Substation Automation - Cơ hội cho những nhà tích hợp hệ thống trong nước?

MODBUS có mặt hầu hết trên mọi thiết bị dùng tại Mỹ trong khi Profibus chủ yếu chỉ xuất hiện ở châu Âu. Tuy nhiên chia theo cách của bác thì hơi căng. DCS, distribution control system là hệ thộng điều khiển ngoại vi chủ yếu họat động trong các nhà máy vì phạm vi họat động của nó không lớn mà cũng không nhỏ. IEC61850 chủ yếu là tiêu chuẩn để thiết kế thiết bị nhằm đạt được sự đồng thuận ở tương lai về kết nối. SAS, substation automation system là hệ thống cục bộ nên thường sẽ có MODBUS và các proprietary protocol vì nó chủ yếu dùng dây đồng, cap, fireber, wireless thông qua RS232 (point-to-point), RS485 (multi-drop), cat5 (ethernet)...DNP version 3.0 lại sử dụng để truyền tải over IP nên có thể sử dụng cả local và diện rộng.
Thực trạng của VN mọi vấn đề quay quanh level 1, 2, 3 hoặc 5, 6, 7 nhưng rất khó để liên kết vì cơ bản là không có nền tương thích cũng như nhu cầu thực tiễn (!). Khi nói về Automation đa số chỉ nói về physiscal level và thiết bị đơn. Ví dụ như nói về SAS, nhưng thiết kế SAS để làm gì và sẽ phát triển ra sau hay chỉ 1 khách hàng tiềm năng đặt hàng thì nhảy vào thiết kế rồi khi gặp khách hàng khác lại phải làm lại từ đầu vì không có cái gì chung? Phần lớn ở đây chúng ta nói về Relay, một thiết bị quan trọng trong hệ thống nhưng nó quan trọng đến đâu và mục đích chính của nó là gì? Lý do mà SAS và SEL tuy rất mạnh nhưng chỉ dùng lại ở System Protection mà không thể vượt ra khỏi vì bản chất của nó là Protect chứ không phải là monitor & control.
Khả năng của thiết bị bảo vệ là bảo vệ và nó họat động theo những gì đã được đặt ra chứ không có thời gian để suy nghĩ. Nghĩ lại control đòi hỏi quá trình giám sát và nhu cầu thực tế để đi đến quyết định sau cùng. Ví dụ như Relay có thể cắt khi dòng điện vượt đến 1 mức nào đó mà chẳng cần con người tương tác. Ngược lại khi MBA vượt mức 100% rating hay top-oil-temp chạm 110 độ C vào lúc 4:50 PM (cao điểm từ 4-5 PM) lại đòi hỏi sự quyết định của con người. Vấn đề lúc này đặt ra là còn 10 phút nửa liệu sẽ hết cao điểm theo thông lệ hay không? Grow rate trong chiều hướng nào và nhanh hay chậm ? Nhiệt độ bên ngòai, sức gió...cuối cùng là phải hy sinh bao % sự sống của MBA nếu tiếp tục cho tải thêm 1 thời gian x, y, z? Control room thuộc vận hành của TOC, transmission operation control thường có khuynh hướng họat động theo qui trình cho trước . Nguợc lại Transmission Service Center gồm có Eng. Staff, equipment support và system protection lại phải đánh giá khả năng theo mức độ an tòan và kinh tế. Cả 2 cùng report cho Transmission Division VP và ông này cũng chịu trách nhiệm kinh tế, an tòan và kỷ thuật trước hội đồng quản trị và cơ quan chính phủ nên những quyết định lúc này không còn đơn thuần là giá trị kỷ thuật mà là business case. Tất nhiên trong trường hợp VN thì đơn giản hơn nên yếu tố kỷ thuật và mọi vấn đề chủ yếu nằm trong bàn tay của EVN.
Điều trên cho thấy rõ, nếu chỉ đơn thuần là kiểm sóat và bảo vệ của bộ thì vốn chỉ cần hệ thống relay tốt. Nhưng để giám sát và điều khiển thì phải nói về telemetry data từ các transdusor, meter...được tập trung real-time và thông qua phân tích để đi đến các họat động điều khiển. Relay liên tục sensing giá trị để quyết định họat động bảo vệ nhưng các giá trị đó lại không được liên tục giám sát để đưa đến những quyết định điều khiển. Vì vậy, cho đến nay Comtrade file chứa giá trị after the fact chuyển về thông qua modem vẫn chưa mang đến những đột phá trong ngành giám sát và điều khiển. Phân tích comtrade liên tục có thể cho ra một giá trị nhất định liên quan về bảo vệ nhưng gần như để bước sang monitor & control thì không.
