اگر شما با شبكه‌اي در سطح يك شركت همكاري مي‌كنيد كه در راستاي خودكارسازي صنعتي اقدام كرده است، در اين صورت احتمالا با مفاهيم سيستم نظارتي و گردآوري داده يا اسكادا[Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)]و سيستم كنترل توزيع شده[Distributed Control System (DCS)]آشنا شده‌ايد.
يك سيستم اسكادا و يك سيستم دي‌سي‌اس داراي وجه اشتراكات بسياري هستند؛ به عنوان مثال هر دوي آنها يك سيستم رايانه‌اي براي جمع‌آوري و تحليل داده به صورت آني هستند؛ اين موضوع به ما اجازه مي‌دهد تا شبكه‌ها را از راه دور كنترل و نظارت كنيم.
حتما بخوانید: سیستم SCADA چیست و چه کاربردی دارد؟ (راهنمای جامع)
اگر مي‌خواهيد بهترين سيستم را براي نظارت بر پروژه خود انتخاب كنيد، در اين صورت بايد شباهت‌ها و تفاوت‌هاي ميان اين سيستم‌ها را بدانيد. بنابراين مي‌خواهيم در اين مقاله به برخي از جنبه‌هاي سيستم‌هاي اسكادا و دي‌سي‌اس نگاهي بياندازيم و سپس شباهت‌ها و تفاوت‌هاي ميان آنها را بررسي كنيم.
سيستم‌هاي اسكادا و دي‌سي‌اس در دنياي مدرن امروز
هنگامي كه شبكه‌هاي رايانه‌اي هنوز ابداع نشده بودند و يا اينكه ظرفيت تبادل اطلاعات آنها بسيار پايين بود؛ يك سيستم اسكادا به عنوان اصلي‌ترين كنترل‌كننده بخش‌هاي كوچك صنعتي، محسوب ميشد. در آن زمان يك سيستم نمي‌توانست تمامي جنبه‌هاي يك شبكه را كنترل كند. بنابراين غالب فعاليت‌هاي صنعتي توسط سيستم‌هاي دي‌سي‌اس صورت مي‌گرفتند و سپس به يك سيستم اسكادا گزارش مي‌دادند؛ به علاوه سيستم‌هاي دي‌سي‌اس از سيستم اسكادا دستور مي‌گرفتند.
امروزه شبكه‌هاي رايانه‌اي سريع‌تر شده‌اند. در واقع آنها به اندازه‌اي سريع هستند كه ديگر نيازي نيست كه سيستم‌هاي اسكادا و دي‌سي‌اس در طبقه‌بندي متفاوتي قرار بگيرند. 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.
حتما بخوانید: سیستم DCS چیست ؟ (راهنمای جامع)
وجوه تشابه ميان اسكادا و دی‌سی‌اس
اگر به حروف اختصاري اسكادا و دي‌سي‌اس نگاه كنيم (سيستم كنترل و گردآوري داده- سيستم كنترل توزيع شده)، متوجه مي‌شويم كه هر دوي آنها داراي بخش كنترل هستند. اين خصوصيت به عنوان بزرگ‌ترين وجه مشترك ميان اين دو سيستم شناخته مي‌شود.
اگرچه سيستم‌هاي اسكادا و دي‌سي‌اس با روش‌هاي متفاوتي، عمليات‌ها را كنترل مي‌كنند؛ هر دو سيستم مي‌توانند بر روي دستگاه‌هاي يكسان فعاليت كنند. اين دستگاه‌ها عبارتند از:
پي ال‌سی‌ها و آر‌تی‌يوها
در صورتي كه متغيرهاي فرآيند كم باشد، كنترل‌كننده‌هاي منطقي قابل‌برنامه‌ريزي (پي‌ال‌سي‌ها[Programmable Logic Controllers (PLC)]) به خوبي عمل خواهند كرد؛ در اين صورت مي‌توان هر گام را زمان‌بندي كرد و يا انتظار داشت كه فرآيند طبق انتظار ما رفتار كند. به عنوان مثال مي‌توان به تنظيمات فرآيند پردازش و توليد اشاره كرد. پي‌ال‌سي‌ها در تاسيسات مختلف به كار گرفته مي‌شوند تا داده‌هاي مورد نياز ما را فراهم كنند و تجهيزات مورد نظر ما را از يك جايگاه مشخص، كنترل نمايند. از اين دستگاه‌ها مي‌توان در سيستم‌هاي اسكادا يا دي‌سي‌اس استفاده كرد.
