View and download: https://uploading.vn/5mfj0ugyjq19

1. i
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
LÝ THỊ THU HƯỜNG
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG SCADA CHO
HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC SẠCH TẠI XÍ NGHIỆP
NƯỚC SẠCH TÍCH LƯƠNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa
THÁI NGUYÊN - 2019

2. ii
LỜI CAM ĐOAN
Họ và tên: Lý Thị Thu Hường.
Học viên: Lớp cao học K20, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học
Thái Nguyên.
Nơi công tác: Trường Cao đẳng nghề số 1 - Bộ Quốc phòng.
Tên đề tài luận văn thạc sĩ: “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG SCADA
CHO HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC SẠCH TẠI XÍ NGHIỆP NƯỚC SẠCH TÍCH
LƯƠNG”.
Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa.
Tôi xin cam đoan những vấn đề được trình bày trong bản luận văn này là những
nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, dưới sự hướng dẫn của TS. Vũ Quốc Đông và sự
giúp đỡ của các cán bộ Khoa Điện, Trường Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp - Đại học
Thái Nguyên. Mọi thông tin trích dẫn trong luận văn này đã được ghi rõ nguồn gốc.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong luận văn này.
Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019
Học viên thực hiện
Lý Thị Thu Hường

3. iii
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian nghiên cứu thực hiện luận văn này tôi luôn nhận được sự
hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của TS. Vũ Quốc Đông, người trực tiếp hướng dẫn luận
văn cho tôi. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới Thầy.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, cán bộ, kỹ thuật viên trường Đại
học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ tốt nhất
để tôi có thể hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn những
đóng góp quý báu của các bạn cùng lớp động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình thực
hiện đề tài. Xin gửi lời chân thành cảm ơn đến các cơ quan xí nghiệp đã giúp tôi khảo
sát tìm hiểu thực tế và lấy số liệu phục vụ cho luận văn.
Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới gia đình, đồng nghiệp
và bạn bè đã luôn động viên, khích lệ, chia sẻ khó khăn cùng tôi trong suốt quá trình
học tập và nghiên cứu hoàn thiện luận văn này.
Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019
Học viên
Lý Thị Thu Hường

4. iv
MỤC LỤC
THÔNG TIN ĐỀ TÀI ........................................................................................... ix
LỜI MỞ ĐẦU..................................................................................................... xii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ SCADA ................................................... 1
1.1 QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG
SCADA.............................................................................................................. 1
1.1.1 Giai đoạn những năm 1940 ............................................................ 1
1.1.2 Hệ thống điều khiển giám sát Visicode những năm 1950.............. 2
1.1.3 Hệ thống SCADA được phát minh năm 1960 ............................... 2
1.2 CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA MỘT HỆ THỐNG SCADA ................... 3
1.2.1 MTU (Master Terminal Unit)......................................................... 3
1.2.2 RTU (Remote Terminal Unit) ........................................................ 4
1.2.3 Khối truyền thông........................................................................... 5
1.2.4 Giao diện hệ thống SCADA........................................................... 6
1.3 CẤU TRÚC CỦA MỘT HỆ THỐNG SCADA HIỆN ĐẠI................. 7
1.3.1 Cấu trúc hệ thống ........................................................................... 8
1.3.2 Các đặc tính chính của hệ thống..................................................... 8
1.3.3 Đặc điểm về giao tiếp giữa người và máy...................................... 9
1.3.4 Các ứng dụng của hệ thống SCADA............................................ 10
1.4 HỆ THỐNG SCADA TRONG KỶ NGUYÊN IOT........................... 12
1.4.1 Hệ thống IoT ................................................................................ 12
1.4.2 IoT trong ngành công nghiệp – Industrial IoT - IIoT................... 13
1.4.3 IoT so với SCADA....................................................................... 14
1.4.4 Tích hợp SCADA và IoT ............................................................. 16
1.4.5 Tương lai của SCADA và IoT...................................................... 17
1.5 HỆ SCADA CHO HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC SẠCH............. 19
1.5.1 Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống ................................... 20
1.5.2 Khái quát quy trình sản xuất và cung cấp nước sạch ................... 21
1.5.3 Cấu hình hệ SCADA cho hệ thống cung cấp nước sạch.............. 23
1.5.4 Cấu hình mạng SCADA - Biến tần cho các trạm bơm ................ 26

5. v
1.5.5 Các chức năng của hệ thống SCADA .......................................... 26
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ SCADA CHO XÍ NGHIỆP NƯỚC SẠCH TÍCH
LƯƠNG............................................................................................................... 32
2.1 THÔNG TIN VỀ NHÀ MÁY NƯỚC SẠCH TÍCH LƯƠNG........... 32
2.1.1 Khái quát chung về nhà máy nước sạch Tích Lương.................. 32
2.1.2 Yêu cầu đối với Hệ SCADA ........................................................ 35
2.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG SCADA - IoT.............................................. 37
2.2.1 Lựa chọn phương án..................................................................... 37
2.2.2 Thực thi phần cứng Hardware...................................................... 38
2.2.3 Thực thi phần mềm Software ....................................................... 46
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG, THỰC NGHIỆM & KẾT LUẬN ..................... 48
3.1 HỆ SCADA CHO HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC SẠCH............. 48
3.2 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM .............................................................. 49
3.3 KẾT LUẬN......................................................................................... 53
3.4 ĐÓNG GÓP VÀ NHỮNG KIẾN NGHỊ CỦA LUẬN VĂN............. 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 55

6. vi
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Các tủ điều khiển trong một hệ thống SCADA ..........................................1
Hình 1.2: Sơ đồ một hệ thống SCADA [4]................................................................4
Hình 1.3: Tủ lắp đặt thiết bị RTU. ..............................................................................5
Hình 1.4: Màn hình giao diện giao tiếp người/ máy...................................................6
Hình 1.5: Phối hợp IoT và SCADA..........................................................................17
Hình 1.6: Sơ đồ hệ thống cấp nước dùng nguồn nước sông (nước mặt) [13]...........21
Hình 1.7: Sơ đồ khối hệ thống SCADA cho nhà máy cung cấp nước sạch..............23
Hình 1.8: Cấu hình cơ bản mạng SCADA biến tần cho trạm bơm...........................26
Hình 1.9: Mô phỏng trang màn hình giao diện hệ thống phân phối .........................27
Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ quá trình xử lý nước trong Nhà máy nước sạch Tích Lương
...................................................................................................................................33
Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ nhà máy nước sạch Tích Lương....................................34
Hình 2.3: Động cơ bơm 160KW tại trạm bơm cấp 2................................................35
Hình 2.4: Mác động cơ bơm 160KW........................................................................36
Hình 2.5: Cảm biến áp suất.......................................................................................36
Hình 2.6: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển ................................................................37
Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý Mô đun MCU.................................................................42
Hình 2.8: Sơ đồ mạch in khối MCU .........................................................................42
Hình 2.9: Hình ảnh thực tế Mô đun MCU ................................................................43
Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý mô đun giáo tiếp phần 1...............................................44
Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý Mô đun giao tiếp phần 2..............................................44
Hình 2.12: Sơ đồ mạch in mô đun giao tiếp COMU ................................................45
Hình 2.13: Hình ảnh thực tế mô đun giao tiếp COMU.............................................45
Hình 2.14: Giao diện màn hình chương trình lập trình cho mạch điều khiển ..........46
Hình 2.15: Phần mềm lập trình cho Vi điều khiển STM32 ......................................47
Hình 3.1: Tủ điều khiển trong hệ SCADA................................................................48
Hình 3.2: Màn hình đăng nhập WEB........................................................................49
Hình 3.3: Giao diện màn hình Web sau khi đăng nhập thành công.........................49

7. vii
Hình 3.4: Màn hình Web thể hiện kết quả đảm bảo áp suất đặt 3.0 Bar ..................50
Hình 3.5: Màn hình WEB Điều khiển- Giám sát hệ thống.......................................50
Hình 3.6: Màn hình cài đặt thông số điều khiển cho hệ thống .................................51
Hình 3.7: Biểu đồ Áp suất đường ống chính của hệ thống.......................................51
Hình 3.8: Biểu đồ sản lượng tiêu thụ nước theo giờ.................................................52
Hình 3.9: Biểu đồ sản lượng tiêu thụ nước theo ngày ..............................................52

8. viii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
SCADA Supervisory Control And Data Acquisition
MTU Master Terminal Unit
RTU Remote Terminal Unit
TCPIP Transmission Control Protocol and Internet Protocol
CNTT Công nghệ Thông Tin
IOS Data Input/Output Modules
HMI Human- Machine Interface
HDC Historical for Data Collection Storage
GW Gateway for Inter-LAN Comunication
APPS Aplication Calculation and Processing Module
VDU Video Display Unit
GIS Geographic Information System
IoT Internet of Things
IoT-GSI Global Standards Initiative on Internet of Things
KPI Key Performance Indicator
TTĐĐCTY Trung tâm điều độ công ty
PĐĐXN Phòng điều độ xí nghiệp
PĐ ĐNM Phòng điều độ nhà máy
DMA Direct Memory Access
MIS Managerment Information System
GIS Geographic Information System

9. ix
THÔNG TIN ĐỀ TÀI
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG SCADA CHO HỆ THỐNG
CUNG CẤP NƯỚC SẠCH TẠI XÍ NGHIỆP NƯỚC SẠCH TÍCH LƯƠNG
 Đặt vấn đề
Đối với các doanh nghiệp chuyên sản xuất và cung cấp nước sạch, vấn đề nâng
cao hiệu quả trong vận hành các nhà máy sản xuất nước sạch và hệ thống cung cấp
nước sạch là một đòi hỏi cấp bách nhằm đến các mục tiêu: ổn định chất lượng nước,
ổn định áp lực nước, quản lý lượng nước khai thác và lượng nước tiêu thụ, vận hành
và quản lý hệ thống máy móc thiết bị, quản lý hệ thống đường ống cung cấp nước…
và trong tương lai quản lý đến tận từng địa chỉ, từng hộ tiêu thụ nước.
Với một doanh nghiệp sản xuất và cung cấp nước sạch cấp Công ty thì phổ biến
có tổ chức gồm: vài xí nghiệp sản xuất và cung cấp nước sạch; trong mỗi xí nghiệp
có một hoặc hai (thường là một) nhà máy sản xuất sản xuất nước sạch; hệ thống
đường ống cấp nước thuộc xí nghiệp. Các công ty chuyên ngành nước thường có đặc
điểm: các nhà máy sản xuất nước, các phòng chức năng của xí nghiệp và của công
ty… cách xa nhau (có công ty khoảng cách xa nhất lên đến vài chục km), các hệ thống
đường ống… thường trải trên một địa bàn rộng lớn. Và một điều hiển nhiên là theo
một thể thống nhất thì các phòng chức năng tại cấp Công ty, tại xí nghiệp, tại nhà
máy và các thiết bị, máy móc… tại hiện trường phải có sự “liên kết” với nhau để thực
hiện việc tổ chức sản xuất và cung cấp nước sạch. Việc ứng dụng công nghệ SCADA
chính là hiện đại hóa sự liên kết này, “xóa nhòa” khoảng cách. Luận văn nhằm giới
thiệu những vấn đề cơ bản nhất của việc ứng dụng công nghệ SCADA nhằm nâng
cao năng lực quản lý, điều hành sản xuất và cung cấp nước sạch nhằm thỏa mãn
những mục tiêu nêu trên.
Kết quả của luận văn ngoài việc cung cấp các kết quả về mặt lý thuyết giúp cho
việc học tập và nghiên cứu còn có ý nghĩa về mặt khoa học và thực tế.
 Mục tiêu nghiên cứu
Ứng dụng thành công lý thuyết tổng quan về về hệ SCADA nói chung và hệ
SCADA cho hệ thống cung cấp nước sạch nói riêng. Cụ thể trong luận văn này tôi
thiết kế, thi công cả về phần cứng và phần mềm cho hệ SCADA cho hệ thống cung

10. x
cấp nước sạch. Tác giả sẽ thực hiện kiểm chứng chất lượng của hệ SCADA này thông
qua mô phỏng và kiểm chứng trên thực nghiệm.
 Kết quả dự kiến
- Về mặt lý thuyết:
Ứng dụng thành công lý thuyết tổng quan về về hệ SCADA nói chung và hệ
SCADA cho hệ thống cung cấp nước sạch nói riêng; ứng dụng được phương pháp
tính toán mô phỏng để đánh giá, kiểm tra sơ bộ hệ thống.
- Về mặt thực nghiệm:
Nếu có điều kiện cụ thể thì tiến hành kiểm nghiệm trên mô hình thực hệ SCADA
cho hệ thống cung cấp nước sạch.
 Phương pháp và phương pháp luận
* Phương pháp luận:
Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết để giải quyết thành công về mặt lý thuyết cho
hệ SCADA cho hệ thống cung cấp nước sạch từ đó kiểm nghiệm thông qua hệ thống
thực.
* Phương pháp nghiên cứu:
- Lý thuyết:
+ Tìm hiểu công nghệ, yêu cầu của hệ điều khiển
+ Nghiên cứu lý thuyết về hệ thống SCADA.
+ Nghiên cứu lý thuyết về IoT để ứng dụng nâng cao chất lượng của hệ SCADA
thông qua mạng internet tốc độ cao.
- Kiểm nghiệm:
+ Ứng dụng các phần mềm để kiểm tra sơ bộ hệ thống.
+ Thực nghiệm trên hệ thống thực.
 Cấu trúc của luận văn
Luận văn dự định gồm có các phần
Chương 1: Tổng quan về về hệ SCADA
Tổng quan về về hệ SCADA nói chung và hệ SCADA cho hệ thống cung cấp
nước sạch nói riêng.
Chương 2: Thiết kế hệ SCADA cho hệ thống cung cấp nước sạch.

