Công nghệ hoạt động (OT) là thuật ngữ được sử dụng trong các hoạt động công nghiệp. Nó bao gồm các hệ thống điều khiển, mạng và các thành phần tự động hóa công nghiệp khác để kiểm soát các quy trình và tài sản vật lý. Hệ thống kiểm soát là trọng tâm của cơ sở hạ tầng quan trọng của quốc gia, bao gồm năng lượng điện, dầu khí, nước và nước thải, các nhà máy sản xuất, giao thông vận tải, nông nghiệp và hóa chất.
 

Hệ thống điều khiển công nghiệp là gì ?

Hệ thống điều khiển công nghiệp (ICS) dùng để chỉ một tập hợp các loại hệ thống điều khiển và các công cụ liên quan vận hành và tự động hóa các quy trình công nghiệp. Nó bao gồm tất cả các thiết bị, hệ thống, mạng và điều khiển có liên quan.

Mỗi hệ thống điều khiển có một chức năng khác nhau tùy thuộc vào ngành mà nó được sử dụng. Nói chung, ICS được xây dựng để quản lý các tác vụ điện tử một cách hiệu quả. Ngày nay, các thiết bị và giao thức ICS được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực công nghiệp và cơ sở hạ tầng quan trọng, chẳng hạn như các ngành sản xuất, giao thông vận tải, năng lượng và xử lý nước.

Các loại hệ thống điều khiển công nghiệp

Trong khi có nhiều loại hệ thống điều khiển công nghiệp khác nhau, có lẽ phổ biến nhất là hệ thống kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA) và hệ thống điều khiển phân tán (DCS). Mỗi loại được mô tả chi tiết hơn bên dưới.
 

1 – Hệ thống trấn áp giám sát và thu nhập tài liệu – SCADA

Hệ thống điều khiển công nghiệp này không cung cấp cho người dùng toàn quyền kiểm soát. Thay vào đó, nó tập trung vào việc chỉ cho phép người dùng kiểm soát ở cấp giám sát. Hệ thống SCADA bao gồm các thiết bị khác nhau như bộ điều khiển logic có thể lập trình (PLC) và các mô-đun phần cứng thương mại thường được phân phối ở nhiều vị trí. Chúng có thể thu nhận và truyền dữ liệu và có các giao diện người-máy (HMI) tích hợp cho phép người dùng thực hiện giám sát và kiểm soát đầu vào và đầu ra của quy trình tập trung. 

Hệ thống SCADA thường được sử dụng trong các ngành liên quan đến giám sát và điều khiển đường ống, xử lý và phân phối nước, truyền tải và phân phối điện.
 

2 – Hệ thống điều khiển phân tán – DCS

Hệ thống điều khiển này kiểm soát các hệ thống sản xuất được tìm thấy ở một địa điểm duy nhất. Một DCS gửi một điểm đặt đến bộ điều khiển để hướng dẫn các van hoặc bộ truyền động hoạt động trong khi vẫn duy trì điểm đặt mong muốn. Tất nhiên, điểm đặt là giá trị mong muốn hoặc giá trị mục tiêu cho một biến hoặc giá trị quá trình thiết yếu của một DCS. Mỗi DCS sử dụng một vòng điều khiển giám sát tập trung để quản lý một số bộ điều khiển cục bộ hoặc thiết bị là một phần của quy trình sản xuất tổng thể. 

DCS cho phép các ngành công nghiệp nhanh chóng truy cập vào dữ liệu sản xuất và vận hành để giảm tác động của một lỗi đơn lẻ lên hệ thống điều khiển ICS tổng thể. Chúng thường được sử dụng trong các ngành sản xuất, phát điện, sản xuất hóa chất, lọc dầu và xử lý nước và nước thải.
 

3 – Bộ điều khiển logic hoàn toàn có thể lập trình ( PLC )

Đây là một loại phần cứng được sử dụng như một thành phần điều khiển của một hệ thống tổng thể. Nó cũng cung cấp quản lý cục bộ các quy trình đang được chạy thông qua các thiết bị điều khiển phản hồi như cảm biến và thiết bị truyền động.

