آموزش نرم افزار اسکادا از صفر تا صد و نکات و ترفندها

سیستم‌های اسکادا بخش بزرگی از مهندسی سیستم‌های‌کنترل را تشکیل می­دهند. سیستمهای اسکادا تکه‌هایی از اطلاعات و داده‌ها را از یک پردازش که در زمان واقعی تحلیل شده‌اند، جمع‌آوری می­‌نمایند (DA در SCADA). این سیستم‌داده‌ها را ضبط و ثبت‌کرده و این داده‌های جمع‌شده را در HMI‌های مختلف ارائه‌می­نمایند. این مسئله به اپراتورهای کنترل پردازش اجازه سرپرستی اتفاقات داخل میدانی، حتی از راه دور را می­دهد (S در SCADA). همچنین اپراتور‌ها اجازه کنترل این پردازش‌ها به وسیله تعامل با HMI را خواهند‌داشت (C در SCADA).

یک نرم‌افزار فشرده، منعطف و قابل اعتماد اسکادا می­باشد که توسط شرکت اشنایدر الکتریک عرضه شده‌است. سایتکت اسکادا همچنان یکی از فناوریهای رایج اسکادا به شمار می­رود و شما به عنوان یک توسعه دهنده اسکادا حتما باید با این پلتفرم آشنایی داشته‌باشید. این نرم‌افزار در واقع به عنوان بخشی از جایگزینهای اسکادا برای Wonderware شناخته می­شود. در حالی که این سیستم ها شبکه های برق، خطوط لوله نفت و گاز و توزیع آب را کنترل می کنند، امنیت این سیستم ها باید بسیار خوب توسعه یابد زیرا این امر می تواند مشکلات عظیمی را در بسیاری از مناطق جامعه ایجاد کند. همچنین، سیستم اتوماسیون، زمان بازیابی نیرو را که با قطعی همراه است، به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. از اتاق کنترل، با فشار دادن یک دکمه، اپراتور می تواند سوئیچ ها را فعال کرده و به تغییر مسیر قدرت به بخش های بدون عیب کمک کند.

یک مزیبت مهم رویه اسکادا، هماهنگی اندازه‌گیری‌های امنیتی با فعالیتها‌است. یک سیستم اسکادای متصل به سیستمهای نظارتی پیرامونی می­تواند نیاز به خدمه‌های گشتی را به طور قابل ملاحظه ای کاهش دهد و یا به طور کلی آنها را حذف نماید. به تدریج مفهوم سنجش از راه دور (تله متری) جهت ارتباطات مجازی و انتقال‌داده، معرفی گردید. حوالی سال 1970، با تکامل میکروپردازشگرها و مفاهیم PLC، سیستم اسکادا نیز این مجموعه اضافه گردید. این مسئله به توسعه یک سیستم تمام اتوماتیک با قابلیت کنترل از راه دور جهت‌استفاده در صنایع کمک کرد. با گذشت سالها و ورود به قرن بیست و یکم، سیستمهای توزیعی اسکادا نیز به منصه ظهور رسیدند.

نرم افزار اتوماسیون باز (OAS) ارائه دهنده راه حل SCADA برای هر صنعتی است. با استفاده از Universal Data Connector، شرکت‌ها دسترسی بی‌نظیری به تمام عملیات کارخانه و داده‌های سازمانی خود دارند. این ابزار سطوحی از اتصال، نظارت، تحویل و تجزیه و تحلیل را پوشش می‌دهد. COMBIVIS از KEB یک خط کامل از محصولات نرم افزاری صنعتی را برای ساخت یک سیستم قدرتمند SCADA برای واحدهای تولیدی نسل بعدی شما ارائه می‌دهد. عمل نمونه‌برداری داده (Data Acquisition) از واحدهای RTU و PLCها شروع می‌شود و شامل گزارش وضعیت تجهیزات و خواندن اندازه‌گیری‌ها می‌شود.

