Hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu Scada

ng 1: Gi i thi u v SCADA

Ch ớ 1.1 T ng quan chung v SCADA : ệ ề ề ưươ ổ

a. Đ nh nghĩa: ị

ề

ậ ữ ệ ộ

ề ệ ố ệ

ộ ệ ố ề ệ ể

c p d

c giao cho c các ph n t ầ ử ấ ả ữ ệ ể ạ ướ ạ ậ

ậ i s đi u khi n c a trung tâm. ể ủ

ể SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là h th ng đi u khi n ệ ố đây là đi u khi n m t cách giám giám sát và thu th p d li u. Đi u khi n ể ở ể ề ch , các h DCS là sát. SCADA khác v i các h th ng đi u khi n DCS ỗ ở ề ớ ế ề m t h th ng đi u khi n phân tán trên m ng di n r ng và c ch đi u ơ ộ i, trong khi h th ng SCADA khi n đ ệ ố ượ ể thiên v giám sát và thu th p d li u trên m ng t p trung, m i thao tác lên ọ ề h đ u d ệ ề ướ ự ề ứ

ng đ ấ ề

b. Ch c năng và vai trò: ỗ ệ ố ả ệ

ố ượ ả ố ượ ộ

ấ

ấ ch c theo nhi u c p c t ứ ượ ổ ườ ng, thu th p và đi u khi n giám sát ể ề ậ ng c th c a h th ng. Chính vì th vi c SCADA ệ ố ế ệ ấ c phân ra t ng c p ừ ệ ầ ụ ể ữ ụ ự ữ ệ ấ ả ị

M i h th ng s n xu t công nghi p th ệ ả qu n lý. M i c p có nhi m v đo l ườ ụ ỗ ấ riêng lên t ng đ i t ụ ể ủ ừ cho m t h th ng s n xu t công nghi p cũng đ ấ ệ SCADA c th , tuỳ vào quy mô c a t ng c p mà có nh ng yêu c u c th ủ ừ ụ ể khác nhau song nói chung môi c p SCADA là ph i th c hi n nh ng d ch v sau:

• Thu th p s li u t ậ ố ệ ừ ố ệ

ch c vi c l u tr ứ ề ố ệ ề

ấ ng truy n s li u) các s li u v s n ề ả ườ trong nhi u lo i c s s li u (s li u ố ệ ạ ơ ở ố ệ ộ

• Đi u khi n và giám sát h s n xu t trên c s các d li u đã thu th p ậ ấ ổ ử ả ể ề ở ở

đ

• Th c hi n công tác truy n thông s ề

i các b n tin yêu c u t li u trong và ra ngoài h ố ệ c p trên v ả ầ ừ ấ ệ ề ả ờ

xa (qua đ xu t và t ữ ệ ư ấ v l ch s s n xu t, v s ki n thao tác, v báo đ ng…). ề ự ệ ề ị ề ữ ệ ệ ả c.ượ ự (đ c/vi ế ố ệ ọ s li u, v thao tác h ). ố ệ ệ t s li u PLC/RTU, tr l ệ ề

ầ ề ứ ộ ự ế ợ

ệ ứ ữ ể ự ộ

ậ ầ ả ấ ằ ng th c truy n thông nào đó đ t ươ ệ ể

ỏ ệ ể ề ộ ố ượ ế ng công nghi p. Và ta nh n th y r ng xu th t ậ

ế

ấ

t y u n u chúng ta không mu n t ấ ế ấ ể ư

ờ

ắ ế ị ề ậ ẽ ả ự

ể ệ ể ệ ầ ả ẩ

và so sánh l

i th v i h cũ: ế ớ ệ c dùng cho h th ng đi n, h th ng xe l a, nhà ệ ợ ệ ố ệ ố ử

ứ ệ ố ướ ạ ả

ệ

Nhìn chung SCADA là m s k t h p gi a ph n c ng và ph n m m theo đ ng hoá vi c qu n lý giám sát, m ph ộ ế ự đi u khi n cho m t đ i t ề đ ng hoá là m t xu th không th tránh kh i do v y vi c áp d ng bài toán ụ ộ ộ t h u trong SCADA là m t vi c làm t ệ ố ụ ậ ộ s n xu t. Vai trò c a nó là r t rõ dàng, SCADA giúp ta thu th p r t chính ủ ậ ấ ả ề ệ ồ đó có th đ a ra các quy t đ nh đúng đ n v h , đ ng xác v h th ng t ế ị ừ ề ệ ố th i ta cũng d dàng trong công tác đi u khi n và ra quy t đ nh. Vi c làm ể ề ệ ễ này s gi m đáng k vi c chi phí v v n đ nhân l c, v v n hành đi u ề ề ề ấ ứ ạ này góp ph n đáng k trong vi c gi m giá thành s n ph m, tăng s c c nh ả tranh. 1.2 Các ng d ng vào th c t ự ế ụ Các h th ng SCADA đ ượ máy n c s ch, tr m x lý n ử ạ c chia thành ba H th ng SCADA c a ngành đi n Vi ệ ố c p: c p qu c gia, c p B c Trung Nam và c p t nh. Khi h th ng tr thành ở ấ ấ c s ch, hàng h i… ướ ạ t nam hi n nay đ ệ ệ ấ ỉ ượ ệ ố ủ ấ ắ ố

1

ấ ề

ộ ạ ơ ể

ớ ộ

ng dây/tr m 220kV và các đ ạ ạ ườ ề ạ ớ

ề ể

ề ự ủ ệ ố ố

ệ ố

ượ ố ộ ệ ề ấ

ph c t p h n, có th s có c p huy n. Trung tâm đi u đ qu c gia theo dõi ứ ạ ố ệ ể ẽ ng dây/tr m 500kV và các và đi u khi n các nhà máy phát đi n, các đ ườ ệ ề ề ng dây/tr m 220kV l n. Ba trung tâm đi u đ mi n theo dõi và đi u đ ề ườ ng dây/tr m 110kV l n trong khi n các đ ườ ể ệ khu v c mình. Các trung tâm đi u đ c p t nh theo dõi và đi u khi n h ộ ấ ỉ ự th ng phân ph i đi n trong khu v c c a mình. c thay th b i PLC, trong Các h th ng SCADA dùng RTU ngày càng đ ế ở h SCADA cho h th ng đi u đ đi n c p qu c gia hay mi n cũng đang ề ệ ngày càng đi theo xu th này. Vi c xây d ng các h th ng SCADA dùng PLC s đem l i các l i th sau: ế ẽ ạ ợ ự

ề ệ ố ế ệ ố ơ

ể ề ủ ả

ệ • Kinh phí s th p h n nhi u. ẽ ấ • Các h đi u khi n cũ có nhi u t ệ ế

ệ ề ề ặ ị

ể ẽ ấ ơ ả ử ụ ậ ả ệ ế

, b ng, khoá, nút n… Do đó chúng ấ r t c ng k nh, chi m nhi u di n tích.Ngoài ra còn r t khó khăn trong ấ ấ ồ ề ng. Tuy nhiên vi c l p đ t, ki m đ nh, v n hành, giám sát, b o d ưỡ ệ ắ công vi c này s r t đ n gi n n u chúng ta s d ng h SCADA dùng ệ PLC.

t Nam d ti p c m v i công ngh PLC h n và do đó ậ ơ ỹ ư

• Các k s Vi kh năng thi ệ ớ t k , nâng c p và làm ch công ngh d dàng h n. ủ ế ế ệ ệ ễ ơ

ế ị ễ

ễ ế ấ t b d dàng h n. ế t b . ế ị

t v i h SCADA thì vi c thu th p, l u tr , báo cáo, th ng kê, ả • Mua thi • D b o d ễ ả ưỡ • Đ c bi ặ ư ữ ậ ố

ơ ng và thay th các thi ệ phân tích h th ng r t d dàng. ệ ớ ệ ệ ố ấ ễ

ệ ố ổ ế ả ơ

• Các h th ng SCADA s tr nên đ n gi n h n và ph bi n h n trong đ ng hoá đang ngay ơ ơ t b trong lĩnh v c t ng lai b i l ẽ ở ế ị ự ự ộ

t ươ càng phát tri n m nh. các thi ạ ở ẽ ể

2

ở ầ ệ ố ộ ệ ả ế ấ ủ ộ

ể

các tr m xa và thi ở ầ ạ ế ị ể ế ố

phòng đi u khi n trung tâm đ ầ ể ề ủ ượ

ủ ầ ả

ng t ầ ể ư

ậ ươ ề ả

ng DOS, VMS hay UNIX. Các ệ ố ườ ạ

ề ủ ớ ơ

t k giao ế ế

t k giao ế ế

Hình 1: 1.3 K t c u c a m t h SCADA Nói m t cách đ n gi n, h th ng SCADA có ba ph n: Các PC ề phòng đi u ơ khi n trung tâm, các RTU( remote terminal unit) hay PLC(programable logic controller) ớ t b thông tin đ k t n i hai ph n trên v i nhau. ể K t c u ph n m m c a ph n PC c th ế ấ ề ở ủ ệ hi n trong b ng Hình 1. Chúng ta s th y các ch c năng c a các PC c a h ệ ẽ ấ ứ nh ph n HMI c a h th ng DCS: Hi n th , đi u th ng SCADA t ề ố ị ủ ệ ố ự ố ệ phòng đi u khi n trung tâm, thu th p d li u, qu n l ý các s li u, khi n t ữ ệ ể ể ừ qu n lý báo đ ng, báo cáo. ộ ả Các h th ng SCADA cũ ch y trên môi tr h th ng m i h n ch y trên n n c a Windows, Linux. ạ ệ ố Thi di nệ Thi di nệ Th vi n s n ư ệ ẵ có Môi tr ngườ phát tri nể

3

ng trình

ế ế

ể ề

ế ố ạ ạ ổ

ả

ữ ệ ử ờ

ng trình ự

ộ

ữ

SCADA L p ch ươ ậ Thi t k vào ra HMI Đ thồ ị Hi n th c nh báo ị ả ể Kho ch a các ứ Active X ActiveX đi u khi n ngứ d ng th 3 ứ ụ SCADA Client TCP/IP Chuy n đ i thành các d ng CSDL có k t n i d ng ODBC ể Qu n lý vào ra I/O server/OPC Qu n lý và x lý d li u theo th i gian th c ự ả D li u ch ươ ữ ệ D li u th i gian th c ữ ệ ờ D li u báo đ ng ữ ệ D li u quá trình ữ ệ D li u l u tr ữ ệ ư SQL SCADA Server PLC RTU

4

5

ủ ệ ế ầ

Hình 2: Ki n trúc ph n m m Client/Server c a h SCADA ề

ủ c n i v i các RTU hay PLC. Trong c u trúc ph n m m máy ch ố ớ ệ ố ấ

ậ ứ ầ ớ

ệ ử ẻ ữ ệ ừ

ng đ ể ộ ề

ể ề ượ ấ ườ ế ậ

ng. t b hi n tr ườ ể ế ố ớ ể ế ị ệ

ượ

ề ế ố ớ ữ ệ ủ

ạ ườ ể ể ứ ể ẽ ị

ề ể ế ạ

ặ ề ệ ữ ố

ỹ ư ậ c s d ng trong h t l p, tuỳ thu c vào ph n m m công nghi p đ ầ ượ ử ụ ề ệ ộ

c đi u khi n b ng b vi x c đ nh nghĩa là m t thi ượ ể ề ằ ộ ộ ị

t b đ ế ị ượ ờ ự ử ầ

ề ệ

a. SCADA Server trung tâm SCADA Sever chính là máy Server c a h th ng SCADA ở ủ đ ề ượ Server đó có ch c năng thu th p, chia s d li u v i các máy Client ế các Client tr c ti p đ n thông qua mang Ethernet và g i m nh l nh t ế ự ệ c dùng đ cài các b đi u khi n.Vì v y trên các máy Server th ậ đ t các ph n m m phát tri n (development), thi ề t l p c u hình truy n ầ ặ thông đ k t n i v i thi b. SCADA Client c n i v i máy Server SCADA Client g m các máy tính công nghi p đ ố ớ ệ ồ c cài các ph n m m giao b ng m ng Ethernet. Các máy tính này s đ ầ ẽ ượ ằ i máy (Human Machine Interface) k t n i v i d li u c a máy di n ng ệ ậ Server đ hi n th ho c đi u khi n. T là các máy Client nay s thu th p các tr ng thái và đi u khi n các b controller gián ti p thông qua máy ộ Server. M i quan h gi a các Client và Server do các k s l p trình thi ệ ế ậ SCADA. c. PLC- RTU RTU đ ử ậ ố ệ lý, có kh năng x lý các đ u vào ra theo th i gian th c, thu th p s li u ả và báo đ ng, báo cáo v SCADA Server, và thi hành các l nh c a SCADA ủ ộ Server.

