Xu hướng tự động hóa ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong sản xuất công nghiệp ngày càng trở nên phổ biến. hệ thống sản xuất công nghiệp được tự động hóa, thông minh và có độ chính xác cao hơn. sản xuất công nghiệp được tối ưu hóa bằng cách nâng cao khả năng kết nối, thu thập, tổng hợp và xử lý thông tin, vận hành tự động hóa, v.v. thông qua hệ thống điều khiển tự động ics.
doanh nghiệp đang tìm hiểu về hệ thống điều khiển công nghiệp , muốn cập nhật hệ thống, dây chuyền sản xuất. Thông tin sau đây sẽ làm rõ về ics: hệ thống điều khiển công nghiệp là gì? các tính năng và thành phần nổi bật của ics là gì?
hệ thống điều khiển công nghiệp: ics là gì?
ics (hệ thống điều khiển công nghiệp) hay hệ thống điều khiển công nghiệp là sự kết hợp của thiết bị kỹ thuật, phần mềm quản lý vận hành, chương trình điều khiển và vận hành sản xuất trong nhà máy. Mặc dù đã được áp dụng từ lâu nhưng các mạch tích hợp hệ thống điều khiển công nghiệp vẫn còn khá mới mẻ đối với nhiều công ty hiện nay. Hiện nay, ICS được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sản xuất công nghiệp, điện, dầu khí, kho chứa, …
Vai trò của hệ thống điều khiển ics là vô cùng quan trọng trong ngành công nghiệp, đặc biệt là trong thời đại tự động hóa 4.0 hiện nay. Không giống như các hệ thống công nghệ thông tin tập trung vào 3 thuộc tính toàn vẹn: tính bảo mật và tính khả dụng, hệ thống kiểm soát công nghiệp đặt tính sẵn sàng lên hàng đầu.
Hệ thống điều khiển công nghiệp về bản chất là các hệ thống liên tục, vì vậy việc hỏng hóc hoặc thời gian ngừng hoạt động trong các hệ thống này là không thể chấp nhận được. Do đó, hệ thống điều khiển công nghiệp giúp nhà máy hoạt động liên tục, khắc phục nhanh chóng các sự cố đảm bảo không xảy ra tình trạng ngừng hoạt động ảnh hưởng đến năng suất sản xuất.
các thành phần của hệ thống điều khiển công nghiệp – ics
Các thành phần của hệ thống điều khiển công nghiệp: Các mạch tích hợp bao gồm nhiều thành phần phức tạp. Tùy thuộc vào quy mô của hệ thống, ics sẽ bao gồm các biến thể với:
- Hệ thống điều khiển phân tán dcs – cấu trúc rất phức tạp.
- hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu scada: hệ thống ít phức tạp hơn dcs.
- hệ thống điều khiển logic có thể lập trình với điều khiển plc hoặc hiển thị hmi giao diện người-máy – hệ thống đơn giản.
- thiết bị hiện trường loại 0 : một hệ thống các thiết bị hiện trường, bao gồm các thiết bị đo lường, giám sát và thu thập thông tin thông minh.
- lớp 1 – trường điều khiển : hệ thống được tạo thành từ các thiết bị và phần mềm điều khiển. cấu trúc bao gồm: giao tiếp công nghiệp, thiết bị đầu cuối điều khiển từ xa, bộ điều khiển logic lập trình plc, thiết bị điều khiển thông minh, màn hình hmi.
- lớp 2: hệ thống thiết bị vận hành . cơ cấu bao gồm nhóm thực hiện và sản xuất (dệt, pha trộn, chi tiết, v.v.) trong nhà máy.
- lớp 3: hệ thống thiết bị và phần mềm giám sát . giải pháp giám sát và quản lý quy mô doanh nghiệp.
- phương thức giao tiếp nối tiếp, sử dụng rs232, rs485… chủ yếu được áp dụng cho lớp 0 và lớp 1.
- phương thức giao tiếp tcp / ip sử dụng cổng rj45, ứng dụng nhiều lớp, bao phủ hệ thống.
- phương thức kết nối không dây như: không dây và vi sóng, kết nối chủ yếu ở lớp 3.
- dòng màu xanh lá cây hiển thị kết nối giao tiếp tcp / ip (tủ mạng, thiết bị mạng, cáp, …).
- Đường màu đỏ biểu thị giao tiếp nối tiếp, thường được sử dụng trong các mạng con.
- dòng đen biểu thị kết nối điểm – điểm (hệ thống dây I / O đầu vào / đầu ra, nguồn điện). kết nối này từ cấp 0 đến cấp 1
- Ở lớp 0, các thiết bị đo lường và giám sát hoạt động theo quy trình được lập trình trước.
- trong lớp 1, nhân viên sẽ vận hành và giám sát thiết bị. Từ trạm kỹ thuật, nhân viên giám sát và thu thập thông tin từ toàn bộ dây chuyền sản xuất bằng một chương trình được lập trình sẵn (plc).