11. xi
Nghiên cứu các yêu cầu của hệ SCADA cho hệ thống cung cấp nước sạch, từ
đó xây dựng phần cứng và viết phần mềm cho hệ thống.
Chương 3: Mô phỏng, thực nghiệm, kết luận và kiến nghị
Từ những nghiên cứu về mặt lý thuyết, thực hiên mô phỏng trên mô hình hệ
thống (trên phần mềm dùng cho HMI và PLC, chương trình cho Vi điều khiển), sau
đó tiến hành thực nghiệm kiểm nghiệm kết quả.
 Các công cụ và thiết bị nghiên cứu
- Máy tính cá nhân có cài đặt phần mềm chuyên dụng, lập trình C.
- Tất cả các thiết bị và dụng cụ phục vụ cho đề tài.

12. xii
LỜI MỞ ĐẦU
Đối với các doanh nghiệp chuyên sản xuất và cung cấp nước sạch, vấn đề nâng
cao hiệu quả trong vận hành các nhà máy sản xuất nước sạch và hệ thống cung cấp
nước sạch là một đòi hỏi cấp bách nhằm đến các mục tiêu: ổn định chất lượng nước,
ổn định áp lực nước, quản lý lượng nước khai thác và lượng nước tiêu thụ, vận hành
và quản lý hệ thống máy móc thiết bị, quản lý hệ thống đường ống cung cấp nước…
và trong tương lai quản lý đến tận từng địa chỉ, từng hộ tiêu thụ nước.
Với một doanh nghiệp sản xuất và cung cấp nước sạch cấp Công ty thì phổ biến
có tổ chức gồm: vài xí nghiệp sản xuất và cung cấp nước sạch; trong mỗi xí nghiệp
có một hoặc hai (thường là một) nhà máy sản xuất sản xuất nước sạch; hệ thống
đường ống cấp nước thuộc xí nghiệp. Các công ty chuyên ngành nước thường có đặc
điểm: các nhà máy sản xuất nước, các phòng chức năng của xí nghiệp và của công
ty… cách xa nhau (có công ty khoảng cách xa nhất lên đến vài chục km), các hệ thống
đường ống… thường trải trên một địa bàn rộng lớn. Và một điều hiển nhiên là theo
một thể thống nhất thì các phòng chức năng tại cấp Công ty, tại xí nghiệp, tại nhà
máy và các thiết bị, máy móc… tại hiện trường phải có sự “liên kết” với nhau để thực
hiện việc tổ chức sản xuất và cung cấp nước sạch. Việc ứng dụng công nghệ SCADA
chính là hiện đại hóa sự liên kết này, “xóa nhòa” khoảng cách. Luận văn nhằm giới
thiệu những vấn đề cơ bản nhất của việc ứng dụng công nghệ SCADA nhằm nâng
cao năng lực quản lý, điều hành sản xuất và cung cấp nước sạch nhằm thỏa mãn
những mục tiêu nêu trên.

13. 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ SCADA
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là một hệ thống thu thập
dữ liệu, giám sát và điều khiển các quá trình từ xa. Người vận hành có thể nhận biết
và điều khiển hoạt động các thiết bị thông qua máy tính và mạng truyền thông [1] [2].
1.1 QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ
THỐNG SCADA
1.1.1 Giai đoạn những năm 1940
Từ những năm 1940, yêu cầu vận hành các thiết bị điện ở các địa điểm khác
nhau dẫn đến nhu cầu xây dựng một hệ thống điều khiển giám sát các thiết bị đó.
Cách tiếp cận đầu tiên để xây dựng hệ thống này là sử dụng cặp đôi dây hoặc nhiều
cặp đôi dây giữa các địa điểm. Mỗi cặp đôi dây vận hành một thiết bị duy nhất. Điều
này làm tăng chi phí. Tuy nhiên đây là sự cần thiết để vận hành các thiết bị thường
xuyên. Đồng thời có khả năng khôi phục hệ thống nhanh chóng nếu xảy ra lỗi.
Hình 0.1: Các tủ điều khiển trong một hệ thống SCADA
Để tiết kiệm chi phí hơn, vấn đề cần giải quyết là làm thế nào để chỉ sử dụng một
đôi dây mà có thể điều khiển nhiều thiết bị. Trong thời gian này, các công ty điện thoại
phát triển hệ thống chuyển mạch bước sử dụng nam châm. Công nghệ này được đưa vào

14. 2
đầu tiên trong hệ thống điều khiển giám sát để tăng tính hiệu quả, tiết kiệm chi phí, giảm
số lượng đi dây. Do sử dụng chung đôi dây và cần thiết điều khiển thiết bị chính xác,
một khung làm việc lựa chọn/kiểm tra/thao tác được đưa ra [3].
1.1.2 Hệ thống điều khiển giám sát Visicode những năm 1950
Khi điện thoại kiểu xung phát triển, công ty Westing house liên kết với công ty
North Electric đã phát triển hệ thống điều khiển giám sát Visicode dựa trên cách đếm
số xung. Mã Visicode sử dụng 2 cửa sổ trễ để tạo xung và đếm số xung. Cửa sổ ngắn
sử dụng cho một lựa chọn/kiểm tra một thiết bị. Cửa số lớn sử dụng cho một lựa
chọn/kiểm tra cho một nhóm thiết bị. Hàng nghìn thiết bị này đã được sử dụng trong
các năm 1950 – 1960.
Năm 1960 – 1970, Công ty Westing house phát triển hệ thống giám sát Solid
state gọi là REDAC. Hệ thống này sử dụng khung dữ liệu cố định. Hệ thống này cũng
sử dụng lưu đồ lựa chọn/kiểm tra/thao tác. GE cũng phát triển hệ thống tương tự có
tên gọi là GETAC.
Để giảm bớt sự vất vả trong việc lưu trữ dữ liệu đọc được mỗi giờ của người
trực vận hành, hệ thống tự động lưu trữ dữ liệu đã được đưa ra. Phiên bản đầu tiên
của hệ thống này có trước cả hệ thống Solid State và hệ thống đo lường xa. Tuy nhiên,
phải đến khi hệ thống Solid state ra đời và sự phát triển của máy tính thì hệ thống này
mới được đưa vào sử dụng.
1.1.3 Hệ thống SCADA được phát minh năm 1960
Hệ thống SCADA để thu thập dữ liệu điều khiển giám sát thực sự phát triển sau
khi máy tính trở nên phổ biến. Giữa năm 1960, Westing house và GE đã xây dựng bộ
xử lý cho hệ thống này. Westing house gọi là PRODAC và GE gọi là GETAC. Do
yêu cầu phức tạp, đòi hỏi máy chủ máy chủ phải cung cấp tất cả các chức năng của
một hệ thống SCADA. Chức năng chính của máy chủ là quét dữ liệu, giám sát dữ
liệu và các trạng thái. Bên cạnh đó là cảnh báo nếu thay đổi, hiển thị dữ liệu, hiển thị
dữ liệu trên màn hình, lưu dữ liệu theo chu kỳ. Hầu hết hệ thống SCADA làm việc
bằng cách quét liên tục. Máy chủ gửi các yêu cầu dữ liệu đến đầu xa và đầu xa trả lời.

15. 3
1.2 CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA MỘT HỆ THỐNG SCADA
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là một hệ thống thu thập
dữ liệu, giám sát và điều khiển các quá trình từ xa. Người vận hành có thể nhận biết
và điều khiển hoạt động các thiết bị thông qua máy tính và mạng truyền thông. Nói
cách khác, SCADA thường được dùng để chỉ tất cả các hệ thống máy tính được thiết
kế để thực hiện các chức năng sau:
* Thu thập dữ liệu từ các thiết thiết bị công nghiệp hoặc các cảm biến.
* Xử lý và thực hiện các phép tính trên các dữ liệu thu thập được.
* Hiển thị các dữ liệu thu thập được và kết quả đã xử lý.
* Nhận các lệnh từ người điều hành và gửi các lệnh đó đến các thiết bị của nhà
máy.
1.2.1 MTU (Master Terminal Unit)
MTU là trung tâm của một hệ thống SCADA, trong thực tế nó thường là một hệ
máy tính công nghiệp. MTU giao tiếp với người điều hành và RTU thông qua khối
truyền thông. Ngoài ra MTU còn được kết nối với các thiết bị ngoại vi như monitor,
máy in và có thể kết nối với mạng truyền thông.
Nhiệm vụ của MTU bao gồm:
* Cập nhật dữ liệu từ các thiết bị RTU và nhận lệnh từ người điều hành.
* Xuất dữ liệu đến các thiết bị thi hành RTU.
* Hiển thị các thông tin cần thiết về các quá trình cũng như trạng thái của các
thiết bị lên màn hình giúp cho người điều hành giám sát và điều khiển.
* Lưu trữ, xử lý các thông tin và giao tiếp với các hệ thống thông tin khác.

16. 4
Hình 0.2: Sơ đồ một hệ thống SCADA [4]
1.2.2 RTU (Remote Terminal Unit)
Thuật ngữ RTU được sử dụng từ những năm 1960. RTU được cung cấp bởi các
nhà sản xuất SCADA. RTU gồm các khối chức năng, có các card mạch in. Nó thường
lắp đặt trong một tủ thiết bị, tiện dụng có thể treo tường trong các trạm biến áp xa.
Hầu hết RTU hoạt động dựa trên nguyên lý quét liên tục. Chúng có thể đáp ứng nhanh
để điều khiển theo sự kiện trong một môi trường nhiều tạp âm. RTU cũng sử dụng
lược đồ lựa chọn/kiểm tra/thao tác được sử dụng trong vận hành điều khiển. Trong
những năm 1960 -1970, các giao thức truyền thông của RTU được độc quyền bởi các
nhà sản xuất RTU.

17. 5
Hình 0.3: Tủ lắp đặt thiết bị RTU.
RTU thu nhận thông tin từ xa, thường đặt tại nơi làm việc để thu nhận dữ liệu
và thông tin từ các thiết bị hiện trường như các valve, các cảm biến, các đồng hồ đo…
gửi đến MTU để xử lý và thông báo cho người điều hành biết trạng thái hoạt động
của các thiết bị hiện trường. Mặt khác, nó nhận lệnh hay tín hiệu từ MTU để điều
khiển hoạt động của các thiết bị theo yêu cầu.
Thông thường các RTU lưu giữ thông tin thu thập được trong bộ nhớ của nó và
đợi yêu cầu từ MTU mới truyền dữ liệu. Tuy nhiên, ngày nay các RTU hiện đại có
các máy tính và PLC có thể thực hiện điều khiển trực tiếp qua các địa điểm từ xa mà
không cần định hướng của MTU. Cấu trúc cơ bản của RTU gồm có bộ giao tiếp
truyền thông, bộ điều khiển trung tâm, hệ thống input/output số. Một hệ thống
SCADA lớn có thể có hàng trăm RTU.
1.2.3 Khối truyền thông
Là môi trường truyền thông giữa các khối thiết bị với nhau, bao gồm phần cứng
và phần mềm.
 Phần cứng: là các thiết bị kết nối như modem, hộp nối, cáp truyền và các
thiết bị thu phát vô tuyến (trong hệ thống không dây - wireless), các trạm lặp –
Repeater (trong trường hợp truyền đi xa).

