SCADA -Supervisory
Control and Data
Acquisition











Biên soạn: Nguyễn Bá Vượng

Giới thiệu về SCADA
Cơ sở hạ tầng của SCADA
Remote Terminal Units (RTUs)
Programmable Logic Controllers
(PLCs)
Human-Machine Interface (HMI)
Cảm biến và thiết bị đo lường
Thiết bị điều khiển (Actuators) –
Cơ cấu chấp hành
Giao thức truyền thông trong
SCADA
An ninh và bảo mật trong SCADA
Ứng dụng thực tế của SCADA
Xu hướng phát triển của SCADA

Lời mở đầu
Trong thời đại hiện đại của công nghệ thông tin và tự động hóa, hệ thống
SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) đóng vai trò vô
cùng quan trọng trong việc giám sát và điều khiển các quy trình công
nghiệp và hạ tầng cơ sở. SCADA không chỉ đơn thuần là một công nghệ,
mà là sự kết hợp hài hòa giữa các thành phần kỹ thuật, khoa học và quản
lý, mang đến sự hiệu quả và tin cậy cho các ngành công nghiệp và các
lĩnh vực khác.
Cuốn sách này được viết nhằm cung cấp cho độc giả một cái nhìn tổng
quan về SCADA, từ những khái niệm cơ bản đến các ứng dụng nâng cao
và xu hướng phát triển trong tương lai. Chúng tôi hy vọng rằng cuốn
sách sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về các thành phần quan trọng của hệ thống
SCADA, cũng như giúp bạn áp dụng các kiến thức này vào thực tế công
việc một cách hiệu quả.
Các chương trong cuốn sách bao gồm:












Chương 1: Giới thiệu về SCADA
Chương 2: Cơ sở hạ tầng của SCADA
Chương 3: Remote Terminal Units (RTUs)
Chương 4: Programmable Logic Controllers (PLCs)
Chương 5: Human-Machine Interface (HMI)
Chương 6: Cảm biến và thiết bị đo lường
Chương 7: Thiết bị điều khiển (Actuators) – Cơ cấu chấp hành
Chương 8: Giao thức truyền thông trong SCADA
Chương 9: An ninh và bảo mật trong SCADA
Chương 10: Ứng dụng thực tế của SCADA
Chương 11: Xu hướng phát triển của SCADA

Mỗi chương sẽ cung cấp kiến thức chi tiết, ví dụ minh họa và các ứng
dụng thực tế, giúp bạn phát triển kỹ năng và hiểu biết sâu hơn về
SCADA. Cuốn sách cũng sẽ đi sâu vào các giao thức truyền thông, an
ninh mạng và những thách thức hiện đại mà hệ thống SCADA đang phải
đối mặt.
TỔNG QUAN VỀ SCADA | - Tổng hợp và biên soạn Nguyễn Bá Vượng 1

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn bạn đã chọn cuốn sách này để nghiên
cứu và hy vọng rằng nó sẽ là nguồn tài liệu hữu ích cho sự nghiệp học
tập và nghiên cứu của bạn.
Trân trọng,

TỔNG QUAN VỀ SCADA | - Tổng hợp và biên soạn Nguyễn Bá Vượng 2

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ SCADA
1.1 Định nghĩa và Lịch sử phát triển của SCADA
1.2 Các thành phần chính của hệ thống SCADA
1.3 Ứng dụng của SCADA trong công nghiệp và cuộc sống
1.4 Lợi ích và thách thức của việc triển khai hệ thống SCADA

TỔNG QUAN VỀ SCADA | - Tổng hợp và biên soạn Nguyễn Bá Vượng 3

1.1. Định nghĩa và Lịch sử phát triển của SCADA
Định nghĩa của SCADA
SCADA là viết tắt của "Supervisory Control and Data Acquisition", dịch
ra tiếng Việt có nghĩa là "Giám sát, Điều khiển và Thu thập Dữ liệu".
Đây là một hệ thống tự động hoá dùng để giám sát, điều khiển và thu
thập dữ liệu từ các quy trình hoặc thiết bị trong các nhà máy, nhà điều
hành và hệ thống cơ sở hạ tầng.
Lịch sử phát triển của SCADA
1. Thập niên 1950-1960: SCADA bắt nguồn từ nhu cầu quản lý và
giám sát các hệ thống điện lực và công nghiệp. Ban đầu, các hệ
thống này sử dụng các thiết bị cơ học và điện cơ học để thu thập dữ
liệu.
2. Thập niên 1970: Sự phát triển của vi xử lý và máy tính đã dẫn đến
sự xuất hiện của các hệ thống SCADA điện tử. Các hệ thống này
sử dụng vi xử lý để xử lý dữ liệu thu thập từ các điểm giám sát và
cho phép điều khiển từ xa các thiết bị công nghiệp.
3. Thập niên 1980-1990: Sự phổ biến của các giao thức truyền thông
như Modbus, DNP3 và các kết nối mạng điều khiển đã giúp
SCADA mở rộng khả năng kết nối và quản lý hơn.
4. Thập niên 2000-2010: SCADA tiếp tục phát triển với sự tích hợp
của Internet và công nghệ mạng, cung cấp khả năng giám sát và
điều khiển từ xa thông qua mạng Internet.
5. Hiện tại và tương lai: SCADA hiện đại đã tích hợp các công nghệ
mới như Cloud Computing, AI (trí tuệ nhân tạo) và IoT (Internet of
Things), mở ra các tiềm năng mới trong việc tự động hoá và quản
lý thông minh các quy trình công nghiệp và hạ tầng.
SCADA không chỉ đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hoạt
động và quản lý nguồn lực, mà còn là công cụ cốt lõi để đảm bảo an toàn
và hiệu quả trong các ngành như điện lực, dầu khí, xử lý nước và các
ngành công nghiệp quan trọng khác trên toàn thế giới.
Các thành phần chính của hệ thống SCADA
TỔNG QUAN VỀ SCADA | - Tổng hợp và biên soạn Nguyễn Bá Vượng 4

