|
در یک سیستم اسکادا [[اتاق کنترل]] می‌تواند بر پایهٔ داده‌های بدست‌آمده دستورهای لازم را صادر کند. همچنین این داده‌ها در یک سیستم ثبت اطلاعات یا سیستم مدیریت [[پایگاه داده]] ذخیره می‌شوند که معمولاً قابلیت ترسیم نمودار و تحلیل اطلاعات را هم دارد.<ref>{{یادکرد وب |نویسنده = |نشانی=http://www.abfaalborz.ir/index.php/2011-12-20-07-39-05/2012-02-20-04-56-18/301-scada |عنوان=اسکادا چیست؟ (SCADA) | ناشر =شرکت آب و فاضلاب استان البرز |تاریخ = |تاریخ بازبینی=۱۸ اردیبهشت ۱۳۹۱}}</ref>
سیستم‌های اسکادا برای مونیتور کردن یا کنترل فرایندهای شیمیایی، [[حمل و نقل]]، سیستم‌های آبرسانی شهری، کنترل تولید و [[توزیع انرژی الکتریکی]] و در خطوط نفت و گاز و سایر فرایندهای گسترده و توزیع یافته استفادهیافته‌استفاده می‌شود.
SCADAیا Supervisory Control And Data Acquisition به سامانه گردآوری داده از نقاط گوناگون و مانیتورینگ ، کنترل آن می باشدمی‌باشد. اسکادا از بنیاد کلی دستگاه هایدستگاه‌های کنترل پراکنده (Distributed Control Systems) پیروی می کندمی‌کند.گرچه هردو سامانه بر پایه یک هدف بنا شده اند، تفاوتهای برجسته ایبرجسته‌ای نیز باهم دارند. از این تفاوتها می توانمی‌توان نوع کاربرد و کارآیی این سامانه هاسامانه‌ها را نام برد. سامانه SCADA همانگونه که از نام آن پیداست یک دستگاه کنترل کامل نیست بلکه برای انجام سرپرستی بررسی بر [[کنترل]] و گرد آوری [[اطلاعات]] پی ریزی شده و خواسته هایخواسته‌های اولیه و طراحی و پدیدآوری آن [[پایش]] (Monitoring)، سرپرستی در تصمیم گیری در کنترل و هشدار و آژیر (Alarm Handling) در زمان هایزمان‌های مورد نیاز از راه یک کیان یکـتا و جامع می باشدمی‌باشد.
هسته بنیادی این سامانه بسته هایبسته‌های نرم‌افزاری پیشرفته ایپیشرفته‌ای هستند که برروی سخت افزار هایافزار‌های [[استاندارد|استوان]] و مشخصی همچون PLC هاPLCها ویا RTU نهاده شده اندشده‌اند.
== کاربرد هاکاربرد‌ها ==
دستگاه SCADA در فرایندهای ساز و پردازی مانند آفریدن و پخش نیرو ،ساخت و گداخت [[فولاد]]، سازوپرداز هایسازوپرداز‌های [[شیمیایی]]،ساز و پرداز هایپرداز‌های آب ،گاز و [[نفت]] کاربرد دارد.اندازه اینچنین سازه‌ها از 1000تا چندین ده هزار واحد ورودی/خروجی I/O (Input/output units) می باشدمی‌باشد. و با کمک شبکه هاشبکه‌ها (Networks) و سامانه هایسامانه‌های ارتباطی (Comunication systems)، کرانه گسترده ایگسترده‌ای را بازرسی و بررسی می نماید.<ref>
Boyer, Stuart A. SCADA: supervisory control and data acquisition. International Society of Automation, 2009.
</ref>
دستگاههای SCADA بر روی سیستم عاملهای DOS،VMSو UNIX قابل اجرا هستند. در سالهای پیش همه دستگاه هایدستگاه‌های SCADA به سوی سیستم عامل NT و برخی هم به سوی Linux گرایش پیدا کرده اندکرده‌اند.
== ساختار SCADA ==
بخش زیر، ویژگیهایویژگی‌های همانند و یکسان در همه دستگاههای SCADA را بازگو می کندمی‌کند.