Vì lẽ trên mà SAS hòan tòan có thể tập trung vào một vài giá trị của Relay vì nó có khả năng sensing nhiều giá trị tại trạm. Những giá trị này có thể phân tích tại trạm để tạo ra 1 số ứng dụng tức thời nhưng sẽ không mấy hiệu quả nếu không được hổ trợ bởi hệ thống interprise để thực hiện con***ion base monitoring, con***ion base maintenance. Không chỉ riêng VN mà hầu hết các hệ thống bảo trì ở hiện tại vẫn tập trung vào time-base và on-demand. Có nghĩa là bảo trì thiết bị theo giá trị thời gian mà hãng thiết kế đưa ra hoặc cao hơn hoặc yều cầu liên thông. Nếu đặc các thiết bị giám sát thì có thể tiếng tới 1 bước là bảo trì theo điều kiện cho trước . Tuy nhiên với sự phát triển của kỷ thuật mạng, truyền thông, automation thì giám sát theo giá trị trở nên quá tải so với sức người. Trong điều kiện đó CBM ra đời vì nó không chỉ giám sát mà phân tích giá trị liên tục và so sánh với các yêu cầu thực tiễn để đưa ra những "quyết định" nhằm hạn chế on-demand và thay thế time base bằng con***ion base.
Ví dụ nhưng chúng ta chạy 1 chiếc xe hơi thì cứ mỗi 5000km hay 3 tháng "phải" thay nhớt. Đó là những đời xe trước 2004. Đến các đời xe mới, do sự phát triển kỷ thuật nên được tăng lên 12000km hay 6 tháng. Tuy nhiên dù tăng đến đâu thì vẫn dựa vào thời gian và mức độ xử dụng. Nếu trở về với những năm 90s và các lọai xe như Cadillac thì họ đã dùng giá trị 12000km hay 6 tháng. Trên thực tế có gì khác biệt khi thay nhớt là thay nhớt mới nhưng lại không dựa vào bản chất của nhớt ? Những con số được nhà sản xuất đưa ra dựa vào nghiên cứu và "phỏng đóan" cho mẫu số chung chứ không dựa vào điều kiện của dầu. Xe chạy trong điều kiện môi trường ô nhiễm, nóng thì dầu sẽ khác với xe chạy trong điều kiện môi trường tốt và mát mẻ. Cách duy nhất để biết trạng thái của dầu là phân tích dầu để xem độ ẩm và các chất khí xuất hiện. Dựa vào các giá trị đó mới đánh giá được độ trơn và khả năng bảo vệ của nó. Tất nhiên đây là một điều kiện lý tưởng còn lâu mới xảy ra trong thực tế xe hơi nhưng ở đây chỉ là thí dụ để hiểu rõ những gì xảy ra trong ngành tự động hóa và điều khiển.
Vì vậy nếu giám sát cục bộ không nhất thiết phải cần có sự đồng nhất nhưng để giám sát trên diện rộng và điều khiển liên thông thì không thể bỏ qua các level 4, integration và 5, 6, 7 interprise. Để giám sát và điều khiển thì tính hiệu bảo vệ hòan tòan không mấy hiệu quả mà đòi hỏi phải có tính hiệu giám sát telemetry. Phải hiểu rõ mình giám sát cái gì vì mục đích gì. Ví dụ như giám sát đường truyền tải điện thì phải có phản ứng tức thời trong khi giám sát đường dẫn nước thì không cần thiết phải phản ứng ngay lập tức dù rằng cả hai cùng sử dụng hệ thống SCADA. Gần đây nhất là sự kiện hệ thống điều khiển đèn giao thông tại VN do Pháp cung ứng hơn 64 tỉ đã nằm 1 đống cũng chỉ vì "ta" chỉ nghe bọn xấu rao hàng mà nhận hợp đồng hổ trợ chứ không hiểu mình cần gì và mua gì . Bản chất của các VCCT là giám sát nhưng để đi đến điều khiển đèn giao thông thì chưa chắc đã hiệu quả, nhất là môi trường giao thông tại VN. Ngòai ra nếu chỉ để thay đổi thời gian chuyển luồng giao thông thì tại sao không dùng 64 tỉ đó mướn người ra điều khiển cho đến khi hòan thiện cơ sở hạ tầng vừa hiệu quả vừa rẻ hơn?
Sát định được mục đích thì mới đi đến xây dựng hệ thống telemetry và truyền tải thông tin. Các thông tin điều khiển cũng không nhiều như MW, MVAR, P, T, V....nhưng sẽ quá tải nếu như thu lượm luôn cả những thông tin dùng để phân tích để bảo trì và dự đóan. Trong điều kiện này SAS sẽ không còn thích hợp mà đa số RTU sẽ làm nhiệm vụ của 1 data concentrator để làm thông dịch cho thiết bị và hệ thống điều khiển trung tâm. Với sự phát triển của ethernet và microprocessor thì các hệ thống mới có ưu thế hơn RTU trong vấn đề data concentrator và nó có thể phân tích cục bộ. Tuy nhiên sử lý cục bộ trong hệ thống liên thông thì vẫn chưa có hiệu quả để đi vào thực tế.
Tới giờ đi báo cáo qui trình giám sát dầu tự động cho xếp...nếu các bác thật sự có hứng thú chúng ta có thể lập một mảnh đất riêng để đi từ cơ bản lên về các vấn đề liên quan đến automation, SCADA, control.
======================