PLC cung cấp chức năng tương tự như Thiết bị đầu cuối từ xa (RTU). Trong hệ thống điều khiển phân tán (DCS), PLC được sử dụng làm bộ điều khiển cục bộ trong sơ đồ điều khiển giám sát. PLC cũng được thực hiện như các thành phần chính trong các cấu hình hệ thống điều khiển nhỏ hơn.
 

4 – Thiết bị điện tử mưu trí ( IED )

Thiết bị điện tử thông minh (IED) là thiết bị điện tử được sản xuất cho nhiều mục đích trong các lĩnh vực truyền thông, đo lường, giám sát và điều khiển điện năng. IED được kết hợp vào các cấu trúc ICS để tạo điều kiện cho các khả năng tự động hóa điện năng rất phức tạp. Chúng thường là các thành phần điện tử có bộ vi xử lý, chẳng hạn như bộ điều khiển mạch và thiết bị điều chỉnh. Các thiết bị điện tử này có thể giao tiếp thông qua một số giao thức khác nhau, chẳng hạn như thông qua Ethernet thời gian thực hoặc Fieldbus, một phương pháp giao tiếp kỹ thuật số. IED có thể được tìm thấy trong nhiều quy trình và hệ thống điều khiển công nghiệp như DCS và SCADA.

Có nhiều ứng dụng cho Thiết bị Điện tử Thông minh, chẳng hạn như:

– Nhà máy luyện kim
– Các công cụ kiểm soát môi trường
– Sản xuất dược phẩm
– Thực phẩm và chế biến thực phẩm
– Hệ thống xử lí nước thải
– Kiểm soát chất lượng
– Sản xuất ô tô
– Khai thác mỏ
– Nhà máy xử lý nước
– Nhà máy giấy
– Hóa chất nông nghiệp và phân bón
– Nhà máy lọc đường
– Hóa dầu và nhà máy lọc dầu
– Quản lý nước
 

5 – Bộ điều khiển tự động hóa hoàn toàn có thể lập trình ( PLC )

PLC là hệ thống điều khiển trạng thái rắn với cấu trúc chắc chắn, mạnh mẽ và một bộ các chức năng đặc biệt. Một số chức năng này bao gồm giao diện lập trình trực quan, điều khiển I / O, điều khiển ba chế độ (PID), cơ chế số học, đếm và định thời và điều khiển tuần tự.

PLC được chế tạo để có độ đàn hồi cao, có khả năng chống chọi với các điều kiện thời tiết khắc nghiệt như nhiệt độ rất cao và thấp, độ ẩm cao, tiếng ồn điện và rung động mạnh. Các bộ điều khiển này được thiết kế để giám sát và quản lý số lượng lớn các bộ truyền động và cảm biến, đồng thời chúng nổi bật khi so sánh với các hệ thống máy tính và bộ xử lý thông thường do số lượng thiết lập I / O cao.

Các ứng dụng của PLC bao gồm:

– Hệ thống kiểm soát ép phun (IMCS) cho nhựa
– Hệ thống điều khiển máy cắt trục
– Hệ thống kiểm soát an toàn trong ngành du lịch
– Hoạt động thang máy và thang máy
– Phay bi, lò trục và lò than trong sản xuất xi măng
– Kiểm soát để xử lý kính phẳng và tỷ lệ vật liệu thủy tinh trong ngành thủy tinh
– Kiểm soát việc sản xuất báo hoặc trang sách trong quy trình in web loại offset
– Máy giặt
– Điều khiển và vận hành tín hiệu giao thông
 

6 – Giao diện người-máy ( HMI )

Giao diện Người-Máy (HMI) là phương tiện giao tiếp và trao đổi thông tin dựa trên phần cứng và phần mềm giữa người vận hành và máy móc và / hoặc hệ thống máy tính. Với HMI, các quy trình thiết bị khác nhau có thể được kiểm soát, hiển thị và quản lý thông qua các tương tác giữa người và máy

Có nhiều ứng dụng của HMI, bao gồm:

– Thiết bị cầm tay di động
– Kiểm soát máy móc và quy trình cho các tầng nhà máy
– Các loại máy
– Biển báo kỹ thuật số
– Thiết bị y tế
– Phòng điều khiển tập trung
– Tự động hóa tòa nhà và công nghiệp
– Thiết bị ô tô
 

7 – Hệ thống điều khiển và tự động hóa công nghiệp ( IACS )

Hệ thống điều khiển và tự động hóa công nghiệp (IACS) là một loại thiết bị cơ khí, cơ điện và trạng thái rắn thực hiện một số quá trình điều khiển, giám sát và tác động trên nhiều thiết bị logic và hệ thống kiểu quy trình phức tạp. IACS có thể theo dõi và kiểm soát nhiều quá trình thông qua các cảm biến trên máy móc, thiết bị thông minh và phần mềm và phần cứng khác giúp biến thông tin cảm biến thành các đầu ra điều khiển khác nhau.

Các ứng dụng của IACS bao gồm:

– Điều khiển động cơ và phụ kiện (phanh AC và DC, bộ điều khiển động cơ, tốc độ điều chỉnh và bộ truyền động tần số thay đổi)
– Máy biến áp tự động, lò phản ứng, đầu dò
– Hệ thống kiểm soát quy trình
– Sản xuất tích hợp
– Các thiết bị giao diện người-máy khác nhau
– Hệ thống điều khiển logic máy (PLC, Bộ điều khiển quá trình (PC), DCS)
– Dịch vụ tích hợp hệ thống
– Ô tô
– Vận chuyển
– Quản lý cơ sở
 

8 – Đơn vị đầu cuối từ xa ( RTU )

Thiết bị đầu cuối từ xa (RTU) là một hệ thống điều khiển công nghiệp dựa trên bộ vi xử lý. RTU kết nối điện tử nhiều loại phần cứng với các hệ thống điều khiển khác như SCADA hoặc DCS. Các đơn vị điện tử này mang dữ liệu cảm biến thông qua các luồng đầu vào và đầu ra, được truyền đến ICS tập trung thông qua một vòng điều khiển. RTU cũng quản lý các kết nối với điều khiển từ xa hoặc cục bộ, đó là lý do tại sao chúng được gọi là đơn vị điều khiển từ xa hoặc đơn vị đo từ xa.s

Một số ứng dụng của RTU là:

– Các giàn khoan và giếng dầu ngoài khơi
– Trạm bơm đường ống (cấp nước, thu gom nước thải)
– Còi cảnh báo ngoài trời
– Mạng lưới khí đốt tự nhiên và các thiết bị liên quan
– Thiết bị không lưu (ILS, GP, DVOR)
– Hệ thống giám sát môi trường (khí thải, ô nhiễm, chất lượng không khí)
 

Điều gì tạo nên môi trường tự nhiên Hệ thống điều khiển công nghiệp – ICS ?

Một số thành phần là cần thiết để hệ thống điều khiển công nghiệp ICS hoạt động:

– 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 là ví dụ về thiết bị OT. Trong khi hội tụ CNTT / OT mang lại cho các tổ chức khả năng hiển thị chuỗi cung ứng tốt hơn, nó cũng cung cấp cho những kẻ tấn công mạng quyền truy cập dễ dàng hơn vào các thiết bị CNTT và OT.

– 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 (GUI) 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 thống kê và lập kế hoạch cấp doanh nghiệp.
 

Tạm kết

Như chúng ta đã thấy trong bài đăng này, hệ thống điều khiển công nghiệp  rất quan trọng trong việc hỗ trợ các cơ sở hạ tầng quan trọng và duy trì bảo mật. Nếu không có chúng, chúng ta sẽ không có nước sạch hoặc điện trong nhà của mình. Ô tô và các máy móc khác sẽ mất nhiều thời gian hơn để chế tạo, v.v. Đó là lý do tại sao các nhà khai thác ICS nên ngăn chặn các cuộc tấn công vào mạng của họ bằng mọi giá.
 

Source: https://dichvusuachua24h.com
Category : Góc Tư Vấn