واحدهاي سنجش از راه دور[remote telemetry units (RTUs)]يا آرتييوها، يكي ديگر از انواع دستگاه‌هايي هستند كه در هر دو سيستم اسكادا/دي‌سي‌اس به كار مي‌روند. آرتييوها مي‌توانند اطلاعات را جمع‌آوري كنند و داراي بخش كنترل نيز هستند، اما آنها به گونه‌اي طراحي مي‌شوند تا در محل‌هاي خاصي به كار گرفته شوند؛ در اين محل‌ها طيف وسيعي از دستگاه‌ها وجود دارد كه بايد بر آنها نظارت شود. در صورت بروز مشكل آنها متخصصين را مطلع مي‌سازند تا آنها بتوانند اقدامات لازم را انجام دهند.
اگر كنترل تجهيزات دچار مشكل شود و يا اختلالي در شبكه ارتباطات به وجود آيد، در اين صورت آرتييوها اين موارد را گزارش مي‌كنند. به علاوه آنها مي‌توانند ميزان تاثير عوامل خارجي (همانند دما و شرجي بودن) را بر روي سيستم‌ها مشخص كنند.
چطور ميان آر‌تي‌يو و پي‌ال‌سي يك مورد را انتخاب كنيم؟
اگر شما دستگاه اسكادا يا دي‌سي‌اس داريد، در اين صورت هر دوي اين فناوري‌ها مي‌توانند به خوبي در اين دو سيستم فعاليت كنند. با اين حال براي اينكه بخواهيد ميان اين دو گزينه يكي را انتخاب كنيد، بايد شرايط محيط صنعتي خود را در نظر بگيريد.
پي‌ال‌سي‌ها دستگاه‌هاي ساده‌تري هستند؛ اما آنها تنظيمات شخصي‌سازي بسياري دارند. اين موضوع به اين معنا است كه شما بايد نحوه برنامه‌ريزي اين تجهيزات را بدانيد و يا يكي از كاركنان خود را مسئول انجام دادن اين وظيفه كنيد. اگر طيف عمليات‌هاي موجود در كارخانه شما، بسيار وسيع است؛ در اين صورت اين تنظيمات فراوان شخصي‌سازي، براي شما مفيد خواهد بود.
از طرف ديگر تجهيزات آر‌تي‌يو مشابه با پي‌ال‌سي‌ها هستند، اما آنها با چندين حسگر آنالوگ و مجزا، تجهيز شده‌اند. آنها براي مكان‌هاي صنعتي مي‌توانند سطح مشابهي از اطلاعات و خودكارسازي را (مشابه با پي‌ال‌سي‌ها) فراهم كنند. با اين حال اين تجهيزات توسط توليدكننده برنامه‌ريزي شده‌اند. به علاوه آنها مخصوص به فرآيند‌هاي شبكه‌سازي، برقراري ارتباط و حمل‌ونقل هستند.
تجهيزات آر‌تي‌يو و پي‌ال‌سي هر دو داراي مزايا و معايب خاص خود هستند؛ با اين حال اگر مي‌خواهيد هر كدام از اين دو تجهيزات را در سيستم نظارتي خود به كار بگيريد، بايد در ابتدا مطمئن شود كه فروشنده آن را به صورت درون سازماني، آزموده است.
