مقايسه سيستم‌هايDCS با سيستم‌هاي SCADA در محيط‌های خودكارشده ‌صنعتي

08:05250

سيستم‌هاي نظارتي و گردآوري داده[Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA)]و سيستم كنترل توزيع‌شده[Distributed Control System (DCS)]به عنوان دو سيستم مجزا فعاليت خود را شروع كردند، اما رشد آنها متناسب با يكديگر بوده است. امروزه پهناي باندي كه در اختيار ما قرار دارد به اندازه‌اي وسيع است كه ديگر نيازي نيست كه تصميم‌گيري‌ها در هر گره و به صورت موضعي گرفته شوند. در اين مقاله مي‌خواهيم مقايسه‌اي ميان سيستم‌هاي اسكادا و دي‌سي‌اس صورت دهيم.

سيستم‌هاي اسكادا و دي‌سي‌اس: اگر شما مسئول مديريت شبكه يك شركت هستيد، احتمالا تاكنون نام اين سيستم‌ها را شنيده‌ايد. ما در اين مقاله مي‌خواهيم تفاوت‌هاي ميان اين دو فناوري را مشخص كنيم. دقت كنيد كه ما براي اين سيستم‌ها تعريفي ارائه نخواهيم كرد، زيرا ما فرض مي‌كنيم كه شما در حال حاضر آشنايي مقدماتي با اين سيستم‌ها داريد. بنابراين تمركز ما تنها بر روي متمايز كردن اين سيستم‌ها خواهد بود.

تاريخچه اسكادا و دي‌سي‌اس

امروزه، به خوبي تفاوت‌هاي ميان دي‌سي‌اس (سيستم كنترل توزيع‌شده) و اسكادا (سيستم‌هاي نظارتي و گردآوري داده) براي افراد مشخص نيست. همانطور كه از نام كامل سيستم اسكادا مشخص است، اين سيستم علاوه بر داشتن بخش كنترل، مي‌تواند اقدام به جمع‌آوري داده‌ها كند. با اين حال سيستم‌هاي دي‌سي‌اس تنها داراي بخش كنترل هستند.

در گذشته شبكه‌هاي رايانه‌اي وجود نداشتند و يا در صورت حضور، از پهناي باند بسيار كمي برخوردار بودند. در واقع در گذشته، سيستم اسكادا به عنوان برترين كنترل‌كننده در بسياري از سطوح صنعتي محسوب ميشد. در گذشته كنترل شدن تمامي جنبه‌هاي يك مجموعه توسط تنها يك سيستم، غيرممكن بود. دستگاه‌هاي دي‌سي‌اس در محيط‌هاي صنعتي مي‌توانند غالب وظايف جزئي را انجام دهند و سپس به سيستم اسكادا گزارش دهند؛ در واقع دستگاه‌هاي دي‌سي‌اس بايد از سيستم اسكادا دستور بگيرند.

امروزه شبكه‌هاي رايانه‌اي سريع‌تر شده‌اند. در واقع آنها به اندازه‌اي سريع هستند كه ديگر نيازي نيست كه سيستم‌هاي اسكادا و دي‌سي‌اس از يكديگر جدا باشند. در واقع به همين علت است كه در حال حاضر آنها را با يكديگر تركيب كرده‌اند و آنها را به عنوان يك سيستم كنترل و نظارت واحد مي‌شناسند. انتخاب اسامي اسكادا و دي‌سي‌اس بر اساس منطقه جغرافيايي بوده‌است كه آنها اختراع شده‌اند.

سيستم‌های اسكادا در مقايسه با دی‌سی‌اس

حال كه متوجه شده‌ايد تفاوت ميان سيستم‌هاي اسكادا و دي‌سي‌اس ناچيز است، مي‌خواهيم به برخي از تمايزهاي اين سيستم‌ها اشاره كنيم كه هم‌اكنون در حال از بين رفتن هستند. در ابتدا بايد بگوييم كه سيستم اسكادا براي فرآيندهاي نظارتي و مجموعه‌هايي كه در يك فضاي گسترده جغرافيايي پخش شده‌اند، ترجيح داده مي‌شود.

اين موضوع به دليل تمايز دوم ميان اين دو سيستم است: هوش سيستم اسكادا در فضاهاي جغرافيايي توزيع شده است. اين خصوصيت به سيستم اسكادا اجازه مي‌دهد تا كنترل و نظارت را به صورت پيوسته انجام دهد؛ حتي اگر ارتباط با هاب مركزي[central hub]قطع شود، اين عمليات‌ها متوقف نخواهند شد. با اين حال سيستم دي‌سي‌اس نمي‌تواند در فضاهاي جغرافيايي گسترده، فعاليت كند. سيستم دي‌سي‌اس تمركز زيادي بر روي رخداد‌هاي محلي دارد؛ به علاوه اين سيستم در صورت قطع ارتباطات، مختل خواهد شد.

