SCADA: سامانه نظارت، کنترل و جمع آوری داده ها

SCADA: سامانه نظارت، کنترل و جمع آوری داده ها

SCADA در لاتین مخفف Supervisory Control And Data Acquisition است که می توان آن را در فارسی معادل “سامانه نظارت، کنترل و جمع آوری داده ها” ترجمه کرد. SCADA نرم افزار و سخت افزار را برای ایجاد یک سیستم کنترل که اغلب به عنوان فناوری اتوماسیون از آن یاد می شود، ترکیب می کند. این سیستم داده‌هایی را در مورد فرآیندها و تجهیزات مرتبط دریافت می‌کند که سرپرستان سپس از آنها برای کنترل و بهینه‌سازی عملیات استفاده می‌کنند. درواقع اطلاعات مختلف از قبیل میزان جریان ها و ولتاژها ، قطع یا وصل بودن مدار ها دما در نقاط مختلف نیروگاه ، وضعیت جوی و … در این ایستگاه جمع آوری میشود و با توجه به این اطلاعت در مورد رفع خطاها و همچنین بهینه کردن قسمت های مختلف نیروگاه اقدامات لازم در دستور کار قرار میگیرد.

یک سیستم کنترل نظارتی و جمع‌آوری داده (SCADA) شامل سخت‌افزار و نرم‌افزاری است که دستگاه، شبکه و تجهیزات پردازش را در عملیات محلی یا از راه دور نظارت و کنترل می‌کند.

داده‌ها و اطلاعات را به صورت زنده و بلادرنگ از قسمت های مختلف جمع‌آوری و پردازش می‌کند و از طریق یک رابط میان انسان و ماشین (HMI)، به طور مستقیم با پردازشگرها تعامل می‌کند. مقادیر پردازش شده را به صورت محلی ذخیره می‌کند و آن داده ها را از طریق متمرکز کننده ها برای  استفاده مرکزی ارسال می کند.

سیستم های اسکادا برای طیف وسیعی از کاربردها، از جمله برق و آب، خطوط لوله نفت و گاز، کارخانه های مواد غذایی و آشامیدنی، اتوماسیون ساختمان و مراکز داده، و تاسیسات تولیدی استفاده می شوند.

SCADA به دلیل انعطاف پذیری و مقیاس پذیری خود، سیستم اتوماسیون منتخب برای کاربردهای انرژی تجدیدپذیر است .

از پیکربندی های ساده مانند نیروگاه های فتوولتائیک خورشیدی کوچک تا تاسیسات بزرگ و پیچیده چندین نیروگاه یا شبکه در یک منطقه پراکنده جغرافیایی.

انواع نیروگاه هایانرژی تجدید پذیر که از SCADA استفاده میکنند عبارتند از:

نیروگاه های آبی

نیروگاه های PV خورشیدی

نیروگاه های خورشیدی CSP

اتوماسیون برق بادی

اجزای یک سیستم اسکادا

 

     1. واحدهای ترمینال از راه دور

 

کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی واحدهای پایانه راه دور Remote terminal units (RTU) و کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی programmable logic controllers (PLC) میکرو رایانه‌هایی هستند که در سراسر سایت‌هایی که سیستم (SCADA) کنترل می‌کند، مستقر می‌شوند. آنها با تجهیزات و اشیاء سایت مانند پمپ ها و شیرها، پنل های خورشیدی و اینورترها، موتورها و درایوهای سرعت متغیر، حسگرها و HMI ها ارتباط برقرار می کنند و سپس داده ها را از آن اشیا به رایانه ها یا سرورها با نرم افزار SCADA هدایت می کنند.

آنها همچنین دستورات کنترلی را از سرور SCADA دریافت کرده و آن دستورات را به فیلدهای مربوطه ارسال می کنند. بسیاری از RTU ها داده ها را در پایگاه داده خود ذخیره می کنند و منتظر درخواست سرور SCADA برای انتقال داده می مانند.

 

2. سرورهای SCADA

سرورهای SCADA یا یک کامپیوتر اختصاصی یا یک سرور شبکه هستند که با RTU و PLC ارتباط برقرار می کنند. آنها تمام ارتباطات را آغاز می کنند، داده ها را جمع آوری و ذخیره می کنند، رابط هایی را برای کاربران فراهم می کنند و اطلاعات را به سیستم های دیگر ارسال می کنند.