6

ố ề ườ ế ị ử ụ ệ ố

ể ư ủ

ệ ế ế

ạ ạ ầ

i các tr m. Các đ u vào, qua ế t ể ề t b SCADA có th đi u ề ế ị ệ ố ạ

ằ

c tr c ti p n i v i I/O và trung tâm ố ớ ế

t b RTU. Theo truy n th ng, h th ng SCADA th ng s d ng các thi ệ ố Nh ng ngày nay, v i s phát tri n c a PLC, các nhà tích h p h th ng ớ ự ợ thích dùng PLC thay vì RTU cho vi c thi ố t k cho nhi u h th ng ệ ề SCADA. c n i v i các I/O t Các RTU và các PLC đ ượ ố ớ t b SCADA RTU hay PLC cho các thi phòng đi u khi n trung tâm bi ể ở ế ị ng.Thi tr ng thái c a h th ng t i hi n tr ườ ệ ạ ủ khi n b ng cách thao tác đ u ra, cũng nh qua các RTU hayPLC. ư ầ Nh v y, RTU và PLC là thi t b đ ự ế ị ượ đi u khi n tín hi u. ể ể ư ậ ề ệ

ữ

Client Client L u trư Server D li u ữ ệ Server Controller Controller D li u ữ ệ Server Controller Controller Ethernet

7

Hình 3: Ki n trúc ph n c ng Client/Server c a h SCADA ủ ệ ầ ứ ế

1.4Ph n c ng và ph n m m c a h SCADA: ủ ệ ầ ứ ề ầ

ừ ế ạ ầ ứ ộ

ẽ ủ ệ ệ ầ ứ

ầ ể ữ

ng trình ươ ẩ

ị c thi

a. Ph n c ng Tuỳ thu c vào t ng hãng ch t o, các h SCADA s mang m t s đ c ộ ố ặ ẽ ồ đi m khác nhau, tuy nhiên nói chung ph n c ng c a h SCADA s g m nh ng ph n sau: • Máy tính PC v i các d ch v truy n thông chu n và các ch ụ ề t k s n. ế ế ẵ • Các b đi u khi n logic có kh năng l p trình PLC (Programmable ả ậ

ớ giao di n đ ho đ ạ ượ ồ ệ ể ộ ề Logic Controller).

ố

• Các transmitter/RTU s thông minh. • Card m ng và h th ng cáp n i đi theo ph c v cho quá trình thu th t ậ ụ ụ ệ ố ố

ạ và đi u khi n. ể ề

ộ ự b. Ph n m m ầ ầ

ầ

ứ

ỹ ả ề ầ ả ể ề

ư ự ệ ố ạ

ể

ạ ẳ ướ ồ ồ ị

ề ụ ng trình th c hi n các nhi m v Ph n m m c a SCADA là m t ch ệ ệ ươ ủ ề ậ ữ c th c a m t h SCADA. Ph n m m ph i có kh năng thu th p d ề ộ ệ ụ ể ủ li u theo th i gian th c và có kh năng đi u khi n đáp ng các yêu ờ ả ệ c u k thu t c a h th ng. Ngoài ra, ph n m m SCADA ph i có ả ậ ủ ầ kh năng k t n i m ng, ch ng h n nh Internet hay Ethernet, đ có ể ạ ế ố ả ư ạ i nhi u hình th c khác nhau, nh d ng th chuuy n các báo cáo d ứ ề ể b ng th ng kê, d ng bi u đ hay d ng đ th . ả ạ ể ố 1.5Truy n tin trong h SCADA ề

ệ ạ

ệ ệ

ể ế ạ ậ

ộ ộ ề ế

ủ ề ậ ộ

ệ ẩ ư ổ

ị ộ ề ề

ả ươ ề ớ

t b có th s d ng đ ng thích v i thi ượ ể ử ụ ượ ộ ố ủ

ệ a. Các d ng truy n tin trong h SCADA ề t b ế ị Ngoài vi c s d ng các máy tính công nghi p, các Server, thi ử ụ c m ng… ượ phòng theo dõi trung tâm. M t b ph n không th thi u đ ở ổ trong h th ng SCADA là h th ng truy n tin. Nó liên quan đ n tính n ệ ố ệ ố c đ nh và s chính xác c a h th ng. Vì v y, m t h truy n tin đ ượ ự ệ ố ị ộ i t c đ ch ntng m t h SCADA ph i tho mãn các tiêu chu n nh : gi ộ ệ ả ố ả ả truy n, giao th c truy n thông, truy n đ ng bô hay d b , kho ng cách ả ề ứ ồ ế ị c ch n ph i t đ a lý… H th ng truy n tin đ t b ị ệ ố ọ ể ng và máy ch Server. M t s thi tr c đ ế ị ườ truy n d li u trong h SCADA nh sau: Modem RDT (Radio Data ư ề ữ ệ ệ

8

ố ế ề ủ

ộ ủ

t b trên s ạ ệ ừ ụ ế ị ế ị ạ

ủ ủ ừ ế

c thi ụ ố

ấ ệ ượ ả

ễ ế ị ớ

ộ c nhi u đi n t …). Các thi ệ ừ ủ ụ ế ế t k ề ị t cho ngành đi n (theo tiêu chu n IEEE và IEC, có kh năng ch u ẩ t b RTU thông minh v i các trung tâm ệ ề ớ

i các d ng truy n tin th ng dùng trong h i đây t ng k t l ổ ế ạ ườ ướ ệ ề ả ạ

Technology) c a Anh qu c có các lo i truy n sóng Radio, vô tuy n; các ạ t b thu phát sóng c a Motorola, các b RTU, GPS. Tuỳ theo mô hình, thi ph m vi c a t ng h SCADA mà ta áp d ng t ng lo i thi ẽ phát huy h t tính năng tác d ng c a nó. H th ng SCADA c p qu c gia và mi n dùng các RTU đ ệ ố đ c bi ệ ặ đ ượ đi u đ qua th t c truy n tin IEC-870-5-101. Ngoài ra, v i nhi u h ề ề SCADA dùng PLC dùng th t c truy n tin là Profibus. ề ủ ụ B ng d SCADA: Truy n tin Ki u truy n tin ườ ng ề ể ề ẩ

Tiêu chu n th dùng RS-485 ủ ớ ồ

ngườ

RS-485 ớ ồ

Ethernet ể ki u ồ

ự EMS, ộ ể Không đ ng b ki u multidrop Không đ ng b ki u ộ ể multidrop Đ ng b ộ multidrop

i ba, ả ồ

Không đ ng b ki u ộ ể singledrop ệ Máy ch v i IDE hi n tr PLC thu th p v i IDE ậ hi n tr ng ườ ệ Máy ch v i máy d ủ ớ phòngDMS, DTS Máy ch v i SCADA ủ ớ c p trên ấ

B n tin qua b nh ả ộ ớ

Link Đ c/vi ọ ế t th vi n ư ệ ư

RS-232 + t modem Hay Ratio 450Hz DDE (Dynamic Data Exchange) DLL(Dynamic Library) Windows Qu n lý các c a s ử ổ ả ệ ớ

ề

RS- 232, ASII Song song, n i ti p ố ế

SCADA v i các ng ứ ớ d ng khác ụ SCADA v i các th ớ vi nệ SCADA v i các h đi u hành SCADA v i máy in ớ b. Truy n tin s ề c. Truy n tin hi n tr ề ố ệ ườ

ữ ầ ng ề ộ ệ

1.6 Nh ng yêu c u chung v m t h SCADA a. Nh ng yêu c u chung v ph n c ng: ầ ứ ữ ề ầ

9

ể ể

ả t v i các hãng thi • Máy tính PC dùng đ thu th p và đi u khi n ph i mang tính ph ổ ứ t b ph n c ng ầ ậ ề ế ố ớ ế ị

• Có h đi u hành đa nhi m có kh năng m r ng và giao ti p d dàng ả ở ộ ế ễ thông và có kh năng giao ti p t ả khác nhau. ệ ề ệ

v i các ph n m m và ph n c ng khác. ớ ầ ứ ề ầ

ề ữ ề

ụ

t. b. Nh ng yêu c u chung v ph n m m: ầ ng thích v i các giao th c (Protocol) thông d ng. ứ ớ ươ t k và nâng c p khi c n thi ế ấ ế ế ầ

ầ • Có kh năng t ả • D dàng thi ễ c. V d ch v SCADA: ụ ề ị • Có kh năng thu th p, l u tr , s d ng s li u đ ư ậ ữ ử ụ ố ệ ượ ả c ít nh t trong ấ

m t năm. ộ

ệ ễ ế

• Cung c p s giao ti p và giao di n d dàng cho ng i s d ng và ì dùng hi n th s đ và đ th trong ị ơ ồ ườ ử ụ ồ ị ươ ể

ấ ự v n hành. D dàng cho ng ể ậ giám sát cũng nh in báo cáo. ừ ả xa d dàng, tuy nhiên v n ph i b o đ m ả ả ễ ẫ

thao tác đi u khi n b ng tay. ư ề ể ể ằ

d. Yêu c u v giá thành và chi phí l p đ t ph i r , h p lý. • Giúp thao tác đi u khi n t ề ề ầ ả ẻ ợ ặ

i đi n Vi

ắ ướ ệ

ệ

t Nam năm 2005 ệ Ch đ c c ti u ế ộ ự ể

Q (MVAr) P (MW) Q (MVAr) P (MW)

50,7 50,3 55,4 53,4 174,2 102,7 21,2 255,8 -2,2 -18,2 -2,3 96,5 57,4 72,0 -100,4 148,0 30,8 33,5 19,1 1,2 123,2 47,6 10,0 87,8 1,8 -8,0 -47,4 63,6 71,0 0,4 -58,9 29,1

Các tr m đi n 220kV trong l ạ Ch đ c c đ i Các tr mạ ế ộ ự ạ 220kV khu v c mi n ề ự B cắ Yên Bái Thái Nguyên B c Giang ắ Qu ng Ninh ả Sóc S nơ t Trì Vi ệ Tràng B chạ Ph L i ả ạ (phía 110kV) V t Cách ậ H i Phòng ả Ph N i ố ố Mai Đ ngộ Hà Đông Chèm Xuân Mai

71,7 110,2 101,1 185,6 414,0 410,4 87,6 8,6 97,4 72,6 73,3 262,4 230,0 28,0 36,3 53,3 69,8 107,0 96,8 79,2 30,7 -21,9 44,1 81,0 -39,0 32,4 40,4 34,3

10

Thanh Hoá Ninh Bình Nam Đ nhị Thái Bình Nghi S nơ Vinh Hà Tĩnh Đ ng H i ớ ồ Huế Hoà Khánh Đà N ngẵ D c S i ỏ ố Llêiku Qui Nh nơ Krongbuk Nha Trang Đa Nhim Đ i Ninh 164,1 147,6 99,0 106,0 77,6 89,2 111,0 60,2 98,4 74,9 152,5 101,0 73,2 98,0 59,2 97,4 89,4 22,6 32,9 44,0 41,0 20,9 12,6 48,6 15,1 25,0 45,4 53,8 66,1 38,2 29,4 70,9 28,6 49,2 39,7 6,3 33,3 17,2 77,5 -50,3 -38,0 9,8 -58,5 11,6 13,3 -0,4 40,9 3,8 9,6 41,1 9,6 17,0 19,0 -13,1 ạ

43,7 -24,4 44,7 64,0 29,6 8,8 18,2 37,0 88,7 -9,8 104,4 98,5 47,3 52,8 39,9 38,4 56,2 3,0 Ch đ c c đ i ế ộ ự ạ Ch đ c c ti u ế ộ ự ể

