IoT và SCADA : Giống nhau hay là 1 phiên bản nâng cấp ?
Từ khóa “Cách mạng Công nghiệp 4.0” đã và đang có ý nghĩa quan trọng cũng như sự quan tâm của nhiều tổ chức. Nhiều tổ chức đang khám phá những cách thức mới để tận dụng IoT, tiềm năng, lợi thế của nó và với kỳ vọng để nâng cao thông lượng tổng thể của quá trình tự động hóa hiện có của họ, bằng cách vượt qua những thách thức hiện có và cũng tích hợp toàn bộ chuỗi giá trị của tổ chức.
Nhìn chung, mọi ngóc ngách của doanh nghiệp đều là các hòn đảo độc lập của các quy trình và thông tin với việc trao đổi dữ liệu chỉ diễn ra tại cơ sở cần biết, và vùng lớn nhất là SCADA đối với các doanh nghiệp sản xuất. Dân chủ hóa dữ liệu trong một doanh nghiệp liên kết nhiều là câu thần chú thời đại mới của số hóa.
Hiện tại trong các doanh nghiệp sản xuất và chế biến lớn như ngành Thép, Điện, Nhà máy lọc dầu, câu hỏi thường được đặt ra nhất “liệu IoT có thay thế Kiểm soát giám sát và Thu thập dữ liệu (SCADA) trong một kỷ nguyên mới cho sản xuất không?”, “IoT có thể giúp tôi tận dụng như thế nào? SCADA hiện có? ”,“ Tôi đã có tự động hóa quy trình, đã triển khai bất kỳ công nghệ mới nhất nào để nâng cao SCADA hiện có của tôi, tôi có còn cần IOT không? ”.
Các tổ chức tích hợp đang áp dụng các khối kỹ thuật số để thúc đẩy kỷ nguyên mới Doanh nghiệp kỹ thuật số thực sự. Sản xuất là một ngành công nghiệp có độ trưởng thành, tự động hóa cao, nơi đường cong áp dụng công nghệ OT nhiều, cũng là nơi mà các hệ thống tập trung tích hợp như SCADA đóng một vai trò quan trọng.
Do ảnh hướng cơn sóng thần dữ liệu mới được tạo ra từ IoT, khi được phân tích sẽ tạo ra một mô hình giá trị hoàn toàn mới, các hệ thống SCADA hiện tại cần phải phù hợp hơn để không chỉ chạy các quy trình một cách hiệu quả mà còn cho phép tạo ra giá trị mới hơn. Và hơn hết là tạo ra các hệ thống tự động, thông minh có thể tự học hỏi, thích ứng và có khả năng hoạt động tự chủ thay vì chỉ đơn giản thực hiện các chỉ dẫn được xác định trước là hướng mà hầu hết các doanh nghiệp đang hướng tới.
IoT giúp SCADA lên 1 tầm cao mới
Do đó, IoT đã mở ra một con đường mới và mở ra cánh cửa mới cho một doanh nghiệp kỹ thuật số thực sự bằng cách tận dụng internet, các hệ thống được kết nối với nhau và kín đáo, cho phép Interface mạnh mẽ giữa các ứng dụng và phần cứng. SCADA đã giúp các ngành sản xuất giám sát và kiểm soát các quy trình của họ và cung cấp một số loại điều khiển bán tích hợp, trong quá khứ khoảng hơn nhiều thập kỷ đã mang lại kết quả đáng kể trong việc giảm chi phí hoạt động và tăng hiệu quả. Hành trình thúc đẩy hiệu quả và hoạt động xuất sắc không bao giờ kết thúc. IoT tích hợp với SCADA chỉ cung cấp liên kết còn thiếu đó.
Hệ thống SCADA đã được sử dụng hơn 3 thập kỷ nay. Theo thời gian, hầu hết các nhà quản lý và người ra quyết định trong các ngành này đã không áp dụng công nghệ nhanh chóng những thay đổi đã diễn ra trong ngành sản xuất dạng quy trình. Tất cả dùng SCADA đã thực hiện một công việc tuyệt vời trong các ngành công nghiệp khác nhau trong việc cung cấp dữ liệu phù hợp để theo dõi và quản lý và các quy trình chủ yếu mang lại hiệu quả. Nó cũng giúp tăng hiệu quả hoạt động và giảm chi phí. Ngày nay chỉ tối ưu hóa hiệu quả là không đủ. Với những tiến bộ công nghệ mở rộng phạm vi của cả hệ thống và phương pháp giám sát, và khi thế giới kết nối thông qua điện thoại thông minh tốc độ cao, internet và các công nghệ đám mây liên quan, sự bùng nổ dữ liệu trên cơ sở thời gian thực trên mọi thành phần được kết nối trong chuỗi quy trình, một số người tin rằng có lẽ SCADA đã đến ngày cần nâng cấp lên 1 tầm cao mới.