18. 6
 Phần mềm: đó là các giao thức truyền thông (protocol), các ngôn ngữ lập
trình được dùng để các thiết bị có thể giao tiếp với nhau.
CPU của RTU nhận luồng dữ liệu nhị phân theo giao thức truyền thông. Các
giao thức có thể là giao thức mở như TCPIP (Transmission Control Protocol and
Internet Protocol) hoặc các giao thức riêng. Những luồng thông tin được tổ chức theo
mô hình 7 lớp ISO/OSI. Mô hình OSI được sử dụng để đặt tiêu chuẩn cho cách trao
đổi thông tin với các giao thức. Truyền thông và dữ liệu RTU nhận thông tin của nó
nhờ vào sự nhận dạng mã trong dữ liệu truyền. Dữ liệu này được biên dịch và được
CPU điều khiển thích hợp tác động tại chỗ.
1.2.4 Giao diện hệ thống SCADA
Về giao diện, ban đầu hệ thống SCADA sử dụng một bảng điều khiển với các
nút bấm để lựa chọn, thao tác các thiết bị. Các thông tin giám sát được hiển thị sử
dụng các bộ hiển thị số. Các cảnh báo được được đưa ra theo một danh sách qua máy
in. Từ cuối 1960, màn hình CRT được sử dụng cho giao tiếp người/máy. Phiên bản
đầu tiên sử dụng các ký tự trắng đen trên CRT. Màn hình CRT được sử dụng để hiển
thị dữ liệu và trạng thái. Chúng được biểu diễn dưới dạng bảng, danh sách cảnh báo,
xóa các danh sách cảnh báo. Bàn phím được sử dụng thay cho các nút bấm trên bảng
điều khiển.
Hình 0.4: Màn hình giao diện giao tiếp người/ máy.

19. 7
Năm 1970, màn hình CRT màu ra đời. Màn hình này có các ký tự đồ họa cho phép
biểu diễn sơ đồ một sợi mạch điện với các khóa, chuyển mạch động. Các giá trị đo
lường như điện áp, dòng điện, công suất có thể biểu diễn trên sơ đồ một sợi và được
cập nhật thường xuyên. Năm 1980, CRT ảnh màu đầy đủ cho phép vẽ sơ đồ một sợi
ở mức tinh xảo hơn. Nó có thể phóng to, thu nhỏ, chi tiết hóa hơn từng chi tiết. Trên
sơ đồ này, người vận hành có thể lựa chọn thiết bị, xác nhận lựa chọn thiết bị, thao
tác điều khiển thiết bị.
1.3 CẤU TRÚC CỦA MỘT HỆ THỐNG SCADA HIỆN ĐẠI
Cùng với sự phát triển vượt bậc của công nghệ viễn thông và công nghệ thông
tin. Các hệ thống SCADA ngày nay cho phép thu thập dữ liệu, điều khiển và giám
sát trên một phạm vi rộng lớn hơn, có thể lên đến hàng ngàn hay thậm chí là cả hàng
chục ngàn kênh Input/Output với tốc độ nhanh và độ tin cậy cao nhờ vào các giao
thức mở và các mạng truyền thông như mạng PROFIBUS, WAN, LAN, INTHENET
và cả mạng Internet. Hầu hết các phần mềm SCADA ngày nay đều có hỗ trợ kết nối
Internet. Mặt khác, trong hệ thống SCADA ngày nay có các PLC có khả năng đảm
nhận việc giám sát và điều khiển tại các điểm cục bộ. Tuy nhiên, MTU vẫn không thể
thiếu trong hệ thống SCADA.
Hệ thống SCADA hiện đại cho phép dữ liệu thời gian thực từ nhà máy tới khắp
mọi nơi trên thế giới. Việc truy cập thông tin thời gian thực này cho phép các chính
phủ, doanh nghiệp và cá nhân đưa ra quyết định theo hướng dữ liệu về cách cải thiện
quy trình của họ. Nếu không có phần mềm SCADA, sẽ vô cùng khó khăn nếu không
thể thu thập đủ dữ liệu để có quyết định sáng suốt.
Ngoài ra, hầu hết các ứng dụng SCADA hiện đại có khả năng phát triển ứng
dụng nhanh (RAD) cho phép người dùng thiết kế ứng dụng tương đối dễ dàng, ngay
cả khi họ không có kiến thức sâu rộng về phát triển phần mềm.
Việc đưa các tiêu chuẩn và thực hành Công nghệ Thông Tin (CNTT) hiện đại
như SQL và các ứng dụng dựa trên web vào phần mềm SCADA đã cải thiện đáng kể
hiệu quả, bảo mật, năng suất và độ tin cậy của các hệ thống SCADA.

20. 8
Phần mềm SCADA sử dụng sức mạnh của cơ sở dữ liệu SQL cung cấp những
lợi thế rất lớn so với phần mềm SCADA cổ xưa. Một lợi thế lớn của việc sử dụng cơ
sở dữ liệu SQL với một hệ thống SCADA là nó làm cho nó dễ dàng hơn để tích hợp
vào hệ thống MES và ERP hiện có, cho phép dữ liệu lưu thông liên tục thông qua
toàn bộ tổ chức.
Dữ liệu lịch sử từ một hệ thống SCADA cũng có thể được ghi vào cơ sở dữ liệu
SQL, cho phép phân tích dữ liệu dễ dàng hơn thông qua xu hướng dữ liệu.
1.3.1 Cấu trúc hệ thống
Ngày nay, các hệ thống SCADA thế hệ mới được xây dựng theo cấu trúc phân
bố, trong đó máy chủ được phân bố trên một số các bộ xử lý được nối với nhau thông
qua mạng cục bộ (LAN). Trong đó, mỗi bộ xử lý có một nhiệm vụ riêng nhất định
như: thu thập và xử lý, xây dựng hiển thị, tạo báo cáo… và một số bộ xử lý dùng để
dự phòng.
Hệ thống được thiết kế theo giao thức mở và cơ chế Client – Server.
Với:
* IOS: module các ngõ vào ra dữ liệu (Data Input/Output Modules).
* HMI: module giao tiếp giữa người và máy (Human- Machine Interface).
* HDC: module lưu trữ dữ liệu thu thập được trong quá khứ (Historical for Data
Collection Storage).
* GW: cổng giao tiếp cho mạng LAN (Gateway for Inter-LAN Comunication).
* APPS: module tính toán và xử lý ứng dụng (Aplication Calculation and
Processing Module).
1.3.2 Các đặc tính chính của hệ thống
Các hệ thống SCADA hiện nay có các đặc tính sau:
* Đồ họa hoàn toàn trong quá trình giám sát và điều khiển.
* Có hệ thống lưu trữ dữ liệu (History) và hiển thị đồ thị quá trình, có khả năng
hiển thị đa tín hiệu.
* Hệ thống cảnh báo và ghi nhận sự kiện (Alarm/ Event System).
* Hỗ trợ các chuẩn truyền thông nối tiếp, song song và giao thức TCP/IP.

21. 9
* Hệ thống báo cáo, báo biểu theo chuẩn công nghiệp.
* Hỗ trợ các chuẩn giao diện OPC, OLE/DB và các giao diện công nghiệp khác.
* Khả năng tích hợp tín hiệu Video động.
* Khả năng đồng bộ về thời gian với hệ thống cũng như giữa các Server và
Client.
1.3.3 Đặc điểm về giao tiếp giữa người và máy
Về phần giao tiếp giữa người và máy, các hệ thống SCADA ngày nay được
trang bị các khối hiển thị hình ảnh VDU (Video Display Unit), hiển thị đầy đủ hình
ảnh đồ họa của các quá trình. Ngoài ra còn có kèm theo mouse, trackball, joystick và
bàn phím, các nút điều khiển được thay thế bằng các biểu tượng (Icon) trên màn hình.
Chúng được tác động bằng mouse, bàn phím hay có thể chỉ tay lên biểu tượng trên
màn hình đối với các màn hình cảm ứng.
Các thiết bị đó giúp cho người điều hành có khả năng:
* Nhanh chóng hoán đổi giữa các hiển thị.
* Nhanh chóng xem được chi tiết các thông tin được cập nhật.
* Tạo và sửa đổi các hiển thị trực tiếp trên màn hình hệ thống.
* Có những hiệu ứng đặc biệt giúp dễ dàng phân biệt trạng thái cũng như nhận
biết dữ liệu (Ví dụ: các màu khác nhau cho các trạng thái khác nhau).
Ngoài ra các VDU chạy trên môi trường Windows hay Windows-X còn giúp
điều hành viên có thể: Xem trên cùng một VDU nhiều mảng thông tin, và truy cập
được các dữ liệu nằm rải rác theo địa lý hoặc các dữ liệu thuộc các cơ sở dữ liệu
khác nhau.
Về các RTU, không còn là những thiết bị thụ động nữa mà chúng làm nhiệm vụ
thu thập và lưu giữ dữ liệu vùng. Nhiều mức xử lý dữ liệu và điều khiển được thực
hiện tại các RTU.
Nhiều loại thiết bị có thể được nối vào các RTU như: PLC, máy đo lưu lượng, thiết
bị lấy chuẩn trong các bin hay các bồn chứa… Các RTU có thể được kết nối theo kiểu
phân bố hoặc kiểu phân cấp. Dữ liệu của các RTU được xử lý tại trạm chủ.

22. 10
Về cơ sở dữ liệu, các dữ liệu được lưu trữ không chỉ là dữ liệu đo đạc từ xa được
tính toán mà còn là các thông số bảo vệ, các sự kiện, các mẫu tin cũng như các cảnh
báo. Do tính chất phân bố của SCADA nên cơ sở dữ liệu cũng được phân bố. Cơ sở
dữ liệu cũng có thể liên hệ với hệ thống quản trị thông tin MIS (Managerment
Information System) và hệ thống thông tin địa lý GIS (Geographic Information
System). Ngoài ra, các dữ liệu có thể được bảo mật bằng các password.
1.3.4 Các ứng dụng của hệ thống SCADA
Ngày nay hệ thống SCADA được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực
công nghiệp. Đặc biệt trong một số lĩnh vực sau:
Hệ thống SCADA cho các trạm trộn bê tông, các nhà máy sản xuất xi-măng,
các nhà máy chế biến thực phẩm, nước giải khát.
Hệ thống SCADA cho hệ thống vận chuyển hành lý và hàng hoá tại các sân
bay, bến cảng.
Hệ thống SCADA giám sát các giàn khoan ống dẫn dầu, dẫn khí.
Hệ thống SCADA cho nhà máy nước, xử lý chất thải, các kho xăng dầu.
Hệ thống SCADA cho hệ thống phân phối lưới điện.
Ngoài ra, hệ thống SCADA còn được ứng dụng để giám sát và điều khiển trong
các nhà máy hạt nhân và trong các ngành kỹ thuật hàng không vũ trụ và một số ngành
công nghiệp công nghệ cao khác.
Đối với một nhà máy hiện đại, khi xây dựng và đưa vào hoạt động, để có thể
tạo ra được sản phẩm đạt yêu cầu về chất lượng, đáp ứng được các yêu cầu khắt khe
của thị trường, nhà máy cần được trang bị các máy móc hiện đại, đạt được các tiêu
chuẩn về chất lượng và môi trường, độ an toàn, năng suất và tiết kiệm. Chính vì thế,
việc tích hợp tự động hóa nhà máy là một yêu cầu bức thiết được ra. Các hạng mục
sản xuất được trang bị máy móc tự động, phần mềm điều khiển hiện đại để tiết kiệm
nhiên liệu, điện năng, nhân công và đảm bảo chính xác theo yêu cầu.
Thông thường SCADA được chia ra làm 3 cấp:
 Cấp vận hành (Cấp trường):