Bác 7604 quả là chuyên gia trong lĩnh vực này. Thực sự là trong 7 layer của OSI model em thường không quan tâm đến các layer từ 5-7 vì như bác nói nó dùng cho cấp enterprise.
Em không đứng trên quan điểm về tổng thể hệ thống vì em không phải là "chủ đầu tư" hay nhà quản lý hệ thống điện.
Hiện tại theo em hiểu thì IEC 61850 vẫn trong giai đoạn phát triển mà chưa định hình cụ thể. các công ty hiện tại đều announce là "compy with IEC 61850..." nhưng thực sự nhìn vào hệ thống em thấy chỉ có ABB (dòng Relay 670) và siemens relay là thực sự fully comply còn các hãng khác như AREVA, SEL (không chắc lắm), Toshiba thực sự chưa có giải pháp toàn diện. Ví dụ như AREVA xem họ xây dựng một hệ thống SAS chỉ có 1 số rơle chính (chắc là mục đích bán đại chúng) là hỗ trợ IEC 61850 còn lại họ vẫn dùng bộ computer controller C264 như 1 gateway để nối các rơle không thương thích với IEC 61850.
Mạn đàm thêm 1 chút về protocol, tôi đã làm việc với các hệ thống DCS trong các nhà máy, hệ thống BMS trong các tòa nhà và SAS trong trạm về một open protocol đều có các đặc điểm như sau:
- Thông thường đối với 1 mục đích (truyền tinh) mỗi vùng miền, hãng ... đều có những chuẩn & quy định riêng và nó tồn tại song song với các chuẩn mở
- Bản thân với mỗi mục đích lại có 1 số chuẩn mở do 1 số hiệp hội hỗ trợ
- Ví dụ:
+ Trong factory automation (DCS) hiện tại có 3 chuẩn truyền thông chính là MODBUS (tiền thân do Modicon phát triển), Foundation Field Bus (dùng tại khu vực bắc mỹ), Profibus DP (tiền thân do Siemens phát triển)
+ Trong Building Autoamtion system (BMS) có BACNET, LONWORK...
+ Trong SAS có DNP3, IEC 61850....
Thông thường evolution đều phát triển từ một protocol riêng biệt nào đó rồi tạo thành hiệp hội và tăng dần số thành viên hỗ trợ lên.
Còn mục đích tại Việt nam ư: chắc cũng như kiểu mua điện thoại 3G hoặc Blackberry về việt nam dùng không biết khi nào mới ứng dụng được các tính năng ưu việt khi đi vào ứng dụng thì đã nâng cấp lên các version cao hơn rồi, version cũ không dùng được ??..
Còn về mặt kinh doanh thì thị trường cần gì tôi bán cái đó theo đúng yêu cầu của họ còn yêu cầu để làm gì thì đó là việc của các nhà quy hoạch chiến lược ở một cấp vĩ mô hơn.
[/quote]
hay

Cám ơn bác 7604
ý kiến này của bác rất hay.