مزیت InTouch این‌است که قادر‌است از استانداردهای باز در ارتباطات استفاده‌کرده و با اغلب سیستمهای PLC سازگار گردد. قبل از ظهور اسکادا، کارگاههای تولیدی و سایتهای صنعتی به کنترل و نظارت دستی و فشردن دکمه‌ها و تجهیزات آنالوگ وابسته بودند. با رشد واحدهای تولیدی و صنعتی، استفاده‌از رله‌ها و تایمرها جهت دستیابی به کنترل سوپروایزری در حد مشخصی، رایج شد. متاسفانه رله‌ها و تایمرها تنها در موارد عملکردهای اتوماسیون حداقلی قابل‌استفاده بودند و پیکربندی مجدد سیستم، بسیار مشکل بود. بنابراین یک سیستم کاربردی تر و تمام اتوماتیک توسط تمامی صنایع، مورد تقاضا واقع شد.

سرانجام، زیرساختهای ارتباطی، اتصال به سیستم نظارتی و سپس به RTU ها و PLC ها را برای کاربر می دهد. زیرساخت های ارتباطی برای انتقال اطلاعات از راه دور RTU / PLC ، که در امتداد شبکه های برقی ، تأمین آب و خطوط لوله انجام می شود ، ضروری است. کنترل نظارت و جمع آوری داده ها یا اسکادا (SCADA یا Supervisory Control And Data Acquisition)، در صنایعی مانند انرژی، نفت و گاز، آب، نیرو و موارد دیگر مورد استفاده قرار می گیرد. این سیستم دارای یک سیستم متمرکز است که کل سایت ها را از یک کارخانه صنعتی گرفته تا مجموعه پلنت ها در سراسر کشور کنترل می کند. برنامه HMI آن با استفاده از پیچیده‌ترین فناوری‌ها ساخته شده است و استفاده از آن را بسیار انعطاف‌پذیر، سریع و آسان می‌کند. حتی باتجربه ترین کاربران این نرم افزار SCADA سازگار با ویندوز را می‌یابند که ویژگی‌های بی حد و حصری را ارائه می‌دهد.

به عنوان مثال، سیستم می تواند یک موتور یا برق را روشن یا خاموش کند و می تواند تجهیزات را به صورت محلی کار کند. بدون شک، بیشترین کاربرد سیستم های اسکادا در صنعت می باشد واین یعنی که شما اگر می خواهید با سیستم های اسکادا کار کنید، کار با PLC ها را هم بایستی فرا بگیرید. در نتیجه این توانایی سیستم اسکادا برای اطلاع رسانی به اپراتور، به حل مشکل و جلوگیری از خرابی محصولات کمک کرد. یکی از کاربردهای بسیار متداول و البته فوق حرفه ای اسکادا این است کهاز آن ها در پست برق برای بررسی توزیع استفاده می شود. هر کجا که سیستم کنترلی ما گسترده باشد و بخواهیم به طور دقیق اطلاعات را در دسترس داشته باشیم،بایستی از Monitoring و SCADA استفاده کنیم. اینکه این سیستم تا چه حد می تواند ارتباط بین HMI با RTU ها و PLC ها را مدیریت کند،تعیین کننده میزان موفقیت یک سیستم اسکادا است.

با ابزار پیکربندی Fernhill SCADA، می‌توانید برنامه‌های خود را پیکربندی کنید. این راه حل از ابزارهای مختلف واردات برای انتقال پیکربندی ساده از سایر برنامه‌ها پشتیبانی می‌کند. این معماری امکان کنترل توزیع شده (DCS - Distributed Control System) را فراهم می‌کند که در صنایع پیچیده مانند نفت و گاز بسیار کاربرد دارد. در این سیستم ۸ عدد سنسور دما در مود مالتی پلکسینگ (Multiplexing Mode) از طریق مدار آنالوگ به دیجیتال 0808 به میکروکنترلر متصل شده‌اند. سپس میکروکنترلر مقادیر تمام سنسورها را به صورت سریال از Max 32 به پورت COM رایانه ارسال می‌کند. یک نرم‌افزار سیستم DAQ روی PC نصب شده است تا این مقادیر را دریافت کند و آن‌ها را روی پنل خود نشان دهد و سپس در پایگاه داده daq.mdb ذخیره کند.

