معرفی معرفی سیستم اسکادا و عملکرد آن

[Mahnaazz 13,133]

تكنولوژي كه امكان جمع آوري اطلاعات از تاسيسات دور دست و ارسال دستورالعملهاي كنترلي به آنها را فراهم مي‌كند ، اسكادا ناميده مي‌شود. اسكادا ، كاربر را از اقامت در محل تاسيسات يا بازديد از آنها در هنگام كار نرمال بي‌نياز مي‌كند.

 

تكنولوژي كه امكان جمع آوري اطلاعات از تاسيسات دور دست و ارسال دستورالعملهاي كنترلي به آنها را فراهم مي‌كند ، اسكادا ناميده مي‌شود. اسكادا ، كاربر را از اقامت در محل تاسيسات يا بازديد از آنها در هنگام كار نرمال بي‌نياز مي‌كند. اسكادا به اپراتور مركزي يك سيستم توزيع شده ، مانند تاسيسات گاز ، نفت ، خطوط لوله يا نيروگاهها يا خطوط انتقال امكان تنظيم كنترل ها ، باز و بسته كردن شيرها و كليد ، نمايش آلارمها و جمع آوري اطلاعات اندازه گيري شده را فراهم مي‌آورد.

هنگامي كه ابعاد تاسيسات گسترش مي‌يابد و صدها يا هزاران كيلومتر بين يك نقطه تا نقطه‌ي ديگر فاصله مي‌افتد با كاهش هزينه بازديد‌ هاي متناوب مزاياي اسكادا خود را نشان مي‌دهد. ارزش اين مزايا وقتي بيشتر خواهد بود كه فاصله تاسيسات خيلي زياد و يا دسترسي به آنها مشكل مي‌شود ، مانند مكانهايي كه دسترسي به آنها با هليكوپتر صورت مي‌گيرد.

 

تاسيسات نيازمند به اسكادا :

1- نيروگاهها

2- تاسيسات نفت و گاز

3- خطوط انتقال نفت و گاز

4- شبكه انتقال برق

* در كشور هاي پيشرفته سيستم اتوبوس راني (حمل ونقل شهري) هم داراي سيستم اسكادا است.

* به تازگي در ايران در سيستم حمل و نقل هوايي و كنترل فرودگاه از اسكادا استفاده شده است.

- ساختار يك سيستم اسكادا : يك سيستم اسكادا داراي يك پايانه‌ي مركزي است كه با تنفيذ اختيار به RTU ها ، شبكه اي از اجزاي كنترلي دارد كه توسط يك سيستم ارتباطي قوي با آنها ارتباط برقرار كرده ، از آنها اطلاعات

مي‌گيرد و‌تصميمات لازم‌را‌ ‌اتخاذ كرده و‌فرامين‌كنترلي صادر مي‌كند.

دو روش معمول براي برقراري ارتباط با RTU ها وجود دارد.

الف) خطوط زميني مانند ، فيبر نوري ، كابل ، خط تلفن اختصاصي

ب) ارتباط راديويي

 

سيستم اسكادا در تاسيساات الكتريكي نياز به ارسال اطلاعات با سرعت بيشتر از 2400bps دارد ، لذا سرعت كار مودمها بايد مناسب باشد.

 

هر پايانه راه دور بايد قابليت دريافت پيام ، رمز گشايي ، پردازش پيام و ارسال پاسخ لازم و برگشت به حالت انتظار پيام جديد را داشته باشد. پردازش يك پيام ممكن است كار پيچيده اي باشد . اينكار ممكن است شامل بررسي وضعيت فعلي تجهيزات سايت ، مقايسه وضعيت فعلي با وضعيت مطلوب ، ارسال سيگنال لازم جهت تغيير وضعيت ، چك كردن سوئيچها جهت اطمينان از انجام فرامين ارسالي و اطلاع وضعيت جديد به پايانه مركزي باشد.

 

به خاطر پيچيدگي عمل پايانه هاي دور در اكثر آنها از كامپيوترها يا ميني كامپيوتر ها استفاده مي شود . اتصال بين پايانه هاي دور و تجهيزات سايت معمولا از طريق كابل صورت ميگيرد و تغذيه محركها و سنسور ها نيز از طريق پايانه راه دور تأمين مي شود. با توجه به اهميت پروسه ، جهت اطمينان بيشتر ممكن است UPS نيز در سيستم نصبشود تا قطع جريان برق اشكالي در سيستم ايجاد نكند همانطور كه پايانه مركزي هركدام از پايانه هاي راه دور را نظارت مي كند ، هر پايانه راه دور نيز سنسور ها و محركهاي متصل به خود را تحت پوشش دارد. اين نظارت در زمانبندي خيلي سريع تر نسبت به زمانبندي پايانه مركزي صورت مي گيرد.

 

سيستم دو طرفه :

يكي از تفاوتها ي اساسي بين اسكادا و تله متري دو طرفه بودن آن است . از طريق اسكادا علاوه بر مانيتورينگ سيستم مي توان روي آن پردازش نيز انجام داد كه بخش مركزي اسكادا وظيفه آن را بر عهده دارد.

 

مدولاسيون يعني چه ؟ به طور عام مدولاسيون يعني تغيير موج كاربر بر اساس موج پيام . مدولاسيون فاز (PM ياPSK ) تغيير فاز موج كاربر بر اساس دامنه پيام است .