Em không thuộc chuyên ngành điện lực, nhưng tham gia tí cho xôm tụ:
Theo em biết thì modbus cũng xuất xứ từ Châu Âu (Modicon Schneider), gần như các thiết bị tự động nào xuất xứ từ châu Âu và Nhật đều hỗ trợ cả modbus. Nhưng phần lớn ks TĐH VN ra trường quen với các thiết bị Siemens và do đó nghe nhiều về profibus hơn. Mỹ thì cũng có chuẩn fieldbus, LonWork cũng phổ biến...
Em hiểu thì các chuẩn bus này chủ yếu là cho điều khiển quá trình, nếu sử dụng trong ngành điện thì chi phí sẽ vô cùng lớn. Tiêu chuẩn độ tin cậy của các thiết bị trong DCS chắc là khác nhiều so với tiêu chuẩn tin cậy- an toàn trong ngành điện.
Do đó trong mạng lưới điện có lẽ người ta giám sát điều phối vào ra theo từng khối.
Modbus thì có 2 loại ASCII và RTU, ASCII thì chủ yếu dùng mã ASCII nhưng RTU thì dùng mã nhị phân. Trong chuẩn đó người ta quy ước địa chỉ các IO port, các thanh ghi trên thiết bị slave để từ thiết bị master có thể ra lênh đóng cắt... Modbus là thuộc về lớp giao thức nên nó có thể được kết nối từ RS-232/485 cho đến quang, IP.

Trước tiên rất hoan hô ý tưởng của bác 7604. Tạo riêng 1 forum về ". chúng ta có thể lập một mảnh đất riêng để đi từ cơ bản lên về các vấn đề liên quan đến automation, SCADA, control..." vậy ai đó khởi xướng đi????
Theo em biết thì modbus cũng xuất xứ từ Châu Âu (Modicon Schneider),
Thực ra thì MODBUS (là MODICON Bus) MODICON là 1 hãng sản xuất PLC của Mỹ hiện vẫn có trụ sở tại Mỹ và hiện đã trở thành chuẩn quốc tế, Schneider Electric (Pháp) mới mua lại trong vòng khoảng chưa đến 10 năm lại đây. Giao thức này được phổ biến vì tính đơn giản của nó.
Được nguoimang sửa chữa / chuyển vào 11:40 ngày 24/05/2008

Em ủng hộ ý tưởng này của 7604, đây là một chủ đề rất lớn và thách thức.
Tôi có nghe nhiều về relay trong ngành điện lực, nhưng không biết bản chất nó giống như relay/ contactor tôi thường gặp không, ngoài các tiêu chuẩn như độ cách điện, dẫn dòng, phát hồ quang...
Bỏ qua những chi tiết liên quan đến kinh tế giả sử chúng ta thiết kế một bộ điều khiển đóng cắt, thì các thành phần gồm có:
- Một PLC hay điều khiển logic để có thể mô tả đấu nối (LADDER diagram chẳng hạn).
- Một ActiveX hay JavaBean để giao tiếp với PLC kia qua giao thức (Modbus chẳng hạn).
- Một PC hoặc PC nhúng xử lý các lớp dịch vụ như Web/ TCP-IP
Kết nối các PC này có lẽ tạo nên một SCADA

Hai năm trước em cũng khởi xướng và cũng giới thiệu bác 7604 cùng 2 người nữa. Hai người kia thì không lên nữa, trước có bác Kehanhhuong nhưng dạo này bác ấy tu ở chùa nào em cũng chưa được biết
Trình xong, thì ông Thuyenxaxu chui vào đằng hắng chỉ cái box kỹ sư của ổng, còn đồng chí Nvl thì vào than thở về tình hình box này.
Thế là ông Random Walker (admin vùng) trỏ sang box Cơ khí, biểu rằng vào đó mà đàm luận.