- Ở lớp 2, hệ thống sẽ được vận hành và kiểm soát trong nhà máy. Thiết bị lớp 2 giám sát chất lượng, số lượng, năng lượng và các yếu tố kỹ thuật chính xác. nhận tín hiệu từ lớp 1 và truyền tín hiệu đến lớp 3.
- ở lớp 3, phần mềm quản lý giám sát được áp dụng, thu thập thông tin từ lớp 2 hoặc trực tiếp từ lớp 1, hoặc trong một số trường hợp từ lớp 0. Tất cả dữ liệu của nhà máy sẽ được quản lý, giám sát và bảo vệ bằng tường lửa, an ninh mạng và được lưu trữ tại đây . .
về cơ bản mạch tích hợp của hệ thống điều khiển công nghiệp sẽ bao gồm 4 lớp, với các thành phần cơ bản sau:
hệ thống giao tiếp ics xử lý nhiệm vụ kết nối và truyền dữ liệu, cho phép các thiết bị đầu cuối của hệ thống ics giao tiếp với nhau . giải pháp truyền thông tích hợp nhiều giao thức khác nhau đảm bảo các yếu tố: tốc độ đường truyền, độ chính xác của thông tin, truyền dữ liệu, đáp ứng yêu cầu thời gian thực, giảm độ trễ giúp tối ưu hóa sản xuất công nghiệp.
Hiện tại, hệ thống ics có 3 giao thức giao tiếp được sử dụng phổ biến:
một hệ thống ics điển hình
như hình trên:
quy trình hoạt động của hệ thống điều khiển công nghiệp ics
Hệ thống điều khiển công nghiệp với nhiều chi tiết và máy móc phức tạp, vận hành thống nhất và đồng bộ. vậy hệ thống điều khiển công nghiệp ics hoạt động như thế nào? Về cơ bản, bạn có thể hiểu cách hoạt động của các mạch tích hợp như sau:
rủi ro của hệ thống kiểm soát công nghiệp (ics)
vai trò và tầm quan trọng của ics trong quản lý và kiểm soát công nghiệp là không thể chối cãi. Nhưng trên hết, cũng có một số rủi ro vi mạch mà các công ty cần tập trung và kiểm soát:
các mối đe dọa bên ngoài và các cuộc tấn công mạng
Khi bạn cho rằng các hệ thống kiểm soát công nghiệp thường liên quan đến kỹ thuật hóa học, sản xuất, phân phối và chăm sóc sức khỏe, không có gì ngạc nhiên khi các hệ thống này thường bị nhắm mục tiêu bởi các nhóm khủng bố, tin tặc và các nhóm khác có ý đồ xấu. Mục đích của các cuộc tấn công có động cơ này thường tập trung vào việc gây ra thiệt hại vật chất hoặc gián đoạn hoạt động, trong khi các cuộc tấn công gián điệp công nghiệp sẽ tập trung nhiều hơn vào hành vi trộm cắp hoặc gây thiệt hại cho tài sản trí tuệ (IP).
các mối đe dọa bên trong
Các mối đe dọa nội bộ được ghi nhận rõ ràng khi nói đến mạng CNTT, nhưng chúng cũng có thể gây ra rủi ro lớn cho các mạng công nghiệp. Từ những nhân viên bất mãn cho đến những nhà thầu được quảng cáo, những lời đe dọa từ nội bộ là có thật. hầu hết các mạng ics yêu cầu ít hoặc không có xác thực hoặc mã hóa để kiểm soát hoặc hạn chế hoạt động của người dùng.
Điều này có nghĩa là công chúng sẽ có quyền truy cập không giới hạn vào bất kỳ thiết bị nào tồn tại trên mạng, bao gồm các ứng dụng scada và các thành phần quan trọng khác. hệ thống đã được nâng cấp để kết nối với giao diện kỹ thuật số có thể dễ dàng bị xâm nhập bởi phần mềm độc hại hoặc thẻ USB dùng để tải xuống dữ liệu nhạy cảm.
lỗi của con người
Bản chất của con người là phạm sai lầm. tuy nhiên, khi các sai lầm được thực hiện trên mạng hệ thống điều khiển công nghiệp, chúng có thể gây tốn kém và ảnh hưởng lớn đến hoạt động và danh tiếng. trên thực tế, trong nhiều trường hợp, lỗi của con người được coi là mối đe dọa lớn nhất đối với mạng ics. Lỗi do con người có thể bao gồm việc tạo sai cấu hình, lỗi lập trình PLC hoặc quên theo dõi các chỉ số hoặc cảnh báo chính.
kết thúc
Hệ thống ics sản xuất quy mô công nghiệp được kết nối với internet vạn vật: internet vạn vật (iot), hệ thống quản lý kinh doanh … nhằm tối ưu hóa hiệu suất quy trình, độ chính xác cao hơn, nhưng đồng thời cũng làm tăng nguy cơ mất an toàn mạng. tuy nhiên, hệ thống điều khiển công nghiệp vẫn là giải pháp hàng đầu để nâng cao hiệu quả sản xuất. các công ty cần tìm hiểu chi tiết về ics, tối ưu hóa và cải thiện bảo mật hệ thống bằng các công cụ riêng biệt.