23. 11
Là cấp độ để các kỹ sư, công nhân vận hành, theo dõi hoạt động của thiết bị, các
thông số theo quy trình công nghệ đặt ra.
 Cấp điều khiển (Tại phòng điều khiển):
Là cấp độ các kỹ sư điều khiển tự động sẽ giám sát, điều khiển các thông số, tình
trạng của các thiết bị và toàn bộ dây truyền sản xuất theo quy trình đã đặt ra bằng thao
tác, theo dõi trên bảng thông số, màn hình hiển thị và điều khiển qua giao diện phần
mềm (HMI-Human Machine Interface) hay bàn điều khiển (Operator Panel).
 Cấp giám sát, quản lý:
Có 2 hình thức tương đương nhau:
+ Giám sát tại nhà máy (Tại nhà vận hành):Nhà quản lý sẽ theo dõi các thông số,
tình trạng thiết bị và toàn bộ hoạt động của dây truyền sản xuất theo yêu cầu qua giao
diện máy tính được kết nối trực tiếp với phòng điều khiển qua đó có thể nắm được tình
hình sản xuất, tình trạng vật tư thiết bị, lên kế hoạch sản xuất, truyền tải, v.v...
+ Giám sát từ xa (Tại trung tâm): Tại trung tâm của tổng công ty, nhà quản lý tại
đây có thể theo dõi, giám sát mọi họat động của nhà máy thông qua máy tính được kết
nối từ xa qua mạng. Từ đó có kế hoạch sản xuất, điều độ, bán hàng và nhập hàng.
Tại trung tâm, nhà quản lý không chỉ thu nhận và giám sát các thông tin liên
quan đến các nhà máy điện từ xa qua mạng mà còn giám sát và quản lý nhiều hệ thống
khác: trung tâm dữ liệu (thu thập toàn bộ các dữ liệu chuyên nghành và tích hợp vào
các hệ thống con của tầng dữ liệu, truyền hình hội nghị (tele conference), tổng đài
điện thoại (PABX), bán hàng & thương mại điện tử (e-commerce), tư vấn và các dịch
vụ điện tử sử dụng nội bộ và cho thuê, …Tất cả các dịch vụ này đều không chỉ thuần
túy về kỹ thuật và còn liên quan đến các vấn đề về thông tin, quản lý, bán hàng, định
hướng, phát triển và các dịch vụ giá trị gia tăng.
Hệ thống SCADA sẽ xây dựng hoàn toàn có thể tích hợp để giám sát từ xa trên
cùng một máy tính tại trung tâm, luồng dữ liệu thu thập từ nhà máy được lưu giữ
trong cơ sở dữ liệu nên hoàn toàn có thể dùng để tạo các báo về các họat động có liên
quan. Tuy nhiên hệ thống điều khiển giám sát SCADA vẫn hoạt động độc lập mà

24. 12
không bị phụ thuộc hay cản trở từ bất kỳ hệ thống nào khác kể cả khi các hệ thống
khác gặp sự cố, hệ thống SCADA vẫn hoạt động bình thường.
1.4 HỆ THỐNG SCADA TRONG KỶ NGUYÊN IOT
1.4.1 Hệ thống IoT
Internet Vạn Vật, hay cụ thể hơn là Mạng lưới vạn vật kết nối Internet hoặc là
Mạng lưới thiết bị kết nối Internet (tiếng Anh: Internet of Things, viết tắt IoT) là một
liên mạng, trong đó các thiết bị, phương tiện truyền tin (được gọi là "thiết bị kết nối"
và "thiết bị thông minh"), và các trang thiết bị khác được nhúng với các bộ phận điện
tử, phần mềm, cảm biến, cơ cấu chấp hành cùng với khả năng kết nối mạng máy tính
giúp cho các thiết bị này có thể thu thập và truyền tải dữ liệu. [5] [6] [7] Năm 2013,
tổ chức Global Standards Initiative on Internet of Things (IoT-GSI) đinh nghĩa IoT
là "hạ tầng cơ sở toàn cầu phục vụ cho xã hội thông tin, hỗ trợ các dịch vụ (điện toán)
chuyên sâu thông qua các vật thể (cả thực lẫn ảo) được kết nối với nhau nhờ vào công
nghệ thông tin và truyền thông hiện hữu được tích hợp," [7] và với mục đích ấy một
"vật" là "một thứ trong thế giới thực (vật thực) hoặc thế giới thông tin (vật ảo), mà
vật đó có thể được nhận dạng và được tích hợp vào một mạng lưới truyền thông". Hệ
thống IoT cho phép vật được cảm nhận hoặc được điều khiển từ xa thông qua hạ tầng
mạng hiện hữu, tạo cơ hội cho thế giới thực được tích hợp trực tiếp hơn vào hệ thống
điện toán, hệ quả là hiệu năng, độ tin cậy và lợi ích kinh tế được tăng cường bên cạnh
việc giảm thiểu sự can dự của con người. Khi IoT được kết hợp với các cảm biến và
cơ cấu chấp hành, công nghệ này trở thành một dạng thức của hệ thống ảo-thực với
tính tổng quát cao hơn, bao gồm luôn cả những công nghệ như lưới điện thông minh,
nhà máy điện ảo, nhà thông minh, vận tải thông minh và thành phố thông minh. Mỗi
vật được nhận dạng riêng biệt trong hệ thống điện toán nhúng và có khả năng phối
hợp với nhau trong cùng hạ tầng Internet hiện hữu. Các chuyên gia dự báo rằng
Internet Vạn Vật sẽ có chừng 30 tỉ thiết bị trước năm 2020. [8]
Về cơ bản, Internet Vạn Vật cung cấp kết nối chuyên sâu cho các thiết bị, hệ
thống và dịch vụ, kết nối này mang hiệu quả vượt trội so với kiểu truyền tải máy-máy
(M2M), đồng thời hỗ trợ da dạng giao thức, miền (domain), và ứng dụng. Kết nối các

25. 13
thiết bị nhúng này (luôn cả các vật dụng thông minh), được kỳ vọng sẽ mở ra kỷ nguyên
tự động hóa trong hầu hết các ngành, từ những ứng dụng chuyên sâu như điện lưới
thông minh, mở rộng tới những lĩnh vực khác như thành phố thông minh. [9]
1.4.2 IoT trong ngành công nghiệp – Industrial IoT - IIoT
Kết nối các thiết bị công nghiệp và điều khiển thông qua Internet; là một vấn đề
cực kỳ hấp dẫn đối với các ngành kỹ thuật. Các nhà máy tại Việt Nam chúng ta hiện
nay, các thiết bị điều khiển hầu hết được kết nối với PLC, DCS hoặc SCADA điều
khiển tự động hoặc bán tự động.
Nhưng khi ứng dụng của IoT được áp dụng vào trong nhà máy. Việc quản lý
các hệ thống này được thông qua Internet. Người quản lý không cần đến nhà máy
cũng biết được; các thông số của máy móc hoạt động ra sao. Và hơn hết chúng ta có
thể điều khiển các thiết bị, được kết nối ở bất kỳ nơi nào trên thế giới thông qua
Internet.
Như vậy thông qua việc kết nối các thiết bị trong nhà máy, chúng ta sẽ biết được
máy móc vận hành ra sao, điều khiển thiết bị từ xa, kiểm soát mức nhiên liệu có trong
bồn chứa, các nguyên vật liệu trong từng silo,…
Các yếu tố cần thiết để kết nối thiết bị công nghiệp với hệ thống Internet là:
Các cảm biến trong nhà máy phải kết nối được với truyền thông Modbus
Từ truyền thông Modbus phải thông qua bộ chuyển đổi trung gian từ Modbus
lên Internet
Để truy cập vào hệ thống của nhà máy. Chúng ta cần thêm Webserver.
Ba yếu tố cơ bản để kết nối các thiết bị lên Internet. Nhưng để các thiết bị cảm
biến này hoạt động đúng theo yêu cầu cụ thể của từng khu vực, thì chúng tôi phải lập
trình hệ thống theo yêu cầu cụ thể cho từng cảm biến, từng khu vực của nhà máy.
Ngày nay với các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong ngành công nghiệp 4.0 để
tránh các rủi ro về độ bảo mật của hệ thống. Để can thiệp vào hệ thống quản lý và
điều hành thiết bị của nhà máy phải thông qua các bước bảo mật. Hệ thống truy cập
vào phần điều khiển sẽ bị hạn chế đến mức tối đa. Chủ yếu là để theo dõi và quản lý
hiệu quả nhất thiết bị.

26. 14
Ứng dụng của IoT trong sản xuất thông minh có thể hình dung đơn giản, máy
móc trở nên thông minh hơn nhờ được gắn những cảm biến, được kết nối internet và
liên kết với nhau qua một hệ thống để có thể tự nắm bắt toàn bộ quy trình sản xuất
rồi đưa ra quyết định . Sản phẩm cũng thông minh hơn nhờ các cảm biến, thông báo
cho máy móc biết chúng cần được xử lý như thế nào. Các quy trình sẽ “có quyền tự
trị” trong hệ thống module phân cấp. các thiết bị thông minh làm việc với nhau qua
mạng không dây hoặc thông qua “đám mây”, các cảm biến, cơ cấu chấp hành và điều
khiển cho phép máy móc liên kết với nhau, liên kết đến các hệ thống mạng khác và
giao tiếp với co người, các mạng thông minh này sẽ là nền tảng của các “nhà máy
thông minh”, “nhà máy số”.
Sản xuất thông minh từng là viễn cảnh nay đã trở thành hiện thực. Điều này được
minh chứng khi Siemens ra mắt nhà máy điện tử Amberg Siemens được số hóa hoàn
toàn tại Đức, vào năm 2013. Tại đây, quá trình sản xuất hoàn toàn tự động nhờ các dây
chuyền sản xuất thông minh, hệ thống vận chuyển hoàn toàn tự động đảm bảo nguyên
liệu được đưa từ nhà kho đến máy sản xuất trong vòng 15 phút. Nhà máy vận hành 3 ca
mỗi ngày, với hơn 3 triệu sản phẩm xuất xưởng mỗi năm. [10]
Lợi ích của ứng dụng của IoT vào trong công nghiệp:
Tận dụng máy móc thiết bị tăng 3% – 5%
Tăng năng suất 10% – 15%
Giảm thời gian ngừng hoạt động 1% – 5%
Giảm giá thành 15% – 30%
Giảm giờ làm thêm của lao động kỹ thuật 20% -25 %
1.4.3 IoT so với SCADA
Dễ cài đặt, giảm chi phí, tăng độ chính xác dữ liệu và kiểm soát và giám sát từ
xa trên toàn thế giới là tất cả những điều mà IoT cung cấp cho các ngành công nghiệp
sản xuất. Tuy nhiên, vì IoT là một công nghệ tương đối mới liên quan đến SCADA
và PLC, nên các khả năng của nó có thể thích ứng một cách tự nhiên với nhu cầu của
ngành công nghiệp hiện đại. Điều đó đang được nói, khi SCADA bắt đầu, nó cho
phép các hệ thống của các nhà sản xuất hoạt động cùng nhau trong thời gian thực,