سرورهای SCADA به کاربران اجازه می دهند تا عملکردهای کنترلی را روی اشیاء میدانی انجام دهند. آنها به طور مداوم با اشیاء دیگر در سرور ارتباط برقرار می کنند

– مانند رابط گرافیکی و سیستم امنیتی

– برای تسهیل ثبت داده ها، پردازش زنگ هشدار، روند و گزارش.

 

3. تجهیزات و شبکه های ارتباطی

شبکه ارتباطی پیوند بین RTU و PLC در میدان و سرور SCADA در مرکز کنترل را فراهم می کند. ارتباط دو طرفه بین RTU ها، PLC ها و سرورهای SCADA را فراهم می کند.

سیستم‌های اسکادا را می‌توان با استفاده از رسانه‌های ارتباطی مختلف مانند کابل‌های جفت تابیده، کابل‌های فلزی کواکسیال، کابل‌های فیبر نوری، ماهواره‌ها، رادیو فرکانس بالا، خطوط تلفن یا رادیو مایکروویو متصل کرد.

 

4. ایستگاه های کاری SCADA

ایستگاه های کاری SCADA داده ها را به کاربر ارائه می دهند و به آنها اجازه می دهند در کنترل فرآیند دخالت کنند.

ایستگاه کاری SCADA میزبان HMI ها و نمایشگرها  است.

HMI نمایش گرافیکی پارامترهای میدان و ژنراتورهای هشدار را به اپراتور ارائه می دهد که شرایط عادی و غیرعادی فرآیند را تجسم می کند و یک رکورد دائمی از متغیرهای آنالوگ و گسسته ایجاد می کند.

 

پلتفرم SCADA علاوه بر دو عملکرد سنتی خود یعنی کنترل نظارتی و جمع‌آوری داده‌ها، باید انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری را برای برآورده کردن تمامی نیازهای کاربر و برنامه، از ساده‌ترین تا پیچیده‌ترین، داشته باشد.

این شامل تمام فناوری های جدید مرتبط با اینترنت صنعتی اشیا، یکپارچه سازی سیستم اطلاعات شخص ثالث و امنیت سایبری می شود.

همه کاربران به طیف کاملی از ویژگی‌ها و قابلیت‌ها نیاز ندارند، اما پلتفرمی که این دامنه را ارائه می‌دهد، به کاربران اجازه می‌دهد تا بدون نیاز به تغییر پلتفرم، ویژگی‌های جدید را با توجه به نیازها و بودجه به راحتی ادغام کنند.

به مشتریان توصیه می‌شود که یک پلتفرم بسیار مقیاس‌پذیر و ثابت شده را انتخاب کنند که ویژگی‌های کلیدی زیر را برای آگاهی بیشتر کاربر، پاسخ سریع‌تر و تصمیم‌گیری بهتر ارائه می‌دهد:

• معماری سیستم انعطاف پذیر و مقیاس پذیر برای پشتیبانی از طیف گسترده ای از برنامه ها و نیازمندی ها
• نظارت و کنترل از راه دور از اتاق کنترل مرکزی تا مکان های توزیع شده جغرافیایی
• جمع آوری و کنترل داده ها با استفاده از پروتکل های ارتباطی استاندارد یکپارچه برای اتصال به چندین سیستم مختلف
• HMI با کارایی بالا با نمای متمرکز و یکپارچه از کل عملیات شبکه
• آگاهی از وضعیت غیرعادی با مدیریت هشدار پیشرفته بر اساس الزامات EEMUA 191 و ISA 18.2
• مدیریت اطلاعات یکپارچه که داده ها را به اطلاعات معنی دار برای تصمیم گیری های تجاری در زمان واقعی تبدیل می کند
• عملیات موبایل برای دسترسی به داده ها در هر زمان و از هر مکان
• GIS یکپارچه برای اکتشاف تعاملی اطلاعات مکانی و فرآیندی
• محاسبات لبه و پلت فرم تجزیه و تحلیل داده های بزرگ برای تجزیه و تحلیل پیش بینی و رایانش ابری
• مهندسی که تمام عملکردهای لازم برای مهندسی کارآمد، پیکربندی، مدیریت، ایمن سازی، راه اندازی و نگهداری هر جزء سیستم SCADA را ارائه می دهد.
• ادغام آسان با سیستم های شخص ثالث برای فعال کردن به اشتراک گذاری داده ها با سیستم های سطح سازمانی مانند اجرای تولید (MES) و کنترل توزیع شده
• امنیت داخلی برای اطمینان از یک محیط عملیاتی امن و قابل اعتماد