Bao gồm các phần sau:
1. Remote Terminal Units (RTUs):
o RTUs là các thiết bị điện tử được đặt tại các điểm giám sát từ
xa như các nhà máy, trạm điện, nhà máy nước, v.v.
o Chức năng chính của RTUs là thu thập dữ liệu từ các cảm
biến và thiết bị đo lường, sau đó truyền dữ liệu này về trung
tâm điều khiển.
2. Programmable Logic Controllers (PLCs):
o PLCs là các thiết bị điều khiển lập trình có khả năng điều
khiển các thiết bị và quy trình công nghiệp.
o Chủ yếu được sử dụng để xử lý dữ liệu và điều khiển các thiết
bị trên tầng điều khiển.
3. Human-Machine Interface (HMI):
o HMI là giao diện người-máy, cung cấp các công cụ để người
vận hành tương tác với hệ thống SCADA.
o Thông qua HMI, người vận hành có thể xem trạng thái hoạt
động của hệ thống, điều khiển thiết bị và nhận các báo cáo và
cảnh báo.
4. Cảm biến và Thiết bị Đo lường:
o Đây là các thiết bị được sử dụng để đo lường các thông số vật
lý như nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, mức nước, v.v.
o Các cảm biến này gửi dữ liệu về RTUs để xử lý và truyền tải
đến trung tâm điều khiển.
5. Thiết bị Điều khiển (Actuators):
o Actuators là các thiết bị được điều khiển để thực hiện các
hành động vật lý như bật/tắt, mở/đóng van, điều khiển tốc độ,
v.v.
o Chúng nhận lệnh từ trung tâm điều khiển thông qua RTUs
hoặc PLCs để thực hiện các chức năng điều khiển.
6. Hệ thống mạng và giao thức truyền thông:
o Để kết nối và truyền dữ liệu giữa các thành phần của hệ thống
SCADA, cần có các hệ thống mạng như Ethernet, RS-232,
RS-485 và các giao thức truyền thông như Modbus, DNP3,
IEC 60870-5-101/104.
7. Phần mềm SCADA và Cơ sở dữ liệu:
TỔNG QUAN VỀ SCADA | - Tổng hợp và biên soạn Nguyễn Bá Vượng 5

Phần mềm SCADA cung cấp các công cụ để giám sát, điều
khiển và quản lý hệ thống.
o Các cơ sở dữ liệu được sử dụng để lưu trữ dữ liệu thu thập từ
hệ thống và cung cấp các báo cáo, phân tích để hỗ trợ quyết
định.
8. An ninh và Bảo mật:
o Các biện pháp an ninh và bảo mật được triển khai để bảo vệ
hệ thống SCADA khỏi các mối đe dọa mạng như tấn công từ
xa, phá hoại và lộ thông tin.
o

Các thành phần này cùng nhau tạo nên một hệ thống SCADA hoàn
chỉnh, giúp các tổ chức và doanh nghiệp quản lý và vận hành các quy
trình công nghiệp và hạ tầng cơ sở một cách hiệu quả và an toàn.
Hệ thống SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) có nhiều
ứng dụng quan trọng trong cả công nghiệp và cuộc sống hàng ngày.
Dưới đây là một số ví dụ về các ứng dụng chính của SCADA:
Trong Công nghiệp:
1. Ngành Điện lực:
o SCADA được sử dụng để giám sát và điều khiển hệ thống
phân phối điện, các nhà máy điện và các trạm biến áp.
o Giúp theo dõi các thông số như điện áp, dòng điện, tần số và
thực hiện điều khiển tự động các thiết bị điện.
2. Ngành Dầu khí:
o Hệ thống SCADA giúp giám sát các hoạt động khoan, sản
xuất và vận hành hệ thống ống dẫn dầu khí.
o Theo dõi các thông số về áp suất, lưu lượng dầu và khí, nhiệt
độ và các thông số quan trọng khác.
3. Công nghiệp Quy trình:
o Các nhà máy hóa chất, luyện kim, chế biến thực phẩm và
dược phẩm sử dụng SCADA để giám sát quá trình sản xuất
và điều khiển các thiết bị tự động.
o Quản lý các quy trình tự động hóa và đảm bảo sự ổn định và
hiệu suất của sản xuất.
TỔNG QUAN VỀ SCADA | - Tổng hợp và biên soạn Nguyễn Bá Vượng 6