27. 15
giống như IoT đang làm. Do đó, rất rõ ràng rằng sức mạnh của các hệ thống SCADA
và khả năng công nghệ của nó vẫn có liên quan ngay cả trong công nghiệp 4.0. Tuy
nhiên, nơi mà nó thiếu, đang xử lý phần còn lại của một doanh nghiệp để tạo ra một
hệ sinh thái thực sự kết nối [11].
Hiện tại, IoT đang cách mạng hóa SCADA bằng cách cung cấp nhiều tiêu chuẩn
hóa và cởi mở hơn. IoT cũng đang cung cấp khả năng mở rộng, khả năng tương tác
và bảo mật nâng cao bằng cách giới thiệu khái niệm về nền tảng IoT. Về cơ bản, cả
hai nền tảng đều được sử dụng để tăng năng suất tổng thể bằng cách tích hợp bảo trì
thông minh. Cũng như giảm chất thải, tăng hiệu quả, giảm thời gian chết và kéo dài
tuổi thọ thiết bị.
Thông tin được tạo từ các hệ thống SCADA hoạt động như một trong những
nguồn dữ liệu cho IoT. Trọng tâm của SCADA là giám sát và kiểm soát. Trong khi
đó, IoT tập trung hơn vào việc phân tích dữ liệu máy để cải thiện năng suất và tác
động đến dòng sản phẩm hàng đầu của bạn. IoT về cơ bản là một đỉnh cao của những
tiến bộ trong khả năng kết nối của mạng phần cứng và dữ liệu mà SCADA cung cấp.
Cũng như điện toán đám mây và xử lý dữ liệu bit. Nói tóm lại, IoT bắt đầu khi
SCADA và PLC kết thúc.
Vì vậy, trong khi thị trường IoT vẫn đang trong giai đoạn đầu sản xuất, nó có
thể cùng tồn tại với SCADA. IoT đang mang đến một làn sóng các mô hình kinh
doanh và công nghệ mới đang thay đổi cục diện của SCADA. Tuy nhiên, mô hình
SCADA luôn là một mô hình linh hoạt cho sự thay đổi trong ngành.
Nếu bạn đã có sẵn hệ thống SCADA, bạn có thể tích hợp giải pháp IoT với hệ
thống SCADA của mình và thu thập dữ liệu từ máy Hệ thống thu thập dữ liệu (DAS).
Bằng cách tận dụng sức mạnh và khả năng mở rộng của IoT, bạn có thể sử dụng dữ
liệu được thu thập để tạo ra một loạt các báo cáo như báo cáo Hiệu quả Thiết bị Tổng
thể, Báo cáo Dữ liệu Sản xuất cũng như báo cáo tiện ích (gas, nước, điện).
Trong tương lai, có khả năng các hệ thống SCADA sẽ phát triển thành các hệ
thống IoT. Thiết bị và PLC sẽ trở nên thông minh hơn và có thể tích hợp các nền tảng

28. 16
đám mây khác nhau. Điều này sẽ cho phép các nền tảng bảo mật mới sẽ bảo mật hơn
nữa bất kỳ dữ liệu nào được ghi lại. Điều này có nghĩa là những cải tiến sẽ tiết kiệm
tiền có thể được thực hiện.
SCADA là về việc cho phép con người tương tác từ xa với một quy trình. Trong
khi đó IoT thường được sử dụng như một công cụ giao tiếp giữa máy với máy. Thay
vì một cái gì đó tồn tại chủ yếu để trình bày thông tin cho một con người. Đó chỉ là
một phần nhỏ trong quá trình của nó. IoT đảm bảo rằng thông tin được chia sẻ với cả
người và máy, thay vì chỉ người. Nói tóm lại, nó đảm bảo rằng tất cả mọi người và
mọi thứ đều được giữ vùng kết nối mọi lúc.
1.4.4 Tích hợp SCADA và IoT
Phải thừa nhận rằng, nền tảng SCADA đang thiếu những đổi mới đặc biệt, nếu
không, nhu cầu về IoT sẽ tốt hơn nhiều. SCADA hiện đang bị ảnh hưởng bởi các khái
niệm và giải pháp IoT đang nhanh chóng được tích hợp vào kiến trúc SCADA. Điều
này được thực hiện một cách liền mạch đến nỗi chúng ta sẽ không bao giờ nhận thấy
sự khác biệt.
Tuy nhiên, SCADA hiện vẫn giới hạn ở khu vực nhà máy. Dữ liệu được lấy từ
các thiết bị của nhà máy chỉ được xem bên trong nhà máy. Trong khi đó IoT lấy dữ liệu
đó, cung cấp thông tin chi tiết cho người dùng và cung cấp dữ liệu đó ở mọi nơi, mọi
lúc. Điều này, đến lượt nó, cho phép các mô hình kinh doanh mới được tạo ra nhờ khả
năng làm việc thời gian thực và có thể truy cập ở mọi nơi của nó.

29. 17
Hình 0.5: Phối hợp IoT và SCADA
1.4.5 Tương lai của SCADA và IoT
Cả SCADA và IoT đều liên quan đến cảm biến và thu thập dữ liệu. Mặc dù
chúng khác nhau về nhiều mặt, cả hai đều có chung một mục tiêu. Việc tối ưu hóa
việc sử dụng và cuối cùng là kiểm soát tốt hơn một số thiết bị hoặc một quy trình.
Toàn bộ ý tưởng về lưới điện thông minh dẫn đến tích hợp SCADA và IoT. Vì
SCADA không phải là một hệ thống điều khiển đầy đủ, thay vào đó là một hệ thống
máy tính tập hợp và phân tích dữ liệu thời gian thực, rất hữu ích trong việc giám sát
và kiểm soát nhà máy hoặc thiết bị công nghiệp. Nó sẽ thu thập thông tin về một rủi
ro, chuyển nó trở lại một trang web trung tâm và cảnh báo trạm nhà. Sau đó, nó sẽ
thực hiện bất kỳ phân tích và kiểm soát cần thiết nào và hiển thị thông tin theo cách
hợp lý và có tổ chức để con người giải thích và sử dụng theo đó.
Internet of Things được tạo thành từ một mạng lưới các thiết bị vật lý được kết
nối thông qua nhúng điện tử, thiết lập phần mềm, bộ cảm biến và kết nối mạng, tất cả
hoạt động cùng nhau để các đối tượng kết nối và trao đổi dữ liệu. IoT cho phép các
đối tượng được cảm nhận hoặc điều khiển từ xa trên các cơ sở hạ tầng mạng khác
nhau. Do đó, nó tạo ra cơ hội tích hợp trực tiếp hơn thế giới vật lý vào các hệ thống

30. 18
dựa trên máy tính. Điều này dẫn đến cải thiện hiệu quả, độ chính xác và lợi ích kinh
tế và cũng cắt giảm sự can thiệp của con người.
Cả hai nền tảng đều cung cấp rất nhiều lợi thế, cũng như một số lỗ hổng. Dự
đoán đến năm 2020, 50 tỷ thiết bị hoặc đồ vật sẽ được kết nối với internet. Do đó, sự
năng động của một hệ thống kiểm soát dựa trên Internet đang trở thành hiện thực sống
động. Công nghiệp 4.0 là một kỷ nguyên trong đó xu hướng trao đổi dữ liệu trong
các công nghệ sản xuất đang cho phép chuyển từ hệ thống SCADA truyền thống sang
hệ IoT. Với SCADA, các hệ thống vật lý không gian mạng, Internet vạn vật, điện
toán đám mây và điện toán nhận thức, Công nghiệp 4.0 là thời đại sẽ thay đổi động
lực của toàn bộ ngành công nghiệp tự động hóa.
Mặc dù mỗi phân khúc thị trường có thể khác nhau, có những nhu cầu khác
nhau, nhưng về tổng thể, SCADA và IoT là ý tưởng để tập trung hóa dữ liệu và trực
quan hóa để có thể giám sát và điều khiển từ xa. Điều này sẽ cung cấp các cải tiến
hoạt động thông qua khả năng hiển thị và tiêu chuẩn hóa toàn doanh nghiệp, đây là
cách phổ biến để xem dữ liệu vận hành về tính nhất quán của chất lượng, quy trình
sản xuất và Key Performance Indicator (KPI) – chỉ số đánh giá thực hiện công việc.
Như vậy những hiệu quả của việc đầu tư hệ thống SCADA-IoT có thể thấy rõ
ràng:
Cải thiện hiệu quả kỹ thuật – giảm chi phí kỹ thuật và độ phức tạp cần thiết
để xây dựng và duy trì hệ thống vì có một số module chức năng đã tự động làm thay
con người những việc phức tạp 24/7.
Quản lý vòng đời tài sản nâng cao – giảm chi phí nâng cấp và bảo trì vì hệ
thống đã có sự cảnh báo và ghi nhận dữ liệu thời gian thực.
Trao quyền cho các hoạt động – tăng hiệu quả hoạt động từ thông tin mạnh
mẽ hơn và đơn giản hóa khả năng sử dụng
Luôn có thông tin chính xác về những gì đang diễn ra – giúp bạn phản ứng
nhanh với những thay đổi hay sự cố trong sản xuất và kinh doanh.
Tăng khả năng hiển thị trên toàn mạng lưới sản xuất

31. 19
Cải thiện sự tuân thủ quy định trong sản xuất – an toàn trong nhà máy và chất
lượng sản phẩm do hệ thống đã tự động cảnh báo khi có vấn đề xảy ra
Chuẩn hóa các hoạt động của doanh nghiệp theo đúng những gì đã cam kết –
hệ thống thu thập và giám sát tự động SCADA IoT sẽ đảm bảo mọi luồng công việc
hoạt động đúng và theo sát các KPI cần thiết theo thời gian thực. [11]
1.5 HỆ SCADA CHO HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC SẠCH
Vấn đề cung cấp nước sạch cho sinh hoạt cũng như các hoạt động khác là rất
quan trọng đối với con người, và điều này đặt ra yêu cầu phải biết các thông tin liên
quan đến mức tiêu thụ, các nguồn cung cấp nước thô và hoạt động sản xuất nước
sạch. Điều này liên quan đến việc giám sát liên tục quá trình cấp nước để cho phép
mọi vấn đề có thể được giải quyết, đồng thời, duy trì các thông số hoạt động bình
thường. Vấn đề này đặt ra yêu cầu thực hiện các giải pháp liên quan đến tự động hóa
và giám sát bao gồm: hệ thống giám sát và điều khiển theo thời gian thực, bộ điều
khiển logic lập trình PLC với các chức năng cơ bản như các thư viện (giao tiếp, điều
khiển, đo lường, v.v…), hệ thống truyền thông, giao diện tiêu chuẩn hoặc cảm biến
chuyên dụng, các yếu tố về điện, thiết bị đo lường, v.v… Các hệ thống công nghệ
thông tin có khả năng ngăn ngừa một số hiện tượng, bằng cách phân tích và xử lý dữ
liệu, dẫn đến khả năng tối ưu các bài toán kinh tế - kỹ thuật. Theo hướng này, luận
văn sẽ trình bày một hệ thống SCADA để theo dõi và kiểm soát các thông số công
nghệ trong các trạm phân phối nước, cho phép hoạt động tối ưu của hệ thống bơm,
khả năng mở rộng cũng như đảm bảo khai thác bền vững thiết bị, và nhờ đó có thể sử
dụng năng lượng hiệu quả và quản lý tối ưu hệ thống cung cấp nước sạch.
Đối với các doanh nghiệp chuyên sản xuất và cung cấp nước sạch, vấn đề nâng
cao hiệu quả trong vận hành các nhà máy sản xuất nước sạch và hệ thống cung cấp
nước sạch là một đòi hỏi cấp bách nhằm đến các mục tiêu: ổn định chất lượng nước,
ổn định áp lực nước, quản lý lượng nước khai thác và lượng nước tiêu thụ, vận hành
và quản lý hệ thống máy móc thiết bị, quản lý hệ thống đường ống cung cấp nước,
v.v… Luận văn giới thiệu những vấn đề cơ bản nhất của việc ứng dụng công nghệ

