اسکادا SCADA چیست؟

اسکادا SCADA چیست؟

اسکادا SCADA مخفف عبارت Supervisory Control and Data Acquisition است. سیستم SCADA مجموعه‌ای از نرم‌افزار و اجزای سخت‌افزاری است که امکان نظارت و کنترل کارخانه‌ها را به صورت محلی و از راه دور فراهم می‌کند.

SCADA همچنین داده‌ها را در زمان واقعی بررسی، جمع‌آوری و پردازش می‌کند.

رابط ماشین انسانی (HMI) نرم افزار را تسهیل می‌کند تعامل با دستگاه های میدانی مانند پمپ ها، شیرها، موتورها، حسگرها و ... .

همچنین در نرم افزار SCADA امکان ثبت اطلاعات و دیتاشیت های دریافتی برای اهداف تاریخی وجود دارد.

طراحی ساختاری یک سیستم استاندارد SCADA با واحدهای پایانه راه دور شروع می‌شود (RTU s) یا کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLCs).

همانطور که می‌دانید، RTU و PLC ریزپردازنده‌هایی هستند که با دستگاه‌های میدانی مانند شیرها، پمپ‌ها و HMI ارتباط برقرار می‌کنند و تعامل دارند.

این داده‌های ارتباطی از پردازنده‌ها به رایانه‌های SCADA هدایت می‌شوند، جایی که نرم‌افزار داده‌ها را تفسیر و نمایش می‌دهد و به اپراتورها امکان تجزیه و تحلیل و واکنش به رویدادهای سیستم را می‌دهد.

قبل از اسکادا SCADA، پرسنل کارخانه مجبور بودند فرآیندهای صنعتی را از طریق سوئیچ‌های انتخابگر، دکمه‌های فشاری و شماره‌گیری سیگنال‌های آنالوگ نظارت و کنترل کنند.

این بدان معناست که کارخانه‌ها باید در حین تولید، پرسنل خود را در محل نگهداری می‌کردند تا فرآیندها را کنترل کنند.

با رشد تولید و دورتر شدن سایت‌ها، رله و تایمر برای کمک به نظارت و کنترل فرآیندها استفاده شد. با استفاده از این دستگاه‌ها، تعداد کمتری از پرسنل کارخانه برای نظارت و کنترل عملیات در محل حضور داشتند.

در حالی که رله‌ها و تایمرها سطحی از اتوماسیون را فراهم می‌کردند، پانل‌های مورد نیاز برای این دستگاه‌ها دارای ارزش واقعی بودند، عیب‌یابی یک کابوس بود و پیکربندی مجدد در بهترین حالت دشوار بود.

این مسائل، در ارتباط با نیاز به رشد کارخانه‌های صنعتی بزرگ‌تر، به تسهیل تولد اتوماسیون کمک کرد.

موارد استفاده اسکادا SCADA و نمونه های صنعتی

SCADA برای کمک به خودکارسازی و مدیریت فرآیندهای صنعتی که برای نظارت و کنترل انسانی بسیار پیچیده یا دست و پا گیر شده اند استفاده می‌شود.

SCADA به ویژه برای فرآیندهایی مفید است که می‌توان از راه دور نظارت و کنترل کرد، به ویژه در مواردی که امکان کاهش ضایعات و بهبود کارایی وجود دارد.

برخی از نمونه های صنعتی رایج اتوماسیون صنعتی SCADA به شرح زیر است:

• تولید و توزیع برق؛
• عملیات پالایش نفت و گاز؛
• زیرساخت های مخابراتی؛
• زیرساخت های حمل و نقل و کشتیرانی؛
• ساخت و سایر پردازش های صنعتی؛
• پردازش مواد غذایی و آشامیدنی؛
• تولید مواد شیمیایی؛ و
• زیرساخت های آب و برق از جمله کنترل آب و پسماند.
  با SCADA، این فرآیندها را می‌توان به دقت بررسی کرد و به منظور بهبود عملکرد در طول زمان بهینه سازی کرد.

چه کسی از اسکادا SCADA استفاده می‌کند؟

سیستم‌های SCADA توسط سازمان‌ها و شرکت‌های صنعتی در بخش‌های دولتی و خصوصی برای کنترل و حفظ کارایی، توزیع داده‌ها برای تصمیم‌گیری‌های هوشمندتر و برقراری ارتباط با مسائل سیستم برای کمک به کاهش زمان خرابی استفاده می‌شوند.

سیستم‌های اسکادا در انواع مختلف شرکت‌ها به خوبی کار می‌کنند. زیرا می‌توانند از پیکربندی‌های ساده تا نصب‌های بزرگ و پیچیده را شامل شوند.

سیستم های اسکادا ستون فقرات بسیاری از صنایع مدرن هستند، از جمله:

• انرژی
• خوردنی و آشامیدنی
• تولید
• نفت و گاز
• قدرت
• بازیافت
• حمل و نقل
• آب و فاضلاب
• و ...