4. Công nghiệp Nước và Xử lý Nước thải:
o SCADA được áp dụng để giám sát và điều khiển các hệ thống
cung cấp nước và xử lý nước thải.
o Đảm bảo chất lượng nước sạch và quản lý hiệu quả các quá
trình xử lý nước thải.
5. Giao thông và Vận tải:
o SCADA được sử dụng trong quản lý giao thông, giám sát các
hệ thống điều khiển tàu điện ngầm, đường sắt và các phương
tiện vận tải công cộng.
o Cải thiện việc điều hành giao thông và đảm bảo an toàn cho
người tham gia giao thông.
Trong Cuộc sống Hàng ngày:
1. Hệ thống Điều hòa và Điều khiển Nhiệt độ:
o SCADA được sử dụng để giám sát và điều khiển hệ thống
điều hòa không khí, đảm bảo môi trường sống và làm việc
thoải mái và tiết kiệm năng lượng.
2. Quản lý Tòa nhà Thông minh:
o SCADA hỗ trợ trong việc quản lý tòa nhà thông minh, từ
giám sát tiêu thụ năng lượng đến điều khiển thiết bị nhà thông
minh như đèn chiếu sáng, thiết bị điện gia dụng.
3. Quản lý Hệ thống Năng lượng Mặt trời và Điện gió:
o Giúp giám sát và điều khiển các hệ thống năng lượng tái tạo
như điện mặt trời và điện gió để tối ưu hóa sản lượng và quản
lý hoạt động.
4. Giám sát Môi trường và Đối phó với Thảm họa:
o SCADA được sử dụng để giám sát môi trường, như giám sát
chất lượng không khí, nước và đối phó với thảm họa như lụt
lội, cháy rừng, v.v.
SCADA đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hoạt động, nâng
cao hiệu quả và đảm bảo an toàn trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ công
nghiệp lớn đến cuộc sống hàng ngày của con người
Lợi ích của việc triển khai hệ thống SCADA
TỔNG QUAN VỀ SCADA | - Tổng hợp và biên soạn Nguyễn Bá Vượng 7

1. Tăng hiệu quả và năng suất: Hệ thống SCADA giúp tự động hóa
và tối ưu hóa quy trình sản xuất, từ đó tăng hiệu quả và năng suất
của hệ thống công nghiệp.
2. Giảm chi phí vận hành: Bằng cách giám sát và điều khiển từ xa
các thiết bị và quy trình, SCADA giảm thiểu sự phụ thuộc vào lao
động và giảm chi phí vận hành.
3. Quản lý và điều khiển hiệu quả hơn: SCADA cung cấp các công
cụ để giám sát và quản lý các dữ liệu từ các cảm biến và thiết bị
điều khiển, giúp cải thiện quá trình ra quyết định.
4. Giảm thiểu sự cố và thời gian ngừng hoạt động: Nhờ vào khả
năng giám sát liên tục và phản ứng tức thời, SCADA giúp giảm
thiểu các sự cố và thời gian ngừng hoạt động không lường nguy
điên Th reduce costs enhance flexibility improve
5. Cải thiện bảo trì và duy trì: SCADA cung cấp thông tin chi tiết
về trạng thái hoạt động của các thiết bị và hệ thống, giúp dự đoán
và thực hiện bảo trì định kỳ và sửa chữa đúng lúc. Điều này giúp
tăng tuổi thọ và duy trì hiệu suất của các thiết bị công nghiệp.
6. Nâng cao an toàn và an ninh: SCADA cung cấp các tính năng
bảo mật để bảo vệ hệ thống khỏi các mối đe dọa mạng và truy cập
trái phép, đồng thời giúp cải thiện an toàn cho công nhân và môi
trường làm việc.
Thách thức của việc triển khai hệ thống SCADA
1. Chi phí đầu tư ban đầu cao: Việc triển khai hệ thống SCADA đòi
hỏi chi phí đầu tư lớn cho việc mua sắm thiết bị, phát triển phần
mềm và đào tạo nhân viên.
2. Khó khăn trong tích hợp và mở rộng: Đối với các hệ thống công
nghiệp lớn và phức tạp, việc tích hợp và mở rộng hệ thống SCADA
có thể gặp phải nhiều thách thức về kỹ thuật và quản lý.
3. Bảo mật thông tin: SCADA thường xuyên là mục tiêu của các
cuộc tấn công mạng do tính liên kết mạng và quản lý từ xa, đòi hỏi
các biện pháp bảo mật chặt chẽ để bảo vệ các dữ liệu quan trọng và
hoạt động của hệ thống.
TỔNG QUAN VỀ SCADA | - Tổng hợp và biên soạn Nguyễn Bá Vượng 8

4. Đào tạo và quản lý nhân lực: Việc sử dụng hiệu quả hệ thống
SCADA yêu cầu nhân viên có đủ kỹ năng để vận hành, quản lý và
bảo trì hệ thống. Điều này đòi hỏi các chương trình đào tạo liên tục
và quản lý nhân lực chuyên nghiệp.
5. Khả năng mất mát dữ liệu: Mất mát dữ liệu có thể xảy ra do sự
cố kỹ thuật, lỗi hệ thống hoặc tấn công mạng, có thể dẫn đến ảnh
hưởng đến quyết định kinh doanh và hoạt động sản xuất.
6. Vấn đề pháp lý và tuân thủ: Việc triển khai SCADA cũng đôi khi
đối mặt với các vấn đề về pháp lý, như bảo vệ dữ liệu cá nhân và
tuân thủ các quy định ngành.
Tuy nhiên, mặc dù có những thách thức này, lợi ích mà hệ thống
SCADA mang lại vẫn là rất lớn và không thể bỏ qua đối với các tổ chức
và doanh nghiệp trong việc tối ưu hóa quản lý và vận hành.

