آشنایی با اسکادا و مبانی آن

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: هنگامی که ابعاد تاسیسات گسترش می‌یابد و صد‌ها یا هزاران کیلومتر بین یک نقطه تا نقطه‌ی دیگر فاصله می‌افتد با کاهش هزینه بازدید‌های متناوب مزایای اسکادا خود را نشان می‌دهد. ارزش این مزایا وقتی بیشتر خواهد بود که فاصله تاسیسات خیلی زیاد و یا دسترسی به آن‌ها مشکل می‌شود، مانند مکانهایی که دسترسی به آن‌ها با هلیکوپتر صورت می‌گیرد.

 

اسکادا، کاربر را از اقامت در محل تاسیسات یا بازدید از آن‌ها در هنگام کار نرمال بی‌نیاز می‌کند. اسکادا به اپراتور مرکزی یک سیستم توزیع شده، مانند تاسیسات گاز، نفت، خطوط لوله یا نیروگاه‌ها یا خطوط انتقال امکان تنظیم کنترل‌ها، باز و بسته کردن شیر‌ها و کلید، نمایش آلارم‌ها و جمع آوری اطلاعات اندازه گیری شده را فراهم می‌آورد.

تاسیسات نیازمند به اسکادا:
۱ - نیروگاه‌ها
۲ - تاسیسات نفت و گاز
۳ - خطوط انتقال نفت و گاز
۴ - شبکه انتقال برق
* در کشور‌های پیشرفته سیستم اتوبوس رانی (حمل ونقل شهری) هم دارای سیستم اسکادا است.
* به تازگی در ایران در سیستم حمل و نقل هوایی و کنترل فرودگاه از اسکادا استفاده شده است.
- ساختار یک سیستم اسکادا: یک سیستم اسکادا دارای یک پایانه‌ی مرکزی است که با تنفیذ اختیار به RTU‌ها، شبکه‌ای از اجزای کنترلی دارد که توسط یک سیستم ارتباطی قوی با آن‌ها ارتباط برقرار کرده، از آن‌ها اطلاعات‌
می‌گیرد و‌ تصمیمات لازم‌را اتخاذ کرده و‌فرامین‌کنترلی صادر می‌کند.

دو روش معمول برای برقراری ارتباط با RTU‌ها وجود دارد.

الف) خطوط زمینی مانند، فیبر نوری، کابل، خط تلفن اختصاصی
ب) ارتباط رادیویی

سیستم اسکادا در تاسیساات الکتریکی نیاز به ارسال اطلاعات با سرعت بیشتر از ۲۴۰۰bps دارد، لذا سرعت کار مودم‌ها باید مناسب باشد.

هر پایانه راه دور باید قابلیت دریافت پیام، رمز گشایی، پردازش پیام و ارسال پاسخ لازم و برگشت به حالت انتظار پیام جدید را داشته باشد. پردازش یک پیام ممکن است کار پیچیده‌ای باشد. اینکار ممکن است شامل بررسی وضعیت فعلی تجهیزات سایت، مقایسه وضعیت فعلی با وضعیت مطلوب، ارسال سیگنال لازم جهت تغییر وضعیت، چک کردن سوئیچ‌ها جهت اطمینان از انجام فرامین ارسالی و اطلاع وضعیت جدید به پایانه مرکزی باشد.

به خاطر پیچیدگی عمل پایانه‌های دور در اکثر آن‌ها از کامپیوتر‌ها یا مینی کامپیوتر‌ها استفاده می‌شود. اتصال بین پایانه‌های دور و تجهیزات سایت معمولا از طریق کابل صورت میگیرد و تغذیه محرک‌ها و سنسور‌ها نیز از طریق پایانه راه دور تأمین می‌شود. با توجه به اهمیت پروسه، جهت اطمینان بیشتر ممکن است UPS نیز در سیستم نصبشود تا قطع جریان برق اشکالی در سیستم ایجاد نکند همانطور که پایانه مرکزی هرکدام از پایانه‌های راه دور را نظارت می‌کند، هر پایانه راه دور نیز سنسور‌ها و محرکهای متصل به خود را تحت پوشش دارد. این نظارت در زمانبندی خیلی سریع‌تر نسبت به زمانبندی پایانه مرکزی صورت می‌گیرد.

سیستم دو طرفه:

یکی از تفاوت ها‌ی اساسی بین اسکادا و تله متری دو طرفه بودن آن است. از طریق اسکادا علاوه بر مانیتورینگ سیستم می‌توان روی آن پردازش نیز انجام داد که بخش مرکزی اسکادا وظیفه آن را بر عهده دارد.

مدولاسیون یعنی چه؟ به طور عام مدولاسیون یعنی تغییر موج کاربر بر اساس موج پیام. مدولاسیون فاز (PM یا PSK) تغییر فاز موج کاربر بر اساس دامنه پیام است.


