Giám sát trực tuyến: Truy cập dễ
dàng
Giám sát không dây sử dụng máy chủ OPC mở ra rất nhiều cơ hội theo dõi và tối ưu
mạng vô tuyến. Để hiểu rõ cơ chế hoạt động của hệ thống này chúng ta cần khảo sát các
tham số giám sát then chốt thường được sử dụng. Trong các hệ thống liên lạc cao tần,
liên kết giữa các thiết bị vô tuyến (các điểm truy cập không dây, các cầu hay người dùng)
được thiết lập dựa trên các kênh RF tiền định và thủ tục xác thực. Các thiết bị này thực
hiện truyền hoặc nhận dữ liệu (không đồng
thời).
Tín hiệu RF phát đi mang một năng lượng
xác định, đo bằng dBm - đơn vị dB của công
suất tính theo miliwatt. Trên đường truyền
năng lượng này bị suy hao do khoảng cách
hoặc do có vật chắn trên đường truyền. Tín
hiệu nhận được bên thu phải đủ lớn để có thể
giải mã thành công. Độ lớn của tín hiệu nhận
được đo bằng RSSI (Bộ chỉ thị độ lớn tín hiệu nhận).
Một thông số quan trọng khác là nhiễu trên đường truyền. Tín hiệu nhận được phải lớn
gấp một số lần nào đó nhiễu thì mới có thể giải mã được. Độ lớn của nhiễu cũng được
biểu thị bằng dBm.
Tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) là một thông số quan trọng khác, được đo bằng hiệu số
giữa RSSI và nhiễu. Tỉ số SNR càng lớn thì đường truyền càng tin cậy.
Hầu hết các thiết bị vô tuyến công nghiệp đều có thuật toán sửa lỗi vì các gói dữ liệu phát
đi bị thay đổi. Thuật toán sửa lỗi này đảm bảo cho dữ liệu thu chính xác hoặc bên phát
phải truyền lại tín hiệu khi cần. Các công cụ giám sát có thể phản hồi số các gói nhận
đúng và số các gói sai, từ đó tính được xác suất lỗi của kênh truyền, một thông số quan
trọng khác của hệ thống.
Giám sát cũng có thể điều khiển số người dùng trong mạng. Điều thú vị của thuộc tính
này là nó có thể nhanh chóng phát hiện và cảnh báo nếu đường truyền xấu hoặc khi số
người truy cập mạng lớn hơn số lượng cho phép. Đây có thể xem như một hình thức bảo
mật đơn giản. Nó cũng cho phép điều khiển địa chỉ MAC của người dùng, nâng cao tính
bảo mật của hệ thống.
Cuối cùng, số byte truyền đi là một thông số quan trọng vì nó thể hiện tình trạng hiện thời
của mạng. Thông qua việc tính số byte truyền được trong 1 giây và so sánh với dung
năng kênh truyền, ta có thể tính được hiệu suất sử dụng phổ trong hệ thống. Giám sát
không dây có thể có nhiều tính năng khác nữa, nhưng các tính năng trên mang ý nghĩa
then chốt. Các thống số khác có thể được điều khiển bao gồm các điều kiện môi trường
(nhiệt độ, điện áp cung cấp), VSWR rất hữu hiệu
trong việc dò tìm anten hoặc dịch tần.
Vận hành một hệ thống giám sát OPC
Chúng ta đã hiểu các tham số quan trọng trong
điều khiển mạng. Giờ chúng ta sẽ tìm hiểu cách
thực thi và vận hành một hệ thống giám sát
không dây OPC. Hệ thống này chỉ cần một máy
chủ để thu thập các thông số chẩn đoán. Trong
mạng Ethernet bất cứ máy nào cũng có thể làm
máy chủ. Một máy chủ sẽ được cài đặt để thu
thập dữ liệu trên từ một số thiết bị vô tuyến nhất
định. Tuy nhiên, vì máy chủ chỉ nằm ở một vị trí
nhất định trong mạng, một phần các dữ liệu giám
sát được thu thập qua liên kết dây dẫn, một phần
qua kết nối không dây.
Hình 1: Cấu trúc một mạng giám sát
không dây
Do đó, nếu một kênh nào đó bị hỏng thì máy chủ sẽ mất thông tin giám sát từ thiết bị đó.
Thông thường máy chủ đươc đặt tại nơi có ít liên kết vô tuyến đến các thiết bị giám sát
nhất để khi một liên kết vô tuyến nào đó hỏng, các thiết bị khác vẫn có thể có liên kết với
máy chủ. Hình 1 minh họa mạng mà máy chủ được đặt ở trung tâm để có thể thu thập
được hết thông tin giám sát và truyền nó đến các người dùng HMI trong vùng lân cận
hoặc ở xa. Các mạng phức tạp hơn sẽ đòi hỏi nhiều hơn một máy chủ OPC để có thể
truyền trực tiếp thông tin giám sát cho nhiều người dùng.
Khi máy chủ hoạt động, nó thường xuyên thăm dò dữ liệu chẩn đoán từ các thiết bị
không dây. Tần số của cuộc thăm dò thường được cấu hình và có thể được đạt tốc độ
100ms hoặc chậm hơn là mỗi 60 giây. Thiết lập này phụ thuộc vào mức độ quan trọng
của việc cập nhật các thông tin này với các ứng dụng và khả năng tắc nghẽn của mạng
không dây. Thời gian cập nhật càng ngắn thì càng tốn nhiều băng thông cho việc giám
sát, và ít băng thông cho các ứng dụng.
Máy chủ sẽ thường xuyên tổ chức dữ liệu giám sát theo tên thiết bị tương ứng với nó và
mỗi thông tin quan trọng này là duy nhất với người dùng OPC. Phần lớn các phần mềm
HMI và SCADA tương thích với OPC và cung cấp một cách truy cập các ứng dụng có
sẵn trong OPC. Khi một nhiệm vụ được khởi tạo từ người dùng, nó sẽ được sử dụng dưới
mọi hình thức ảo mà kĩ sư điều khiển yêu cầu.
Trước khi phát triển dự án hãy cân nhắc đến kiến trúc truyền thông của hệ thống. Đâu là
các liên kết trọng yếu? Điều gì xảy ra nếu một liên kết bị hỏng? Làm sao để khắc phục sự
cố khi nó xảy ra?
Khi kiến trúc mạng đã được hiểu rõ, hãy xem xét đến yêu cầu của mỗi người dùng. Một
công nhân sản xuất chắc chắn không biết gì về RSSI, nhưng anh ta có thể phản hồi tới kĩ
sư nếu HMI thông báo liên kết vô tuyến đã bị đứt. Nếu chỉ có người vận hành một mình
thì HMI có thể chỉ dẫn người cần gặp để liên lạc. Người vận hành chắc chắn biết rằng
liên kết không dây đang hoạt động. Do đó nếu sự cố xảy ra, chắc chắn lỗi không nằm ở
khâu liên lạc.
Ngược lại, một giám đốc kỹ thuật có thể muốn xem tất cả dữ liệu liên quan trên một màn
hình theo dõi cả mạng. Thông tin càng chi tiết thì kỹ sư càng hiểu rõ các thông số. Điều