TỔNG QUAN VỀ SCADA | - Tổng hợp và biên soạn Nguyễn Bá Vượng 9

Chương 2: Cơ sở hạ tầng của SCADA
2.1 Kiến trúc hệ thống SCADA
2.2 Giao thức truyền thông trong SCADA
2.3 Hệ thống mạng và kết nối trong SCADA
2.4 Bảo mật và bảo vệ hệ thống SCADA

TỔNG QUAN VỀ SCADA | - Tổng hợp và biên soạn Nguyễn Bá Vượng 10

2.1 Kiến trúc hệ thống SCADA
Kiến trúc của hệ thống SCADA bao gồm các thành phần chính sau đây,
mỗi thành phần có vai trò quan trọng trong việc giám sát, điều khiển và
thu thập dữ liệu từ các quy trình công nghiệp và hạ tầng cơ sở:
Các thành phần chính của hệ thống SCADA
1. Remote Terminal Units (RTUs):
o RTUs là thiết bị điện tử được đặt tại các điểm giám sát từ xa
như các nhà máy, trạm biến áp, các thiết bị công nghiệp.
o Chức năng chính của RTUs là thu thập dữ liệu từ các cảm
biến và thiết bị đo lường, sau đó truyền dữ liệu này về trung
tâm điều khiển (SCADA master).
2. Programmable Logic Controllers (PLCs):
o PLCs là các thiết bị điều khiển lập trình, được sử dụng để
điều khiển các thiết bị và quy trình trong hệ thống.
o Chủ yếu xử lý các tín hiệu điều khiển và thu thập dữ liệu từ
các thiết bị điều khiển khác.
3. Master Terminal Unit (MTU) hoặc Supervisory Station:
o Đây là trung tâm điều khiển của hệ thống SCADA, thường là
một máy tính có phần mềm SCADA chuyên dụng.
o MTU thu thập, xử lý và hiển thị dữ liệu từ các RTUs và
PLCs, cung cấp giao diện người dùng để quản lý và điều
khiển toàn bộ hệ thống.
4. HMI (Human-Machine Interface):
o HMI là giao diện người-máy, cho phép người vận hành tương
tác với hệ thống SCADA.
o HMI cung cấp các công cụ để xem trạng thái hoạt động của
hệ thống, điều khiển các thiết bị và thiết lập các thông số hoạt
động.
5. Cảm biến và Thiết bị Đo lường:
o Đây là các thiết bị dùng để đo lường các thông số vật lý như
nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, mức nước, v.v.
o Các cảm biến này gửi dữ liệu về RTUs và PLCs để xử lý và
truyền tải đến trung tâm điều khiển.
TỔNG QUAN VỀ SCADA | - Tổng hợp và biên soạn Nguyễn Bá Vượng 11

6. Actuators (Thiết bị Điều khiển):
o Actuators là các thiết bị điều khiển để thực hiện các hành
động vật lý như bật/tắt, mở/đóng van, điều khiển tốc độ, v.v.
o Chúng nhận lệnh từ trung tâm điều khiển thông qua RTUs
hoặc PLCs để thực hiện các chức năng điều khiển.
7. Network Infrastructure (Hạ tầng mạng):
o Hệ thống SCADA sử dụng các phương tiện truyền thông như
Ethernet, RS-232, RS-485 để kết nối các thành phần với nhau
và với trung tâm điều khiển.
o Các giao thức truyền thông như Modbus, DNP3, IEC 608705-101/104 cũng được sử dụng để truyền tải dữ liệu giữa các
thiết bị.
8. Database and Historian:
o Cơ sở dữ liệu và hệ thống Historian lưu trữ các dữ liệu thu
thập từ hệ thống SCADA.
o Các dữ liệu này được sử dụng để phân tích hoạt động hệ
thống, lập báo cáo và hỗ trợ quyết định.
9. Security Measures (Biện pháp bảo mật):
o Hệ thống SCADA đòi hỏi các biện pháp bảo mật chặt chẽ để
bảo vệ dữ liệu và hoạt động của hệ thống khỏi các mối đe dọa
mạng như tấn công từ xa, phá hoại và lộ thông tin.
Kiến trúc của hệ thống SCADA phản ánh sự tích hợp giữa các công nghệ
điện tử, viễn thông và phần mềm, cung cấp một nền tảng mạnh mẽ để
quản lý và điều khiển các quy trình công nghiệp và hạ tầng cơ sở một
cách hiệu quả và an toàn.
2.2 Giao thức truyền thông trong SCADA
Trong hệ thống SCADA, có nhiều giao thức truyền thông được sử dụng
để trao đổi dữ liệu giữa các thành phần khác nhau như RTUs, PLCs, và
trung tâm điều khiển (MTU). Mỗi giao thức có các đặc điểm và ưu điểm
riêng, thích hợp cho các môi trường và yêu cầu khác nhau. Dưới đây là
một số giao thức phổ biến trong SCADA:
1. Modbus:
TỔNG QUAN VỀ SCADA | - Tổng hợp và biên soạn Nguyễn Bá Vượng 12