این تاچ قادر است از استاندرهای باز در ارتباطات استفاده کند و با اغلب سیستم های PLC سازگار است. معمولا 1 به معنی وضعیت روشن و 0 به معنی وضعیت خاموش برای تجهیزات است. ممکن است برای شما هم این سوال پیش آمده باشد که scada چیست؟ اسکادا کنترل سرپرستی و اکتساب داده به سامانه‌های کنترل و اندازه‌گیری در مقیاس بزرگ اطلاق می‌شود. از این رو سطح «کنترل» صفحه اسکادا (یا HMI) که اپراتور با آن تعامل دارد، عموما بسیار کمتر از کنترل اجرایی در یک PLC می­باشد. خرید محصول توسط کلیه کارت های شتاب امکان پذیر است و بلافاصله پس از خرید، لینک دانلود محصول در اختیار شما قرار خواهد گرفت. RTU ها با اتصال به سنسورها، سیگنال های آن ها را دریافت و به داده های دیجیتالی تبدیل می کنند.

PLC وضعیت این ورودی‌ها را زیر نظر می­گیرد (مانند سرعت موتور) و با توجه به برنامه‌ای که در داخل خود دارد، با برنامه نویسی، سیگنالهایی را جهت کنترل این دستگاهها ارسال می­کند (مانند متوقف کردن موتور). این واحد شامل یک رایانه، PLC و یک سرور شبکه‌است که به MTU جهت ارتباط با RTU‌ها کمک می­کند. سیستم های SCADA در حال حاضر قدرت در دسترس موجود در محاسبات ابری را دارند. این سیستم ها می توانند نزدیک به دقت زمان واقعی گزارش کنند و از محیط های ابری برای پیاده سازی الگوریتم های پیچیده تر استفاده کنند. این الگوریتم ها در غیر این صورت قابل اجرا در PLC ها یا RTU های سنتی نیستند. حتی بدون حضور در کارخانه ، کارگران می توانند به منابع محاسباتی مانند شبکه، ذخیره سازی، سرورها و کنترل تجهیزات دسترسی پیدا کنند.

اتوماسیون از طریق استفاده از PLC و اسکادا به دست می­آید که اشتباهات انسانی را کاهش می­دهد. پژوهشهای بسیاری در زمینه چگونگی اجرای مفاهیم مدرن اسکادا در سایتهای تصفیه آب با حداقل کردن خطر دسترسی بدون اجازه، در حال انجام‌است (خطرات سایبری یک مشکل عمده در تشکیلات بزرگ به شمار می­رود). شبکه ارتباطی اسکادا همانطور که در شکل زیر نشان داده‌شده‌است، در طول سیستم توزیع آب، پخش شده‌است. کارگاهها خصوصا کارگاههای رایانه محور در تاسیسات تصفیه در یک اتاق کنترل تعبیه‌شده و به اپراتورها اجازه نظارت بر کلیه روندها و کنترل اندازه‌گیری‌ها را می­دهند. از سیستمهای اسکادا جهت تنظیم اتوماسیون صنعتی و رباتها و نظارت پروسه و کنترل کیفیت‌استفاده می­گردد. معرفی استانداردها و شیوه های نوین IT مانند SQL و برنامه های کاربردی مبتنی بر وب در نرم افزار اسکادا باعث افزایش بهره وری، امنیت، بهره وری و قابلیت اطمینان سیستم های SCADA شده است.

ذخیره کردن ابر داده‌های (Metadata) اضافی همراه با تگ‌ها نیز متداول است. داده‌های اضافی می‌توانند شامل نظراتی درباره زمان طراحی، اطلاعات هشدار و مسیرهایی به ادوات میدانی یا PLCها باشند. مانند؛ جریان، ولتاژ، فلو، فشار، دما، سطح آب و غیره استفاده می‌شود و به‌صورت کلی در فرآیندهای صنعتی که از ورودی/خروجی (Input/Output) بالایی بهره‌مند هستند استفاده می‌شود. مکانیزم فرآیند توسط محرک ها کنترل می شود و هر دوی محرک ها و سنسورها توسط کنترل کننده های میدانی اسکادا نظارت می شوند. دو جز جدا نشدنی در سیستم های اسکادا PLCها و RTU ها می باشند و البته وجود HMI را در سیستم اسکادا نمی توان نادیده گرفت. از بهترین برندهای معتبر تولید تجهیزات صنعتی، شرکت دلتا است که در تهیه plc دلتا و hmi دلتا  نقش بزرگی ایفا می کند.