Do đó, tự nhiên hơn là có sự nhầm lẫn giữa các cuộc thảo luận chuyên môn xung quanh vai trò của các ứng dụng Internet vạn vật công nghiệp (IIoT). Những câu hỏi như, “IoT có thể thay thế SCADA không?”, “Có thể tích hợp cả hai không?” và “Sự khác biệt giữa IoT, SCADA và PLC là gì?” luôn luôn phát sinh. Về cơ bản, IoT nên được xem như một công nghệ được thực hiện trên SCADA. IOT cung cấp các lợi thế cần thiết về khả năng mở rộng, phân tích dữ liệu, tiêu chuẩn hóa và các cơ hội khả năng tương tác giúp phù hợp với nhu cầu kinh doanh đang thay đổi nhanh chóng của ngành. IoT được coi là vượt ra ngoài SCADA đối với SCADA truyền thống.
Xem thêm : Hệ thống SCADA là gì ? Khi nào bạn cần 1 hệ thống SCADA ?
SCADA trước đây và bây giờ
Trước hết, chúng ta hãy tóm tắt nhanh về cách hoạt động của một SCADA điển hình. Nó là một hệ thống end-to-end nhận dữ liệu từ Thiết bị điện thông minh (IED) hoặc Thiết bị đầu cuối từ xa (RTU), được kết nối với các cảm biến thông qua mạng truyền thông. SCADA có các tính năng tối thiểu sau:
- Interface đồ họa
- Quy trình tự động theo rule
- Hệ thống báo động theo xu hướng thời gian thực và Historian
- Thu thập và ghi dữ liệu Phân tích dữ liệu với module tạo báo cáo
Sau đó, hệ thống sẽ phân tích dữ liệu này và gửi các lệnh trở lại hiện trường, với các ứng dụng SCADA riêng lẻ thường hoạt động đồng thời. Hệ thống SCADA giao tiếp với phần cứng thường là hệ thống thiết bị đo đạc và hệ thống thu thập dữ liệu hiện trường và hệ thống đo từ xa.
- Giao thức truyền thông tiêu chuẩn: Các giao thức truyền thông phổ biến được sử dụng trong lĩnh vực công nghiệp là: ARCNET, CAN bus, Modbus, PROFIBUS. Nếu phần mềm và thiết bị phần cứng SCADA sử dụng cùng một giao thức truyền thông, chúng có thể nói chuyện với nhau mà không cần bất kỳ driver phần mềm bổ sung nào khác.
- Interface trao đổi dữ liệu tiêu chuẩn: -Interface trao đổi dữ liệu phổ biến được sử dụng trong lĩnh vực công nghiệp là: DDE (Dynamic Data Exchange), OPC (OLE for Process Control), Sử dụng Interface trao đổi dữ liệu tiêu chuẩn, phần mềm SCADA có thể giao tiếp gián tiếp với các thiết bị phần cứng thông qua trung tâm trao đổi dữ liệu của DDE và OPC. Ưu điểm là không phân biệt thiết bị phần cứng hỗ trợ giao thức truyền thông tiêu chuẩn, nhà sản xuất chỉ cần cung cấp một driver DDE hoặc OPC để hỗ trợ hầu hết phần mềm SCADA.
- Native Driver
Hệ thống SCADA chủ yếu bao gồm:
- Bộ điều khiển logic có thể lập trình (PLC) và Thiết bị đầu cuối từ xa (RTU): Đây là các thành phần phần cứng giao tiếp với máy và điều khiển chúng. Chúng chịu trách nhiệm giao tiếp với các cảm biến trong máy. Tất cả các thông số yêu cầu giám sát đều có ở đây. PLC và RTU là (các) intergace chính trong tổ chức với thế giới máy móc.
- Hệ thống thu thập dữ liệu: Đây là các hệ thống tập trung thu thập dữ liệu từ PLC và RTU. Kết nối có thể là có dây (Modbus, TCP) hoặc không dây. OPC (OLE for Process Control) là cách được khuyến nghị để kết nối với (các) phần cứng của tổ chức.
- Hệ thống giám sát: Hệ thống cho phép người giám sát giám sát máy của họ. Các hệ thống này thực hiện theo dõi tình trạng thời gian thực, nâng cao cảnh báo khi các ngưỡng bị vi phạm và đảm bảo rằng (các) máy móc của tổ chức hoạt động tối ưu.
- Một sơ đồ điển hình của SCADA như được hiển thị dưới đây :
Hệ thống SCADA hoạt động hoàn hảo cho những người giám sát với độ tin cậy rất cao, cung cấp khả năng giám sát hàng ngày các quy trình chính về những gì đang diễn ra trong nhà máy, trên cơ sở gần thời gian thực. Các hệ thống SCADA đã được localize nhiều và chuyên dụng với giao tiếp độc quyền, không có kết nối internet và tồn tại sự ngăn cách giữa phần mềm quản lý ứng dụng của máy tính lớn, nhiều ứng dụng doanh nghiệp khác, máy móc tại hiện trường và các hệ thống thượng nguồn và hạ nguồn khác. Tương tác của các hệ thống doanh nghiệp khác với SCADA ở chế độ hàng loạt và chủ yếu được can thiệp thủ công.