32. 20
SCADA nhằm nâng cao năng lực quản lý, điều hành sản xuất và cung cấp nước sạch
nhằm thỏa mãn những mục tiêu nêu trên. [12]
1.5.1 Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống
Từ hiện trường (nơi đặt các thiết bị, máy móc của dây chuyền sản xuất và hệ
thống đường ống, trong tương lai là toàn bộ các địa chỉ và hộ tiêu dùng nước) các
cảm biến(S) đưa tín hiệu đo: Đến modul vào/ra (I/O) và đến PLC. Thông tin tại PLC
được xử lý sơ bộ và truyền lên máy tính chủ, người thao tác có thể tác động đến bất
kỳ điểm nào trên hiện trường thông qua các cơ cấu chấp hành. Hoạt động của hệ
SCADA sẽ đảm bảo:
Điều khiển tự động các thiết bị, máy móc rời rạc và các thiết bị, máy móc quá
trình liên tục
Giám sát tự dộng liên tục toàn bộ quy trình sản xuất (ở doanh nghiệp cấp nước
là quá trình sản xuất của nhà máy và mạng đường ống cung cấp nước sạch)
Thông báo thông tin đầy đủ về lỗi và trạng thái làm việc của thiết bị, máy móc
(ở doanh nghiệp cấp nước chủ yếu là các bơm, van, biến tần)
Thu thập và lưu trữ dữ liệu những thông tin phục vụ quản lý và điều hành (ở
doanh nghiệp cấp nước là những thông tin chính, mức nước bể chứa, áp lực, lưu
lượng, điện năng tiêu thụ, chất lượng nước
In ấn báo cáo kết quả các dữ liệu giám sát.
Như vậy, có thể dễ thấy rằng: để đảm bảo can thiệp (tức điều khiển) quá trình
sản xuất và cung cấp nước sạch thì các cơ cấu chấp hành phải đảm bảo có tính năng
nhận và chấp hành tín hiệu điều khiển. Ví dụ: các van trên đường ống phải là van
điện, các động cơ điện phải có các khí cụ hoặc thiết bị cấp nguồn có khả năng nhận
tín hiệu điều khiển để đóng, cắt nguồn hoặc thay đổi giá trị (có thể là tần số) nguồn
cấp để đảm bảo khởi động- dừng hoặc thay đổi tốc độ. Một thực trạng ở đa phần các
nhà máy sản xuất nước sạch và hệ thống đường ống là các van chủ yếu là van cơ, các
động cơ điện chủ yếu được cấp điện từ khởi động từ. Chính vì vậy, để khai thác tính
năng điều khiển của hệ SCADA thì phải nâng cấp các thiết bị, máy móc tại hiện

33. 21
trường, nhưng điều này đòi hỏi nguồn vốn lớn. Đây thực sự là một vấn đề khó cho
các doanh nghiệp. Nhưng không vì thế mà không ứng dụng công nghệ SCADA, mà
xét về nhiều mặt có thể khẳng định: nên ứng dụng công nghệ SCADA vào quá trình
sản xuất và cung cấp nước sạch trước để nâng cao hiệu quả điều hành, quản lý và sau
đó sẽ nâng cấp dần thiết bị- máy móc tại hiện trường. Và đây có thể coi (một cách
thận trọng) là một phương pháp đi tắt đón đầu, có tác dụng thúc đẩy và thay đổi nhận
thức của toàn thể cán bộ kỹ thuật, quản lý trong doanh nghiệp, đẩy nhanh công cuộc
hiện đại hóa quá trình sản xuất.
1.5.2 Khái quát quy trình sản xuất và cung cấp nước sạch
Hình 0.6: Sơ đồ hệ thống cấp nước dùng nguồn nước sông (nước mặt) [13]
Với một doanh nghiệp sản xuất và cung cấp nước sạch cấp Công ty thì phổ biến
có tổ chức gồm: vài xí nghiệp sản xuất và cung cấp nước sạch; trong mỗi xí nghiệp có
một hoặc hai (thường là một) nhà máy sản xuất sản xuất nước sạch; hệ thống đường
ống cấp nước thuộc xí nghiệp. Các công ty chuyên ngành nước thường có đặc điểm:

34. 22
các nhà máy sản xuất nước, các phòng chức năng của xí nghiệp và của công ty… cách
xa nhau (có công ty khoảng cách xa nhất lên đến vài chục km), các hệ thống đường
ống… thường trải trên một địa bàn rộng lớn. Và một điều hiển nhiên là theo một thể
thống nhất thì các phòng chức năng tại cấp Công ty, tại xí nghiệp, tại nhà máy và các
thiết bị, máy móc… tại hiện trường phải có sự “liên kết” với nhau để thực hiện việc tổ
chức sản xuất và cung cấp nước sạch. Việc ứng dụng công nghệ SCADA chính là hiện
đại hóa sự liên kết này, “xóa nhòa” khoảng cách.
Trong đó, cần chú ý: hệ thống đường ống là một mạng gồm nhiều đường ống
có kích thước khác nahu và mạng này luôn phát triển cùng với mức phát triển các địa
chỉ và hộ tiêu dùng nước sạch.
Với quy trình sản xuất và cung cấp nước sạch một cách đơn giản này, cũng dễ
nhận thấy ngay rằng: để nâng cao hiệu quả điều hành quá trình này, cần phải trực
quan giám sát liên tục các thông số kỹ thuật sau:
Lượng nước thô khai thác: thông số này liên quan đến phí phải trả về khai
thác tài nguyên và là một thông số liên quan đến đánh giá tổn thất nước
Các thông số đo lường cần giám sát/ lưu trữ của quá trình sản xuất và cung
cấp nước sạch, gồm: mức nước trong bể nước thô/ nước sạch/các bể thuộc các công
đoạn của quá trình xử lý nước/hàm lượng clo dư/ các áp lực nước trên các đường ống(
cả trong nhà máy và các điểm cần thiết trên mạng đường ống cung cấp nước sạch)/độ
PH/độ đục/độ lắng cặn.
Lượng nước sạch cung cấp: tại đầu ra của nhà máy tổng lượng nước sạch tại
các hố và địa chỉ tiêu dùng nước. Thông số này liên quan đến thu tiền nước và việc
đánh giá tổn thất nước cũng như hiệu quả sản xuất kinh doanh.
Tình trạng kỹ thuật của các thiết bị, máy móc trong nhà máy, gồm: thông báo
trạng thái tức thời chất lượng kỹ thuật, lượng điện năng tiêu thụ….
Như vậy, tất cả các thông tin trên cần phải được thể hiện trực quan sinh động
trên các màn hình đặt tại các phòng chức năng liên quan đến điều khiển/ giám sát/ và
thu thập dữ liệu. Điều này hoàn toàn được thỏa mãn bởi hệ SCADA với phần mềm
chuyên dụng cho ngành nước cũng những thiết bị phần cứng tương thích.

35. 23
1.5.3 Cấu hình hệ SCADA cho hệ thống cung cấp nước sạch
Hiện nay, các doanh nghiệp sản xuất và cung cấp nước sạch đang có nhu cầu thiết
lập mạng SCADA - Biến tần nhằm thỏa mãn nâng cao năng lực quản lý và tiết giảm
năng lượng điện. Tuy nhiên, để thiết lập hoàn chỉnh và khai thác hết các tính năng (do
phần mềm quy định) mạng này đòi hỏi nguồn vốn đầu tư để nâng cao thiết bị/máy móc
tại hiện trường sao cho phù hợp với đòi hỏi của hệ SCADA. Vì vậy, các doanh nghiệp
cần phải cân nhắc từ thực tế thiết bị/ máy móc của mình và các nguồn vốn để hoạch
định kế hoạch đầu tư nhằm thỏa mãn dần các tiêu chí trên.
Hình 0.7: Sơ đồ khối hệ thống SCADA cho nhà máy cung cấp nước sạch

36. 24
Cấu hình cơ bản mạng SCADA cho một “nhánh” của doanh nghiệp (có những
đặc điểm về tổ chức như đã nêu trên) sản xuất và cung cấp nước sạch, có dạng tổng
thể như Hình 0.7
Trong đó:
Trung tâm điều độ công ty (TTĐĐCTY) có chức năng giám sát, thu thập dữ
liệu về quá trình sản xuất và cung cấp nước sạch của các xí nghiệp thành viên, giúp
lãnh đạo công ty trong công tác quản lý sản xuất và kinh doanh, trung tâm này đặt
ngay tại trụ sở công ty và trong nó có:
 Máy tính để đảm bảo giám sát và thu thập dữ liệu với cấu hình tối thiểu: CPU
là loại Pentium IV/3GHz; RAM 512MB; Monitor 17” LCD; Hard dish 80GB; FDD
3 ½”; CD-RW/DVD 52X; Network Card LAN, Ethernet 10/100Mbps; hệ điều hành
Windows 2000 Pro/Win NT/Win XP và kèm theo đầy đủ phụ kiện như Mouse,
keyboard,…;
 Màn hình giám sát có đặc điểm: LCD, TV/Monitor; kết nối PC/RS232
 Switch mạng truyền thông (LAN Switch) có cấu hình tối thiểu: 08 cổng giao
tiếp RJ45, tốc độ truyền dữ liệu 10/100 Mbit/s, giao thức truyền thông và hoạt động
TCP/IP, UTP, ISO;
 Modem sử dụng công nghệ quay số thuê bao điện thọai có: tốc độ 56 Kbps,
tính bảo mật cao, sử dụng các ứng dụng Internet
Phòng điều độ xí nghiệp (PĐĐXN) có chức năng điều khiển, giám sát và thu
thập dữ liệu quá trình sản xuất của nhà máy và cung cấp nước sạch của mạng đường
ống do xí nghiệp phụ trách. PĐ ĐXN có thể đặt ngay trong nhà máy (khi này phòng
điều độ nhà máy và PĐ ĐXN là một) hoặc đặt tại một nơi khác ( cách xa nhà máy và
gần với một trạm van quan trọng nhất) tùy thuộc vào địa hình sở tại. Tại PĐ ĐXN bố
trí máy tính chủ thực hiện mọi chức năng chính của hệ SCADA. Máy tính đặt tại đây
là máy tính chủ, thực hiện chức năng điều khiển(tức điều phối vận hành đồng thời là
máy tính kỹ thuật), giám sát và thu thập dữ liệu. Máy tính chủ hoạt động liên tục
24/24h, có cấu hình tại TTĐ ĐCTY

37. 25
Phòng điều độ nhà máy (PĐ ĐNM) có chức năng giám sát hiện trường và là
nơi nhận mọi thông tin từ các cấp quản lý để thực hiện ngay tại nhà máy (trong trường
hợp PĐ ĐNM và PĐ ĐXN là một thì nơi đây thực hiện chức năng như PĐ ĐXN)
máy tính và các thiết bị khác có cấu hình tương tự như tại TTĐ ĐCTY
Trạm vận hành van có chức năng điều khiển van trên các đường ống (chủ yếu
tại các ngã ba phân nhánh đường ống) để đảm bảo áp lực nước trên mạng đường ống
khu vực và thu thập dữ liệu về lượng nước tiêu thụ tại khu vực đó). Trong trạm có
PLC, màn hình tương tác Người- Máy (HMI) và kết nối với máy tính chủ
Thiết bị ghép nối (Modem) theo đường điện thoại có chức năng đảm bảo
truyền thông giữa các máy tính. Đây là một biện pháp (một cách thận trọng) có thể
nói là rất phù hợp về kinh tế- kỹ thuật cho doanh nghiệp. Để thực hiện doanh nghiệp
cần thuê bao đường truyền riêng với Bưu điện sở tại
Thiết bị chuyển đổi truyền thông (ADP) có chức năng kết nối truyền thông
giữa PLC và máy tính (PC)
Các tín hiệu đo lường cần thiết đưa về PLC gồm: áp lực nước (AP), hàm lượng
clo dư (CLO), độ PH, độ đục (NTU), độ lắng cặn (TDS), lưu lượng nước (Flow), điện
năng tiêu thụ của các trạm (KW TR) mức nước (Level), các tín hiệu thể hiện trạng
thái của các cơ cấu chấp hành (bơm, động cơ điện, biến tần,…), các van.
Từ Hình 0.7 và nguyên lý hoạt động của hệ thống SCADA, không khó lắm để
hiểu nguyên lý hoạt động một cách tổng quan mạng SCADA cho một “nhánh” công
ty cấp nước, cũng như mạng SCADA cho toàn công ty có nhiều xí nghiệp và các hệ
thống mạng đường ống cấp nước. Vì vậy, người viết bài thấy không nhất thiết phải
mô tả kỹ nguyên lý trên Hình 0.7. Khi thiết kế cụ thể, cần phải:
Lưu ý đến việc chống sét ở mạng đường điện thoại bằng cách lắp các thiết bị
bảo vệ chống sét (FSP) trước mỗi Modem.
Lưu ý đến việc cấp nguồn cho PLC. Nguồn điện cấp cho PLC phải được
truyền qua biến áp cách ly (có quan hệ 1:1 giữa điện áp vào và điện áp ra) và qua ổn
áp để đảm bảo tránh “sốc điện” và ổn định điện áp cấp cho PLC.