=== ساختار ارتباطی ===
اطلاعات فرستاده شده یا دریافتی از سوی RTU از راه خط ارتباطی و PLC یا مرکز دیسپاچینگ (dispatching center) جابجا می شودمی‌شود. این اطلاعات نخست از سوی یک مودم (برای هر RTU تبدیل به داده سریال همزمان (Synchron) شده و سپس توسط کارت CIU ارتباط سنکرون به نحو مناسب به ارتباط سنکرون تبدیل می شودمی‌شود. دانستار بگونه همزمان با رایانه صنعتی مرتبط شده و از راه شبکه با رایانه Master داد و ستد می شودمی‌شود. [[پروتکل]] پیوند کیان و RTU پروتکل استوان HDLC خواهند بود. کالاهای مخابراتی که دارای مودم می باشدمی‌باشد درون یک کابینت با اندازه مناسب نهاده می شوندمی‌شوند.
برای پیوند با پراکنشگاه بالا دست نیز دو عدد مودم و یک رایانه با نام Communication sever به کار گرفته می شوندمی‌شوند. این پیوند می‌تواند به یکی از روشهایروش‌های زیر باشد:
1- خط سفارشی (Leased Line)
5- فیبر نوری
از بین این روشها، بافت نوری و مایکروویو، از بهترین آنهاآن‌ها می باشدمی‌باشد ولی به دلیل هزینه بالای آنها، کمتر به کار گرفته می شوندمی‌شوند.<ref>
Bailey, David, and Edwin Wright. Practical SCADA for industry. Newnes, 2003.
</ref>
=== ساختار سخت افزاری اسکادا ===
در پراکنشگاه، یک رایانه با نام Master 1 و یک رایانه با نام Standby ویا Master 2 به کار گرفته می شودمی‌شود. اگر به هر دلیلی رایانه Master 1 از کار بیفتد بی درنگبی‌درنگ رایانه Master 2 جایگزین آن می‌شود و از اینرو، هیچگونه ایست (Interrupt) در کار نرم‌افزار پدید نمی‌آید هر دو رایانه Master از راه شبکه به یکدیگر پیوسته هستند. رایانه هایرایانه‌های نام برده شده برای Master از نوع رایانه سازپردازی Industrial Computer می باشندمی‌باشند.
دو رایانه دیگر نیز بعنوان workstation انگاشته شده اند که میانرخ نمایشی (GUI) روی آنهاآن‌ها کار گذاشته می شودمی‌شود. از راه هر دو Workstation می توانمی‌توان به گزیدار بنیادی (main menu) نرم‌افزار میانرخ دسترسی پیدا کرد و دگرگونی و تغییر لازم را پدید آورد. آفریدن یا دگرگونی نگاره هاینگاره‌های نمایشی تنها از راه Workstation هاWorkstationها انجام پذیر است.
رایانه هایرایانه‌های Workstation نیز از راه شبکه به رایانه هایرایانه‌های Master همبند هستند. چاپگرها نیز به رایانه هایرایانه‌های Master همبند می باشندمی‌باشند چاپگر متصل به رایانه روشن Master 2 , Master 1 فهرست رخدادها را چاپ می کند،می‌کند، چند چاپگر رنگی به تعداد مورد نیاز نیز به Workstation هاWorkstationها پیوسته است و توانایی چاپ رنگی از نگاره هاینگاره‌های نمایشی فراهم می باشدمی‌باشد.
دو لایه بنیادی در دستگاه SCADA به اینگونه ند:
1- Client Layer که یک راه گفت و شنود بین کاربر و رایانه فراهم می کندمی‌کند
2- Data Server Layer که بیشتر دادهداده‌های های فرایند هایفرایند‌های کنترل را اداره می کندمی‌کند.
Data Server با کالا هایکالا‌های میدان (Field) پیوند برقرار می کنندمی‌کنند و کنترلرهای فرایند و PLC یکراست یا از راه شبکه هاشبکه‌ها یا فیلد باسها ی سفارشی (siemens H1) یا غیر اختصاصی (Profibus) به آن می رسند.
