سیستم اسکادا؛ کنترل و نظارت خط تولید خود را به سطح دیگری برسانید

سیستم کنترل و جمع آوری داده‌ها (SCADA) سیستمی از عناصر نرم‌افزاری و سخت‌افزاری است که به سازمان‌های صنعتی اجازه می‌دهد کار‌های زیادی را انجام دهند.

کاربردهای سیستم اسکادا

– فرآیندهای صنعتی را به صورت محلی یا در نقاط دور افتاده کنترل کنند.

– داده‌ها را نظارت، جمع‌آوری و در زمان واقعی پردازش کنند.

– با دستگاه‌هایی مانند سنسورها، شیرها، پمپ‌ها، موتورها و موارد دیگر از طریق نرم‌افزارِ رابط انسان و ماشین (HMI) مستقیما تعامل برقرار کنند.

– رویدادها را در یک فایل ثبت و ذخیره کنند.

سیستم‌های SCADA برای سازمان‌های صنعتی بسیار مهم هستند چرا که به حفظ کارآیی، پردازش داده‌ها برای گرفتن تصمیمات هوشمندانه‌تر و ارتباط سیستم با مسائل مربوط به کاهش زمان خرابی، کمک می‌کنند.

ساختار اصلی SCADA با کنترل کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) و واحدهای کنترل از راه دور (RTU) آغاز می‌شود. PLCها و RTUها میکرو کامپیوترهایی هستند که با مجموعه‌ای از اشیاء مانند ماشین‌‌آلات کارخانه، HMIها، سنسورها و دستگاه‌های دیگر ارتباط برقرار می‌کنند. سپس اطلاعات را از آن اشیاء به وسیله نرم‌افزار SCADA به کامپیوترها هدایت می‌کنند. نرم‌افزار SCADA داده‌ها را پردازش، توزیع و نمایش می‌دهد. همچنین به اپراتورها و سایر کارکنان کمک می‌کند تا داده‌ها را تجزیه و تحلیل کرده و تصمیمات مهمی اتخاذ کنند.

به عنوان مثال، سیستم SCADA به سرعت به اپراتور اطلاع می‌دهد که دسته‌ای از محصولات خطاهای زیادی را نشان می‌دهند. اپراتور عملیات را متوقف می‌کند و داده‌های سیستم SCADA را از طریق HMI مشاهده می‌کند تا علت این مشکل مشخص شود. اپراتور داده‌ها را بررسی می‌کند و متوجه می‌شود که به عنوان مثال ماشین 4 خراب بوده است. این توانایی سیستم SCADA در اطلاع دادن مشکلی به اپراتور، به او کمک می‌کند تا آن را برطرف کرده و  از دست دادن محصول بیشتر جلوگیری کند.

چه کسی از SCADA استفاده می کند؟

سیستم‌های SCADA توسط سازمان‌ها و شرکت‌های صنعتی در بخش‌های دولتی و خصوصی برای کنترل و حفظ کارآیی، توزیع داده‌ها برای اتخاذ تصمیمات هوشمندانه‌تر و ارتباط سیستم با مسائل مربوط به کاهش زمان خرابی استفاده می‌شود. سیستم‌های SCADA در انواع مختلف شرکت‌ها به خوبی کار می‌کنند چرا که می‌توانند از پیکربندی ساده گرفته تا تاسیسات پیچیده و بزرگ متغیر باشند. سیستم‌های SCADA ستون فقرات بسیاری از صنایع مدرن هستند، از جمله:

• انرژی
• غذا و نوشیدنی
• تولید و ساخت
• نفت و گاز
• نیرو
• بازیافت
• حمل و نقل
• آب و فاضلاب

و بسیاری موارد دیگر…

تقریباً در دنیای امروز به هر جایی که نگاه کنید، نوعی سیستم SCADA را در پشت صحنه می‌بینید؛ به عنوان مثال، اطمینان از تولید و ایمنی در پالایشگاه و دستیابی به استانداردهای کیفی در تصفیه‌خانه فاضلاب.