P (MW) Q (MVAr) P (MW) Q (MVAr)

ả

74,9 48,1 206,6 118,0 36,2 323,0 216,0 69,2 251,4 235,6 278,0 251,0 83,2 173,2 123,2 39,9 29,8 115,6 -52,6 9,6 355,4 157,8 8,5 183,6 173,2 105,0 15,4 4,6 219,8 57,6 26,9 18,0 121,8 69,6 29,4 113,4 116,6 64,4 164,4 141,2 193,0 192,2 77,8 157,2 54,2 10,6 18,9 28,6 13,2 18,6 -252,3 154,4 79,9 147,8 120,6 153,6 179,4 74,6 -95,0 -94,5 Các tr m 220kV ạ khu v c mi n ề ự Nam B o L c ộ Hàm Thu nậ Long Bình Long Thành Tr Anị Sài Gòn Bình Hoà Tân Đ nhị Hóc Môn Cát Lái Tao Đàn Phú Lâm Nam Sài Gòn Nhà Bè Cai L yậ

11

M Tho ỹ Phú Mỹ Bà R aỵ Vũng Tàu Vĩnh Long Trà Nóc Th t N t ố R ch Giá B c Liêu

111,7 119,8 4,6 31,6 65,0 44, 0 46,6 90,0 67,1 31,8 67,6 189,5 21,4 244,6 -67,1 -11,1 -14,0 13,3 -43,8 -10,2 27,0 -12,2 14,0 96,5 58,1 107,5 14,8 17,6 67,0 69,1 49,0 80,8 45,4 13,2 12,9 82,4

29,5 147,8 -67,1 -44,6 59,6 0,9 30,8 27,6 6,9 -45,2 -30,5 -48,0 t Nam ố ạ ạ Kiên L ngươ Châu Đ cố Tà Keo ng d ng trong công tác đi u đ h th ng đi n Vi ụ

ứ

Quá trình phát tri n c a công ngh đi u khi n h th ng đi n: ể ủ

ụ ừ ữ

ề

ậ ả

ệ ố ầ

ụ ụ ả ờ

ữ ề

ế ớ ọ ắ ị ứ

ữ ệ

ầ ử ệ

ụ ệ

ệ ố ấ t đ , áp l c d u…) c a các thi ự ầ ệ ả

ệ ộ ệ ườ ể

ệ ế t c các thi ệ ủ ấ ả ắ ả

ệ ệ ề ộ ệ ố ệ ệ ố ể ệ ề c ng d ng r ng rãi T nh ng năm 1970, h th ng máy tính đã đ ệ ố ộ ượ ứ ệ i. Lúc đ u, h trong các trung tâm đi u đ h th ng đi n l n trên th gi ế ớ ệ ớ ộ ệ ố ầ th ng máy tính ph c v vi c qu n lý k thu t, qu n lý các d li u, các ố ữ ệ ỹ ả ụ ụ ệ ờ ạ thi t b trên h th ng đi n và ph c v vi c tính toán các bài toán r i r c, ụ ụ ệ ế ị ệ . D n d n các ph n m m chuyên d ng ph c v qu n lý, đi u hành đ n l ụ ề ơ ẻ ầ ầ ề c ra đ i. h th ng đi n đ ệ ượ ệ ố Vào đ u nh ng năm 1980,, h u h t các trung tâm đi u khi n c a các ầ ế ể ủ ầ c trang b “H th ng thu th p d li u i đã đ ậ ữ ệ h th ng đi n l n trên th gi ệ ố ượ ệ ớ ệ ố ơ ả ủ ệ ố t là SCADA. Ch c năng c b n c a h th ng và giám sát đi u khi n” g i t ể ề đ ng, x lý các d li u, hi n th trên màn hình b ng ả SCADA là thu nh n t ử ậ ự ộ ị ể ư s đ các tín hi u th i gian th c c a các ph n t trên h th ng đi n nh : ờ ự ủ ệ ơ ồ t n s , đi n áp các đi m nút, thông s v n hành (công su t tác d ng, công ố ậ ể ầ ố t su t ph n kháng, dòng đi n, đi n áp, nhi ế ủ ấ ng dây đi n…). Nó hi n th tr ng thái b (máy phát đi n, máy bi n áp, đ ị ạ ệ ị t b đóng c t, tăng gi m n c phân áp c a máy làm vi c c a t ủ ấ xa, bi n áp… giúp cho các k s đi u hành h th ng đi n đi u khi n t ể ừ

ế ị ỹ ư ề ệ ố ề ế

ệ ự ệ ộ ệ ố

Nguyên lý làm vi c c a h th ng SCADA:

ủ

Khi các thi ế ị ậ ố ỹ

ạ ậ ặ ị ự ố ệ ố ị ộ ự ộ ự ệ ả

ể ấ ắ

ờ ể ư ữ ệ

ử ị ng ho c đ a các thi ặ ư ệ ố ệ ở ạ ằ ả

theo dõi, giám sát s làm vi c c a toàn b h th ng đi n. ệ ủ ệ ủ ệ ố i h n cho phép c a các t b đang v n hành vi ph m các gi ớ ạ ạ ệ ả đ ng đ a ra các tín hi u c nh thông s k thu t ho c b s c , h th ng t ư báo d ng chuông, còi; hi n th n i dung s ki n c nh báo b ng nh ng dòng ằ ữ ệ l nh theo màu s c và nh p nháy, đi u này giúp cho các k s đi u hành h ỹ ư ề ề ệ i th ng đi n có nh ng hành đ ng ng x k p th i đ đ a các thi ế ị ở ạ t b tr l ố ộ ứ t b d phòng vào ho t tr ng thái v n hành bình th ạ ế ị ự ườ ậ ạ tr ng thái đ ng thay th nh m đ m b o cho h th ng đi n v n làm vi c ẫ ả ế ộ ổ ị

ự ệ ấ ả

ệ . ế T t c các s ki n x y ra đ i v i các thi ả ế ị v i các ch đ v n hành h th ng đi n đ u đ ệ ố ớ t b trên h th ng đi n, đ i ố ệ ậ đ ng theo tr t c l u tr t n đ nh và kinh t ố ớ ệ ệ ố ữ ự ộ ề ượ ư ế ộ ậ

12

ộ ấ ể

t d ả ử ồ ị ế ướ ạ t ự ờ c n thi ầ

tích s c đ ế ừ ể ự ố ượ

ệ ổ ệ ố ề

ể ổ

ủ

i có th xoá b ch đ ng ỏ ế ộ ườ ự ậ

ở c đi u khi n t ể t b làm vi c hoàn toàn t ế ị

T th p k 90 tr l ỷ ậ ữ ệ

c ng d ng và phát tri n r ng rãi. Ch c năng c ở ạ ượ ứ ứ

ụ ợ ề ị

ượ ệ ự ộ ỗ ợ ụ ấ

ế ế ị ủ ệ ố ể ầ ộ

ự ệ ế ằ

ị

Các ph n m m ng d ng thông th th i gian, có đ chính xác đ n t ng mili giây(ms), có th truy xu t khi i d ng các b ng bi u, đ th giúp cho quá trình x lý và phân c chính xác. H th ng SCADA cho phép các k s đi u hành có th th c hi n các ể ự ỹ ư ề máy t b t thao tác, đi u khi n các thi xa nh kh i đ ng hay ng ng các t ừ ế ị ừ ư ở ộ t b , đi u ch nh phát đi n, thay đ i công su t theo yêu c u, đóng c t các thi ế ị ầ ệ ỉ ề ắ ấ n c đi n áp c a các máy bi n áp… Kh năng này cho phép gi m b t nhân ả ệ ả ớ ế ấ các tr m đi n, các i tr c v n hành l c, ti n t ệ ạ ế ớ ự đ ng, đ ừ xa t nhà máy. Các thi ệ ể ừ ề ượ ự ộ các trung tâm đi u đ . ề ộ i đây, các h th ng tích h p thu th p d li u và ợ ệ ố ừ ậ ơ đi u khi n giám sát đ ể ộ ề ể c trang b thêm nhi u ph n ầ b n c a h th ng SCADA tích h p là nó đ ả ủ ệ ố m m ng d ng khác h tr trong vi c t đ ng l y các d li u th i gian ữ ệ ề ứ ề th c c a h th ng, đ a vào tính toán và cho ra k t qu b ng các l nh đi u ư ự ủ ệ ố ả ằ t b c a h th ng đi n ho c đ a ra các khi n tr c ti p lên m t ph n thi ệ ự ế ả ự khuy n cáo c th cho các k s đi u hành th c hi n nh m đ m b o s ụ ể nh t. ấ ệ ủ ệ ố ầ ờ ệ ặ ư ả ỹ ư ề c n đ nh, an toàn và kinh t ế ệ ượ ổ ng đi kèm là: ụ

ườ đ ng (AGC: Automatic Generation Control). làm vi c c a h th ng đi n đ ề ứ ệ ự ộ

(ED: Economic Dispatch). ộ ề ề

ế

ế ế ộ ộ ạ

ư

ư

i (LF: Load Forecast).

- Đi u khi n phát đi n t ể - Đi u đ kinh t - Phân tích ch đ đ t bi n (CA: Contingency Analysis). - Đánh giá tr ng thái (SE: State Estimation). - Tính toán trào l u công su t (DLF: Dispatch Load Flow). ấ - T i u hoá trào l u công su t (OPF: Optimal Power Flow). ấ - D báo ph t - L p k ho ch v n hành (GP: Generation Planning). ố ư ự ậ ụ ả ạ ế ậ

ề ạ

ạ

1. SCADA tr m và các ch c năng c a SCADA tr m ứ SCADA tr m là m t h th ng t ộ ệ ố

Khái quát v SCADA tr m ạ ủ ự ộ ạ ử ụ ằ

ệ

ể ủ ủ ạ

ậ ố ệ ồ ố ệ ủ ế ị ố ệ ạ ộ ụ ể ấ ữ ư

ạ ử t b đo l ườ ế ị ệ ạ ể ớ ể

đ ng hoá b ng máy tính và s d ng các ề transmitter/sensor thông minh đ giúp vi c giám sát, thu th p s li u và đi u khi n ho t đ ng c a tr m. C u trúc ch y u c a tr m là g m: máy tính làm nhi m v thu th p, l u tr , hi n th s li u và x lý s li u đ đi u ể ề ậ khi n tr m, đ k t n i thông tin v i các thi ể ng và đi u khi n ề ể ế ố thông minh.