Data Serverها یا به یکدیگر یا از راه شبکه اترنت (Ethernet LAN)به ایستگاهای Client پیوند دارند.
=== ساختار نرم‌افزاری ===
نرم‌افزار هاینرم‌افزار‌های دستگاه SCADA بر پایه تکنولوژیهای Multitasking و Real Time استوار شده استشده‌است و بنشت پایگاه داده هایداده‌های آن نیز RTDB(Real-Time DataBase)،نام دارد که برروی یک یا چند Server همزمان پیاده سازیپیاده‌سازی و انجام داده می شودمی‌شود. دستگاه Server وظیفه پاسخگویی به کارهای ویژه ایویژه‌ای مانند: polling controllers،alarm checking،calculation،logging and archiving) را بر دوش دارد.
از سوی دیگر امکان واگذاری یک رسیدار (Server) به کارهای خاصی مانندAlarm checking،datalogger،historian هست.
پیوند Server-Client و Server- Server بر پایه event-driven است و از پرو تکل TCP/IPبهره می برند.
=== دستیابی به کالا هاکالاها ===
پیوند بین field و client با روشهایروش‌های polling انجام می شودمی‌شود. بدین گونه که Data Server پارامتر خواسته شده خود را از کنترلر در خواست کرده وآنرا می خواند، کنترلر نیز در این زمان پویه خواسته شده را به Server ، می فرستد.سرعت polling برای پارامترهای گوناگون، متفاوت و نابرابر است.
سامانه SCADA برای بیشتر PLCهای هم بهره، راهبرهای پیوندی فراهم می کندمی‌کند و در بسیاری نمونه هانمونه‌ها از FieldbusesوModbus سود برده می شودمی‌شود.
از سه نوع Fieldbuses متداول از Profibusو Worldbusپشتیبانی می‌شود امادر بسیاری از نمونه هااز CANbus پشتیبانی نمی‌شود.
یک Data serverمی تواند از چندین پروتکل گزارمانی پشتیبانی کند و شیارهایی (Slot) برای افزودن میانرخ (Interface) های‌های تازه دارد.
=== واسط هاواسط‌ها (Interfacing) ===
نرم‌افزار دستگاه SCADA واسط هایواسط‌های زیر را برای پیوند با کاربر فراهم می آوردمی‌آورد:
* یک میانرخ Open Data Base Connectivity(ODBC) برای یادداشت داده در سیاهه و بایگانی، که پیکر بندی پایگاه داده هاداده‌ها را انجام نمی‌دهد
* یک میانرخ آسان برای پیکربندی پایگاه داده ها
* یک کتایخانه APIs که از زبانهای C،CPP و ویژوال بیسیک (VB) برای دستیابی به دانستار هادانستارها در RTDB،logs/archive پشتیبانی می کندمی‌کند.API بیشتر دستیابی به ویژگی هایویژگی‌های داخلی SCADA مانند سازماندهی هشدارها ، گزارش گیری و غیره را فراهم نمی‌کند.
=== توانرسانی ===
برای جلوگیری از خاموش شدن رایانه هارایانه‌ها و رسیدارها به هنگام رخداد بی برقی، از توانگاه هایتوانگاه‌های درنگ ناپذیر (Unintruptable power supply (UPS بهره گرفته می شودمی‌شود.UPS به کاررفته در مرکز دیسپاچینگ از نوع ONLINE و تک فاز می باشدمی‌باشد توان UPS نامبرده کمابیش نزدیک 5 کیلو ولت آمپر می باشدمی‌باشد.
== گسترش پذیری ==
گسترش پذیری (Scabality) به معنی توانایی گسترش سامانه کنترل SCADA به هنگام نیاز با افزودن رسیدار هایرسیدار‌های ویژه ، ایستگاههای Client و تعداد پویا (Variables) های‌های نرم‌افزاری و سخت افزاری زیر کنترل است. SCADA به سبب داشتن چندین Data Server پیوسته به چند کنترلر به Scabality دست می یابد.