Hệ thống SCADA thực hiện một số chức năng chính cho phép một công ty tự động hóa thành công các quy trình công nghiệp phức tạp như giao diện người-máy (HMI), giao tiếp điện, thu thập dữ liệu, giám sát, điều khiển, thu thập dữ liệu, tính toán và tạo báo cáo. Đối với nhiều ngành công nghiệp, tất cả các chức năng này đều quan trọng để có thể kiểm soát chặt chẽ hơn các quy trình.
Xem thêm : Phương pháp tiếp cận chuyển đổi hệ thống SCADA thành IIoT
Với những thay đổi trong yêu cầu kinh doanh, những tiến bộ trong công nghệ, những thay đổi trong môi trường kinh doanh, sự sụt giảm đáng kể về khả năng lưu trữ và tính toán, đã có nhu cầu đáng kể về việc thúc đẩy các hệ thống tích hợp, phản hồi tự động và kiểm soát quyền ra quyết định kinh doanh.
Đây là lúc các giải pháp IoT xuất hiện khi các tổ chức có nhiều câu hỏi cấp vĩ mô hơn để hỏi. Những câu hỏi như:
- Hiệu quả hoạt động của tôi trên các máy móc, dây chuyền lắp ráp và nhà máy là gì? Tôi có thể làm gì để cải thiện nó?
- Điểm nghẽn trong quy trình của tôi là gì, chúng nằm ở đâu ?
- Làm thế nào tôi có thể loại bỏ những tắc nghẽn này và tôi có thể chủ động và dự đoán nhiều hơn về những tắc nghẽn này không ?
- Tôi có thể thực hiện những thay đổi quy trình nào để cải thiện hiệu suất, tôi có thể đưa ra các quyết định này dựa trên phân tích dữ liệu, biểu diễn, mô hình dự đoán và đòn bẩy, v.v.?
- Làm cách nào tôi có thể thực hiện so sánh theo kế hoạch với thực tế dựa trên dữ liệu thực tế hơn và các quyết định được hỗ trợ bởi phân tích?
- Tôi có thể dự đoán lỗi máy không? Làm cách nào để chuyển từ bảo trì dựa trên lịch sang bảo trì dự đoán?
- Tôi có thể tận dụng internet và thực sự khiến toàn bộ việc đưa ra quyết định trở nên liền mạch, bất cứ lúc nào ở bất kỳ đâu không?
- Tôi có thể có hệ thống an toàn và giao tiếp liền mạch không?
- Tôi có thể kết nối hệ thống thượng nguồn với hệ thống hạ lưu theo thời gian thực qua internet và nâng cao chuỗi giá trị?
Những câu hỏi này cực kỳ liên quan đến các nhà quản lý nhà máy, giám sát sản xuất, nhân viên hoạch định năng lực và tư vấn tối ưu hóa năng suất. IoT trong sản xuất ra đời dành cho đối tượng này. Khi cuộc Cách mạng Công nghiệp lần thứ tư đang tạo ra những bước ngoặt đáng kể trong hành vi của người tiêu dùng và cách mua hàng, đã đến lúc phải điều chỉnh lại các quy trình sản xuất và tích hợp chúng một cách liền mạch. Việc triển khai SCADA thế hệ thứ tư với các khả năng đột phá của IoT dường như rất hữu ích.
IoT bắt đầu khi SCADA, DCS truyền thống đã bắt đầu lỗi thời. IoT không thay thế SCADA và DCS. Thay vào đó, IoT bổ sung giá trị cho SCADA và mở rộng SCADA và chuỗi giá trị của nó để làm cho hoạt động kinh doanh dễ dự đoán hơn, giảm chi phí, lãng phí và cải thiện lợi nhuận. Thông tin được tạo ra từ hệ thống SCADA hoạt động như một trong những nguồn dữ liệu cho IoT. Trọng tâm của SCADA là giám sát và kiểm soát. Trọng tâm của IoT là phân tích dữ liệu máy móc để cải thiện (các) năng suất và tác động của (các) tổ chức.
Bốn trụ cột của IoT là M2M, RFID, WSNs và SCADA. Bốn trụ cột khép kín này sẽ được bổ sung vào các thời điểm khác nhau, với sự ra đời của IoT, tất cả các hệ thống kín đáo này sẽ được tích hợp để cung cấp một chuỗi giá trị mở rộng cũng như nâng cao cho toàn doanh nghiệp.
Xem tiếp Phần 2 tại đây : Vai trò của SCADA và IoT trong lộ trình tiến đến công nghiệp 4.0 (Phần 2)