động thực tế và bảo trì chủ động. Nó cho phép doanh nghiệp dự đoán sự cố, tối ưu hóa công việc và đưa ra quyết định thông minh hơn dựa trên dữ liệu.

Các lợi ích cụ thể bao gồm khả năng chuyển sang bảo trì dự đoán hiệu quả hơn nhờ phân tích dữ liệu thực tế từ SCADA về các thông số quan trọng của thiết bị. Việc kết hợp dữ liệu vận hành và lịch sử bảo trì giúp chẩn đoán nâng cao để tìm ra nguyên nhân gốc rễ của sự cố lặp lại. Hơn nữa, nó hỗ trợ tối ưu hóa quản lý vòng đời tài sản dựa trên điều kiện vận hành thực tế của thiết bị và cải thiện quản lý kho phụ tùng cùng nguồn lực một cách hợp lý, đảm bảo sự sẵn sàng khi cần.

Phần mềm SpeedMaint CMMS được tích hợp các tính năng quản lý tài sản, quản lý bảo trì, quản lý kho vật tư cùng nhiều các tính năng hữu ích khác trong đó có SCADA mang lại những lợi ích vượt trội. Nhờ đó, công tác bảo trì trở nên hiệu quả hơn, thời gian dừng máy bất ngờ được giảm thiểu, tuổi thọ thiết bị kéo dài, và chi phí được tối ưu hóa. Điều này đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng nhà máy thông minh và nâng cao hiệu quả sản xuất.

Nếu bạn quan tâm đến SpeedMaint CMMS và muốn tìm hiểu thêm, đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi qua các thông tin dưới đây để được hỗ trợ nhanh nhất.