هر Data Server ساختار پایگاه داده هاداده‌ها و RTDB یکتایی دارد و عهده دار سازماندهی یک زیرگروه از پویه هایپویه‌های فرایند است (سازماندهی هشدار هاهشدارها و بایگانی داده ها)
== چندینگی ==
فرمانسرای SCADA ، بسته به اهمیت و ارزشمندی فرایندی که کنترل می کند،می‌کند، بگونه چندینه (Redundant) پیاده سازیپیاده‌سازی می گردد. بدین گونه که برای افزایش تاب آوری و آسیب گذری (Fault tollerance) سامانه، به ازای هر بخش یا برخی از بخش هایبخش‌های کلیدی ، همچون سخت افزار یا نرم‌افزار، یک یا چند بخش آماده ( Stand by) افزوده می گردد و با رخداد گزند در بخش نخستین، بخش جانشین، پیگیری کنش را در دست میمی‌گیرد گیرد سامانه هایسامانه‌های جانشین به سه دسته، بخش بندی می شوندمی‌شوند:
جانشین خاموش (Cold Standby)
جانشین روشن(Hot Standby)
به سخن دیگر، با پدید آمدن برخی رخدادهای نا خواستهناخواسته ، دستگاه ، از کار نمی‌افتد. بلکه با زینه و آستانه کمتری از کارایی(Graceful Degradation) به کار گرفته می شودمی‌شود. کارکرد کم زینه (Derated operation) سامانه هاسامانه‌ها از برونرفت سراسری کنترل و پایش سیستم جلوگیری می کندمی‌کند.
== میانرخ نمایش HMI ==
SCADA کمابیش، انواع گوناگونی از نمایشکده هانمایشکده‌ها مانند نمودارهای هاینمودارهای‌های خطی – ستونی یا لیستهای وابسته به پویه هاپویه‌ها را در دسترس کاربر می گذارد. نوع دیگری از این رویه هایرویه‌های نمایش، نمایش نگاری (Graphic) است که توسط ابزار هایابزار‌های گرافیکی نرم‌افزاری در محیط هایمحیط‌های ویژه ساخته شده و به پویگان (Variables) زیر راهبری متصل می شوندمی‌شوند که از این رو می توانمی‌توان دگرگونی هر یک از پویگان اندازه گیریاندازه‌گیری شده از سوی ابزارها پدید آمده در field را که مایه دگرگونی پویه هایپویه‌های نرم‌افزاری در RTDB می شوندمی‌شوند بگونه on-line زیر یک نگارک دید.
=== هشدارها ===
هر رخدادی که مایه دگرگونی وضعیت یکی از بخش هایبخش‌های کنترل شده گردد، یک رویداد نامیده می شودمی‌شود. رویدادهایی که نیاز به آگاهی رسانی به کاربر و واکُنش وی را داشته باشد آژیر و هشدار (Alarm) نامیده می شودمی‌شود. هشدار افزون بر نگاشته شدن در فایل ، به پدید آمدن کنش هایکنش‌های دیگر همچو چاپ بر روی چاپگر ، پدید آمدن آژیر صوتی و چشمک زدن ابزار مورد نظر و... می انجامد.
Alarm handing کارهای مرتبط به دریافت حال هشدار و آفریدن سیگنال آژیر گفته می‌شود که در یک Data Server انجام می گیردمی‌گیرد.
منطق و فرزان آژیرها به گونه متمرکز و کیان سازماندهی می شوند،می‌شوند، دانستار تنها در یک جا هستند و همه کاربران وضعیت هایوضعیت‌های همسان می بینند، و چندین آلارم بر پایه سطوح اولویت و شایانی پشتیبانی می شوندمی‌شوند.
=== انباشت و بایگانی رخدادها ===
Logging/Archiving به گرد آوری دانستار وابسته به لایه هایلایه‌های دسترسی کاربران در زمانهای مشخص به سرچشمه سامانه می پردازند و این دانستار را به شکل یک فایل Archive نگهداری می کنندمی‌کنند.ثبت رویداد هارویداد‌ها می‌تواند با نام اندوخته میان مدت داده روی دیسک انجام گیرد با اینکه نگهداری و بایگانی اطلاعات در بلند زمان روی دیسک انباشته می شودمی‌شود.