سنجش تجهيزات توسط شركت ثالث خوب است، اما آنها توليدكننده آرتييوها و پي‌ال‌سي‌هاي شما نيستند؛ در واقع با توجه به اينكه آنها توليد كننده نيستند، ممكن است به راحتي از آنها خطايي سر بزند. سنجش درون سازماني توسط فروشنده باعث مي‌شود كه تجهيزات به سرعت بازبيني شوند؛ در اين شرايط شما مطمئن خواهيد بود كه سخت‌افزار مناسبي در اختيار شما قرار گرفته است.
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.
اين آزمايش‌هاي بسيار مهم هستند و مي‌توان از آنها به عنوان شاخص‌هاي خوبي از كيفيت و ضريب اطمينان، ياد كرد. با اين حال اين آزمايش‌ها نمي‌توانند به صورت كامل شرايط و چالش‌هايي كه تجهيزات در دنياي واقعي با آنها روبرو مي‌شود را بازسازي كنند. آزموني به نام «پروون ديزاين[Proven design]» وجود دارد كه به عنوان آزمون نهايي و بزرگ‌ترين اثبات براي كيفيت دستگاه شما محسوب مي‌شود. هنگامي كه مي‌خواهيد فروشنده خود را انتخاب كنيد، مطمئن شويد كه فروشنده آزمون‌هاي لازم را انجام داده است و با موفقيت تجهيزات مورد نياز شما را آزموده است.
ايستگاه‌هاي اصلي اچ‌ام‌آي[HMI Master Stations]
ما مي‌توانيم از ايستگاه‌هاي اصلي مربوط به روابط كاربري انسان-ماشين[Human Machine Interfaces (HMI)]در سيستم‌هاي اسكادا و دي‌سي‌اس استفاده كنيم.
اگر از يك اچ‌ام‌آي استفاده كنيد، مي‌توانيد كل شبكه را رصد كنيد، زيرا اين تجهيزات مي‌تواند براي كل سيستم نظارت، نوعي سيستم هشدار دهنده فراهم كند. به علاوه اين تجهيزات مي‌تواند يك رابط گرافيكي بصري براي سيستم‌ها اسكادا و دي‌سي‌اس فراهم كنم. در اين صورت اگر اختلالي در سيستم رخ دهد، متخصصين شما از مشكل مطلع خواهند شد و مي‌توانند جهت رفع آن اقدام كنند.
اچ‌ام‌آي براي سيستم‌هاي اسكادا و دي‌سي‌اس ضروري است
اچ‌ام‌آي اطلاعات را از پي‌ال‌سي‌ها يا آرتييوها جمع‌آوري مي‌كند و سپس در قالب تصويري آنها را به شبكه شما گزارش مي‌كند. سيستم هشداري براي اين فرآيند وجود دارد كه به متخصيين اجازه مي‌دهد تا به سرعت تصميم‌گيري آگاهانه انجام دهند؛ در واقع متخصصين بر اساس يك پنجره جامع مي‌توانند تصميم خود را بگيرند و پاسخ را صادر كنند.
اين پنجره به متصديان اجازه مي‌دهد تا به صورت كامل بر روي سيستم اسكادا يا دي‌سي‌اس نظارت داشته باشند. به علاوه هنگامي كه متصدي شبكه از طريق ايستگاه اصلي اچ‌ام‌آي درخواست كند، اين پنجره مي‌تواند اطلاعات جامعي را در مورد هر هشدار، در اختيار او بگذارد.
يكي از مهم‌ترين عملكردهاي ايستگاه‌هاي اصلي اچ‌ام‌آي اين است كه تمامي اطلاعات جمع‌آوري شده توسط آر‌تي‌يو يا پي‌ال‌سي را پردازش كند. با پردازش اين اطلاعات، ايستگاه شما مي‌تواند وقايع را در قالب گزارش خلاصه كند؛ در اين گزارش‌ها مشكلاتي كه ممكن است در آينده بروز كنند، مشخص شده است.