Đặc điểm: Modbus là giao thức truyền thông phổ biến trong
hệ thống SCADA, hỗ trợ nhiều phương tiện truyền thông như
RS-232, RS-485, Ethernet.
o Ưu điểm: Đơn giản, dễ triển khai, hỗ trợ truyền thông
master-slave và RTU mode.
o Ứng dụng: Thường được sử dụng trong các hệ thống điện
lực, hệ thống quản lý tòa nhà, và các ứng dụng công nghiệp
khác.
DNP3 (Distributed Network Protocol 3):
o Đặc điểm: DNP3 là giao thức được thiết kế cho việc truyền
dữ liệu từ các thiết bị điện tử đến hệ thống giám sát.
o Ưu điểm: Hỗ trợ truyền thông đồng bộ và không đồng bộ,
đáp ứng các yêu cầu bảo mật cao.
o Ứng dụng: Thường được sử dụng trong các hệ thống điện
lực, quản lý nước và xử lý nước thải.
IEC 60870-5-101/104:
o Đặc điểm: Giao thức chuẩn quốc tế dành cho truyền dẫn dữ
liệu giữa các thiết bị điện tử.
o Ưu điểm: Cung cấp các cơ chế bảo mật, kiểm soát lỗi và xác
nhận truyền dẫn dữ liệu.
o Ứng dụng: Thường được sử dụng trong hệ thống điện lực và
các hệ thống quản lý hạ tầng cơ sở.
Profibus:
o Đặc điểm: Giao thức dành cho các mạng trường nghề công
nghiệp, hỗ trợ truyền thông tốc độ cao và thời gian thực.
o Ưu điểm: Thích hợp cho các môi trường công nghiệp có yêu
cầu chính xác và thời gian phản hồi nhanh.
o Ứng dụng: Sử dụng trong các hệ thống tự động hóa công
nghiệp và các quy trình sản xuất.
Ethernet/IP:
o Đặc điểm: Sử dụng công nghệ Ethernet để kết nối các thiết bị
trong hệ thống SCADA.
o Ưu điểm: Hỗ trợ truyền dẫn dữ liệu nhanh chóng và linh
hoạt, phù hợp với các hệ thống lớn và phức tạp.
o

2.

3.

4.

5.

TỔNG QUAN VỀ SCADA | - Tổng hợp và biên soạn Nguyễn Bá Vượng 13

o

Ứng dụng: Thường được sử dụng trong các mạng công
nghiệp và hệ thống tự động hóa hiện đại.

Mỗi giao thức truyền thông trong SCADA có đặc điểm riêng biệt, phù
hợp với các yêu cầu và môi trường sử dụng khác nhau. Việc lựa chọn
giao thức phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo tính tin cậy và hiệu quả
của hệ thống SCADA trong các ứng dụng thực tế.
2.3 Hệ thống mạng và kết nối trong SCADA
Hệ thống mạng và kết nối trong SCADA là một phần quan trọng của cơ
sở hạ tầng công nghiệp hiện đại, đảm bảo cho việc giám sát và điều
khiển các quy trình tự động hoá một cách hiệu quả và an toàn. Dưới đây
là một số khía cạnh chính về hệ thống mạng và kết nối trong SCADA:
Các thành phần chính của hệ thống mạng và kết nối trong SCADA
1. Mạng LAN (Local Area Network):
o Đặc điểm: Mạng LAN được sử dụng để kết nối các thiết bị
SCADA trong cùng một khu vực như một nhà máy, một tòa
nhà hoặc một khu công nghiệp.
o Ứng dụng: Mạng LAN cho phép truyền dẫn dữ liệu nhanh
chóng và tin cậy giữa các thiết bị như RTUs (Remote
Terminal Units), PLCs (Programmable Logic Controllers), và
các thiết bị đo lường với trung tâm điều khiển.
2. Mạng WAN (Wide Area Network):
o Đặc điểm: Mạng WAN kết nối các hệ thống SCADA ở các
địa điểm khác nhau, có thể cách xa đến hàng trăm hoặc hàng
nghìn dặm.
o Ứng dụng: Mạng WAN được sử dụng để kết nối các hệ
thống SCADA trên diện rộng như hệ thống điện lực quốc gia,
hệ thống quản lý nước, nơi có thể sử dụng các kết nối điện
thoại, DSL, cáp quang hoặc mạng di động.
3. Kết nối điện thoại di động (Mobile Network):
o Đặc điểm: Kết nối di động cung cấp khả năng kết nối linh
hoạt, cho phép truyền dẫn dữ liệu từ các thiết bị SCADA đến
TỔNG QUAN VỀ SCADA | - Tổng hợp và biên soạn Nguyễn Bá Vượng 14

trung tâm điều khiển thông qua các thiết bị như điện thoại di
động, modem 4G, 5G,
4. Kết nối đa dạng qua các giao thức truyền thông:




Đặc điểm: Hệ thống SCADA thường sử dụng các giao thức truyền
thông như Modbus, DNP3, IEC 60870-5-101/104, Ethernet/IP để
kết nối và truyền dữ liệu giữa các thiết bị.
Ứng dụng: Các giao thức này đảm bảo khả năng tương thích và
hiệu quả truyền dữ liệu trong các mạng LAN, WAN và điện thoại
di động.