=== گزارش گیری ===
SCADAبا بهره گیری از زبان SQL گزارشهایی را برای Archive،RTDBیا Logs فراهم می کندمی‌کند.با اینکه درج جدولهای EXCEL در بخش گزارش شدنی است اما توانایی “cut and paste” روی هم رفته فراهم نشده است. توانایی هایتوانایی‌های موجودقادر به پیدایش ،چاپ و بایگانی (بایگانی) گزارش هاگزارش‌ها بگونه اتوماتیک هستند.
== آمادگی ایستگاه برای نصب اسکادا ==
در ایستگاه هایایستگاه‌های پخش نیرو برای گردآوری دانستار نقاط و پیاده سازیپیاده‌سازی کنترل بر آنها، یکسری کالا هایی مورد نیاز می باشدمی‌باشد که بایستی از سوی پیمانکار سازنده پست، طراحی و انجام شوند. از این رو، باید از همه PT , CT یا C.V.T هایTهای کار گذاشته شده در لیست و نیز پناه افزارهایی که به کلید هاکلید‌ها فرمان می دهند و نیز از پل هایپل‌های کمکی همه کلیدهای پست، سیم بندی مناسب انجام شده و این سیم بندی، بگونه هایبگونه‌های مناسب دسته بندی شده و در اشکاف ویژه‌شان بر روی پایانه هایی، نصب و به هم رسند.
به گفته دیگر این آمادگی در ایستگاه هاایستگاه‌ها بایستی فراهم باشد که نیازی به انجام سیم کشی در سوی فیلد نباشد و تنهای درگاه پایانه ها، به پایانه هایپایانه‌های موجود در کابینت مارشالینگ راک به هم رسند. در هر پست ، نصب RTU (پایانه) ، تابلوی (High Voltage Interpossing) HVI و سوار کردن باتری شارژر و باتریها و انجام سیم کشی از RTU تا تابلوی مارشالینگ راک; بر عهده پیمانکار سامانه اسکادا می باشدمی‌باشد.
== برآورد گنجایش اسکادا ==
برآورد و شمارش تعداد نقاط زیر کنترل سامانه، از برجسته ترینبرجسته‌ترین و حساسحساس‌ترین ترین گام هایگام‌های طراحی یک سامانه دیسپاچینگ و اسکادا می باشدمی‌باشد. این نقاط، دربردارنده دانستار زیر می باشندمی‌باشند:
1- نقاط کنترلی Commands) یا (Digital Outputs
2- باشه (Status) های‌های کلیدها Indications) یا (Digital Inputs
3- مقادیر اندازه گیریاندازه‌گیری Measurands) یا (Digital Inputs
4- آژیر هایآژیر‌های پست ها Alarms) یا (Digital Inputs
== بخش‌های مختلف سامانهٔ اسکادا ==
# واسط انسان و ماشین: دستگاهی است که نحوه [[پردازش داده]] را به یک اپراتور انسانی نشان می‌دهد و از این طریق، اپراتور انسانی عملکرد ماشین را نظارت و کنترل می‌کند.
# واحدهای خروجی راه دور: این واحدها به [[سنسور|سنسورها]] متصل شده، [[سیگنال|سیگنالهای]] سنسور را به داده‌های [[دودویی]] تبدیل کرده، و داده‌های دودویی را به سیستم نظارتی ارسال می‌کنند.
# کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌نویسی یا [[پی‌ال‌سی|پی‌ال‌سی‌ها]] که مانند مغز متفکر این سیستم‌ها هستند و کارهای اساسی را انجام می‌دهند، زیرا آنهاآن‌ها اقتصادی‌تر، تطبیق‌پذیر و انعطاف‌پذیر بوده و دارای قابلیت پیکربندی بهتری نسبت به “RTU”های (واحدهای خروجی راه دور) با هدف خاص هستند.
# زیرساخت ارتباطاتی: سیستم‌های ناظر را به واحدهای پایانه راه دور متصل می‌سازد.
| 