SCADA tr m có các ch c năng c b n sau: ơ ả ứ ạ

13

ố ạ ủ

ạ ủ ộ ế ị

ệ

ạ ặ ủ ề ộ ấ

ỉ ắ ề ả

ế ạ ự ệ ườ ự ể ủ

i đi u hành hay ng i - máy v i ng ấ • Thu th p s li u các thanh cái c a tr m bao g m b các thông s (U, I, P, ậ ố ệ ồ Q…) c a các ph n t ủ ế t b trong tr m(ch y u và tr ng thái c a các thi ầ ử ủ ạ là tr ng thái máy c t, tr ng thái c u dao, đi n áp trên thanh cái… ). ệ ắ ầ ạ • Th c hi n các l nh theo yêu c u c a ng i đi u hành h th ng và ệ ố ườ ầ ủ ề i tr c tr m đ a ra ho c c a SCADA đi u đ c p trên. Vi c đi u ng ệ ề ư khi n ch y u là đóng c t các máy c t và đi u ch nh tăng gi m n c phân ấ ắ ủ ế áp c a máy bi n áp. • Cung c p giao ti p ng ế ườ ườ ề

ườ ể ể ả ạ

ố ờ ế ằ ế ị ế ở

ườ ủ

ạ ậ ữ ệ ơ

ườ ả

ệ ạ ử ậ ử ậ ạ ị

ệ

i x y ra. ự i tr c ớ ị tr m: các control pannel, các b ng m ch mà trên đó ta dùng đ bi u th ạ đây ta thay th b ng giao ti p b i màn hình, các thi t b , thông s gi i – máy(HMI) c a SCADA tr m cho chu t, bàn phím. Giao di n ng ệ ộ phép ng ề i dùng d dàng h n trong vi c giám sát, thu th p d li u, đi u ễ khi n, qu n lý h th ng và v n hành tr m. ệ ố ể • Ghi nh n, qu n lý, l u gi ư ự ố ư ộ ệ ử

• Qu n lý c s d li u l ch s c a tr m đ ph c v trong vi c in báo cáo ệ ạ

ậ ự ệ l ch s v n hành tr m, l ch s các s ki n ữ ị ả các quá trình thao tác trong h . Đi u này nh : báo đ ng, s c ; l u tr ề ữ ư s r t có ích trong vi c phát hi n và s lý khi có l ệ ẽ ấ ỗ ả ử ủ ả v i c p trên, g i s li u lên SCADA đi u đ c p trên. ớ ấ ơ ở ữ ệ ị ử ố ệ ể ụ ụ ộ ấ ề

ạ

đ ng t o và in các báo các khi c n thi ề ầ ậ ệ ư ư c p trên đ a

• Có m t c ch t t. ế ộ ơ ế ự ộ • Có kh năng truy n thông v i c p trên nh : nh n l nh t ừ ấ ả ớ ấ xu ng và ti n hành g i các báo cáo theo yêu c u c a c p trên. ủ ấ ế ầ ố

i c a SCADA tr m là các transmitter, sensor, c ử • Truy n tin v i c p d ướ ủ ớ ấ ề ạ ơ

ạ

c u ch p hành. ấ ấ 2. Các ki n trúc c a SCADA tr m ế Hi n nay các thi ủ t b đo l ế ị ệ ề ườ

ộ ạ ể ể ắ ầ

ầ ế

ẩ ộ ự ế ế ấ

ơ ơ c đây không máy khi s d ng đ n các thi ệ t b t ư ướ ế ị ự ộ ử ụ

m t s n ế

ấ ử ụ ể ố

ườ ướ

ộ

ơ ườ ề

ề ộ ố ả ờ ư

ng và đi u khi n thông minh, các transmitter s h p b , các RTU và các PLC đang phát tri n m nh và b t đ u đ ượ ứ c ng ố ợ d ng ngay càng r ng dãi h n trong h u h t các ngành công nghi p t các ụ ệ ừ khu ch bi n th c ph m, n i các nhà máy xí nghi p s n xu t mà d ng ườ ả nh tr ế đ ng hoá, cho đ n ế các khu ch xu t, các khu công nghi p. ệ c tiên ti n, các h ệ ở ộ ố ướ ế th ng SCADA s d ng RTU hay PLC đang ngày càng đ c phát tri n. Tuy ượ ng ng nhiên xu h i ta ngày càng s d ng PLC thay cho các RTU càng ử ụ c a chu ng h n. R t nhi u ph n m m SCADA đã ra đ i ngày càng đ ờ ượ ư ấ ầ ề v i nhi u h tr h n cho ng ế i thi t t k h th ng, m t s s n ph m, thi ẩ ỗ ợ ơ ớ ế ế ệ ố b c a nhi u hãng nh Wonderware, Siemens, Nari… đã ra đ i và đ ượ ư c đ a ị ủ ra th tr ề ng. ị ườ

ộ ố ể Nói chung, chúng ta có th phân các s n ph m này thành m t s ki u ể ẩ ả

c u trúc sau: ấ

PC/PLC RTU ể

PC/PLC/Transmitter số

Ki u ki n ế trúc SCADA tr mạ

14

Unix, Windows RTU, transmitter analog, sensor RS - 232 Windows PC , các transmitter s , các sensor ố RS - 485

Unix, Windows PLC, transmitter analog, sensor D a trên Protocol ự c a PLC ủ Cao Cao H đi u hành ệ ề ậ H thu th p ệ s li u ố ệ Protocol truy n tin ề Giá cả

Hi n hành T ng lai g n Trung bình đ nế cao Hi n hành ệ S d ng ử ụ ệ ươ ầ

ớ ể ế ợ

ủ ử ụ ế ệ ề

ậ ể ố ệ

ơ ợ ụ ệ ứ ớ ộ ế ế ớ ể ạ

ử ụ

ệ ử a) Ki n trúc ki u PC/PLC: s d ng PC v i PLC k t h p v i vi c s ử ụ ổ d ng h đi u hành c a Unix hay Windows. Nó s d ng các b bi n đ i, ụ các transmitter analog, các sensor đ thu th p s li u. Ki u ki n trúc này phù h p h n trong vi c ng d ng vào SCADA cho các tr m v i quy mô nh .Tuy nhiên giá thành s d ng khá cao. ể ự ế ể ế

ế ị ế ả

ỏ b) Ki n trúc ki u RTU: ki u ki n trúc này d a trên các thi ố ậ ể ử ạ

ế ấ ố

ủ ệ ố ể ư ượ ứ ụ ạ

ớ ặ ệ ố ệ ắ ủ

ả ẻ ng lai ki u này s không còn đ ượ ươ ể ẽ

ế ị ầ t b đ u t b này s thu cu i, các transmitter analog, các sensor, c m bi n. Các thi ẽ th p tr ng thái c a h th ng và đ a v máy tính đ x lý s li u và thông ố ệ ư ề qua các b đi u khi n đ a xu ng c c u ch p hành. Ki n trúc d a trên các ự ơ ấ ộ ề c ng d ng trong vi c SCADA tr m v i quy mô nh và RTU th òng đ ỏ ệ ư t k là v a. u đi m c a nó là giá c r song vi c l p đ t h th ng và thi ế ế ừ Ư ể ử ụ c s d ng không đ n gi n. Trong t ả ơ thông d ng n a. ữ ụ

ố ế ể ự

ư

ượ

ạ c coi nh là máy ch và các Slave là các PLC, các transmitter s ố ề ủ

ệ ộ ụ ự ậ ố ệ ể ề ạ

ậ ườ ự ố ơ ị

ậ ơ ệ ế ả ấ

ơ ở ữ ệ ủ ệ ố ớ ạ

ở ệ ố ư ươ ủ

c) Ki n trúc d a trên PC/PLC/Transmitter s : Ki u ki n trúc này v i ớ ế ố máy PC đ ủ ượ c n i v i ố ớ thông minh. Các PLC và các transmitter s thông minh này đ ẽ nhau thành m t m ng d a trên chu n truy n tin RS – 485. Máy ch PC s ẩ làm nhi m v thu th p s li u, ra l nh đi u khi n, ghi nh n tr ng thái, thao ệ i - máy và cũng tác v n hành và s c . PC là n i hi n th các giao di n ng ể la n i qu n lý các c s d li u c a h th ng. Ki n trúc ki u này r t phù ể ề c s d ng nhi u h p v i nh ng tr m có quy mô l n và đang ngày càng đ ượ ử ụ ớ ợ h n trong t ng lai b i h th ng và quy mô c a các tr m cũng ngay càng ạ ơ ph c t p. ứ ạ

ợ ạ

ợ

3. L i ích c a vi c s d ng SCADA tr m ệ ử ụ ủ SCADA tr m s mang l ạ ạ ẽ ả

i ích to l n khi thi ớ ở ộ ầ

ng giám sát, v n hành và nâng cao tính tin c y c a h i nh ng l ữ ạ ấ ậ

i g m: ạ ồ ạ

t k và xây d ng tr m

ng các thi t k , xây d ng, ự ế ế v n hành, b o trì và nâng c p tr m khi c n m r ng. Đ c bi t nó tăng ệ ặ ậ ng thêm ch t l c ậ ủ ệ ườ ấ ượ th ng tr m. Các l ợ ạ ố 3.1 L i ích khi thi ợ • Gi m b t s l ả i ích mà SCADA tr m mang l ạ ự ế ế t b d phòng. ế ị ự ớ ố ượ

15

ể ồ

• Gi m thi u h t ng c s c a tr m bao g m: đ b ng đo l ệ ố ng cáp tín hi u/ ng ườ b ng đi u khi n và di n tích nhà ệ ể ạ ng, t ủ ả ơ ở ủ ườ ạ ầ ủ ả ề

ạ ề ệ ố

ậ

ạ ộ ạ ộ

ả d n dây, các t ẫ đi u hành tr m. ề ạ ễ ấ ợ ự ộ ạ tr m c a ng ủ ạ ề ư ề ủ ấ

ậ ể ơ ở ữ ệ ậ

tính toán v i h th ng, đi u khi n th i gian th c. • D dàng nâng c p, m r ng h th ng đi u tr m. ở ộ 3.2 L i ích khi v n hành • T đ ng ghi nh n các ho t đ ng ghi nh n các ho t đ ng đi u hành ậ ậ i tr c tr m cũng nh các l nh đi u hành c a c p trên. ệ ườ ự • Có c s d li u v n hành đ dùng trong vi c v n hành, phân tích, ể ề ờ

ậ ơ

ơ ở ượ c ề

ạ

ợ

ả ơ ở ữ ệ ạ ị

ệ ự ớ ệ ố • Gi m đ ng nhân công v n hành tr m, h n n a trên c s c s l ữ ạ ượ ố ượ ả c t đ ng hoá hoàn toàn đi u này s tránh đ h th ng tr m đ ẽ ượ ự ộ ạ ệ ố đáng k nh ng sai sót do ng i công nhân v n hành tr m. ậ ườ ể ữ 3.3 L i ích trong b o trì h th ng ệ ố • Có c s d li u v l ch s v n hành, l ch s thao tác tr m, các báo ử ậ ẵ ử ệ ố

ố ấ c tr c ti p l p trình v các thông s c u ế ậ

ề ị đ ng, thông tin v s c luôn có s n trên h th ng. ộ ề ự ố • Các thi t b đo có th đ ề ể ượ ế ị ị ẩ

t b thông qua vi c phân tích c ậ ạ ế ị

ơ ệ ẽ ả t b . Chi phí b o trì s gi m ả ế ị

ự hình, ch n đoán, ch nh đ nh h th ng… ệ ố ỉ • D dàng l p k k ho ch b o trì thi ả ế ế ễ s s li u tình tr ng ho t đ ng c a thi ủ ạ ộ ạ ở ố ệ do có s li u c th v h th ng. ố ệ ụ ể ề ệ ố ằ • S đ tr m đ ơ ồ ạ ượ ả

xem xét cũng nh c p nh t các thay đ i mà không m t nhi u chi phí. c qu n lý b ng máy tính nên r t d dàng trong vi c ệ ư ậ ấ ễ ấ ề ậ

3.4 Tăng c • Giao di n ng i thích rõ ràng cùng c ch ườ ệ ổ ng tính tin c y c a h th ng ớ ơ ả

ậ ủ ệ ố i - máy thân thi n v i gi ả ẽ ả ệ ể ầ ể

ệ ậ ố ệ ườ ạ ộ i tr c tr m. ạ ườ ự ng, ch t l ấ ượ

ậ ủ ề ị ng và đ tin c y c a vi c thu th p s li u. ư ị ử

ể ư

ế ị ệ ố ư ả ấ ầ

ạ ự ố ả ả ẽ ệ ớ

ế ỏ ả ạ ể

ơ ở h n s gi m thi u đáng k các r i ro h ng hóc mang l ể ạ ẽ ả ờ ệ i. ự ự

ữ

ằ

ế ki m tra ho t đ ng s gi m thi u kh năng tháo tác nh m, thao tác sai c a ng ủ • Tăng s l ộ ố ượ • Cung c p nhanh chóng và chính xác v l ch s thao tác cũng nh l ch ấ s v n hành tr m đê có th đ a ra nhanh chóng nh ng quy t đ nh khi ử ậ h th ng có s c x y ra hay là khi c n nâng c p, b o trì h th ng. ệ ố • Trên c s có các c nh báo s m s khi n cho vi c b o trì đúng th i ờ ủ • Do vi c thu th p s li u th i gian th c nên cho phép th c hi n nhanh ả i. Nh ng khu v c b quá t i ị ả c nhanh chóng bù đ p b ng h th ng ngu n c p d phòng ệ ố ả i ị ấ ệ ự ị ồ ấ ự ự ố ạ ắ ể ờ ệ ả