تقریباً به هر کجای دنیای امروز که نگاه کنید. نوعی از سیستم اسکادا در پشت صحنه کار می‌کند: نگهداری از سیستم های تبرید در سوپرمارکت محلی، اطمینان از تولید و ایمنی در یک پالایشگاه، دستیابی به استانداردهای کیفیت در یک تصفیه خانه فاضلاب، یا حتی ردیابی. استفاده از انرژی شما در خانه، چند مثال می‌زنم.

سیستم های اسکادا موثر می‌توانند باعث صرفه جویی قابل توجهی در زمان و هزینه شوند. مطالعات موردی متعددی منتشر شده است که مزایا و صرفه جویی در استفاده از یک راه حل نرم افزاری مدرن SCADA مانند Ignition را برجسته می‌کند.

مزایای SCADA مدرن

مزایای به روز رسانی سیستم های اسکادا SCADA قدیمی شامل موارد زیر است:

• مقیاس پذیری. سیستم‌های SCADA مدرن به دلایل مختلفی از جمله در دسترس بودن بهتر سخت‌افزار و نرم‌افزار پشتیبانی‌شده و استفاده از محاسبات ابری برای برآورده کردن حجم کار، مقیاس‌پذیرتر از سیستم‌های قدیمی هستند.
• قابلیت همکاری. سیستم‌های SCADA قدیمی به سخت‌افزار و نرم‌افزار اختصاصی متکی هستند که منجر به قفل شدن فروشنده می‌شود.
• ارتباطات. سیستم‌های SCADA مدرن از پروتکل‌های ارتباطی با پشتیبانی گسترده‌تر و مدرن پشتیبانی می‌کنند که دسترسی بیشتر به داده‌ها و کنترل‌های SCADA را ممکن می‌سازد.
• حمایت کردن. سیستم‌های SCADA قدیمی ممکن است گزینه‌های محدودی برای پشتیبانی داشته باشند، در حالی که سیستم‌های مدرن احتمالاً توسط فروشندگان به خوبی پشتیبانی می‌شوند.
• استفاده از سخت افزار تجاری خارج از قفسه، استانداردهای شبکه باز و پلت فرم های توسعه نرم افزار مدرن، پشتیبانی شخص ثالث را نیز در دسترس تر می‌کند.

معماری اسکادا SCADA

سیستم های اسکادا در پنج سطح از شش سطح تعریف شده در معماری مرجع سازمانی پوردو برای یکپارچه سازی سازمانی کار می‌کنند:

در سطح میدان شامل دستگاه های میدانی مانند حسگرها است که برای ارسال داده‌های مربوط به فرآیندهای میدانی و محرک های مورد استفاده برای کنترل فرآیندها استفاده می‌شود.

در سطح کنترل مستقیم شامل کنترل‌کننده‌های محلی مانند PLC و RTU است که مستقیماً با دستگاه‌های میدانی از جمله پذیرش داده‌های ورودی از حسگرها و ارسال دستورات به محرک‌های دستگاه میدانی ارتباط برقرار می‌کنند.

در سطح نظارت کارخانه شامل سیستم‌های نظارت محلی است که داده‌های کنترل‌کننده‌های سطح را جمع‌آوری می‌کند و دستوراتی را برای آن کنترل‌کننده‌ها صادر می‌کند.

در سطح کنترل تولید شامل سیستم‌های نظارتی در سراسر سیستم است که داده‌ها را از سیستم‌های سطح 2 جمع‌آوری می‌کند تا گزارش‌های مداوم به سطح زمان‌بندی تولید و همچنین سایر عملکردهای سایت یا منطقه‌ای مانند هشدارها و گزارش‌ها را تولید کند.

در سطح برنامه ریزی تولید شامل سیستم های تجاری مورد استفاده برای مدیریت فرآیندهای در حال انجام است.

بررسی تاریخی SCADA

– دهه ۱۹۵۰

همانطور که ممکن است از مقاله‌های قبلی بدانید، کنترل کارخانه‌های صنعتی از طریق پردازنده‌ها در دهه ۱۹۵۰ به واقعیت تبدیل شد.
گاز و نفت، تاسیسات و تولید، کاربران اصلی این فناوری‌های جدید و کنترل نظارتی بودند.

– دهه ۱۹۶۰

حدود یک دهه بعد، تله متری به صحنه آمد تا قابلیت های از راه دور بیشتری را با ارتباطات خودکار و انتقال داده به مکان های نظارت از راه دور ارائه دهد.

– دهه ۱۹۷۰

یک دهه بعد، اصطلاح SCADA برای توصیف سیستم‌هایی با PLCها و ریزپردازنده‌هایی که برای نظارت و کنترل فرآیندهای خودکار در مقیاسی بزرگتر از قبل استفاده می‌شدند، استفاده شد. SCADA در آن زمان هر چیزی جز عملی بود.

آنها واقعاً ماشین‌های عظیمی بودند، و از آنجایی که شبکه هنوز در تصویر نبود، آن ها واحدهای مستقلی بودند.

