ساختار کلی سیستم اسکادا

- « سیستم محلی » [1]

- « سیستم ارتباطی » [2]

- « سیستم مرکزی » [3]

سیستم محلی :

تجهیزاتی که در محل یعنی پستها و نیروگاهها نصب می شوند و وظیفۀ جمع آوری اطلاعات و اجرای فرامین را بعهده دارند، بطور کلی سیستم محلی نامیده می شوند. سیستم مذکور این امکان را فراهم می آورد که داده ها و مقادیر جمع آوری شده و فرامین مرکز دیسپاچینگ به اجرا درآید. بعلاوه وظیفه گزارش دادن وضعیت ها و تغییرات آنها را به عهده دارد. سیستم محلی ، بخشی از سیستم اسکادا است که ارتباط فیزیکی با سیستم قدرت در آنجا برقرار می شود و تجهیزاتی که بایستی کنترل شوند و سیگنالهایی که بایستی مانیتور شوند، همه به بخشهای مختلف این سیستم اتصال دارند.

 ملاحظه می شود که سیستم محلی به مثابۀ چشم، گوش و دست برای سیستم کنترل می باشد. بدین ترتیب که وضعیتها ، مقادیر و اطلاعات از طریق گوش و چشم دریافت شده ، سپس فرامین توسط دست به اجرا در می آید.

 سیستم محلی به دو بخش اساسی تقسیم می شود :

- « تجهیزات واسط فشار قوی » [4] (HVI)

- « پایانه راه دور » [5] یا به طور کلی پایانه

تجهیزات واسط فشار قوی

برای معرفی بخش ، HVI بعنوان مقدمه اشاره می کنیم که تمامی داده ها از قسمت فشار قوی پست و یا نیروگاه منشاء می گیرند. تبادل داده ها و فرامین در محیطی مملو از نویز، با میدانهای الکتریکی و مغناطیسی بسیار قوی صورت می گیرد. همچنین این داده ها از نظر سطح ولتاژ و جریان بایستی قابل اتصال به بخشهای حساس الکترونیکی پایانه باشند و فرامین پایانه نیز در نهایت توسط تجهیزات الکترومکانیکی این بخش به اجرا در می آید. با این مقدمه ، ضرورت استفاده از تجهیزاتی که نقش واسطه را بین تجهیزات فشار قوی و پایانه را بازی کند احساس می شود. به ترکیب تجهیزات فوق بطور کلی سیستم HVI گفته می شود که :

اولاً بایستی ایزولاسیون در حد قابل قبولی انجام دهد.

ثانیاً مقادیر را از نظر سطح و دامنه به حد قابل قبول رسانده و توانایی اجرای فرامین را داشته باشد. دسته بندی داده ها، نحوۀ اجرای فرامین ، استفاده از رله های واسط ، تمیهدات ایزولاسیون ( « عملیات اینترفیسینگ » [6] ) که جزئیات HVI می باشد در فصول بعد بوضوح تشریح خواهد شد.

پایانه

پایانه بعنوان بخش اصلی در سیستم محلی و از طرفی بعنوان یکی از عناصر مهم سیستم اسکادا، وظیفه جمع آوری اطلاعات از نیروگاه و پست و همچنین کار هدایت و کنترل آنها را برعهده دارد.

همانطور که گفته شد کار ارتباط پایانه با محیط پروسه را بخش HVI انجام می دهد.  پایانه از طریق مودم با سیستم ارتباطی و از آنجا با سیستم مرکزی در ارتباط است. در پروژه حاضر، پایانه بعنوان بخش اصلی اسکادا، در فصل چهارم تشریح شده است.

سیستم ارتباطی

سیستم ارتباطی بخش مهمی از سیستم اسکادا است که بدون آن تصور داشتن کنترل از راه دو غیر ممکن می نماید. این بخش وظیفه ایجاد ارتباط بین « سیستم محلی » و « سیستم مرکزی » را بعهده دارد. این بخش ، نقش شبکه عصبی بدن را بازی می کند، بدین صورت که اطلاعات را از گوش و چشم
( سیستم محلی) به مغز (سیستم مرکزی) مخابره کرده و از آنجا فرامین را به دستها ( سیستم محلی ) ارسال می نماید.

اولین ابزاری که برای ارسال اطلاعات ممکن است به ذهن برسد استفاده از کابل است. ولی امروزه سیستمهای مایکروویو ، « پی . ال . سی » [7] ، سیستمهای رادیویی و حتی شبکه های ماهواره ای نقش « رسانه »[8] را در « سیستم ارتباطی » بازی می کنند.

شبکه های مخابراتی و مسیرهای موجود بین مراکز و پایانه ها، می تواند شکلهای فیزیکی مختلفی داشته باشد. هر ساختار خواص ویژه ای دارد که به نوبه خود روی عملکرد سیستم مخابراتی می تواند موثر واقع شود. در ادامه به بررسی ساختارهای فوق می پردازیم.

ساختار سلسله مراتبی

در این ساختار ، پایین ترین سطح مسئول جمع آوری اطلاعات و همچنین نظارت و کنترل پایانه هاست. این اطلاعات سپس به سطح کنترل بعدی در سیستم اسکادا، ارسال می شود و این روند ادامه پیدا می کند.

در این ساختار کنترل و تقسیم وظایف بین مراکز در سطوح مختلف کنترلی بخوبی امکان پذیر است. همچنین بعلت تطابق ظاهری آن با ساختار شبکه قدرت توجیه اقتصادی مناسبی
می تواند داشته باشد.

ساختار « مستقل »[9]

در این ساختار، هر سطح کنترلی به کلیه اطلاعات مورد نیاز و همچنین تجهیزات در محدودۀ کنترلی پایین دست ، بطور مستقیم دسترسی دارد. عمل کنترل می تواند مستقل از سایر سطوح صورت پذیرد. در این روش بمنظور عملکرد دقیق و بهتر ، بین مراکز نیز ، تبادل داده صورت می پذیرد. مزیت اصلی این روش قابلیت اطمینان بالاو ازطرفی از معایب آن بالا بودن هزینه ها را می توان برشمرد.

ساختار « شبکه ای »[10]

بهترین نوع و قابل انعطاف ترین روش برای « سیستم ارتباطی » استفاده از « ساختار شبکه ای» است ولی در سیستم قدرت بدلایل مختلف فنی و اقتصادی استفاده از آن غیر معمول است. درین روش اطلاعات هر پایانه، برای تمامی مراکز در هر سطح و در هرزمان قابل دستیابی است. تمامی مراکز و پایانه ها با هم مرتبط می باشند[11] ، بطوریکه داده ها از طریق دلخواه قابل جمع آوری است.

اگر چه سه نوع ساختار مختلف برای شبکه های مخابراتی در بالا ذکر شد ولی در اینکه در هر شبکه از چه روشی استفاده می شود عوامل مختلفی موثر هستند که در ادامه به ذکر عناوین آنها اکتفا می شود :

- ساختار موجود و در دسترس لینکهای مخابراتی

- وضعیت کنونی تقسیم وظایف بین شرکتهای تابعه

- ساختار موجود مراکز کنترل

- محدودیتهای اقتصادی

تکنیکهای انتقال داده ها، خطاگیری داده ها ، ارسال و دریافت آنها و ... که در واقع جزئیات عملی « سیستم ارتباطی » است در فصل پنجم تشریح خواهند شد.

« سیستم مرکزی » یا مرکز کنترل