اگرچه این یک سیستم متمرکز است، اما تفاوت قابل توجهی بین آن و سیستم کنترل توزیع شده (DCS) وجود ندارد. یکی از بهترین ویژگی های این سیستم این است که فضای آن محدود نیست، بنابراین می توانید اطلاعات را در خارج از کارخانه جمع آوری کنید. این نرم افزار چه از یک سیستم تک کاربره استفاده کنید و چه نیاز به بررسی یک سیستم چند کاربره توزیع شده با سرورهای اضافی داشته باشید برای شما مناسب است. این سیستم باز شامل قابلیت‌های مورد نیاز در تمام صنایع برای تجسم کارهای بسیار پیچیده و برنامه‌های SCADA می‌باشد. در صورت لزوم، می‌توانید عملکرد سیستم را با افزونه‌های این نرم افزار گسترش دهید.

شرکت‌هایی که به دنبال شفافیت کارخانه و حداکثر بهره وری هستند باید به سمت SIMATIC بروند. این یک نرم افزار SCADA باز، خلاقانه و در عین حال مقیاس پذیر برای تجسم فرآیند است. این راه حل شامل چندین ویژگی با کارایی بالا است که به شما امکان نظارت بر فرآیندهای خودکار را می‌دهد. این سرویس پس زمینه سرور را برای اجرای برنامه SCADA شما ارائه می‌دهد. کاربران می‌توانند از رابط اپراتور آن برای بررسی وضعیت تجهیزات از طریق تجسم گرافیکی استفاده کنند.

این سیستم از بخش‌های مختلفی اعم از نرم افزاری و سخت افزاری ساخته شده است. با استفاده از اسکادا بهره‌وری و راندمان کاری مجموعه نیز به طرز چشمگیری بالاتر خواهد رفت. مزایا و ویژگی‌های این سیستم موجب شده تا مهندسین استفاده زیادی از آن در اتوماسیون‌های صنعتی به عمل آورند. برای تهیه تجهیزات مربوط به این سیستم و اتوماسیون صنعتی با متخصصین و گروه‌های معتبر مشورت نمایید. جزوه رایگان آموزش اسکادا مجموعه ایران اتوماسیون، یک منبع بی نظیر برای یادگیری سیستم SCADA است. این جزوه جامع و کاربردی است و به شما کمک می‌کند تا مفاهیم اصلی SCADA را درک کنید و بتوانید از این فناوری برای کنترل و نظارت بر فرآیندهای صنعتی استفاده کنید.

MTU شامل یک کامپیوتر، سرور شبکه ای و PLC است که جهت ارتباط با RTU ها کمک می کند. Plc یکی از انواع کنترل کننده های صنعتی است که وظیفه آن کنترل فرآیندهای صنعتی است مانند تجهیزات روباتیک و خط مونتاژ یا هر فعالیتی که نیاز به کنترل داشته باشد. صنعت جنگلداری، کاغذ و خمیرکاغذ نیز به سیستمهای اسکادا متکی‌است از اتوماسیون و پروسه کنترل، مدیریت انرژی، کنترل درایو، حفاظت نیرو، سیستمهای حصارکشی و امنیت، همه محل استفاده وسیع از اسکادا هستند. تاسیسات الکتریکی با استفاده از سیستمهای اسکادا، شارش جریان و ولتاژ خط را تشخیص‌داده و عملیات مدارشکن را نظارت می­کنند و قادر به آنلاین و آفلاین کردن بخشهای مختلف شبکه قدرت می­باشند. SCADA به جای استفاده از انسان برای بررسی خطاها در سراسر پلنت، شبکه یا خط لوله، از اسکریپت هایی استفاده می کند که مشکلات موجود در سیستم را تشخیص می دهد و به سرعت سیستم را از برای جلوگیری قطعی تنظیم می کند. اگر وقفه ای رخ دهد که از گذشته باشد، یک پایگاه داده توزیع شده SCADA به کارگران کمک می کند تا فوراً محل خرابی را تشخیص دهند.