5. Bảo mật mạng và dữ liệu:




Đặc điểm: Bảo mật là một yếu tố quan trọng trong hệ thống
SCADA để bảo vệ dữ liệu quan trọng và đảm bảo tính an toàn của
hệ thống trước các mối đe dọa mạng.
Ứng dụng: Sử dụng các biện pháp bảo mật như mã hóa dữ liệu,
kiểm soát truy cập, mạng riêng may not đuể thong

6. Giao thức truyền thông:
o Đặc điểm: Hệ thống SCADA sử dụng các giao thức truyền
thông như Modbus, DNP3, IEC 60870-5-101/104,
Ethernet/IP để truyền dữ liệu giữa các thiết bị và trung tâm
điều khiển.
o Ứng dụng: Các giao thức này đảm bảo tính tương thích và
hiệu quả trong truyền tải dữ liệu trong các mạng LAN, WAN
và di động.
7. Bảo mật mạng và dữ liệu:
o Đặc điểm: Bảo mật mạng đảm bảo an toàn cho dữ liệu khi
truyền tải qua mạng từ các thiết bị đến trung tâm điều khiển
và ngược lại.
o Ứng dụng: Sử dụng các biện pháp bảo mật như mã hóa dữ
liệu, xác thực người dùng, thiết lập tường lửa và phát hiện
xâm nhập để bảo vệ hệ thống SCADA khỏi các mối đe dọa
mạng.
8. Hệ thống dự phòng và độ tin cậy cao:
TỔNG QUAN VỀ SCADA | - Tổng hợp và biên soạn Nguyễn Bá Vượng 15

Đặc điểm: Để đảm bảo hoạt động liên tục và tin cậy của hệ
thống SCADA, các thiết bị và kết nối thường được thiết kế
với khả năng dự phòng cao.
o Ứng dụng: Các hệ thống SCADA quan trọng thường có các
cơ chế dự phòng như mạng dự phòng, thiết bị dự phòng và
quy trình khôi phục dữ liệu để giảm thiểu rủi ro sự cố và
ngừng hoạt động.
9. Quản lý mạng và giám sát từ xa:
o Đặc điểm: Các công cụ quản lý mạng và giám sát từ xa giúp
điều phối, giám sát và bảo trì hệ thống SCADA một cách hiệu
quả và thuận tiện.
o Ứng dụng: Sử dụng các phần mềm quản lý mạng và giám sát
từ xa để theo dõi hoạt động của các thiết bị, xử lý các sự cố
và duy trì sự ổn định của hệ thống SCADA.
o

Các yếu tố trên cùng đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế và triển
khai hệ thống mạng và kết nối trong SCADA, đảm bảo tính tin cậy, hiệu
quả và an toàn của hệ thống trong các ứng dụng công nghiệp và cơ sở hạ
tầng.
2.4 Bảo mật và bảo vệ hệ thống SCADA
Bảo mật và bảo vệ hệ thống SCADA là vấn đề cực kỳ quan trọng để đảm
bảo tính an toàn và tin cậy của các quy trình điều khiển tự động. Đây là
một số khía cạnh quan trọng về bảo mật và bảo vệ hệ thống SCADA:
Khía cạnh quan trọng của bảo mật và bảo vệ hệ thống SCADA
1. Bảo mật vật lý:
o Bảo mật vật lý là yếu tố cơ bản nhằm ngăn chặn truy cập trái
phép vào các thiết bị và cơ sở hạ tầng của hệ thống SCADA.
o Các biện pháp bảo mật vật lý bao gồm: kiểm soát truy cập vật
lý vào các khu vực quan trọng, sử dụng khóa, camera giám
sát, và bảo vệ vật liệu cần mọi may not chứa chị.
2. Bảo mật mạng:

TỔNG QUAN VỀ SCADA | - Tổng hợp và biên soạn Nguyễn Bá Vượng 16

Bảo mật mạng là yếu tố quan trọng để ngăn chặn các cuộc tấn
công mạng như xâm nhập, đánh cắp dữ liệu hay tấn công từ
chối dịch vụ (DDoS).
o Các biện pháp bảo mật mạng bao gồm: mã hóa dữ liệu, xác
thực người dùng, thiết lập tường lửa (firewall), giám sát và
phát hiện xâm nhập, và quản lý danh sách kiểm soát truy cập
(ACL).
Bảo mật phần mềm và ứng dụng:
o Bảo mật phần mềm và ứng dụng đảm bảo rằng các thiết bị và
phần mềm trong hệ thống SCADA được bảo vệ khỏi các lỗ
hổng bảo mật và mã độc.
o Các biện pháp bảo mật phần mềm bao gồm: cập nhật phần
mềm định kỳ, sử dụng mã hóa dữ liệu, kiểm tra và bảo vệ mã
nguồn, và áp dụng các phương pháp phát hiện và ngăn chặn
các phần mềm xấu.
Giám sát và phản ứng sự cố:
o Việc giám sát liên tục hoạt động của hệ thống SCADA và
phản ứng kịp thời đối với các sự cố bảo mật là rất quan trọng.
o Các biện pháp giám sát và phản ứng bao gồm: theo dõi hoạt
động mạng và hệ thống, cài đặt các hệ thống cảnh báo sớm,
và lập kế hoạch phản ứng nhanh chóng khi phát hiện sự cố.
Đào tạo và nâng cao nhận thức về bảo mật:
o Đào tạo nhân viên về các vấn đề bảo mật là cực kỳ quan trọng
để tăng cường nhận thức và phản ứng phù hợp đối với các
mối đe dọa.
o Các chương trình đào tạo bảo mật bao gồm: giáo dục về các
phương pháp phòng ngừa tấn công, huấn luyện về sử dụng
các công cụ bảo mật, và kiểm tra kỹ năng phản ứng trong các
tình huống khẩn cấp.
Tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định bảo mật:
o Tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định bảo mật là cơ sở để xây
dựng và duy trì hệ thống SCADA an toàn và tin cậy.
o Các tiêu chuẩn quan trọng bao gồm: ISO 27001 (Bảo mật
thông tin), NIST (Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia),
và các hướng dẫn từ các cơ quan quản lý và an ninh mạng.
o

3.

4.

5.

6.

TỔNG QUAN VỀ SCADA | - Tổng hợp và biên soạn Nguyễn Bá Vượng 17

Những yếu tố trên giúp hệ thống SCADA đáp ứng được các yêu cầu về
bảo mật và bảo vệ, đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn trong các môi
trường công nghiệp và cơ sở hạ tầng quan trọng.

TỔNG QUAN VỀ SCADA | - Tổng hợp và biên soạn Nguyễn Bá Vượng 18

Chương 3: Remote Terminal Units (RTUs)
3.1 Chức năng và nhiệm vụ của RTUs
3.2 Nguyên lý hoạt động của RTUs
3.3 Cấu tạo và các thành phần chính của RTUs
3.4 Phân loại và ứng dụng của RTUs

TỔNG QUAN VỀ SCADA | - Tổng hợp và biên soạn Nguyễn Bá Vượng 19

3.1 Chức năng và nhiệm vụ của RTUs
Remote Terminal Units (RTUs) là các thiết bị quan trọng trong hệ thống
SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), được sử dụng để
giám sát và điều khiển các thiết bị và quy trình tại các vị trí khác nhau,
thường là các điểm xa, như các trạm điện, trạm xử lý nước, nhà máy sản
xuất, hoặc cơ sở hạ tầng công nghiệp.
Chức năng của RTUs:
1. Thu thập dữ liệu: RTUs thu thập các dữ liệu về các thông số hoạt
động từ các thiết bị và cảm biến tại các điểm khác nhau trong hệ
thống. Các thông số này có thể bao gồm nhiệt độ, áp suất, mức
nước, dòng điện, và các thông số khác liên quan đến quá trình sản
xuất hoặc vận hành.
2. Truyền tải dữ liệu: Sau khi thu thập dữ liệu, RTUs truyền tải các
thông tin này về trung tâm điều khiển SCADA. Quá trình truyền tải
thông tin có thể được thực hiện qua các giao thức truyền thông như
Modbus, DNP3, IEC 60870-5-101/104, Ethernet/IP, RS-232, RS485 hoặc các giao thức mạng khác tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể
của hệ thống.
3. Xử lý và lưu trữ dữ liệu: RTUs có khả năng xử lý trước các dữ
liệu thu thập để thực hiện các tính toán cơ bản hoặc kiểm tra trạng
thái. Họ cũng có thể lưu trữ dữ liệu tạm thời trước khi truyền tải
hoặc để phục vụ cho các yêu cầu của hệ thống.
4. Điều khiển thiết bị: Ngoài việc thu thập và truyền tải dữ liệu,
RTUs có khả năng điều khiển các thiết bị và quy trình từ xa dựa
trên các lệnh điều khiển được gửi từ trung tâm điều khiển SCADA.
Việc này cho phép hệ thống tự động hoá các quy trình và giảm
thiểu sự can thiệp của con người trong các hoạt động vận hành.
Nhiệm vụ của RTUs:
1. Giám sát và báo động: RTUs theo dõi các thông số hoạt động và
phát hiện các trạng thái bất thường để phát sinh các cảnh báo hoặc
báo động. Các cảnh báo này giúp nhân viên quản lý và điều khiển
TỔNG QUAN VỀ SCADA | - Tổng hợp và biên soạn Nguyễn Bá Vượng 20

