Đi cùng với tiến trình phát triển tự động hóa trong công nghiệp, hệ thống điều khiển công nghiệp phát triển rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như sản xuất công nghiệp, năng lượng, giao thông... Bài viết này BKAII sẽ cùng các bạn tìm hiểu các thông tin cơ bản về hệ thống điều khiển công nghiệp ICS nhé!

ICS được sử dụng như một từ viết tắt trong tin nhắn văn bản để đại diện cho Hệ thống điều khiển công nghiệp chỉ sự kết hợp của thiết bị kỹ thuật, phần mềm quản lý điều hành, kiểm soát các chương trình sản xuất và vận hành tại nhà máy. Mặc dù đã được áp dụng từ khá lâu, nhưng hệ thống điều khiển công nghiệp ICS còn khá mới với nhiều doanh nghiệp hiện nay. Hiện tại, ICS được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sản xuất công nghiệp, năng lượng, dầu khí, kho bãi, ...

Cấu tạo

Về cơ bản hệ thống điều khiển công nghiệp ICS sẽ bao gồm 4 lớp

  • Lớp 0 - field device: Hệ thống thiết bị trường, gồm các thiết bị đo lường, giám sát, thu thập thông tin thông minh.
  • Lớp 1 - control field: Hệ thống gồm các thiết bị điều khiển và phần mềm. Cấu trúc bao gồm: truyền thông công nghiệp, thiết bị đầu cuối được điều khiển từ xa, PLC - lập trình điều khiển logic, thiết bị điều khiển thông minh, màn hình HMI.
  • Lớp 2: Hệ thống thiết bị vận hành. Cấu trúc bao gồm các thiết bị thực thi, sản xuất (dệt, trộn, gia công chi tiết…) trong phạm vi nhà máy.
  • Lớp 3: Hệ thống thiết bị và phần mềm giám sát. Giải pháp giám sát, quản lý quy mô doanh nghiệp.

Giao thức

Hiện nay, hệ thống ICS có 3 giao thức giao tiếp được sử dụng phổ biến:

  • Phương thức truyền thông tiếp nối, sử dụng cổng RS232, RS485… ứng dụng chủ yếu cho lớp 0 và lớp 1.
  • Phương thức truyền thông TCP/IP sử dụng cổng RJ45, ứng dụng cho nhiều lớp, bao trùm hệ thống.
  • Phương thức kết nối không dây như: Wireless và Microwave, kết nối chủ yếu trong lớp 3.

Quy trình hoạt động

Hệ thống điều khiển công nghiệp với nhiều chi tiết, máy móc phức tạp, được vận hành thống nhất đồng bộ.

  • Tại lớp 0, các thiết bị đo lường và giám sát hoạt động theo quy trình đã được lập trình sẵn trước đó.
  • Tại lớp 1, nhân viên sẽ vận hành, điều khiển các thiết bị. Từ trạm kỹ thuật, nhân viên giám sát và thu thập thông tin của toàn bộ dây chuyền sản xuất với chương trình đã được lập trình sẵn (PLC).
  • Tại lớp 2, hệ thống sẽ được vận hành, điều khiển hoạt động trong phạm vi nhà máy. Các thiết bị ở lớp 2 giám sát quản lý chất lượng, số lượng hàng hóa, năng lượng và các yếu tố kỹ thuật chính xác. Tiếp nhận tín hiệu từ lớp 1 và truyền tín hiệu đến lớp 3.
  • Tại lớp 3, các phần mềm quản lý giám sát được ứng dụng, thu thập thông tin từ lớp 2 hoặc trực tiếp từ lớp 1, hoặc trong 1 số trường hợp sẽ từ lớp 0. Toàn bộ dữ liệu nhà máy sẽ được quản lý, giám sát và bảo vệ bởi hệ thống tường lửa, an ninh mạng, đồng thời lưu trữ tại đây.

Một số thành phần cần thiết tạo nên ICS

- Thiết bị CNTT và công nghệ vận hành (OT): OT bao gồm các hệ thống phần cứng và phần mềm giám sát và điều khiển các thiết bị vật lý tại hiện trường. Các thiết bị theo dõi nhiệt độ trong môi trường công nghiệp.

- PLC: Điều này đề cập đến một phần cứng được sử dụng làm thành phần điều khiển ICS trong cả hệ thống DCS và SCADA. Chúng cho phép người dùng quản lý các quy trình cục bộ hoặc trên HMI của họ bằng cách sử dụng các thiết bị điều khiển phản hồi như cảm biến và bộ truyền động làm nhà cung cấp đầu vào.

- Thiết bị đầu cuối từ xa (RTU): Đây là thiết bị trường điều khiển bằng bộ vi xử lý, nhận lệnh và gửi thông tin trở lại thiết bị đầu cuối chủ (MTU). MTU là máy chủ ICS hoặc bộ điều khiển giám sát.

- Vòng điều khiển: Vòng này được tạo thành từ phần cứng, bao gồm PLC và bộ truyền động. Nó diễn giải các tín hiệu từ cảm biến, van điều khiển, cầu dao, công tắc, động cơ và các thiết bị tương tự khác và truyền dữ liệu đến bộ điều khiển để nó có thể thực hiện một tác vụ hoặc hoàn thành một quy trình,

- HMI: Đây là một ứng dụng giao diện người dùng đồ họa cho phép người vận hành tương tác với phần cứng bộ điều khiển. Nó cũng hiển thị trạng thái và dữ liệu lịch sử mà các thiết bị ICS thu thập. Nó giám sát và cấu hình các điểm thiết lập, điều khiển các thuật toán cũng như điều chỉnh và thiết lập các tham số trong bộ điều khiển.

- Hệ thống chẩn đoán và bảo trì từ xa: Hệ thống này xác định và ngăn chặn các hoạt động bất thường của sự cố trong môi trường ICS.

- Máy chủ điều khiển: Máy chủ này lưu trữ phần mềm điều khiển giám sát DCS hoặc PLC và giao tiếp với các thiết bị điều khiển cấp thấp hơn.

- Máy chủ SCADA, MTU hoặc bộ điều khiển giám sát thiết bị này đưa ra các lệnh cho RTU tại hiện trường.

- Thiết bị điện tử thông minh (IED). Đây là thiết bị thông minh có thể thu thập dữ liệu, giao tiếp với các thiết bị khác và thực hiện các tác vụ xử lý và điều khiển cục bộ. Việc sử dụng nó trong các hệ thống SCADA và DCS cho phép các điều khiển được đặt ở cấp cục bộ để thực thi tự động.

- Lịch sử dữ liệu: Đây là cơ sở dữ liệu tập trung ghi lại tất cả thông tin quy trình của môi trường ICS. Sau đó, nó xuất dữ liệu đã nói đến hệ thống thông tin của chủ sở hữu ICS (IS). Dữ liệu sau đó được sử dụng để phân tích quy trình, kiểm soát quy trình thông kê và lập kế hoạch cập doanh nghiệp.

Trên đây là những tìm hiểu cơ bản của BKAII về hệ thống điều khiển công nghiệp ICS. Chúng ta sẽ có những tìm hiểu chi tiết hơn ở những bài viết tiếp theo nhé!

Xem thêm:

"BKAII - Thiết bị truyền thông TỐT nhất với giá CẠNH TRANH nhất!"

 

Bài viết mới cập nhật...

 
 

Số lượng người đang truy cập...

Đang có 663 khách và không thành viên đang online