اچ‌ام‌آي‌هاي بصری
معمولا يك جايگاه اصلي كه در سيستم‌هاي اسكادا يا دي‌سي‌اس نصب شده است، شامل يك برنامه طراحي است كه متصديان از آن استفاده مي‌كنند. متصديان مي‌توانند با استفاده از اين برنامه‌ها اقدام به ارائه گزارش‌هاي گرافيكي كنند؛ نمادهاي گرافيكي به كار گرفته شده در گزارش آنها مي‌تواند بسيار ساده و يا بسيار پيچيده باشد. در واقع اين امر وابسته به شرايط خاص و ميزان جزئيات مدنظر شما، خواهد بود.
به عنوان مثال برنامه طراحي اچ‌ام‌آي شما مي‌تواند شمايي از يك چراغ راهنمايي رانندگي نشان دهد كه شما آن را در شبكه خود كنترل مي‌كنيد. در اين مورد شما بايد مطمئن شويد كه رنگ‌هاي چراغ به درستي نمايش داده مي‌شود تا رانندگان بتوانند به راحتي آنها را تشخيص دهند؛ به علاوه عمليات تغيير رنگ‌هاي سبز، زرد و قرمز بايد به درستي صورت گيرد.
به همين دليل است كه معمولا اچ‌ام‌آي‌هاي موثر داراي ساختار مبتني وب و نمايش گرافيكي از كل سيستم هستند. معمولا نمايش گرافيكي آنها شامل دستگاه‌هاي اندازه‌گيري، چراغ‌ها، دستگاه‌هاي ميداني و كنترل‌ها خواهد بود. محل آنها در نمايش گرافيكي بايد دقيقا مطابق با محل آنها در تاسيسات باشد.
دستگاه‌هاي اندازه‌گيري مي‌توانند بازه عملياتي دستگاه‌ها را نشان بدهند. چراغ‌ها مي‌توانند نشان دهند كه يك ماشين مشخص به درستي فعاليت مي‌كند يا خير. به علاوه چراغ‌ها مي‌توانند وجود خطا را در ماشين‌ها نشان دهند. كنترل‌ها مي‌توانند دستورالعمل‌هاي مورد نياز را به آرتييوها يا پي‌ال‌سي‌ها بفرستند؛ متعاقبا اين دستورالعمل‌ها نحوه كنترل ماشين را مشخص مي‌كنند و ماشين بر اساس فرمان متصدي شروع به فعاليت مي‌كند.
ايستگاه‌هاي اصلي در سيستم نظارت بر شبكه، داراي نقشي حياتي هستند. اگر تجهيزات اچ‌ام‌آي وجود نداشته باشد، متصديان نمي‌توانند به درستي از وضعيت سيستم مطلع شوند؛ به علاوه آنها نمي‌توانند بر اساس داده‌هاي جمع‌آوري شده توسط آرتييوها، پي‌ال‌سي‌ها و حسگرهاي مستقل، اقدام به تصميم‌گيري كنند. برنامه اچ‌ام‌آي به متصديان اجازه مي‌دهد تا اين داده‌ها را درك كنند؛ همچنين اين برنامه مي‌تواند براي متصديان، اطلاعات جامعي در مورد هشدارهاي شبكه، فراهم كند.
تفاوت‌هاي اصلي ميان سيستم‌هاي اسكادا و دي‌سي‌اس
تا اينجاي مقاله در مورد جنبه‌هايي صحبت كرديم كه باعث شده است سيستم‌هاي اسكادا و دي‌سي‌اس مشابه يكديگر باشند؛ حال مي‌خواهيم در مورد تفاوت‌هاي اين دو سيستم صحبت كنيم. در ادامه به پنج تفاوت اصلي اشاره مي‌كنيم كه باعث مي‌شود هر سيستم به صورت متفاوت اقدام به نظارت بر سيستم كند:
1. تمركز
در ابتدا بايد بگوييم كه سيستم اسكادا جمع‌آوري داده را به عنوان اولويت در نظر مي‌گيرد و رويداد محور است. از طرف ديگر سيستم‌هاي دي‌سي‌اس بر روي كنترل مركزي فرآيندها تمركز كرده است؛ آنها به حسگرها و كنترل‌كننده‌ها وابسته هستند، زيرا كنترل‌كننده‌ها و حسگرها به عنوان كنترل‌كننده اصلي در محل تاسيسات، محسوب مي‌شوند.