có thể phản ứng kịp thời để giảm thiểu các sự cố và hạn chế thiệt
hại.
2. Tích hợp hệ thống: RTUs đóng vai trò quan trọng trong việc tích
hợp các thiết bị và hệ thống khác nhau trong hệ thống SCADA. Họ
cung cấp giao tiếp và khả năng tương thích để kết nối với các cảm
biến, máy móc, PLCs (Programmable Logic Controllers), và các
thiết bị điều khiển khác.
3. Đảm bảo tin cậy và hoạt động liên tục: RTUs được thiết kế để
hoạt động trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt và đảm bảo
tính tin cậy của việc thu thập dữ liệu và điều khiển thiết bị, đảm
bảo hệ thống SCADA luôn hoạt động liên tục và ổn định.
Như vậy, RTUs đóng vai trò quan trọng trong hệ thống SCADA, cung
cấp khả năng giám sát, điều khiển và quản lý hiệu quả cho các quy trình
và thiết bị trong các môi trường công nghiệp và hạ tầng quan trọng.
3.2 Nguyên lý hoạt động của RTUs
Nguyên lý hoạt động của Remote Terminal Units (RTUs) trong hệ thống
SCADA là cơ chế quan trọng để giám sát và điều khiển các thiết bị và
quy trình từ xa. Dưới đây là một số điểm chính về nguyên lý hoạt động
của RTUs:
1. Thu thập dữ liệu: RTUs được cài đặt tại các điểm phân tán trong
hệ thống để thu thập dữ liệu từ các cảm biến, thiết bị đo lường và
các thiết bị điều khiển khác. Các dữ liệu này có thể bao gồm nhiệt
độ, áp suất, mức nước, dòng điện, tốc độ, và các thông số khác liên
quan đến hoạt động của hệ thống.
2. Xử lý và lưu trữ dữ liệu: Sau khi thu thập dữ liệu, RTUs có khả
năng xử lý các thông tin này trước khi truyền tải về trung tâm điều
khiển SCADA. Việc xử lý này có thể bao gồm việc thực hiện các
tính toán cơ bản, kiểm tra trạng thái hoặc lưu trữ tạm thời dữ liệu
cho các mục đích sau này.
3. Truyền tải dữ liệu: RTUs truyền tải các dữ liệu đã được xử lý về
trung tâm điều khiển SCADA thông qua các kết nối mạng. Điều
này thường được thực hiện qua các giao thức truyền thông như
TỔNG QUAN VỀ SCADA | - Tổng hợp và biên soạn Nguyễn Bá Vượng 21

Modbus, DNP3, IEC 60870-5-101/104, Ethernet/IP, RS-232, RS485 hoặc các giao thức mạng khác tùy thuộc vào cấu trúc và yêu
cầu của hệ thống.
4. Điều khiển thiết bị từ xa: Ngoài việc thu thập và truyền tải dữ
liệu, RTUs cũng có khả năng nhận lệnh điều khiển từ trung tâm
điều khiển SCADA và thực hiện các hành động điều khiển tương
ứng. Điều này cho phép hệ thống tự động hoá các quy trình và
kiểm soát các thiết bị từ xa một cách hiệu quả.
5. Bảo đảm tính tin cậy và an toàn: RTUs được thiết kế để hoạt
động trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, đảm bảo tính tin
cậy của quá trình thu thập dữ liệu và điều khiển thiết bị. Các thiết
bị này thường có các tính năng bảo mật để ngăn chặn truy cập trái
phép và đảm bảo hoạt động an toàn của hệ thống SCADA.
6. Tích hợp và tương thích: RTUs phải có khả năng tích hợp với các
thiết bị và giao thức khác nhau trong hệ thống SCADA, đảm bảo sự
tương thích và khả năng hoạt động hiệu quả trong môi trường phức
tạp và đa dạng của công nghiệp và hạ tầng.
Tóm lại, nguyên lý hoạt động của RTUs tập trung vào việc thu thập, xử
lý, truyền tải dữ liệu và điều khiển từ xa các thiết bị và quy trình, đảm
bảo tính tin cậy và hiệu quả của hệ thống SCADA trong các ứng dụng
công nghiệp và cơ sở hạ tầng quan trọng.
3.3 Cấu tạo và các thành phần chính của RTUs
Cấu tạo của Remote Terminal Units (RTUs) bao gồm các thành phần
chính được thiết kế để thu thập dữ liệu từ các cảm biến và thiết bị, xử lý
thông tin, và truyền tải dữ liệu về trung tâm điều khiển SCADA. Dưới
đây là các thành phần chính của RTUs và mô tả về chức năng của từng
thành phần:
Các thành phần chính của RTUs:
1. Cảm biến và thiết bị đầu vào (Sensors and Input Devices):
o Chức năng: Các cảm biến và thiết bị đầu vào được sử dụng
để thu thập dữ liệu về các thông số vật lý như nhiệt độ, áp
TỔNG QUAN VỀ SCADA | - Tổng hợp và biên soạn Nguyễn Bá Vượng 22

2.

3.

4.

5.

suất, mức nước, dòng điện, tốc độ, hoặc trạng thái hoạt động
của thiết bị.
o Ứng dụng: Dữ liệu từ các cảm biến và thiết bị đầu vào được
RTUs sử dụng để đưa ra qu...