ậ ố ệ chóng xác đ nh và x lý tình tr ng quá t ử này s đ ẽ ượ khác; đi u này gi m đáng k th i gian b m t đi n do s c qua t ề h th ng. ệ ố

16

T ch c c a SCADA tr m

ổ ứ ủ

ạ

ổ ứ ủ

ặ ấ ậ ầ ủ ệ

ề ế ừ ừ

ng tác v i ng i dùng và truy n tin v i c p trên trong t ớ ề ườ ậ ố ệ ớ ấ 1. T ch c c a SCADA Theo yêu c u c a h SCADA, chúng ta nh n th y SCADA có các đ c đi m ể sau: a) H th ng v a truy n tin, v a ti n hành thu th p s li u, tính toán, ti n ế ấ ả t c

ự

ề ộ ố

ỏ ệ ệ ố

ờ ẽ ệ ố ư ệ ậ ỏ

ệ ố ậ ố ệ

i, c nh báo, báo đ ng…). ư ộ ờ ấ ướ ả

ụ

ề ậ ạ ộ ạ ỉ

ị ồ ậ

ắ ạ

i là tuỳ ả i dùng có th thêm vào hay b t đi mà không làm nh ớ

ng đ n h th ng. ể ệ ạ

ng ho t đ ng trong các tr ườ

ườ ệ ố ặ ạ ộ ệ ệ ự ự ệ ộ ơ

ữ ằ ờ

ồ ự ụ

các đ i t ố ượ ệ ạ ượ

ủ ườ ộ

ế ả

chuy n đ i, các sensor c m bi n. ậ

ậ ấ

ề

ệ ố hành t ươ th i gian th c. ờ b) H th ng có nhi u tính năng khác nhau. M t s đòi h i vi c tính toán là ệ ố ư r t nhi u( ví d nh vi c l p các báo cáo, phân tích h th ng… ) nh ng ụ ấ ề i đòi h i tính th i gian ch t ch ( các h th ng đòi m t s công vi c l ặ ệ ạ ộ ố h i tính th i gian th c cao nh là các h th ng thu th p s li u, truy n ề ự ỏ tin c p d c) M t s tính năng ho t đ ng liên t c(ví d nh : đo, thu th p thông s h ố ệ ụ ạ ộ ư ộ ố i ch ho t đ ng theo yêu th ng, truy n tin…) nh ng m t s tính năng l ộ ố ư ố c u hay đ nh kỳ r i ngh ( ví d nh trong công tác in báo cáo, l p b ng ả ỉ ầ ư ụ i d ng ). bi u ch làm theo yêu c u c a ng ầ ủ ể ườ ừ ỉ d) M t s tính năng b t bu c ph i có, m t s tính năng khác thì l ộ ố ả ộ ộ ố ch n c a ng ể ủ ọ h ế ướ các đ c đi m trên, chúng tôi đã chia h SCADA tr m thành các Xu t phát t ừ ấ ng thông tin khác nhau. H SCADA đ i t ố ượ tr md th c hi n trên m t máy tính cá nhân PC đ n b x lý, th c hi n đa ộ ử ạ ồ ch c năng, đa lu ng b ng cách phân chia th i gian th c hi n gi a các lu ng ệ ứ ự ho t đ ng và th c hi n đa tác v , đa x lý th c s c p transmitter s . ự ự ở ấ ạ ộ ử ố c xây d ng t H th ng SCADA tr m c a chúng ta đ ng sau: ệ ố ừ ự • Đ i t ng đó là các trasmitter s thông minh, các b ng c p tr ố ấ ố ượ ể ổ • Đ i t ng thu th p. ố ượ • Đ i t ng l p báo cáo( hi n th và in n các báo cáo). ị ố ượ • Đ i t ng truy n tin v i c p trên. ố ượ • Đ i t ử ự ệ ng qu n lý c s s li u v l ch s v n hành, l ch s s ki n ố ượ ể ớ ấ ơ ở ố ệ ử ậ ề ị ả ị

thao tác, s c …ự ố

ng thi t k các trang hi n th ( g m các thanh tác v tasbar, • Đ i t ế ế ị ồ ụ ể

ế ế

• Đ i t • Đ i t t k báo cáo. ng thi ng l p c u hình h th ng. ố ượ bus bar…). ố ượ ố ượ ậ ấ ệ ố

17

2. L a ch n h đi u hành ự ọ

ậ ể ế ứ ầ ứ

ẽ ể

ệ ề ỹ ự ủ ọ ọ ả ệ

ượ

i s d ng h n. V i h th ng th viên đ ho kh ng l ồ ệ ư ồ ớ

ạ ớ ệ ố ồ ẩ ạ

ặ

ự ấ ơ ệ

t k giao di n. ế ế ả ư ầ ư ứ ẫ ố

c đây ng ệ ề ướ ườ ệ

ệ ề

ấ ớ ạ ớ

ứ ệ ả ộ

ủ ả ự ệ ề ổ

ộ ự ầ ộ ạ ể ệ ạ ọ

ế ị ề ề ớ ủ ệ

ạ Ngày nay k thu t ph n c ng c a máy tính đã phát tri n h t s c m nh ủ m . Năng l c c a các máy tính th h m i c a Intel mà đi n hình là dòng ế ệ ớ ủ chíp x lý h Pentium đã mang l i b c nh y v t trong công vi c tính toán, ử ạ ướ x lý d li u và phân tích h th ng. ữ ệ ệ ố ử c hoàn Giao di n đ ho GUI( Graphical User Interface) càng ngày càng đ ạ ệ ồ thi n, g n v i ng ườ ử ụ ổ ạ ơ ầ ề c a Microsoft Windows v i các giao ti p đ ho chu n đã t o nên nhi u ớ ủ ế b c ng t trong lĩnh v c thi ướ ệ Do máy tính PC là r t đ n gi n, nh g n và đ tin c y là tuy không băng ộ ỏ ọ ậ các máy tính công nghi p nh ng v i công ngh đi n t hi n nay các máy ớ ệ ệ ử ệ t các yêu c u v x lý cũng nh tính toán trong các quá PC v n đáp ng t ề ử ề trình công nghi p. Tr i ta hay dùng trên h đi u hành truy n th ng c a Microsoft Windows là MS – DOS, tuy h đi u hành DOS là khá ố ệ đ n gi n song ngay nay v i quy mô c a các tr m là r t l n và s công vi c ố ủ ơ c đi u ph i th c hi n cùng m t lúc là r t cao và DOS không đáp ng đ ề ượ ấ này. H đi u hành Windows đã mang l ậ i m t s thay đ i đáng k . Do v y ể ự chúng tôi quy t đ nh ch n vi c phát tri n b ph n m m SCADA tr m d a trên h đi u hành c a Microsoft Windows v i version Windows 2000/Windows XP v i các lý do sau: ớ

ạ

ươ ộ ớ ộ ệ ố

ủ ỗ ợ ặ

ấ ề ụ ị ồ ể

ệ ố ồ ệ ố ề ể ạ

ơ ở ữ ệ ứ ộ

ả ư ấ ả ươ ư ng trình tr nên r t ph c t p, kh năng m c l ắ ỗ ứ ạ ả ở

ấ ụ ộ

ệ ư ấ ả ả ể

ộ ố ả ộ

ụ ạ

ậ ươ ỏ

ấ ụ ộ ậ ệ ạ

• Microsoft Windows XP là m t h đi u hành thu c vào lo i tiên ti n ế ộ ệ ề hi n nay, nó h tr đa ch ng trình, đa năng cùng v i m t h th ng b o ả ệ ộ ệ m t nghiêm ng t giúp b o v tài nguyên c a h th ng. Trong khi m t h ả ệ ậ ạ ạ SCADA có r t nhi u ch c năng, nhi m v bao g m: hi n th đ ho , t o ệ ứ l p báo cáo, qu n lý c s d li u, đi u khi n h th ng tr m, truy n tin… ậ ề t c các ch c năng này vào trong m t ch ong trình duy N u chúng ta d a t ế nh t s làm ch i là rât cao. ấ ẽ ng trình s r t khó t c các tác v vào cùng m t ch H n n a vi c đ a t ươ ữ ơ ẽ ấ khăn trong công tác qu n lý cũng nh trong công tác đi u khi n h th ng. ề ư ệ ố ượ ử Còn m t lý do n a là m t s ch c năng không ph i lúc nào cũng đ c s ứ ữ ệ ng xuyên, liên t c vì v y s không t o nên tính hi u d ng m t cách th ụ ẽ ườ ộ ng trình ra thành các module t nh t là chia nh ch qu . B i v y cách t ố ở ậ ả nh v i các tác v đ c l p, ch c năng riêng bi ộ ệ ề t ch y trên m t h đi u ứ ỏ ớ hành đa nhi m h tr đa năng. ỗ ợ ệ

ớ ớ ả ộ

ị ủ ế ị

• Microsoft Windows XP có kh năng qu n lý b nh l n: kh năng ả ế ớ i i l p trình ỉ ự ườ ậ ề ầ

ả đánh đ a ch tr c ti p 32bit c a Windows cho phép đánh đ a ch tr c ti p t 4Gb ô nh đ đ đáp ng yêu c u c a m i b ph n m m. Ng s không bao gi ẽ ầ ủ ph i b n tâm v i vi c thi u b nh . ớ ệ ớ ỉ ự ớ ủ ể ờ ọ ộ ế ứ ả ậ ộ

18

i dùng m t ph ộ

• Microsoft Windows XP cung c p cho ng ế

ươ ệ i l p trình s ộ ậ ứ ườ ễ ầ ấ ể ạ ố

ữ ươ ấ ế ả ậ ườ ậ ồ

ộ ệ ề

ệ ệ

ế ế ệ ố ạ ồ

ấ ộ

ề t k h th ng SCADA ph i t ủ ố ạ ấ

ẩ

ồ ệ ườ

i cho ng ẹ i thi ắ ệ ạ ạ ệ

ứ ng th c ấ đ ng nh t đ t o giao ti p đ ho m t cách d dàng và thân thi n. Băng ạ ộ ồ ồ ẽ cách l p trình th ng nh t không ph thu c ph n c ng, ng ụ ng thích gi a các h th ng đ ho khác không ph i b n tâm đ n tính t ạ ệ ố ỗ ợ ồ nhau. DOS là m t h đi u hành d a trên các dòng l nh, không h tr đ ệ ự ế i là đ ho , vi c này khi n ho trong lúc SCADA làm vi c ph n nhi u l ạ ạ ầ ề ạ ồ xây d ng các th viên đ ho cho i thi ng ự ườ ư ả ự ỏ ng trình SCADA c a mình. Đây là m t vi c làm r t khó khăn đòi h i ch ệ ươ ộ m t nhi u công s c và t n kém. Trong khi y Windows l i cung c p m t ấ ấ GUI chu n bao g m view, dialog box, push button, h th ng các ph n t ệ ố ế pop-up mennu và nhi u th vi n khác vi c này đã mang l t ư ệ k h th ng r t nhi u trong vi c t o ra các HMI thân thi n và đ p m t mà ế ệ ố không m t nhi u th i gian. ấ ấ ề

m nh trong các giao ti p m ng nh

ứ ầ ử ề ề ờ • Microsoft Windows XP h tr ạ ạ ộ ệ ạ

s d ng modem, giúp cho ng ầ ỗ ợ ử ụ ườ ậ ễ

ư ế ỗ ợ ạ m ng toàn c u Internet, Ethernet công nghi p, các m ng c c b LAN, ụ WAN…Nó h tr ạ i l p trình d dàng t o các giao ti p truy n thông c n thi ề ế ầ

đa ph t v i công s c b ra là ít nh t. ứ ỏ ươ ế ớ ỗ ợ ệ

ấ ng ti n( multimedia) giúp ể i l p trình d dàng thêm vào các âm thanh và các hình nh chuy n ả

h n. • Microsoft Windows XP h tr ườ ậ ễ ế ng đ ng khi n cho giao di n HMI g n v i th c t ệ ộ ự ế ơ ầ ớ

