سیر تکاملی سیستم های SCADA

در دهه 50 میلادی، مینی کامپیوتر های ابتدایی توسعه یافتند و برای اولین بار برای اهداف صنعتی مورد استفاده قرار گرفتند. دهه 60 این کامپیوترها در ابعاد متوسط به کار گرفته شدند و برای نظارت و کنترل از راه دور مورد استفاده قرار گرفتند.
مفهوم SCADA برای اولین بار در اوایل دهه 70 مطرح شد، در این دهه پیشرفت میکروپروسسورها و کنترلرهای منطقی برنامه پذیر (PLCs) بیش از پیش توانایی نظارت و کنترل اتوماتیک فرآیندها را به شرکت های فعال در این زمینه، می داد.

در دهه های 80 و 90 نیز سیستم های SCADA با استفاده از تکنولوژی LAN تکامل یافتند، این تکنولوژی به سیستم های SCADA قابلیت اتصال به دیگر سیستم ها را داد. در اواخر دهه 90 نیز دیتابیسSQL به پایگاه داده استاندارد IT مبدل شد اما برای سیستم های SCADA مورد استفاده قرار نگرفت. نتیجه این شکاف میان زمینه های کنترل و IT تضعیف جایگاه SCADA در میان راهکارهای کنترلی در آن دوره بود.

سیستم های SCADA مدرن اجازه ی دسترسی به داده های Real-Time از هر نقطه جهان را به کاربر می دهند. این ویژگی به دولت ها، سازمان ها و شرکت ها اجازه می دهد تا مبتنی بر این داده ها، به منظور ارتقاء بازده پروژه های خود تصمیم گیری کنند. بدون نرم افزار های SCADA این امر اگر غیر ممکن تلقی نشود، گردآوری اطلاعات کافی به منظور تصمیم گیری آگاهانه به طور پیوسته، بسیار دشوار به نظر می رسد.

تعریف استانداردهای مدرن برای IT و پیشرفت زمینه هایی مانند SQL و برنامه های مبتنی بر وب (web-based) و به کارگیری آنها در نرم افزار SCADA به طور قابل توجهی بازده، امنیت، بهره وری و قابلیت اعتماد سیستم های SCADA را بالا برد. نرم افزار SCADA که از قدرت پایگاه داده SQL بهره می برد در برابر نمونه قدیمی خود (نسخه به کار گرفته شده در دهه 90) مزیت های بسیاری دارد. یکی از مزیت های بزرگ تلفیق با زمینه های IT، قابلیت تجمیع با سیستم های MES و ERP موجود است، که به داده ها قابلیت جریان یکپارچه در تمام سیستم را می دهد.

پس از بررسی روند تکاملی سیستم های SCADA به معرفی اجمالی اجرا و کارکرد آن می پردازیم. SCADA به سیستم های کنترلی صنعتی گفته می شود که به نظارت و کنترل زیرساخت های صنعتی یا تاسیسات فرآیندی مانند نیروگاه ها، پالایشگاه های نفت و گاز، پروژه های آب و فاضلاب، توربین های بادی، سیستم ها با ارتباط وسیع، سیستم های مدیریت ساختمان، و سیستم های انتقال، می پردازند. یک سیستم SCADA متداول از اجزای زیر تشکیل می شود:

رابط انسان و ماشین (Human Machine Interface)
این بخش رابطی است که اطلاعات پردازش شده را برای اپراتور به نمایش در می آورد و به این واسطه اپراتور بر پروژه نظارت دارد و آنرا کنترل خواهد کرد.

سیستم نظارت (Supervisory System)
این بخش وظیفه گردآوری داده ها از فرآیند و ارسال دستورات (یا کنترل) به فرآیند را دارد.

پایانه راه دور (Remote Terminal Units)
این بخش از سیستم اسکادا با اتصال به سنسورها در فرآیند، سیگنال های دریافتی از حسگر را به داده های دیجیتال تبدیل کرده و آنها را به بخش نظارت ارسال می کند.

کنترل کننده منطقی برنامه پذیر (PLCs)

این بخش متنوع تر، انعطاف پذیرتر از بخش RTU بوده و به منظور انتخاب آن محدودیت های اقتصادی بیشتری وجود دارد و متناسب با نیاز پروژه انتخاب می شوند.

ساختار ارتباطی (Communication Infrastructure)
ارتباط با بخش نظارت و RTU ها را فراهم می کند.

به طور کلی سیستم های SCADA با هدف ذخیره داده و فراهم کردن زمینه کنترل پروژه در سطح نظارتی به کار گرفته می شوند، HMI ها معمولا توسط کاربران محلی مورد استفاده قرار می گیرد و به مهندسان فرآیند اجازه اداره کردن فرآیند به صورت دستی، به منظور بالا بردن کارایی سیستم SCADA را می دهد.

گردآوری و ذخیره داده نخست در بخش RTU یا PLC آغاز می شود، این بخش با پارامترهای دریافتی توسط سنسورها که به بخش نظارت SCADA ارسال می شود، سر و کار دارد. اطلاعات پس از این به صورتی کامپایل و قالب بندی می شوند که اپراتور اتاق کنترل با استفاده از HMI به وسیله ی این داده ها قادر به تصمیم گیری هایی متناسب باشد که توسط کنترلرها تنظیم و پیاده سازی می شوند. سیستم های SCADA علاوه بر این به اپراتور ها اجازه ی تغییر تنظیمات مورد نیاز در بخش RTU و یا ایستگاه مرکزی را می دهد. شرایط اخطار مانند دمای بالا و غیره قابل گزارش گیری و نمایش هستند. کنترلرهای برنامه پذیر اتوماسیون (PACs) یک کنترلر کاپکت است که ویژگی ها و ظرفیت های یک سیستم کنترل مبتنی بر PC (PC-Based) همراه یک PLC را به صورت یکپارچه داراست. PAC ها در سیستم های SCADA می توانند جایگزین مناسبی برای بخش RTU یا PLC باشند.

ویدئوهای آموزشی

نکته: این مطلب برای اولین بار در سایت های گروه فنی مهندسی اتوسیستم www.AutoSystem.ir منتشر شده است و هرگونه بازنشر آن بدون ذکر منبع و لینک به این سایت، ممنوع می باشد.