پروتکل
پروتکل مجموعه‌ای از قواعد است که مفهوم الگوهای باینری را مشخص میکند، اطلاعات ارسالی از MTU به RTU یکسری ارقام باینری اند که باید ترجمه شود.

RTU چه عملی انجام میدهد؟

RTU اطلاعات آنالوگ، آلارم‌ها و وضعیت‌ها را از سایت جمع آوری کرده و در حافظه نگه میدارد تا توسط MTU فراخوانی شوند. سپس RTU این اطلاعات را کد کرده و به MTU ارسال می‌کند. علاوه بر این با فرمان MTU، RTU شیر‌ها را باز و بسته می‌کند یا سوئیچ‌ها را روشن و خاموش میکند. مقادیر آنالوگ را جهت تنظیم نقاط مرجع بکار میبرد و قطار پالسی جهت را اندازی موتور ها‌ی پله‌ای اعمال میکند. عملکرد‌ها جهت کنترل و مانیتورینگ یک سایت، از راه دور کافی است.

هر پایانه راه دور باید قابلیت دریافت پیام، رمز گشایی، پردازش پیام و ارسال پاسخ لازم و برگشت به حالت انتظار پیام جدید را داشته باشد. پردازش یک پیام ممکن است کار پیچیده‌ای باشد. اینکار ممکن است شامل بررسی وضعیت فعلی تجهیزات سایت، مقایسه وضعیت فعلی با وضعیت مطلوب، ارسال سیگنال لازم جهت تغییر وضعیت، چک کردن سوئیچ‌ها جهت اطمینان از انجام فرامین ارسالی و اطلاع وضعیت جدید به پایانه مرکزی باشد. به خاطر پیچیدگی عمل پایانه‌های دور در اکثر آن‌ها از کامپیوتر‌ها یا مینی کامپیوتر‌ها استفاده می‌شود. اتصال بین پایانه‌های دور و تجهیزات سایت معمولا از طریق کابل صورت میگیرد و تغذیه محرک‌ها و سنسور‌ها نیز از طریق پایانه راه دور تأمین می‌شود. با توجه به اهمیت پروسه، جهت اطمینان بیشتر ممکن است UPS نیز در سیستم نصبشود تا قطع جریان برق اشکالی در سیستم ایجاد نکند همانطور که پایانه مرکزی هرکدام از پایانه‌های راه دور را نظارت می‌کند، هر پایانه راه دور نیز سنسور‌ها و محرکهای متصل به خود را تحت پوشش دارد. این نظارت در زمانبندی خیلی سریع‌تر نسبت به زمانبندی پایانه مرکزی صورت می‌گیرد.

سیستم دو طرفه:

یکی از تفاوت ها‌ی اساسی بین اسکادا و تله متری دو طرفه بودن آن است. از طریق اسکادا علاوه بر مانیتورینگ سیستم می‌توان روی آن پردازش نیز انجام داد که بخش مرکزی اسکادا وظیفه آن را بر عهده دارد.

اجزای سیستم مخابراتی:

یک سیستم اسکادای مقدماتی شامل یک MTU و RTU می‌باشد.

پروتکل: پروتکل مجموعه‌ای از قواعد است که مفهوم الگوهای باینری را مشخص میکند، اطلاعات ارسالی از MTU به RTU یکسری ارقام باینری اند که باید ترجمه شود.
مدولاسیون یعنی چه؟
به طور عام مدولاسیون یعنی تغییر موج کاربر بر اساس موج پیام. مدولاسیون فاز (PM یا PSK) تغییر فاز موج کاربر بر اساس دامنه پیام است.

 

شرکت SIMENCE سیستم اسکادای SINAUT را ارائه می‌دهد. این سیستم همه‌ی قابلیت‌های یک سیستم اسکادا (که در طول پروژه به آن‌ها اشاره می‌شود) را دارا می‌باشد و برای مانیتورینگ پروسه (و ارتباط با اپراتور) از نرم افزار WINCC بهره گرفته است.
WINCC اولین نرم افزار HMI (Integrated Human Machine Interface) در جهان است. ساختار آن شبیه ساختار MMC Windows۲۰۰۰ بوده و هسته‌ی اصلی آن زبان C. است.

 

از خصوصیات این مرکز کنترل موارد زیر است:

• امکان ارتباط با پروسه (از طریق مخابرات یا شبکه)
• امکان نمایش گرافیکی پروسه
• امکان بایگانی کردن (مقادیر پروسه)
• امکان گزارش‌های متنوع
• امکان نمایش آلارم‌ها (گرافیکی – صوتی – تصویری)
• امکان تغییر پارامتر‌های سیستم
• امکان مدیریت کاربران

 

منبع: وبلاگ مهدی بقالها