• Microsoft Windows XP ngoài vi c s d ng ph n c ng c a Intel ra ủ

ể ử ụ ầ ứ ệ ử ụ ề ứ ầ ầ ứ

chúng ta có th s d ng ph n c ng c a nhi u hãng ph n c ng khác nhau. ủ

3. Tri n khai xây d ng b ph n m m cho SCADA tr m ầ ề ự

ồ ạ ứ ạ ể ệ ố

ệ ch cd ượ ổ ứ ướ ạ

ợ ộ ệ ố ụ ạ ộ c t ậ

H th ng SCADA tr m là m t h th ng khá ph c t p, bao g m nhi u ề ộ i d ng m t ỗ t v i nhau. M i ế ớ ể i l p trình ph i có m t hi u ả ng trình ho t đ ng có liên quan m t thi ỏ ườ ậ ộ

ộ ạ tính năng, ch c năng và nhi m v khác nhau, đ ứ t p h p các ch ậ module có m t đ c đi m riêng đòi h i ng bi ươ ộ ặ ề ấ ị ế

ệ

ng nghiên c u, tri n khai và thi ứ ạ

ướ ơ ề ạ

ể t nh t đ nh v lĩnh v c c th đó. ự ụ ể V i m t s hi u bi t và kinh nghi m làm vi c v i ngôn ng C/C++, tôi ệ ớ ữ ớ ế ộ ố ể t k SCADA tr m cho quy t đ nh ch n h ể ế ế ọ ế ị tr m đi n 110kV S n Tây d a trên vi c s d ng ph n m m SCADA công ầ ệ ử ụ ệ nghi p WinCC c a hãng ph n c ng SIEMENS . ủ

ệ ữ Ph n thu th p d li u, đi u khi n giám sát và hi n th HMI có nh ng ự ầ ứ ề ữ ệ ể ể ậ ị

ầ ầ

yêu c u chính sau: ể

• Hi n th các trang màn hình mô t • Thu th p các s li u U, I, P, Q t ố ệ ộ

tr m. ả ạ các transmitter s theo m t chu kỳ ố ừ ầ ụ ể ủ ệ ố

ắ ầ ị ậ đ t tr ặ ướ ể

i… • Hi n th tr ng thái c a các máy c t, c u dao… ủ • Ghi nh n các s ki n quá áp, quá dòng, quá t ả c tuỳ theo yêu c u c th c a h th ng. ị ạ ậ ự ệ

19

• L u tr các s li u giám sát đ ố ệ ư ữ ượ ộ

ớ ấ c vào b nh c a máy đ dùng khi ự ể i khi có s ụ ỗ ớ ủ ắ ệ ể

báo cáo v i c p trên hay dùng làm tài li u đ kh c ph c l c . ố

ệ

ạ

ệ ố ấ ả

ệ ố ệ

ằ

ấ ế ố ệ

ờ t Nam.

c nh ng c p qu n lý trong vi c phân b ồ ệ i đi n Vi ệ ệ t s l i đây tóm t ắ ơ ượ ướ ổ ữ ệ ả ấ

ả

i đi n l c siêu cao ng án phân phát P, Q trên ề ả ươ

Tr m đi n và SCADA tr m ạ 1. SCADA trong h th ng đi n l c ệ ự ệ ố 1.1 Các c p qu n lý trong h th ng đi n l c ệ ự M c đích c a vi c SCADA cho các tr m đi n trong h th ng đi n l c ệ ự ủ ụ ạ ệ ệ đ ng hoá và s hoá h c tiên nh m đáp ng nhu c u v t Vi t Nam tr ầ ứ ướ ệ ề ự ộ ệ t Nam. Nó ph n ánh m t b t y u c a vi c hi n th ng đi n Vi c đi t ủ ộ ướ ả ệ ệ ố đ i hoá h th ng đi n, đ ng th i nó cũng ph n ánh trình đ v kinh t - ế ộ ề ả ệ ố ạ k thu t c a l ỹ ậ ủ ướ B ng d ả đi n: ệ C p qu n lý ả ấ Phát và truy n t ệ ự áp 500kV xuyên qu c gia ố

ả

ộ ổ ệ

ệ ả ng các ả ưỡ

ế ị - Ph ng án phân b P, Q trên N i dung qu n lý chính ộ - Ph toàn lãnh th qu c gia. ổ ố - Qu n lý t n s , d phòng n đ nh ị ầ ố ự ố tĩnh, đ ng c a h th ng đi n qu c ủ ệ ố gia. - Thu th p s li u, thao tác, b o v ậ ố ệ r le, ch n đoán, b o d ẩ ơ t b cao áp. thi ươ ệ ế

ề ạ

Phát và truy n t i đi n đ n các ả tr m trong m ng cao áp 220kV khu ạ v cự

các ệ ở ả ự ả ọ

ả

ỏ

ậ ố ệ ẩ ng thi t b . ế ị

i đi n trong ả ố ệ

ổ ị Phân ph i và truy n t ề ả đ a bàn các m ng 110kV ị ạ

ệ ố ệ

ng thi ố các khu v c c th . ự ụ ể - Phân b đi n áp 220kV ệ ố tr ng tâm t i và d phòng b o v ngu n.ồ ệ - Thu th p s li u, thao tác, b o v r le, ch n đoán h ng hóc và b o ả ơ d ưỡ Phát bù công su t ph n kháng Q, ấ phân b đi n áp trên đ a bàn.Thu th p các s li u, thao tác, b o v , ệ ch n đoán và b o d ả ưỡ ả t b . ế ị ậ ẩ

20

ệ ạ ố ả

Phân ph i đi n xu ng m ng 35kV ố tr xu ng ố ở ệ ể

i theo yêu c u.Thu th p s ậ ầ ng h ả ả ưỡ

ấ ạ

Phát bù công su t ph n kháng Q. ấ Đi u khi n đi n áp trung áp và xa ề ố th i t ả ả li u, b o v và b o d ệ ệ ệ th ng.ố Ti n hành các thao tác đóng c t, ắ ế b o v và b o d ả ả ưỡ ng h . ệ Cung c p đi n l c h áp khu dân ệ ự c và xí nghi p nh . ỏ ệ ư

ấ ộ ố ề

ệ Qua trên chúng ta nh n th y m t s đi u: ậ - Đ i v i m ng siêu cao áp, vi c tính toán, x lý s li u đ t ạ ể ừ ố ớ

ỏ ệ ề ử ộ ố ệ ầ

ệ ệ ể ị ế ị ệ ệ ố ờ

ố ề

ng đ ộ i c p mi n và khu v c không đ m đ ả ượ

ề ệ ề ự ế ồ ạ

ệ ố

ộ

ướ ư ộ ố ệ ố ể ư

ệ ấ

ề ề ắ ộ

ẻ ớ ặ

ể ủ ộ ấ

ề ạ ụ ộ

đó đ a ư ặ ề ra các l nh đi u khi n h th ng đòi h i m t yêu c u nghiêm ng t v tính chính xác và k p th i trong vi c ra quy t đ nh. Nhi m v này ụ ố thu c v trung tâm đi u đ qu c gia A0. Các trung tâm phân ph i ộ ề c vi c này. đi n l ươ ệ ướ ấ ự ệ t n t ể i là vi c thu th p s li u và đi u khi n Tuy nhiên m t th c t ậ ố ệ ộ xa thu c lĩnh v c qu n lý c a các thao tác lên h th ng l i đ t ả ạ ặ ở ủ ự xa thì ph i tr m. Do v y, các trung tâm đi u đ mu n đi u khi n t ả ể ừ ề ậ ạ ề ố ệ ừ d a và m t h th ng thông tin công nghi p t t đ nh n các s li u t ậ ự ộ ệ ố ệ i. Vi c c p d i đ a lên và các l nh c n thi hành đ a xu ng c p d ướ ấ ầ ấ ố ng giao cho các c p cao áp thì th qu n lý phân ph i cung c p đi n ệ ở ấ ườ ố ả . Các trung tâm này cũng tích c c trung tâm đi u đ mi n n m gi ự ữ ề tham gia vào vi c giám sát h th ng và chia s b t gánh n ng đi u ệ ố ệ khi n c a SCADA đi u đ c p trên. - Đ n các tr m, các tr m này th c hi n toàn b các tác v thu th p s ự ệ i c a l ể ả ủ ướ ạ ạ ệ ố ị

i lúc này tr ự c t ượ ự ộ ể ướ

ề

ướ ư ấ ắ

ề ộ ầ ắ ạ ạ

i khi c n d li u v h ữ ệ ượ ự

c l ượ ạ ỉ ầ ầ ộ ả ử ố

ậ ố ế i và th c hi n các thao tác li u h th ng, đi u khi n t ệ ề ệ đ ng hoá hoàn toàn thì nh m n đ nh h th ng. Khi các tr m đ ệ ố ằ ổ nên r t đ n ấ ơ vi c giám sát h th ng và đi u khi n l ở ệ ố ệ ế t gi n. Khi SCADA đi u đ c n đi u khi n thao tác xu ng m t thi ộ ố ể ề ả ộ i nh đóng c t máy c t nào đó thì nó ch c n g i m t b phía c p d ử ỉ ầ ị b n tin xu ng tr m. T i tr m thông qua các PLC hay các RTU mà ạ ố ả ề ệ c th c hi n. Hay ng thao tác đó đ ệ th ng và tr m thì SCADA đi u đ ch c n g i m t b n tin yêu c u ầ ạ ộ các tr m g i s li u v h th ng lên. ử ố ệ ề ề ệ ố ạ

ạ

ự ệ ố ề

ộ

ộ ấ ố

ụ ề ế ệ ệ

ề ố

ề ắ ả ộ

1.2 Các lo i hình SCADA trong h th ng đi n ệ D a vào các phân tích bên trên ta đ ra hai lo i hình SCADA sau: ạ - SCADA đi u đề - SCADA tr mạ 1.2.1 SCADA đi u đ c p qu c gia ề Đây là m t trung tâm mang tính đi u đ c p cao, mang tính huy t m ch ạ ộ ấ ộ ế ề ộ ệ t Nam. Nó làm nhi m v đi u ti t toàn b đi n c a h th ng đi n Vi ệ ệ ố ủ i. SCADA đi u đ qu c gia giúp cho vi c phân b đi n năng trên l ổ ệ ệ ộ ướ năng thông su t trên kh p ba mi n. SCADA đi u đ qu c gia đ m đ ươ ng ố ề ố các nhi m v sau: ụ ệ

21

- Thu th p các s đo, các tr ng thái, tình hình ph t i t các trung tâm ụ ả ừ ạ

ề ộ

ố ậ đi u đ mi n đ a lên. ề ư ơ ở ố ệ ượ ậ ạ

ế ệ ố ề ấ ổ ề

- Trên c s các s li u thu đ c ti n hành phân tích, nh n d ng, đánh i u cho h th ng v phân b công su t cũng ể ố ư i. ướ ư ị ư ổ

giá và đ a ra các đi u khi n t nh n đ nh d phòng trong l ự ấ ự ộ ự ố

ậ ụ ề ệ ố ế ể

ề ướ ể ậ

i d ng các b n tin. i đ thu th p d ả ệ ố ề ướ ạ ạ ệ ế ệ ề

Th c ch t trung tâm SCADA đi u đ qu c gia không tr c ti p làm ề nhi m v thu th p s li u v h th ng và cũng không đi u khi n tr c ự ố ệ ệ ữ ti p lên h th ng mà ch thông qua các tr m phía d ỉ li u và đi u khi n h th ng thông qua các l nh d ệ ố

S đ v c p SCADA trong h th ng đi n Vi t Nam hình v ơ ồ ề ấ ệ ố ệ ệ ẽ

ạ ộ ấ ề ề ệ ố ượ ộ

ử ữ

ụ ể ằ ộ

1.2.2 SCADA đi u đ c p mi n ề ề T i các trung tâm đi u đ mi n, các d li u v h th ng đ c các ữ ệ ề tr m g i lên, v i nh ng phân tích và đánh giá c a mình các trung tâm này ủ ạ i nh m m t m c tiêu đ a ra các quy t đ nh đi u khi n tác đ ng lên l ề ư ộ ướ nh t đ nh là n đ nh h th ng. SCADA đi u đ mi n là c p trung gian ề ộ ệ ố ấ ị ớ ế ị ị ề ấ ổ