این RTU مبتنی بر میکروکنترلر است و می‌تواند به عنوان واسط برای رادیو مودم‌ها برای انتقال داده‌ها به CMS عمل کند. PLC های اولیه هیچ پورت ارتباط سریالی برای ارتباط رادیویی به منظور انتقال داده‌ها نداشتند. امروزه PLC ها دارای ویژگی‌های ارتباطی وسیع و پشتیبانی گسترده ای از دستگاه‌های رادیویی متداول در سیستم‌های اسکادا هستند. با وجود اینکه سیستمهای اسکادا جهت کنترل وجوه مشخصی از میدان، قابل برنامه ریزی هستند، اما چنین وضعیتی معمولا اتفاق نمی­افتد. در این موارد، ورودی اپراتور جهت عملکرد صحیح این سیستمهای نیمه خودکار ضروری‌است. در حالی که پلتفرمهای SCADA تعداد زیادی از مزایا و کاهش هزینه و خرابی سیستم را ارائه می دهند، هنوز تهدیدهای امنیتی زیادی وجود دارد که باید حل شوند.

موفقیت یک سیستم اسکادا در ارتباط بی نقص و مدیریت بین HMI با RTU ها و PLC خلاصه می شود. دو پیکربندی متداول برای سیستم‌های اسکادای مبتنی بر رادیو تله متری بی سیم وجود دارد. یک مثال تنظیم دوRTU است، یکی برای مخزن و دیگری برای پمپ آب در مکانی دیگر. هر وقت تانک در شرف خالی شدن باشدRTU متصل به آن یک فرمان EMPTY برای RTU دیگر ارسال می‌کند. به محض دریافت این دستور، RTU در پمپ آب شروع به پمپاژ آب به مخزن می‌کند.

سیستم‌های اسکادا برای گستره‌ای وسیع از صنایع، بسیار با اهمیت هستند و به طور گسترده جهت کنترل و مانیتورینگ یک پردازش از آنها استفاده‌می­گردد. نوع استفاده‌از سیستمهای اسکادا عموما به گونه‌ای‌است که از آنها در کنترل، نظارت و انتقال داده به نحو هوشمند بهره گرفته شود. در دنیای وابسته به داده امروزی، ما همواره به دنبال راهکارهایی هستیم که اتوماسیون را بهبود بخشیده و در طول‌استفاده صحیح از داده، تصمیمات مناسبتری بگیرد. انتخاب نرم افزار SCADA مناسب به شما اطمینان می‌دهد که کنترل بهینه بر طبقات تولیدی، امکانات و لوازم برقی خود دارید. ناگفته نماند که از تجهیزات گران قیمت کارخانه و محصولات در حال تولید محافظت می‌شود.

به همین دلیل در برخی از سیستم‌های اسکادا، سخت‌افزارها در برابر تحمل مقدار بالای دما، فشار و ولتاژ و ارتعاش مقاوم می‌شوند. اما در برخی از کاربردهای بحرانی، با استفاده از کانال‌های مخابراتی و سخت‌افزارهای اضافه، قابلیت اطمینان سیستم ارتقا داده می‌شود. در این سیستم‌ها، زمانی که یکی از بخش‌های سیستم آسیب ببیند و یا در عملکرد خود دچار مشکل شود، می‌تواند به سرعت شناسایی شود و سپس عملکرد آن به صورت اتوماتیک به سخت‌افزار پشتیبان انتقال داده شود. ‫تکنولوژی‌های پیشرفته در واقع باعث شده است که جهان به طور نسبی مکانی بسیار کوچک به نظر برسد! همچنین این موضوع برای نگهداری سوابق اجباری در برخی از صنایع موجود استفاده می‌شود. اطلاعات مجموعه از طریق اسکادا تبدیل به داده‌هایی گرافیکی و قابل نمایش بر مانیتور می‌شود.

معمولا دو نوع ایستگاه ریموت، با عنوان بردهای تکی و واحدهای ماژولار در دسترس هستند. این بردها ارزان‌تر هستند اما ارتقا آنها برای سیستم‌های پیچیده‌تر آسان نیست. ‫اما متاسفانه ارتباطات دستگاهها در آن زمان به شکل اختصاصی بودند، ‫به این معنی که برقراری ارتباط به جز با سیستم‌های تعریف شده مجاز نبود. حدود یک دهه بعد تله متری به صحنه آمد تا قابلیت‌های کنترل از راه دور بیشتری را به وسیله ارتباطات خودکار شده و انتقال داده به منظور کنترل از راه دور مکان‌ها، عرضه کند. این نرم افزار در مقایسه با بقیه نرم افزارها، نسبتا جدیدتر در حوزه صنعت اسکادا می باشد.