38. 26
Lưu ý đến việc chống sét cho máy tính và PLC ở mạng nguồn (thông thường
là 220VAC) bằng cách lắp các thiết bị bảo vệ chống sét (FSP) trên đường nguồn trước
khi cấp điện cho máy tính và PLC.
1.5.4 Cấu hình mạng SCADA - Biến tần cho các trạm bơm
Hình 0.8: Cấu hình cơ bản mạng SCADA biến tần cho trạm bơm
Trong sản xuất và cung cấp nước sạch, việc tiêu thụ năng lượng điện là rất lớn
(đặc biệt ở các trạm bơm nước thô và nước sạch). Vì vậy, việc sử dụng kỹ thuật biến
tần trong các hệ truyền động điện của các trạm bơm là đòi hỏi cấp thiết nhằm tiết
giảm năng lượng điện tiêu thụ. Khi này sẽ tạo nên mạng SCADA biến tần tại các trạm
bơm, mạng này có cấu hình đơn giản như Hình 0.8 có tính thực tế và hiệu quả cao
hơn.
Hiện nay, các doanh nghiệp sản xuất và cung cấp nước sạch đang có nhu cầu
thiết lập mạng SCADA biến tần nhằm thỏa mãn nâng cao năng lực quản lý và tiết
giảm năng lượng điện. Tuy nhiên, để thiết lập hoàn chỉnh và khai thác hết các tính
năng (do phần mềm quy định) mạng này đòi hỏi nguồn vốn đầu tư để nâng cao thiết
bị/máy móc tại hiện trường sao cho phù hợp với đòi hỏi của hệ SCADA. Vì vậy, các
doanh nghiệp cần phải cân nhắc từ thực tế thiết bị/ máy móc của mình và các nguồn
vốn để hoạch định kế hoạch đầu tư nhằm thỏa mãn dần các tiêu chí trên.
1.5.5 Các chức năng của hệ thống SCADA
 Chức năng điều khiển và giám sát:
Trên tất cả các máy tính và màn hình giám sát (loại 32in) thuộc hệ thống sẽ có
tập các trang màn hình công nghệ dưới dạng các sơ đồ MIMICS. Mỗi trang màn hình

39. 27
là một sơ đồ tương ứng cho một công đoạn (hay cho một khu vực) của quá trình sản
xuất và cung cấp nước:
Hình 0.9: Mô phỏng trang màn hình giao diện hệ thống phân phối
- Các sơ đồ bố trí các thiết bị/máy móc (bằng hình vẽ biểu trưng) trong nhà
máy/trạm và các ngã ba đường ống tương ứng với chiều diễn tiến của quy trình sản
xuất nước và cung cấp nước.
- Trên các sơ đồ này sẽ hiển thị trạng thái thực của các thiết bị (chạy/không chạy
bằng các ô màu), các giá trị analog của các tín hiệu đo lường tức thời và cả tích lũy
(gồm: áp lực, lưu lượng, nồng độ Clo dư, độ lắng cặn, nồng độ PH, công suất trạm
điện…) tại các trạm bơm nước thô, trạm bơm nước sạch, các công đoạn của quá trình
xử lý nước… và các điểm (ngã ba) cần thiết trên các hệ thống đường ống cấp nước.
Hình 0.9 mô phỏng trang màn hình giao diện cho một ngã ba đường ống cấp nước
sạch đi hai vùng, màn hình này hiện lên khi nhấp chuột vào ô Tr. Cụm van… (tên)
trên trang màn hình giao diện NMN… (tên) chẳng hạn.
- Trên các sơ đồ này còn hiển thị các bảng thông số để người vận hành có thể
nhập các thông số điều khiển và các ô (được hiểu như là các phím lệnh) lệnh để ra
lệnh điều khiển các cơ cấu chấp hành.

40. 28
 Chức năng cảnh báo và báo lỗi:
Trong các trang màn hình công nghệ có ô Alarms để vào trang cảnh báo và báo
lỗi. Trang này hiển thị các trạng thái lỗi của các thiết bị/máy móc/tín hiệu. Các trạng
thái lỗi được hiển thị ở hai dạng khác nhau:
- Được thể hiện dưới dạng các biểu tượng đèn báo (ô tròn nhỏ) trên màn hình
công nghệ, mỗi biểu tượng sẽ ứng với tên của một thiết bị/máy móc hay tên của một
tín hiệu khi có lỗi. Dạng hiển thị này mang tính tức thời.
- Khi hệ thống phát hiện bất kì một lỗi nào thì lỗi đó sẽ tự động được lưu vào
bảng danh sách lỗi (Alarm List). Do đó, người vận hành có thể tra cứu lại các lỗi
trong quá khứ theo khoảng thời gian mong muốn hay tìm lỗi của các thiết bị trong
một nhóm (hoặc khu vực) nào đó… và cuối cùng là có thể in ra danh sách các lỗi,
hay in ra file để lưu trữ. Dạng hiển thị này phục vụ cho công tác thống kê, quản lý lỗi
và trên cơ sở đó giúp các kỹ thuật viên có hướng xử lý lỗi.
 Chức năng lưu trữ các thông số vận hành của các thiết bị/máy móc và vẽ
đồ thị:
Trong quá trình sản xuất và cung cấp nước sạch, các thông số vận hành của: các
bơm trong các trạm bơm, các thiết bị/máy móc thuộc các công đoạn xử lý nước, các
van trên các tuyến đường ống… sẽ được lưu tự động trong các file dữ liệu của hệ
thống (Historical Data). Hệ thống sẽ sử dụng các thông tin trong file này để thực hiện
vẽ đồ thị. Thông qua các bản vẽ này, các kỹ thuật viên sẽ biết được trạng thái hoạt
động của thiết bị/máy móc trong quá khứ. Các biểu đồ sử dụng các “Historical Data”
để vẽ được gọi là “Historical Trending”. Một dạng Trending khác là Online Trending
(hay còn gọi là Real Time Trending) có đặc điểm: dữ liệu dùng để vẽ đồ thị được lấy
trực tiếp từ các giá trị thực của các thiết bị/máy móc. Khi kỹ thuật viên mở một ô để
xem Realtime Trending thì ngay khi mở ra hệ thống mới bắt đầu vẽ (vì thế mà kỹ
thuật viên quan sát được tức thời trạng thái của thiết bị/máy móc), còn ở Historical
Trending thì do dữ liệu đã được lưu trước nên kỹ thuật viên chỉ việc chỉ ra khoảng
thời gian nào để xem.
 Chức năng tạo lập và thực thi điều khiển:

41. 29
Trong phần mềm có các trang chứa các công thức sản xuất cho ngành nước, người
vận hành chọn trước các công thức thích hợp theo yêu cầu công nghệ và tiêu chuẩn chất
lượng của Việt Nam để nhập thông số và qua đó vận hành thiết bị/máy móc.
 Chức năng báo cáo, thống kê và in ấn:
Phần mềm đảm bảo thỏa mãn sử dụng các dữ liệu đã được lưu trữ để trình bày
ra các biểu mẫu (các biểu mẫu được thiết kế theo yêu cầu của doanh nghiệp) và in ra
từ máy in hoặc ra file CDROM để tiện lưu trữ lâu dài. Việc báo cáo có hai dạng:
- Theo định kỳ: khi đến một chu kỳ hay sau một khoảng thời gian được ấn định
bởi Lãnh đạo doanh nghiệp lúc thiết kế (chẳng hạn sau mỗi ca, mỗi ngày, mỗi tháng,
mỗi quý…) thì hệ thống sẽ tự động sắp xếp và thống kê các thông số theo yêu cầu và
truyền sang máy in hay file.
- Theo yêu cầu: tại bất kì thời điểm nào khi hệ thống hoạt động, người vận hành
(hoặc có yêu cầu từ Lãnh đạo) cũng có thể cho hệ thống in ra những báo cáo trong
danh mục các loại báo cáo đã được thiết kế.
 Chức năng bảo mật và phân quyền sử dụng hệ thống:
Đây là một trong những chức năng quan trọng của hệ thống, nó đảm bảo bí mật
thông tin doanh nghiệp và điều khiển thiết bị/máy móc tại hiện trường một cách tập
trung nhất (điều này tránh được những sự cố kỹ thuật và chất lượng sản phẩm do
những người không có trách nhiệm khi vào hệ thống) thông qua việc phân cấp sử
dụng hệ thống. Hệ thống sẽ quy định rõ các quyền vận hành/giám sát các nhóm thiết
bị/máy móc tương ứng với từng công đoạn của quá trình sản xuất và cung cấp nước
cho từng người vận hành, tức mỗi người vận hành khi login vào thì sẽ có một số
quyền hạn nhất định nào đó. Các quyền và phân cấp quyền sẽ được thực hiện khi thiết
kế hệ thống theo yêu cầu cụ thể dựa trên cách tổ chức mạng của doanh nghiệp. Chức
năng này đảm bảo hệ thống được vận hành một cách an toàn và hiệu quả hơn, đồng
thời hệ thống cũng lưu trữ nhật kí vận hành tương ứng với quyền được định. Thông
thường, sự phân quyền trong hệ thống SCADA của một doanh nghiệp sản xuất và
cung cấp nước cũng giống như các Công ty có các nhà máy công nghiệp và hệ thống
các phòng ban, cụ thể như sau:

42. 30
Cấp 1: Cấp quản lý hệ thống
Ở cấp này, về nguyên tắc người sử dụng được sử dụng tất cả những chức năng
điều khiển/giám sát mà hệ thống SCADA cung cấp. Thực tế với các doanh nghiệp
sản xuất và cung cấp nước tại nước ta với cấu hình cơ bản của hệ SCADA như đã mô
tả ở bài kỳ trước thì cấp quản lý hệ thống được hiểu như sau: Phòng điều độ xí nghiệp
hoặc Phòng điều độ nhà máy trong trường hợp Phòng điều độ xí nghiệp nằm trong
nhà máy sẽ thực hiện Điều khiển/giám sát; Trung tâm điều độ công ty TTĐĐCTY và
một số phòng ban chức năng (phòng kỹ thuật, phòng quản lý thiết bị, phòng kinh doanh)
của công ty sẽ thực hiện Giám sát là chính, việc điều khiển hệ thống thiết bị/máy móc
khi phát hiện có bất thường được thực hiện qua thông tin liên lạc (điện thoại chẳng hạn)
để báo cho Phòng điều độ xí nghiệp. Cấp quản lý hệ thống còn có thêm quyền thao tác
trên tất cả các tham số quan trọng của hệ thống, có thể sửa đổi lại vùng giao diện hệ
thống.
Cấp 2: Cấp giám sát
Ở cấp này, người sử dụng khi vào hệ thống sẽ được quan sát trạng thái hoạt động
của các thiết bị/máy móc/đường ống trong toàn nhà máy hoặc từng công đoạn (tùy
thuộc vào chức năng và vị trí của từng người ở cấp này); được cung cấp các thông số
hoạt động, các cảnh báo, báo cáo thuộc phạm vi mình quản lý điều hành. Cấp này gồm:
các văn phòng điều độ của xí nghiệp, một số phòng chức năng của công ty (phòng kinh
doanh, phòng quản lý thiết bị…). Như vậy, ở cấp này người sử dụng sẽ xem được hầu
hết các trang màn hình công nghệ (gồm: hệ thống sản xuất nước tại các nhà máy, hệ
thống bơm, hệ thống cụm van, hệ thống xử lý nước…), tuy nhiên sẽ không vào được
một số trang liên quan đến nhập thông số và điều khiển.
Cấp 3: Cấp vận hành
Ở cấp này, người sử dụng sẽ có những chức năng như cấp 2 và bên cạnh đó còn
được phép vận hành các thiết bị/máy móc theo từng cụm nhất định hoặc nhập
những thông số nhất định cho thiết bị Đo lường, điều khiển tương ứng với từng
khu vực thuộc phạm vi người đó quản lý. Như vậy, cấp này gồm phòng điều khiển

43. 31
tại từng xưởng, từng công đoạn; các trạm vận hành van; của quy trình sản xuất và
cung cấp nước.