22

ộ ố ạ ộ ố

ư ụ ả

ph i. ạ c, ti n hành đánh giá và đ a ra các ượ ế i và n đ nh l các SCADA tr m. i thu đ ng án đi u đ và phân chia ph t ị ổ ề ụ ả

ộ ướ ị

i và đi u khi n h ạ ề ế ề ệ ướ ọ t công su t t ấ ả ng cho ệ ể ề

ự ề ế ộ

ướ ề

ộ ể ổ ế ể ề ệ ộ ị

ệ ề ụ ạ

ụ ủ ệ

ề ế

ậ

ng h p l ợ ướ i ườ ể

ả i, ch m ch p… gi a SCADA đi u đ qu c gia và SCADA tr m nên nó có m t s nhi m ệ ề ữ v đ c tr ng sau: ư ụ ặ - Thu th p s li u t ậ ố ệ ừ - Phân tích bi u đ ph t ể ồ ộ ươ Các trung tâm đi u đ mi n đóng vai trò quan tr ng và đ nh h ề các SCADA tr m trong vi c đi u ti th ng.ố 1.2.3 SCADA tr mạ Đây là m t trung tâm máy tính đi u khi n mà tác đ ng tr c ti p đ n ch t ấ ể ộ ự i đi n vì đây là m t n i mà các tác đ ng đi u khi n tr c ng trong l l ệ ộ ơ ượ i đi n có th n đ nh và b n v ng ti p tác đ ng vào h th ng đi n. L ữ ệ ố ướ ế hay không ph thu c r t nhi u các trung tâm SCADA tr m này. V y ậ ộ ấ nhi m v c a SCADA tr m là ph i tr c ti p: ạ ả ự ế - Thao tác đi u khi n lên các thi t b c a h th ng, các máy bi n áp… ế ị ủ ệ ố ể - Thu th p và giám sát các thông s v h th ng. ố ề ệ ố - Đi u khi n đóng/c t nh m b o v h th ng trong tr ệ ệ ố ằ ậ

ụ ụ ấ ề g p s c nh quá t ặ ự ố ư ư ả ữ ệ

- Đ a các d li u v báo cáo v i SCADA c p trên ph c v cho vi c ệ ệ ụ ự ố ắ ấ ắ ạ ề ệ ố

t k b ng: c thi ớ phân tích, đánh giá h th ng khi c n kh c ph c s c hay nâng c p h ầ th ng.ố ạ ậ ố ệ ế ế ằ ề

ớ

ố ế ế ượ t k còn có các bus truy n tin ph c v cho các tác ề ụ ụ

M ch thu th p s li u và đi u khi n đ ể ượ - M t PLC và các module AI/AO, DI/DO. ộ - M t b RTU v i các transmitter analog. ộ ộ - M t b các transmitter s thông minh. ộ ộ SCADA tr m đ c thi ạ v truy n thông sau: ề ụ - M t bus truy n s li u, truy n l nh hi n tr ộ ệ ề ố ệ ể

ườ ớ ố ể

ng ki u RS-485 n i các ề ệ PLC, các RTU và các transmitter s thông minh v i trung tâm đi u khi n là ề ố các máy tính PC. ộ ớ - M t bus truy n tin theo ki u RS-323 đ giao ti p truy n thông v i ề ề ế ể ể

SCADA đi u đ c p trên. ề

ộ ấ ề ể

ề ỗ ạ

ệ ề ể ủ ạ ủ ứ ộ ự

ỏ ậ ớ ể ắ ộ

ớ ớ ử ộ

ố ớ ả ệ ủ ề

ậ ạ ộ ỏ ớ

ộ ệ ụ ệ ộ

ậ ệ ự ể ộ

ố Trung tâm đi u khi n là các máy tính PC, tuỳ theo quy mô c a tr m mà s ỏ l ng máy có th là nhi u hay ít. V i m i tr m tuỳ vào m c đ đòi h i ượ ớ v đ tin c y c a vi c đi u khi n mà ta có th l p các máy d phòng. ề ộ ể ộ Các tr m v i quy mô nh ta có th ch c n dùng m t máy tính PC t c đ ể ỉ ầ ạ ố ể ả cao, kh năng x lý nhanh và có dung l ng b nh l n là có th đ m ượ nh n vi c c a m t trung tâm đi u khi n và giám sát. Còn đ i v i các ể tr m l n và đòi h i tính an toàn cao thì ta nên dùng m t máy chuyên làm nhi m v đi u khi n, m t máy PC khác thì làm nhi m v thu th p và ụ ề ể giám sát n u c n thi t có th dùng thêm m t máy chuyên th c hi n các ế ế tác v v truy n thông. ầ ề ụ ề

23

ợ ạ ế ấ ng án k t c u h p lý cho SCADA tr m đi n ệ

ạ ặ ắ ạ ộ ố ơ

ặ ạ ệ ề ắ

ề ệ ẫ ộ ố

ệ ề ệ ầ ệ ầ

ươ ứ ữ ề

ộ ệ ớ ủ ụ ầ ị

2. Ph ươ 2.1 M c tiêu k t c u chung ế ấ ụ i m t s n i đã l p đ t và qua Qua vi c tìm hi u v h SCADA tr m t ể ệ ng d n v l p đ t SCADA tr m, tôi vi c SCADA cho các tài li u h ướ ệ tr m đi n ph i đ t m t s tiêu chí sau: ả ạ ạ • V h ph n m m SCADA: ề ầ - H ph n m m SCADA ph i là m t h ph n m m đa năng, đa nhi m, ệ ả ề ề ổ ng thích v i các giao th c truy n thông ph có nh ng kênh truy n thông t ề d ng và ph c v t ẽ ồ ị t các d ch v c n có c a tr m nh : in báo cáo, v đ th , ụ ụ ụ ố ư ạ bi u đ ph t i. ồ ụ ả ể ầ ề ệ ễ ậ ả ậ

ễ ọ ư ệ ệ ậ

- H ph n m m l p trình SCADA ph i d dàng l p trình, có tính thuy t minh rõ ràng và d h c cũng nh thu n ti n trong vi c nâng c p ấ ế tr m.ạ

ệ ề ệ ề

ế ườ ả ớ

ề ả ả ỗ ợ ố ệ - H đi u hành dùng trong các máy tính ch ph i là h đi u hành đa ủ i dùng và đ c ặ ệ ệ ự t h ph n m m SCADA mà ta đang dùng đ xây d ng t là ph i h tr t ệ ể

t b ph c v trong vi c x lý s li u cũng nh thu th p d ệ ậ

ử ể ễ ụ ế ị ư ỏ ế

ườ

ng làm vi c ệ ệ t c a tr m đi n nh : ti ng n, b i, nhi u t p âm, nhi u đi n ễ ở ộ ả ư ế c môi tr ễ ạ ủ ệ ủ ả ạ ị ụ ồ

nhi m, đa năng, có kh năng giao ti p thân thi n v i ng bi ầ SCADA cho tr m.ạ • V ph n c ng: ầ ứ ề - Các thi ữ ụ ế ị ố ệ li u ph i là các thi t b ph thôngcó th d dàng thay th khi h ng hóc cũng ổ ả ệ nh khi có nhu c u nâng c p m r ng quy mô tr m. ạ ấ ầ ư - Máy ch ph i là máy có kh năng ch u đ ượ kh c nghi ệ ắ ng…ườ tr

ả ầ ề ị

ậ ụ ủ ư ư ng h p có s c , th i gian l u ự ố ợ ờ

tr t ữ ể i thi u ph i là m t năm. ữ ố ể ả

ệ ấ ườ ề ể

• V d ch v c a SCADA c n ph i làm: - Thu th p và l u tr đ dùng trong tr ườ ộ ế ớ ấ ả ặ ạ i đi u khi n tr m ễ t là các c nh báo, báo đ ng khi có ộ ệ

- Cung c p giao ti p thân thi n và d dàng cho ng nh vi c in báo cáo v i c p trên, đ c bi ư ệ s c …ự ố

- Giúp thao tác đi u khi n đ ượ ư ễ ề ể ắ ắ

ế ề ả ẫ ả ả

c d dàng nh đóng c t máy c t, tăng gi m n c phân áp máy bi n áp… nh ng v n đ m b o thao tác đi u khi n ể ấ ữ đóng c t b ng tay. ắ ằ

ề ệ ệ

ặ ầ

ủ

ươ

ề

ng đ i đ n gi n: ố ơ ả

• ạ V chi phí: H giá thành khi l p đ t h SCADA cho tr m ắ c quá đ t gây t n kém và đ c bi không đ t h ph n m m SCADA ph i là ề ắ ặ ố ả ệ ệ ượ ph n m m ph d ng, s n có trên th tr c là c a m t hãng ng không đ ẵ ộ ượ ị ườ ổ ụ ầ ề ng lai khi nâng c p tr m ph i d dàng đ c quy n nào. H n n a, trong t ữ ả ễ ạ ấ ơ ộ ề t b cũng nh ph n m m thay th . trong vi c tìm ki m thi ư ầ ế ế ị ế ệ ng án cho h SCADA tr m đi n 2.2 Ph ệ ạ ệ ươ SCADA tr m đi n có nhi m v t ụ ươ ệ ệ ạ - Giám sát-đi u khi n. ể ề

24

- Thu th p d li u v các thông s c a tr m nh : I, P, Q trên các máy ữ ệ ố ủ ậ ạ

ư c t, tr ng thái c a máy c t và đi n áp trên các thanh cái. ắ ề ắ ủ ệ ạ

ầ ộ ấ

ạ ệ ư ớ ế ấ

ố ệ ề t k m t SCADA tr m đi n v i k t c u nh sau: ế ế ộ t b ph n c ng: ầ ứ ế ị ộ ủ ố ộ ả

ả - Chuy n các s li u lên cho SCADA đi u đ c p trên khi có yêu c u. ể Vì v y ta nên thi ậ • V thi ề - Máy ch là m t máy tính PC Pentum 4 t cđ kho ng 2.8 GHz, đĩa ệ ử ụ ấ ộ

- Thi ế ị ườ

ng t

c ng kho ng 40Gb, màn hình r ng ít nh t là màn hình 17inch, s d ng h ứ đi u hành Windows 2000 hay Win XP. ề ụ ụ ố ố ng và đi u khi n là các PLC v i ớ ể AI/AO, cùng v i ớ ự ố ề ươ ệ ấ

ề ớ

ệ ẩ ộ ố ở

t b ph c v cho công tác đo l các module vào ra s DI/DO và các module vào ra t b các transmitter s thông minh ph c v cho vi c l y các thông s P, I, Q. ụ ụ ộ - Truy n tin công nghi p gi a máy tính PC master v i các ữ PLC/transmitter slave theo chu n RS-485 t c đ 19.2kbps tr lên và có trang b đ các protocol thông d ng. ị ủ ụ

ữ ổ

chu n truy n thông RS-232, t c đ ph i đ t t i 9.6kbps. ạ ố ộ ớ ấ ả ạ ớ

ề

ề ầ ề ả

t là ph i d s d ng, thân thi n đ i v i ng ệ ả ễ ử ụ ệ ố ớ ệ

- Truy n tin gi a máy PC tr m v i c p trên thông qua c ng COM v i ớ ề ẩ ề • V ph n m m: ầ - Ph n m m SCADA công nghi p ph i có tính đa nhi m, có nhi u tính ề i dùng ị ườ ng thích v i các h đi u hành thông d ng hi n nay nh Windows, ươ ệ ề ệ ệ ụ ư ặ ớ

năng d ch v và đ c bi ụ và t Linux...