2. نواحي پياده‌سازي
فناوري اسكادا قابل مقياس‌بندي و منعطف است؛ بنابراين اين فناوري براي نظارت بر فرآيندها و دستگاه‌هايي كه در سطح وسيع جغرافيايي پراكنده شده‌اند، مناسب خواهد بود. اما فناوري دي‌سي‌اس به عنوان يك سيستم ايده‌آل براي كنترل عمليات‌هاي شبكه در يك واحد صنعتي مجزا، محسوب مي‌شود. با توجه به اينكه فناوري دي‌سي‌اس در مركز عمليات‌هاي محلي قرار دارد، بنابراين معمولا در محل كنترل مي‌شود (به جاي كنترل شدن از راه دور).
اگر مي‌خواهيد بر يك مركز صنعتي مجزا نظارت كنيد، در اين صورت سيستم دي‌سي‌اس پاسخگوي نيازهاي شما خواهد بود. با اين حال اگر شما شبكه‌اي پراكنده از مراكز صنعتي داريد (كه در طول مايل‌ها زمين پراكنده شده‌اند)، در اين صورت سيستم اسكادا بهترين انتخاب براي شما خواهد بود.
3. مختل نشدن در هنگام از دست رفتن ارتباطات
سيستم اسكادا داراي هوشمندي توزيع شده است. اين موضوع به اين معنا است كه عملكردهاي كنترل و نظارتي به صورت پيوسته ادامه پيدا مي‌كنند؛ در واقع حتي اكر ارتباط با مركز عملياتي شبكه نيز از دست برود، اين فرآيندها پايدار باقي خواهند ماند. با اين حال اين امر در مورد سيستم دي‌سي‌اس صادق نيست و اين سيستم نمي‌تواند اختلال در ارتباطات را تحمل كند.
4. پروتكل‌هاي ارتباطاتي
فناوري اسكادا مي‌تواند از پروتكل‌هاي مختلف ارتباطاتي، پشتيباني كند؛ غالب آنها پروتكل‌هاي باز هستند. با اين كه سيستم دي‌سي‌اس در طي سال‌هاي متمادي تكامل يافته است، اما هنوز هم از پروتكل‌هاي اختصاصي استفاده مي‌كند. توجه داشته باشيد كه پروتكل‌هاي باز به دستگاه‌هاي شركت‌هاي مختلف اجازه مي‌دهند تا با يكديگر ارتباط برقرار كنند.
5. زمان پردازش
در سيستم دي‌سي‌اس، زمان پردازش داده‌ها بيشتر از سيستم اسكادا است. اگر به صورت مستقيم با بخش نظارت بر خطاهاي شبكه ارتباط داريد، اين موضوع براي شما اهميت فراواني خواهد داشت.
سخن آخر
اصلي‌ترين تشابه ميان سيستم‌هاي اسكادا و دي‌سي‌اس اين است كه هر دوي آنها مي‌توانند عمليات‌هاي تاسيسات را كنترل كنند؛ به علاوه هر دوي اين سيستم‌ها مي‌توانند از دستگاه‌هاي مختلف، بهره بگيرند. از طرف ديگر تفاوت اصلي ميان اين دو سيستم، نوع تمركز و اولويت‌بندي آنها است؛ سيستم اسكادا جمع‌آوري و فهم داده را در اولويت قرار مي‌دهد، در حالي كه سيستم‌هاي دي‌سي‌اس اولويت خود را بر روي كنترل فرآيندها قرار مي‌دهند.
با اين حال اگر شما داده‌هاي مورد نظر خود را به صورت آني نياز داريد و نياز به يك ساختار ارتباطي باز خواهيد داشت؛ در اين صورت سيستم‌هاي اسكادا داراي مزاياي بيشتري براي شما هستند؛ زيرا زمان پردازش آنها كوتاه‌تر است، به علاوه آنها از پروتكل‌هاي باز پشتيباني مي‌كنند.