واحدهاي پايانه‌اي از راه دور[Remote Terminal Units (RTUs)] در اسكادا

سيستم‌هاي اسكادا پيشرفت كردند و توانستند كه جايگاه سنتي دي‌‌سي‌اس را به عنوان دستگاه‌هاي هوشمند توزيع‌شده، تسخير كنند. آر‌تي‌يو‌هاي متفاوتي وجود دارند كه ما مي‌توانيم يكي از آنها را انتخاب كنيم. ما در اينجا ترجيح مي‌دهيم كه از آرتي‌يو داراي مجموعه متنوعي از عملكردها استفاده كنيم. اينگونه آرتي‌يوها در سيستم‌هاي متفاوت اسكادا، كارآمد خواهد بود.

اين موضوع را در ذهن خود نگاه داريد و سپس با ما همراه باشيد تا نگاهي به آر‌تي‌يو اسكادا-گاردين[SCADA-Guardian RTU] بياندازيم. همانطور كه در بخش‌هاي قبلي توضيح داديم، نيمي از وظيفه يك سيستم اسكادا اين است كه رخدادها را از راه دور كنترل كند و سپس به شما گزارش دهد. سيستم اسكادا-گاردين داراي چندين فناوري متفاوت براي محافظت از سيستم است.

مثالي از ورودی مجزا: آر‌تی‌يو اسكادا-گاردين

اولين فناوري (ساده‌ترين) ورودي‌هاي هشدار دهنده مجزا هستند. اين ورودي‌ها دودويي هستند كه مي‌توانند حضور يا عدم‌حضور يك جريان كوچك را تشخيص دهند. آنها از تجهيزات راه‌دور به خروجي‌ها سيم‌كشي شده‌اند تا بتوانند به شما شرايط بحراني را نشان دهند. سيستم اسكادا-گاردين داراي 8 عدد از آنها است كه به عنوان يك آر‌تي‌يو كوچك الي متوسط شناخته مي‌شود (اگر آن را با ديگر ورودي‌هاي هشداردهنده مجزا مقايسه كنيم).

با اين حال اين آر‌تي‌يو بزرگ‌تر از ظرفيتي است كه به آن اشاره شده است. در واقع اين روش تنها ورودي‌هاي بيشتري دارد كه از آنها براي فناوري‌هاي پيشرفته‌تر استفاده مي‌شود.

ورودي‌هاي آنالوگ در اسكادا-گاردين

در اين روش اسكادا-گاردين داراي 8 ورودي آنالوگ صنعتي نيز خواهد بود. اين ورودي‌هاي به صورت پيوسته اقدام به اندازه‌گيري جريان يا ولتاژ خواهند كرد.

همانطور كه مي‌بينيد، اين ورودي‌ها به ما اجازه مي‌دهند تا به اطلاعات با جزئيات بيشتري دسترسي داشته باشيم؛‌ در واقع اطلاعاتي كه در دسترس ما قرار مي‌گيرد، بيشتر از بله/خير ساده خواهد بود. به علاوه شما به جاي مشاهده كردن عبارت «دماي بالاتر از حد استاندارد» مي‌توانيد دماي دقيق را در هر نقطه ببينيد، به عنوان مثال عبارت «98 درجه فارنهايت» نمايش داده مي‌شود.

با توجه به اينكه ورودي‌هاي آنالوگ بسيار قدرتمند هستند (مخصوصا در بخش توليد، ارتباطات راه‌دور، تصفية آب و انرژي)؛ اين سيستم آر‌تي‌يو داراي يك روش ثانويه براي به كارگيري 16 حسگر آنالوگ ديگر دارد. اين مجموعه شانزده‌گانه از يك فناوري خاص استفاده مي‌كند كه بر سرعت در سيستم‌هاي اسكادا و صنايع مختلف در حال گسترش است. اين فناوري جديد به اين صورت است: جريان و ارتباط براي كنترل از راه دور يك حسگر كه تنها با استفاده از يك سيم ممكن مي‌شود.

اين فناوري با نام دي‌-واير[D-Wire]در دي‌پي‌اس‌هاي به كارگرفته شده در ارتباطات راه دور، شناخته مي‌شود؛ اين حسگرها را مي‌توانند همانند حلقه گل آفتابگردان به يكديگر متصل كرد. اين موضوع زماني اهميت پيدا مي‌كند كه حسگرهاي سيستم اسكادا بايد در فاصله مناسبي از آر‌تي‌يو مركزي قرار بگيرند. ساختار گل آفتابگردون مي‌تواند ميزان سيم مورد نياز را كاهش دهد. در اين ساختار، هر حسگر به حسگر قبلي خود متصل است (از لحاظ انتقال انرژي و داده).