 

پروتكل:

پروتكل مجموعه اي از قواعد است كه مفهوم الگوهاي باينري را مشخص ميكند ، اطلاعات ارسالي از MTU به RTU يكسري ارقام باينري اند كه بايد ترجمه شود .

 

RTU چه عملي انجام ميدهد ؟

RTU اطلاعات آنالوگ ،‌ آلارمها و وضعيت ها را از سايت جمع آوري كرده و در حافظه نگه ميدارد تا توسط MTU فراخواني شوند . سپس RTU اين اطلاعات را كد كرده و به MTU ارسال مي كند . علاوه بر اين با فرمان MTU ،RTU شير ها را باز و بسته مي كند يا سوئيچها را روشن و خاموش ميكند . مقادير آنالوگ را جهت تنظيم نقاط مرجع بكار ميبرد و قطار پالسي جهت را اندازي موتورها ي پله اي اعمال ميكند . عملكرد ها جهت كنترل و مانيتورينگ يك سايت ، از راه دور كافي است .

 

هر پايانه راه دور بايد قابليت دريافت پيام ، رمز گشايي ، پردازش پيام و ارسال پاسخ لازم و برگشت به حالت انتظار پيام جديد را داشته باشد. پردازش يك پيام ممكن است كار پيچيده اي باشد . اينكار ممكن است شامل بررسي وضعيت فعلي تجهيزات سايت ، مقايسه وضعيت فعلي با وضعيت مطلوب ، ارسال سيگنال لازم جهت تغيير وضعيت ، چك كردن سوئيچها جهت اطمينان از انجام فرامين ارسالي و اطلاع وضعيت جديد به پايانه مركزي باشد . به خاطر پيچيدگي عمل پايانه هاي دور در اكثر آنها از كامپيوترها يا ميني كامپيوتر ها استفاده مي شود . اتصال بين پايانه هاي دور و تجهيزات سايت معمولا از طريق كابل صورت ميگيرد و تغذيه محركها و سنسور ها نيز از طريق پايانه راه دور تأمين مي شود. با توجه به اهميت پروسه ، جهت اطمينان بيشتر ممكن است UPS نيز در سيستم نصبشود تا قطع جريان برق اشكالي در سيستم ايجاد نكند همانطور كه پايانه مركزي هركدام از پايانه هاي راه دور را نظارت مي كند ، هر پايانه راه دور نيز سنسور ها و محركهاي متصل به خود را تحت پوشش دارد. اين نظارت در زمانبندي خيلي سريع تر نسبت به زمانبندي پايانه مركزي صورت مي گيرد .

 

سيستم دو طرفه :

يكي از تفاوتها ي اساسي بين اسكادا و تله متري دو طرفه بودن آن است . از طريق اسكادا علاوه بر مانيتورينگ سيستم مي توان روي آن پردازش نيز انجام داد كه بخش مركزي اسكادا وظيفه آن را بر عهده دارد.

 

اجزاي سيستم مخابراتي :

يك سيستم اسكاداي مقدماتي شامل يك MTU و RTUمي باشد .

 

پروتكل:

پروتكل مجموعه اي از قواعد است كه مفهوم الگوهاي باينري را مشخص ميكند ، اطلاعات ارسالي از MTU به RTU يكسري ارقام باينري اند كه بايد ترجمه شود .

 

مدولاسيون يعني چه ؟

به طور عام مدولاسيون يعني تغيير موج كاربر بر اساس موج پيام . مدولاسيون فاز (PM ياPSK ) تغيير فاز موج كاربر بر اساس دامنه پيام است .

 

RTU چه عملي انجام ميدهد ؟

RTU اطلاعات آنالوگ ،‌ آلارمها و وضعيت ها را از سايت جمع آوري كرده و در حافظه نگه ميدارد تا توسط MTU فراخواني شوند . سپس RTU اين اطلاعات را كد كرده و به MTU ارسال مي كند . علاوه بر اين با فرمان MTU ،RTU شير ها را باز و بسته مي كند يا سوئيچها را روشن و خاموش ميكند . مقادير آنالوگ را جهت تنظيم نقاط مرجع بكار ميبرد و قطار پالسي جهت را اندازي موتورها ي پله اي اعمال ميكند . عملكرد ها جهت كنترل و مانيتورينگ يك سايت ، از راه دور كافي است .

 

 

Windows Control Center: WINCC

شركت SIMENCE سيستم اسكاداي SINAUT را ارائه مي دهد . اين سيستم همه ي قابليت هاي يك سيستم اسكادا ( كه در طول پروژه به آنها اشاره مي شود ) را دارا مي باشد و براي مانيتورينگ پروسه ( و ارتباط با اپراتور ) از نرم افزار WINCC بهره گرفته است .

WINCC اولين نرم افزار HMI (Integrated Human Machine Interface ) در جهان است . ساختار آن شبيه ساختار MMC Windows2000 بوده و هسته ي اصلي آن زبان C است .از خصوصيات اين مركز كنترل موارد زير است :

امكان ارتباط با پروسه ( از طريق مخابرات يا شبكه)

امكان نمايش گرافيكي پروسه

امكان بايگاني كردن (مقادير پروسه )

امكان گزارش هاي متنوع

امكان نمايش آلارمها ( گرافيكي – صوتي – تصويري)

امكان تغيير پارامتر هاي سيستم

امكان مديريت كاربران