– دهه ۱۹۹۰

در چند دهه بعد، دهه ۸۰ و ۹۰، با کوچکتر شدن سیستم‌های کامپیوتری، ظهور شبکه‌های محلی (LAN) و نرم‌افزار HMI، سیستم‌های اسکادا توانستند به سیستم‌های مرتبط متصل شوند.

متاسفانه، ارتباطات معمولاً انحصاری بود، به این معنی که اتصالات خارج از فروشنده خاص سیستم SCADA مجاز نبود.

این SCADA اولیه "سیستم های SCADA توزیع " ابداع شد.

– دهه ۱۹۹۰ و ۲۰۰۰

بعدها در دهه‌های ۹۰ و ۲۰۰۰، SCADA شروع به پیاده‌سازی معماری‌های سیستم باز با پروتکل‌های ارتباطی کرد که مختص فروشنده نبودند.

همانطور که می‌توانید تصور کنید، این قابلیت SCADA را برای ارتباط با فروشندگان مختلف باز کرد.

این SCADA جدیدتر و پیشرفته‌تر، سیستم SCADA تحت شبکه نامیده شد.

SCADA جدیدتر و بهبود یافته، متأسفانه، دوام زیادی نداشت.

با رشد سریع فناوری رایانه، توسعه فناوری اطلاعات به سرعت در حال جمع‌آوری شد.

پایگاه داده پیش‌فرض IT به زبان پرس و جو ساخت‌یافته (SQL) پایگاه داده تبدیل شد.

توسعه‌دهندگان اسکادا SCADA این پایگاه‌های داده استاندارد را پیاده‌سازی نکردند، بنابراین زمانی که فناوری‌های دیگر به سرعت تغییر کردند، SCADA به سرعت قدیمی شد.

امروز

سیستم‌های اسکادا SCADA کنونی با فناوری‌های در حال تغییر سازگار شده‌اند و نسبت به سیستم‌های SCADA قدیمی‌تر مزیت زیادی دارند.

با پذیرش استانداردهای فناوری اطلاعات مدرن مانند SQL و برنامه‌های کاربردی مبتنی بر وب، SCADA امروزی امکان دسترسی به اطلاعات کارخانه را در زمان واقعی از هر نقطه در سراسر جهان فراهم می‌کند.

داشتن این داده‌ها در دست اپراتور، عملیات بهبود یافته کارخانه را تسهیل می‌کند و امکان پاسخ‌گویی به صف‌های سیستم SCADA را بر اساس داده‌های جمع‌آوری‌شده در میدان و تجزیه و تحلیل سیستم فراهم می‌کند.

این فعل و انفعالات اپراتور می‌تواند از یک کامپیوتر درست روی زمین کارخانه تا یک ساختمان اداری در منطقه دیگری در جهان باشد.

فناوری‌های پیشرفته واقعاً دنیا را مکانی بسیار کوچک جلوه می‌دهد.

و از آنجایی که نرم افزار سیستم SCADA کنونی معمولاً مدل پایگاه داده SQL را پذیرفته است، مجموعه تاریخی داده ها ممکن است ثبت شود و در برنامه های کاربردی پرطرفدار برای بهبود بیشتر فرآیندهای کارخانه و همچنین ایجاد سوابق اجباری برای برخی از صنایع موجود در آنجا استفاده شود.

در اصل، کنترل نظارتی و جمع آوری اطلاعات (SCADA) مجموعه ای از قطعات سخت افزاری و نرم افزاری است.

این مجموعه از اجزا با اطلاعات بلادرنگ که جمع آوری می‌شود از دستگاه های کف کارخانه مانند پمپ ها، شیرها و فرستنده ها شروع می‌شود.

این اجزا نباید از یک فروشنده خاص باشند، فقط باید یک پروتکل ارتباطی داشته باشند که پردازنده بتواند از آن استفاده کند.

داده‌های جمع‌آوری‌شده از دستگاه‌های میدانی سپس به پردازنده‌هایی مانند PLC منتقل می‌شوند.

از پردازنده، داده‌ها به سیستمی از دستگاه‌های شبکه توزیع می‌شوند.

این دستگاه‌ها ممکن است HMI، انتهایی باشند. کامپیوترهای کاربر و سرورها.

در HMI و رایانه کاربر نهایی، نمایش‌های گرافیکی عملیات برای تعاملات اپراتور مانند پمپ‌ها و باز کردن دریچه‌ها وجود دارد.

این داده‌ها همچنین ممکن است برای افزایش تولید کارخانه و عیب‌یابی مشکلات تجزیه و تحلیل و استفاده شوند.

در صورت هرگونه سوال و نظر با مجموعه پرگاران تماس حاصل فرمایید.

پیشنهاد ما به شما برای مطالعات بعدی:

A & سیستم های تله متری

سیستم اسکادا چیست؟

برنامه‌های SCADA

توابع SCADA

DCS & سیستم های PLC

جهت کسب اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید.

منابع:

https://www.inductiveautomation.com/resources/article/what-is-scada

https://www.techtarget.com/whatis/definition/SCADA-supervisory-control-and-data-acquisition