44. 32
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ SCADA CHO XÍ NGHIỆP NƯỚC SẠCH
TÍCH LƯƠNG
Công ty Cổ phần Nước sạch Thái Nguyên, tiền thân là nhà máy nước Thái
Nguyên thành lập năm 1962 và đi vào hoạt động theo mô hình công ty cổ phần từ
ngày 1/1/2010, là đơn vị phụ trách việc đảm bảo cung cấp nước sạch cho sinh hoạt
và sản xuất trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên
Qua hơn lăm mươi năm, mặc dù đã rất nhiều lần được đổi tên: Từ Nhà máy
nước Túc Duyên; Nhà máy nước Bắc Thái, Công ty Cấp nước Bắc Thái, Công ty Cấp
nước Thái Nguyên và đến nay là Công ty Cổ phần Nước sạch Thái Nguyên. Mỗi lần
đổi tên là mỗi lần lại mở ra trang sử mới cho công ty với rất nhiều thành tích nổi bật.
Tháng 12/1999 dự án cấp nước và vệ sinh Thành phố Thái Nguyên được triển khai
khẩn trương, khi đó ba giếng khai thác nước mới là KT1, KT2, H37 tại phường Túc
Duyên đi vào hoạt động, nâng công xuất Nhà máy nước Túc Duyên từ 7.000m3/ngày
lên 10.000m3/ngày. Sau một thời gian nỗ lực và khẩn trương xây dựng, đúng vào dịp
Thành phố Thái Nguyên kỷ niệm 40 năm ngày thành lập, Nhà máy nước Tích Lương
chính thức sản xuất, bơm nước hòa vào hệ thống cấp nước của thành phố, góp phần
đưa tổng công suất của công ty lên 45.000m3 /ngày, đảm bảo cung cấp đủ nước sạch
cho Thành phố Thái Nguyên và các vùng lân cận.
2.1 THÔNG TIN VỀ NHÀ MÁY NƯỚC SẠCH TÍCH LƯƠNG
2.1.1 Khái quát chung về nhà máy nước sạch Tích Lương
Nhà máy nước sạch Tích Lương là nhà máy xử lí nước trực thuộc Công ty Cổ
phần Nước sạch Thái Nguyên có cở sở đặt tại xã Tích Lương- TP. Thái Nguyên với
tiền thân là dự án nhà máy nước Tích Lương năm 2002. Theo quyết định số 27/QĐ-
HĐQT ngày 16 tháng 5 năm 2019, Nhà máy nước sạch Tích Lương trở thành đơn vị
trực thuộc Xí nghiệp nước sạch Sông Công.
Với hệ thống dây chuyền xử lý nước tiên tiến của Đức và hơn 30 lao động đang
làm việc, nhà máy nước sạch Tích Lương hiện đang là nhà máy có sản lượng nước
sản xuất lớn nhất của Công ty Cổ phần nước sạch Thái Nguyên. Từ năm 2010 công
suất được nâng lên 30.000m3/ng.đêm, thực tế khoảng 27.000 m3/ng.đêm. Chi phí xử

45. 33
lí nước hàng năm, và chất lượng nước đầu vào tương đối ổn định. Nước đầu vào của
nhà máy Tích Lương được lấy từ Hồ Núi Cốc qua một hệ thống kênh hở dài 14km
(trực thuộc huyện Đại Từ). Theo tiêu chuẩn 01:2009/BYT của Bộ Y tế về nước sinh
hoạt và số liệu phân tích chất lượng nước thô cho thấy thông số cần xử lí cua xí nghiệp
chủ yếu là độ đục. Với việc ứng dụng các thiết bị, vật liệu, hóa chất như cát thạch
anh, sỏi, lưới lọc PVC, vôi, phèn, clo, đặc biệt là sử dụng tấm lắng Lamen đã giúp
tăng hiểu quả và công suất xử lí của nhà máy lên 10.000m3/ng.đêm (từ 20.000 –
30.000 m3/ng.đêm) và chất lượng nước đầu ra các thông số đều đạt chuẩn theo quy
định về nước sạch.
Nhà máy nước sạch Tích Lương đã cung cấp nước cho 25/28 phường xã của
thành phố Thái Nguyên, đạt 78% số dân trong thành phố được cấp nước sạch, cung
cấp nước sạch cho khoảng 60.000 hộ dân, làm tăng doanh thu của Công ty Cổ phần
Nước sạch Thái Nguyên đạt trên 100 tỉ đồng, nộp ngân sách nhà nước trên 10 tỉ đồng
và đảm bảo việc làm ổn định cho trên 400 lao động, với mức thu nhập bình quân đạt
6,5 triệu đồng/người/tháng.
Đi kèm với những lợi ích đạt được của Nhà máy nước sạch Tích Lương, trong
quá trình vận hành và xử lí nước cấp tại đây đã phát sinh ra những chất thải như
bùn thải, nước thải, tiếng ồn. Tuy nhiên xí nghiệp đã áp dụng các biện pháp xử lí
để giảm sự ảnh hưởng của chất thải đến mức tối thiểu nhất tới con người và môi
trường xung quanh.
Hồ chứa bùn và nước
thải
(3 hồ, nạo bùn 8 năm/1
lần, được sử dụng cho
trồng trọt)
Hồ chứa nước
thô và sơ lắng
(2 hồ: cho bùn,
cặn lắng xuống)
Bể phản ứng
(tại đây được
trộn với
(NH4)Al2(SO4)3)
Hệ thống bể lắng
(dài 40m, rộng
5m)
Bể lọc nhanh
(V=7.6 m/s, có
vật liệu lọc)
Bể chứa
Trạm bơm cấp 2
(ổn định áp)
Nước từ
Hồ Núi Cốc
Trạm bơm gồm
6 máy bơm
Vôi
(tăng pH)
Clo
Đường ống
dẫn nước
Người sử dụng
(78% số dân thành
phố)
Kênh dẫn
14km
Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ quá trình xử lý nước trong Nhà máy nước sạch Tích Lương

46. 34
Vôi, phèn
Kênh hở 14km
Clo
sơ
bộ
Hồ bùn
Rửa lọc
bằng khí
Phòng thí
nghiệm
Trạm bơm nước thô
Bể hoà trộn phản ứng
Clo sơ
bộ, khử
trùng
Trạm bơm nước sạch
Đường ống bê tông DN1000
Hồ chứa nước thô 1- 2
Bể lắng 1 - 2
Bể lọc
Bể chứa nước sạch 5000 m3
Mạng phân phối
Nước thô kênh Núi Cốc
Hóa chất
Phèn - Vôi
Clo khử trùng
Bơm rửa
ngược
vôi
Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ nhà máy nước sạch Tích Lương

47. 35
2.1.2 Yêu cầu đối với Hệ SCADA
Như đã được chỉ ra trên Hình 2.2, Hệ SCADA điều khiển – giám sát dây chuyền
công nghệ trong nhà máy sản xuất nước sạch là tương đối phức tạp, liên quan đến
nhiều công đoạn với nhiều công nghệ khác nhau. Do thời gian có hạn, tác giả luận
văn chỉ tập trung vào nghiên cứu thiết kế một phần hệ SCADA cho bộ phận điều
khiển – giám sát trạm bơm nước sạch (trạm bơm cấp 2).
03 động cơ không đồng bộ 3 pha có thông số kỹ thuật cơ bản như sau:
Công suất : 160kW.
Tần số : 50 Hz
Điện áp : 380V (Đấu sao).
Cường độ dòng điện : 282 A (Đấu tam giác), 162 A (Đấu sao).
Tốc độ : 1485 RPM
Trạm bơm cấp 2 nhà máy nước sạch Tích Lương sử dụng 03 máy bơm li tâm
được điều khiển bởi các động cơ công suất 160KW. Bài toán điều khiển đặt ra ở đây
là các bơm này phải được điều khiển sao cho đảm bảo áp lực nước trong đường ống
chính ra mạng ổn định tại một giá trị đặt trước phụ thuộc theo thời gian thực. Để đảm
bảo áp lực (được đo bởi các cảm biến áp lực loại 0-10Bar cho tín hiệu ra dạng dòng
điện 4-20mA), các động cơ bơm được điều khiển bởi các Biến tần có khả năng thay
đổi tần số dòng điện đặt vào động cơ.
Hình 2.3: Động cơ bơm 160KW tại trạm bơm cấp 2

48. 36
Hình 2.4: Mác động cơ bơm 160KW
Hình 2.5: Cảm biến áp suất

49. 37
2.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG SCADA - IoT
2.2.1 Lựa chọn phương án
Hình 2.6: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển
Xuất phát từ nhu cầu thực tế điều khiển ổn định áp lực trên đường ống chính nhà
máy nước sạch Tích Lương, hai mô hình hệ thống SCADA được đưa ra xem xét.
 Phương án số 1: Sử dụng Bộ Biến tần + Bộ Vi xử lý + Cảm biến áp suất [14]
Phương pháp này có hiệu suất chi phí thấp, bộ vi xử lý chip đơn (MCU) thuận
tiện để sử dụng, khó lập trình do đó độ linh hoạt gỡ lỗi kém, vì vậy nó phù hợp với
hệ thống công suất nhỏ.
 Phương án số 2: Sử dụng Bộ Biến tần + PLC + Cảm biến áp suất [15]
Loại hệ thống điều khiển này có giao diện truyền thông tốt, có thể dễ dàng trao
đổi dữ liệu với các hệ thống khác và khả năng gỡ lỗi PLC dễ. Nhờ khả năng chống
nhiễu mạnh, độ tin cậy cao của PLC, độ tin cậy của hệ thống được tăng lên rất nhiều.
Vì vậy, hệ thống này có thể áp dụng cho tất cả các loại yêu cầu khác nhau. Tuy nhiên
hệ thống lại có giá thành cao.
Sau khi xem xét về mặt kinh tế - kỹ thuật của bản thiết kế, tác giả đã chọn
phương án số 1.

50. 38
2.2.2 Thực thi phần cứng Hardware
 Thiết kế mạch điều khiển sử dụng bộ Vi xử lý STM32F103
Những đặc điểm nổi trội của dòng ARM Cortex đã thu hút các nhà sản xuất IC,
hơn 240 dòng vi điều khiển dựa vào nhân Cortex đã được giới thiệu. Không nằm
ngoài xu hướng đó, hãng sản xuất chip ST Microelectronic đã nhanh chóng đưa ra
dòng STM32. STM32 là vi điều khiển dựa trên nền tảng lõi ARM Cortex-M3 thế hệ
mới do hãng ARM thiết kế. Lõi ARM Cortex-M3 là sự cải tiến từ lõi ARM7 truyền
thống từng mang lại thành công vang dội cho công ty ARM. [16]
 Một vài đặc điểm nổi bật của STM32
ST đã đưa ra thị trường 4 dòng vi điều khiển dựa trên ARM7 và ARM9, nhưng
STM32 là một bước tiến quan trọng trên đường cong chi phí và hiệu suất
(price/performance), giá chỉ gần 1 Euro với số lượng lớn, STM32 là sự thách thức
thật sự với các vi điều khiển 8 và 16-bit truyền thống. STM32 đầu tiên gồm 14 biến
thể khác nhau, được phân thành hai dòng: dòng Performance có tần số hoạt động của
CPU lên tới 72Mhz và dòng Access có tần số hoạt động lên tới 36Mhz. Các biến thể
STM32 trong hai nhóm này tương thích hoàn toàn về cách bố trí chân (pin) và phần
mềm, đồng thời kích thước bộ nhớ FLASH ROM có thể lên tới 512K và 64K SRAM.
Nhánh Performance hoạt động với xung nhịp lên đến 72Mhz và có đầy đủ các
ngoại vi, nhánh Access hoạt động với xung nhịp tối đa 36Mhz và có ít ngoại vi hơn
so với nhánh Performance.
Sự tinh vi
Thoạt nhìn thì các ngoại vi của STM32 cũng giống như những vi điều khiển
khác, như hai bộ chuyển đổi ADC, timer, I2C, SPI, CAN, USB và RTC. Tuy nhiên
mỗi ngoại vi trên đều có rất nhiều đặc điểm thú vị. Ví dụ như bộ ADC 12-bit có tích
hợp một cảm biến nhiệt độ để tự động hiệu chỉnh khi nhiệt độ thay đổi và hỗ trợ nhiều
chế độ chuyển đổi. Mỗi bộ định thời có 4 khối capture compare (dùng để bắt sự kiện
với tính năng input capture và tạo dạng sóng ở ngõ ra với output compare), mỗi khối
định thời có thể liên kết với các khối định thời khác để tạo ra một mảng các định thời
tinh vi hơn. Một bộ định thời cao cấp chuyên hỗ trợ điều khiển động cơ, với 6 đầu ra