فراموش نكنيد كه نظارت دما در محيط‌هاي اسكادا/دي‌سي‌اس يك امر رايج است. ما آر‌تي‌يو‌هايي همانند اسكادا-گاردين مي‌سازيم كه داراي يك حسگر دماي محيط هستند كه در خود آرتي‌يو قرار گرفته است. اين قابليت بسيار كاربردي خواهد بود، در عين حال باعث افزايش ابعاد آر‌تي‌يو نخواهد شد. با اينكه اين حسگر همانند گيرنده خارجي دقيق نيست، با اين حال داشتن اين حسگر بهتر از اين است كه هيچ‌گونه حسگري براي سنجش دما نداشته باشيم.

در هنگام انتخاب آر‌تي‌يو براي اسكادا، چه موارد ديگري اهميت دارد؟

هنگامي كه مي‌خواهيد يك آر‌تي‌يو براي اسكادا انتخاب كنيد، بايد به عوامل ديگري نيز توجه كنيد. به عنوان مثال بايد به دنبال يك محفظه محكم و داراي استانداردهاي صنعتي بگرديد. يك محفظة فلزي كه با پودر لايه‌پوشاني شده است، به عنوان يك گزينه خوب محسوب مي‌شود.

به علاوه شما بايد مطمئن شويد كه آر‌تي‌يو مدنظر شما مي‌تواند در شرايط گرم يا سرد محيط صنعتي دوام بياورد. اگر يك آر‌تي‌يو مناسب شرايط صنعتي باشد، در اين صورت حتي مي‌تواند دمايي به ميزان صدها فارنهايت را تحمل كند.  ديگر آر‌تي‌يوها بايد در اتاق‌هايي قرار بگيرند كه دماي آن كنترل شده باشد (همانند الزامات مربوط به محل‌كار رايانه‌ها). البته اين موضوع باعث مي‌شود كه شما در چينش محيط صنعتي خود دچار محدوديت شويد.

هنگامي كه مي‌خواهيد اقدام به خريد تجهيزات اسكادا/دي‌سي‌اس از يك فروشنده كنيد، مطمئن شويد كه فروشنده سيستم‌هاي آر‌تي‌يو خود را در شرايط سخت درون سازماني، سنجيده باشد. گاهي برخي از فروشنده‌ها از طرفين ثالث براي سنجش آرتي‌يوهايي خود استفاده مي‌كنند؛ در اين شرايط ممكن است كه فروشنده اصلي نتواند به درستي مشكل سيستم‌هاي خود را تشخيص دهد. در شرايط سنجش درون سازماني، مي‌توان از چرخه‌هاي درون سازماني و ابزارهاي قدرتمند استفاده كرد.

اگر شما نياز داشته باشيد كه يك سخت‌افزار جزئي را براي يك پروژه خاص تنظيم كنيد، چه اقداماتي را بايد صورت دهيد؟ در اين شرايط به فروشنده اطلاع دهيد، زيرا آنها مي‌دانند كه چطور سخت‌افزار را براي شما تنظيم كنند تا خللي در عملكرد سيستم رخ ندهد. آنها مي‌توانند به سرعت سيستم تغيير داده شده را آزمايش كنند و نيازي به صبر كردن چندين ماهه براي رسيدن نتايج آزمايش‌هاي شخص ثالث نيست.

اين سنجش درون سازماني شامل سنجش دما و تداخل مغناطيسي نيز خواهد بود. براي اينكه ميزان تحمل دما را براي سيستم مشخص كنند، يك محفظه صنعتي آماده مي‌شود و سپس دستگاه در آن قرار مي‌گيرد. براي اينكه تداخل مغناطيسي را بسنجيم، نياز به يك محفظه بزرگ‌تر خواهيم داشت كه ديواره‌هاي آن بدون انعكاس باشند؛ به علاوه در اين محفظه بايد مخروط‌هاي كربني وجود داشته باشند. اين آزمايش به شما نشان مي‌دهد كه سيستم اسكادا/دي‌سي‌اس در حضور امواج‌هاي مزاحم، دچار اختلال نخواهد شد؛ به علاوه شما متوجه مي‌شويد كه امواج ديگر سيستم‌ها نمي‌تواند سيستم شما را مختل كند.



50 نوشته

بدون دیدگاه

پاسخ دهید

فیلدهای مورد نیاز با * علامت گذاری شده اند