- Các d ch v cung c p ph i ch c ch n, thân thi n và d h c cũng nh ễ ọ ệ ấ ắ ắ ả ị ư

d s d ng bao g m: ễ ử ụ ụ ồ

ả ễ ư ạ ố ệ các lo i s li u đ lâu và d khai thác ủ

ứ ậ ư ễ

ể

ể ộ

xa d dàng, an toàn. ễ

+ Thu th p, qu n lý, l u tr ữ cũng nh d tra c u khi c n. ầ + Hi n th s li u trên các trang màn hình, các trang c a s , đ th , ử ổ ồ ị ị ố ệ bi u đ ph c v vi c in báo cáo, phát các báo đ ng. ồ ụ ụ ệ + Thao tác đi u khi n t ể ừ ề WinCC M t chu n m c xây d ng HMI cho h th ng SCADA ự ự ộ T i sao ph n m m công nghi p WinCC l ệ ạ ầ

t b nh trong các h ề c ng d ng nhi u ụ ệ ệ ố i đ ạ ượ ứ ế ị ệ ố ủ ư ề ạ

ẩ ề trong các h th ng ph c t p, nhi u ch ng lo i thi ứ ạ th ng SCADA? ố

ộ ặ ữ ư ả

ệ ầ ế ị

ể ẩ ớ ầ ơ ở ữ ệ

ậ ằ

t k , ng ế ế ấ ề ế ị ớ

t b , thu n l ậ ợ ề ơ ả ẽ ộ ậ ự ệ ề ướ ầ

ề M t trong nh ng đ c tr ng n i b t c a các s n ph m ph n m m ổ ậ ủ ộ công nghi p c a SIEMENS là có th k t n i n đ nh v i h u h t các b ể ế ố ổ ủ t b truy n thông khác. C s d li u m , ở đi u khi n, các RTU và các thi ề ế ị ề ườ i d l p trình và luôn luôn c p nh t, đi u đó nói lên r ng nhà thi ậ ễ ậ i cho vi c nâng c p và tri n dùng s đ c l p hoàn toàn v i thi ể khai d án. D i đây là các thông tin c b n v ph n m m công nghi p c a ệ ủ SIEMENS.

1. T ng quát ổ

i d ng kéo th t k d ế ế ướ ạ ệ

ủ các bi u t Giao di n ng ườ r t d dàng đ mô t ấ ễ i máy c a WinCC đ ả c thi ượ ng và đ i t ố ượ ể ượ ả ng đi u khi n các quá ể ể ề

25

ấ ệ ỹ ư ậ

ể ứ ử ụ ộ ể

ộ ể ễ ệ ể ạ ữ

ạ ể đ ng hoá m nh m . ẽ ườ trình công nghi p. Nó cung c p cho các k s l p trình m t môi tr ng khai tri n d dàng s d ng và m t ch c năng bao quát đ có th t o ra ộ các thí nghi m ki m tra và tri n khai m t cách nhanh chóng nh ng ng ứ d ng t ụ

ớ ầ ề ứ

ở

ộ ủ ế ế ứ

t b t ộ Ph n m m WinCC là ph n m m ng d ng cho các SCADA v i m t ụ i máy (HMI: Humman machine Interface) m và linh ho t ạ ế t k ng d ng c a khách hàng khi k t đ ng hoá trong công ộ ấ ủ ổ ứ ụ ế ị ự ộ

ạ

ả ề ườ ử ụ

ầ ứ ụ ầ ạ ạ ư

ể ề ứ

ạ ẽ ế ể ả ả

ệ ầ ư ẩ ể ậ

ữ ấ ộ ề

ấ ả ự ộ ề ầ ị

ậ ợ

ệ

ễ ử ụ

ử ụ ể ạ

ự ộ ề ầ giao di n ng ườ ệ đ m b o tính linh đ ng trong thi ả ả n i đ n ph ch c năng r ng nh t c a các thi ố ế nghi p.ệ 2. Tính m nh m và linh ho t ạ ẽ i s d ng kh năng và tính linh Ph n m m WinCC HMI t o cho ng ho t cao mà giao di n ng òi và các trình ng d ng ngày nay c n đ n. ế ệ ả ạ nhi u cho nghiên c u và phát tri n đ đ m b o t o SIEMENS đã đ u t ra các s n ph m m i, m nh m và sáng t o. K t qu là: các doanh ạ ớ ả ủ nghi p có th t p trung vào ti n hành công vi c s n xu t kinh doanh c a ấ ệ ả ế mình trong khi đó các k s v n có th ti n hành thi t k , nâng c p hay ể ế ế ế ỹ ư ẫ s a ch a. Ph n m m WinCC cung c p cho ng i s d ng m t môi ườ ử ụ ấ ử ầ ứ ng phát tri n linh ho t và c u trúc đa năng cho phép t o ra các ng tr ạ ạ ể ườ ể d ng nhanh co b t kỳ k ch b n t đ ng hoá nào. Ph n m m WinCC tri n ấ ụ i trên các máy tính cá nhân PC(Personal Computer) hay các khai thu n l ộ máy tính cá nhân công nghi p IPC(Industry Personal Computer) trên m t c u trúc Server/Client phân tán. ấ 3. Tính d s d ng i dùng s d ng nhanh chóng t o ra và tri n khai WinCC cho phép ng bi u di n b ng đ ho các quá trình công nghi p theo tính th i gian th c. ự ệ ể ằ ờ

ạ

ườ ạ ồ ể ườ ạ ồ

ồ ễ • Giao di n đ ho ệ i s d ng có th phát tri n các đ ho trong môi tr ể ườ ử ụ ề ồ ị ụ ầ ồ

ạ ộ

ẩ ư ệ ệ ế ị ả

ấ ơ ướ ế ả

ệ ủ ề ả

ng Windows, Ng r t nhi u công c bao g m: các thành ph n đ th chu n, các bi u t ng, ể ượ ấ các hình nh d ng bitmap và ActiveX controls. M t th vi n đ ho cao ả ạ ồ ượ ấ c c u t b công nghi p đã đ c p có ch a hàng ngàn các hình nh các thi ứ ấ hình tr ệ i s d ng r t đ n gi n trong vi c c, đi u này khi n cho ng ườ ử ụ đ a các hình nh vao trong giao di n c a mình. ư ả ạ

ạ

• Trình soan th o m nh ư ậ i s d ng có th nhanh chóng tri n khai các trình so n th o nh l p ể i khi đang t k các báo đ ng, c nh báo ngăn ng a các l ả ả ỗ ừ ộ

Ng ể ườ ử ụ trình báo cáo, thi ế ế ch y(Runtime errors). ạ

• Kh năng k t n i cao ả

ế ố ườ i dùng s d ng liên k t th c v i b t kỳ thi ế ớ ấ ự

ả ẳ ớ

ấ ễ ớ ề ả ư ụ ư ề

ế ị WinCC cho phép ng t b ử ụ đ ng hoá công nghi p nào mà thông qua các I/O Server. đi u khi n, t ự ộ ệ ể ạ Kh năng giao ti p v i hãng s n ph m th 3 là r t d dàng ch ng h n ế ứ ẩ nh các đi u khi n thông d ng c a các hãng l n nh : Wonderware, ủ ể Modicon, Alley-Bradley, Square D…

26

ấ ệ ố ả ưỡ ng d dàng ễ

ụ ứ ể ượ ườ ặ ộ

c cài đ t trong m t môi tr ố ớ ấ ữ ề

ộ ị ả ế ề ề ấ ầ ỏ

ạ ệ ề ể

ể c đi u này. ề ượ ể

2. C u trúc-phát tri n h th ng và b o d ể • Tính đ c l p ộ ậ ng đ c Các ng d ng c a WinCC có th đ ộ ủ ệ l p_ m t may tính PC. Đi u này là r t h u ích đ i v i các doanh nghi p, ậ đ n v s n xu t kinh doanh nh không c n đ n nhi u tr m đi u hành ơ khác nhau đ xem xét và đi u khi n các quá trình công nghi p mà ch c n ỉ ầ v i m t máy PC là có th làm đ ộ ớ • Server/Client

ng ch ặ ườ ủ

ủ c cài đ t vào m t môi tr ộ c th i gian và ti n b c cho doanh ề ạ

ế ng và qu n lý ph n m m. ờ ầ ề

t k cho Windows 2000 và Win XP

i qu n lý h th ng có th ệ ố ườ ả

Các úng d ng c a WinCC có th đ ể ượ ụ t ki m đ khách. Ph ượ ệ ươ nghi p trong vi c b o d ả ệ 3. Các đ c đi m và l ợ ặ ế ế ậ ể ng pháp này ti ệ ả ưỡ i ích ể • Đ c thi ượ • Tính b o m t cao: Nó cho phép ng ả ỉ ậ ỉ

ụ ể ạ ủ ệ ố ế ệ

ể ấ ch cho các User ch có th truy c p và tham gia vào các module c th nh t đ nh c a h th ng. Chính vi c nay s han ch các User trong ph m vi trách ẽ ị nhi m và th m quy n c a mình. ệ ả

ề ủ ọ ặ ể

ộ ể

ế ề ị • Các tuỳ ch n quan sát báo đ ng, các đ c đi m ph và các l ộ t v các báo đ ng c a h th ng và kh năng đ nh n bi ệ ố ệ ụ ể ấ ậ ậ ả

ộ ủ ờ ầ

ừ ả ộ ờ ệ ấ ữ ệ

ậ ữ ả ấ ổ

ế ữ ể ụ ệ ả

ữ ề ệ ề ắ ấ ộ

i ợ ế t ích: Hi u bi ủ ả t ki m th i ng ng s n xu t, v n hành chúng m t cách k p th i có th ti ể ế quý giá c a doanh nghi p. Ng òi v n hành c n ph i xem xét các báo đ ng ộ ậ ư ể và theo dõi nh ng gì xu t hi n trong th i gian toàn b quá trình v n hành đ ờ t gi m thi u và gi ỉ ế i thích các t n th t. H n th n a, ta không nh ng ch bi ơ ể ả ề c các báo đ ng, c nh báo hi n th i mà còn th truy l c vào thông tin v đ ờ ộ ượ l ch s các báo đ ng n a.Đi u này giúp ích r t nhi u trong vi c kh c ph c ụ ử ị các s c . ự ố

ả ộ

• Các c i thi n c a báo đ ng: ệ ủ ừ

t k h th ng báo c. ộ ề ể ị ậ ạ

ế ế ệ ố ng tr ướ ể ượ

i s đi u khi n toàn b c a các ch ươ

ể ượ ứ ơ ụ ạ ộ

ể ấ ộ ộ

ị ộ ệ ố ạ ộ ể ặ

Th a nh n các báo đ ng: Chúng ta có th thi - ộ đ ng theo d ng có đi u ki n hay báo đ ng có đ nh h ướ ệ ộ ị c phép hay b - Tính linh ho t c a báo đ ng: Các báo đ ng có th đ ộ ộ ạ ủ ộ c m tr c ti p ho c gián ti p b ng cách s d ng các tag c m báo đ ng ấ ế ử ụ ằ ế ự ấ ặ ng trình ng d ng. C m báo d ấ ụ ộ ủ ể ướ ự ề c áp d ng v i các lo i báo đ ng đ n, các tags ho c các đ ng có th đ ặ ớ ộ nhóm đ c m hi n th thông tin báo đ ng trên m t nút quan sát c th . ụ ể ể ạ i S c m toàn b h th ng có th ngăn ch n các ho t đ ng báo đ ng t ộ ự ấ ngu n.ồ - Th i gian phát báo đ ng: T khi s c th t x y ra cho đ n khi phát ờ ự ố ậ ả ế

ừ ằ ộ

ộ báo đ ng th i gian ch tính b ng miligiây. ỉ ệ ở ơ ở ữ ệ ộ ơ ở ữ ệ

ả ề ệ ố ủ ể ư ư

- C s d li u c a báo đ ng: Dùng h qu n lý c s d li u c a ủ Microsoft SQL đ l u tr các thông tin v h th ng nh thao tác v n ậ hành trong h , báo cáo. s c … ữ ự ố ệ

27

ầ ầ ề ữ ử ụ ố ớ ệ ố

t nh t nên s d ng máy tính v i c u hình sau: ớ ấ ử ụ ố

ở

4. Nh ng yêu c u đ i v i h th ng khi s d ng ph n m m WinCC 6.0 - Máy tính Pen III 733 Mhz - 128 Mb of RAM - 5 Kb tags - 2 Gb free hard disk space Tuy nhiên t ấ - Máy tính Pen IV 1.8Ghz tr lên. - 256 Mb of RAM tr lên. ặ - H đi u hành c a Microsoft Windows 2000 professional ho c ệ ề

ở ủ Microsoft Windows XP SP1 hay SP2. - H qu n lý c s d li u SQL 2000. ơ ở ữ ệ ệ ả

28