تولد SCADA

قبل از اینکه مفهوم SCADA در اواسط قرن بیستم معرفی شود، بسیاری از طبقات تولیدی، کارخانه‌های صنعتی و سایت‌های دور افتاده به پرسنل متکی بودند تا به طور دستی تجهیزات را از طریق Push Button‌ها و شماره‌گیرهای آنالوگ، کنترل و نظارت کنند.

با افزایش طبقات صنعتی و سایت‌های کنترل از راه دور، راه‌حل‌هایی برای کنترل تجهیزات در مسافت‌های طولانی مورد نیاز بود. سازمان‌های صنعتی شروع به استفاده از رله‌ها و تایمرها برای نظارت روی برخی از سطوح کنترلی بدون نیاز به فرستادن افراد به مکان‌های دور، کردند.

در حالی که رله‌ها و تایمرها بسیاری از مشکلات را با فراهم آوردن قابلیت‌های اتوماسیون به شکل محدود حل می‌کردند، اما با گسترش سازمان‌ها در مقیاس بزرگ، مشکلات بیشتری بوجود آمد. رله‌ها و تایمرها خیلی برای این کار دقیق نبودند. به همین منظور یک سیستم کنترل و نظارتِ کارآمدتر و کاملاً خودکار مورد نیاز بود.

اولین سیستم های کنترل نظارت

در اوایل دهه 1950، کامپیوترها برای اولین بار توسعه یافتند و برای اهداف صنعتی مورد استفاده قرار گرفتند. کنترلِ نظارتی در آن زمان در حوزه آب و برق، خطوط لوله نفت و گاز و دیگر بازارهای صنعتی رواج یافت. در دهه 1960، تله‌متریTelemetryتله متری به فرآیند اندازه گیری پارامتر یا جمع آوری اطلاعات از یک یا چند ایستگاه دور از مرکز یا غیر قابل دسترس و انتقال اطلاعات از طریق یک ارتباط تمام اتوماتیک گفته می‌شود برای نظارت ایجاد شد، که به ارتباطات خودکار اجازه می‌داد تا اندازه‌گیری‌ها و سایر داده‌ها را از سایت‌های کنترل از راه دور به تجهیزات نظارت منتقل کنند. اصطلاح «SCADA» در اوایل دهه 1970 مطرح شد و ظهور ریزپردازنده‌ها و PLCها در آن دهه توانایی شرکت‌ها را در نظارت و کنترل فرآیندهای خودکار بیش از پیش افزایش داد.

تکامل SCADA

اولین سیستم SCADA با کامپیوترهای پردازنده مرکزی پیکربندی شد. شبکه‌هایی که امروزه می‌شناسیم در دسترس نبودند و هر سیستم SCADA به تنهایی کار می‌کرد. این سیستم‌ها چیزی بودند که اکنون به آن‌ها سیستم‌های یکپارچه SCADA گفته می‌شود.

در دهه‌های 80 و 90، SCADA به لطف سیستم‌های کامپیوتری کوچکتر، تکنولوژی شبکه‌های محلی (LAN) و نرم‌افزارهای HMI مبتنی بر کامپیوتر به تکامل خود ادامه داد. سیستم‌های SCADA خیلی زود توانستند به سایر سیستم‌های مشابه متصل شوند. بسیاری از پروتکل‌های مورد استفاده در این سیستم‌ها اختصاصی بودند که به تامین‌کنندگان اجازه کنترل چگونگی انتقال داده‌ها را می‌داد. متأسفانه، این سیستم‌ها قادر به برقراری ارتباط با سیستم‌های دیگرِ تامین‌کنندگان نبودند.

ایجاد تغییرات در اسکادا

در دهه 1990 و اوایل دهه 2000، بر اساس مدل سیستم توزیع شده، SCADA با درنظر گرفتن ساختار سیستم و پروتکل‌های ارتباطی که مختص تامین‌کننده بود، تغییر زیادی را در خود ایجاد کرد. این روند SCADA که سیستم شبکه‌ای نامیده می‌شود، از تکنولوژی‌های ارتباطی مانند اترنت استفاده می‌کرد. سیستم‌های SCADA شبکه شده، به سیستم‌های دیگر تامین‌کنندگان اجازه می‌دهد تا با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و محدودیت‌های اعمال شده توسط سیستم‌های قدیمی SCADA را کاهش داده و سازمان‌ها را قادر می‌سازد تا دستگاه‌های بیشتری را به شبکه متصل کنند.