Thời gian trôi qua mau quá, bác Opendoor làm tôi nhớ lại 2 năm trước tôi đột nhiên bỏ hết mọi thứ lao vào võ lâm truyền kỳ đến độ tàn phế võ công....Tôi có ghé qua bên box kỷ sư, cơ khí nhưng không chỉ ở đó mà nói chung là ở mọi diễn đàn kỷ thuật của VN đều nói về Automation và Control System chỉ theo 1 lối rất hẹp, chủ yếu dựa vào kinh nghiệm trong công việc. Thực ra cho đến nay ngay cả tại Mỹ cũng chưa hình thành rõ nét một hệ thống Automation dù rằng nó đang được nhắc đến nhiều nhất ở hiện tại. Có rất ít trường dạy Control System và gần như không có certificate về ngành này. Riêng Automation thì cũng không có mà nhìn chung cả 2 đều chỉ xuất hiện thông qua công việc với cơ bản từ Electrical Electronic Technology hay cơ khí. Vì vậy thành lập một mảnh đất riêng để giới thiệu từ cơ bản đến nâng cao sẽ là 1 thách thức lớn như các bác nói.
Trước tiên phải lập một forum. Việc này thì tôi có thể lên tiếng nhờ một số thành viên khác có kinh nghiệm trong việc này hổ trợ. Điều quan trọng là phải làm sao tạo ra được sự liên kết của nhiều thành viên để cùng ngồi lại với nhau như một hiệp hội giải quyết từng vấn đề. Chúng ta có thể dựa theo 1 cái sườn cơ bản và từng cá nhân đứng ra nhận hổ trợ phần mình hiểu hoặc tìm những người có kiến thức, kinh nghiệm về phần đó để hổ trợ. Mọi thứ lúc đầu có thể sẽ rất khó khăn nhưng nếu từng bước tập trung thì kết quả sẽ rất khả quan vì chúng ta sẽ cố gắng đi từng vấn đề theo kiến thức cơ bản chứ không lệ thuộc vào quan điểm của 1 vendor nào đó.
Trên cơ bản có thể chia Automation ra làm 7 phần chính bao gồm 37 phần như sau:
-------------------
I Basic Continuous Control
1 Process Instrumentation
2 Analytical Instrumentation
3 Continuous Control
4 Control Valves
5 Analog Communications
6 Control System Documentation
7 Control Equipment
II Basic Discrete, Sequencing and Manufacturing Control, 101
8 Discrete Input & Output Devices and General Manufacturing Measurements
9 Discrete and Sequencing Control
10 Motor and Drive Control
11 Motion Control
III Advanced Control Topics
12 Process Modeling
13 Advanced Process Control
14 Control of Batch Processes
15 Environmental
16 Environmental Monitoring
17 Building Automation
IV Reliability, Safety and Electrical
18 Alarm Management
19 Reliability
20 Process Safety and Safety Instrumented Systems
21 Electrical Installations
22 Safe Use and Application of Electrical Apparatus
V Integration and Software
23 Digital Communications
24 Industrial Networks
25 Manufacturing Execution Systems & Business Integration
26 System and Network Security
27 Operator Interface
28 Data Management
29 Software
30 Custom Software
VI Deployment and Maintenance
31 Operator Training
32 Checkout, System Testing, and Startup
33 Troubleshooting
34 Maintenance, Long-Term Support and System Management
VII Work Structure
35 Automation Benefits and Project Justifications
36 Project Management and Execution
37 Interpersonal Skills
--------------------
Có thể lấy cái sườn trên làm cơ bản nhưng cũng có thể lượt bớt nếu cảm thấy quá nặng hay không cần thiết. Tôi thuần tuý là kỷ sư điện, có bác nào là dân chuyên ngành tự động hoá ở đây không?
==============================

Chào các anh,
em là dân kỹ sư điện, lâu nay nghe các bác đàm luận về automation & scada em thật nể phục về kiến thức sâu rộng của các bác.
Em thiết nghĩ, để có thể tưng bước làm chủ về kỹ thuật trong lĩnh vực này thì cần phải bắt đầu từ cơ bản để làm nền tảng. Ý tưởng của bác 7604 nếu trở thành hiện thực thì sẽ giúp ích rất nhiều cho SV vietnam, và không chỉ SV. Em xin ủng hộ bác.
Được susuvn sửa chữa / chuyển vào 08:34 ngày 25/05/2008

Chào bác.
Thực ra, em nghĩ rất khó để định nghĩa cụ thể về Automation, vì nó bao gồm điện-điện tử, tin học, hoá quá trình, cơ, giải tích... nhưng ở VN người ta gọi là tích hợp hệ thống. Nhưng trong IT người ta cũng sử dụng tích hợp hệ thống
Cá nhân em ủng hộ bác và hỗ trợ hết mình khi bác đứng ra chủ trì một forum chuyên về tích hợp các hệ thống điện-năng lượng-công nghiệp. Rồi sẽ có những người khác như bác NewdayVN, và hy vọng bác Kehanhhuong và những bác trước đây trở lại.
Em cũng nghĩ vì đây là lĩnh vực đòi hỏi chuyên môn và kinh nghiệm nên cần có những người có uy tín đứng ra chủ trì, trước đây em thất bại khi đề nghị lập forum như vậy là do không có bác nào hỗ trợ. Do đó sau 2, 3 năm dù có box kỹ sư nhưng em vẫn thấy cần thiết có 1 box về tích hợp các hệ thống điều khiển-năng lượng-công nghiệp.
Rất phiến diện nếu đánh giá một hệ thống ví dụ như SCADA, hay OPC dưới góc độ tin học đơn thuần, hay điện tử, PLC , hoặc chỉ là mạng máy tính mà phải bao gồm tất cả các lĩnh vực trên.