در حالی که سیستم‌های SCADA دستخوش تغییرات تکاملی اساسی شده‌اند، بسیاری از سازمان‌های صنعتی همچنان با دسترسی به داده‌های صنعتی در سطح سازمانی دست و پنجه نرم می‌کنند. در اواخر دهه 1990 تا اوایل دهه 2000، پیشرفتی تکنولوژیکی رخ داد و تکنولوژیِ‌ IT شتاب گرفت. زبان SQLStructured Query Languageاین زبان یک روش استاندارد برای برقراری ارتباط با پایگاه‌های داده محسوب می‌شود.، استانداردی برای پایگاه‌های اطلاعات IT شد اما توسط توسعه دهندگان SCADA پذیرفته نشد. این منجر به شکاف بین زمینه‌های کنترل و IT شد و تکنولوژیِ SCADA با گذشت زمان قدیمی شد.

سیستم‌های مرسوم SCADA هنوز از تکنولوژیِ اختصاصی برای رسیدگی به داده‌ها استفاده می‌کنند. هدف سیستم‌های مدرن SCADA حل مشکلات با استفاده از بهترین تکنولوژیِ کنترل و IT است.

سیستم ‌های مدرن SCADA

سیستم ‌های مدرن SCADA امکان دسترسی به داده‌های زمان حقیقی موجود در کارخانه، از هر نقطه جهان را می‌دهد. این دسترسی به اطلاعاتِ زمان حقیقی به دولت‌ها، مشاغل و افراد اجازه می‌‍دهد تا تصمیمات مبتنی بر داده‌ها را در مورد نحوه بهبود فرآیندهای خود بگیرند.

بدون نرم‌افزار SCADA، جمع‌آوری داده‌های کافی برای اتخاذ تصمیمات آگاهانه، بسیار دشوار است. همچنین اکثر برنامه‌های کاربردی SCADA دارای قابلیت توسعه سریع برنامه (R&D)Research and Developتحقیق و توسعه هستند که به کاربران اجازه می‌دهد برنامه‌ها را حتی اگر از توسعه نرم‌افزار آگاهی کافی نداشته باشند، به راحتی طراحی کنند. معرفی استانداردها و شیوه‌های مدرن IT مانند SQL و برنامه‌های تحت وب در نرم‌افزار SCADA کارایی، امنیت، بهره‌وری و قابلیت اطمینان سیستم‌های SCADA را تا حد زیادی بهبود بخشیده است.

نرم افزار SCADA که از قدرت پایگاه‌های داده SQL استفاده می‌کند، مزایای عظیمی نسبت به نرم‌افزارهای قدیمی دارد. یکی از مزایای بزرگ استفاده از پایگاه‌های داده SQL در سیستم SCADA این است به داده‌ها اجازه می‌دهد به طور یکپارچه در کل سازمان جریان یابند.

SCADA جدید

نرم‌افزار Ignition

Ignition by Inductive Automation یک پلتفرم نرم‌افزاریِ اتوماسیون صنعتی است که بسیاری از مشاغل و سازمان‌ها برای نیازهای کنترل و مانیتورینگ HMI/SCADA به آن روی آورده‌اند.

Ignition از سال 2010 در هزاران مکان در بیش از 100 کشور جهان نصب شده است. ماهیت قدرتمند و قوی آن به سیستم‌های SCADA اجازه می‌دهد تا مشتریان به خواسته‌های خود برسند. این در حالی است که هزینه کمتری نسبت به سایر نرم‌افزاری SCADA دارد.

در اینجا چند دلیل آورده شده که چرا شرکت‌های بیشتری Ignition را انتخاب می‌کنند:

Ignition از شیوه‌های مدرن IT استفاده می‌کند که می‌تواند آن را با اجزای سیستم SCADA فعلی سازگار کند. مدل منحصر به فرد آن به کاربران اجازه می‌دهد تا هزینه ثابتی را بر اساس تعداد سرورها پرداخت کنند. این نرم‌افزار را میتوان به شکل رایگان و بدون محدودیت، از سایت‌ها دانلود و نصب کرد.