Τι είναι το σύστημα SCADA: Αρχιτεκτονική και λειτουργία του

Ένας μεγάλος αριθμός διεργασιών συμβαίνει σε μεγάλες βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Κάθε διαδικασία, πρέπει να παρακολουθείτε είναι πολύ περίπλοκη, διότι κάθε μηχανή δίνει τη διαφορετική έξοδο. Το σύστημα SCADA χρησιμοποιείται για τη συλλογή δεδομένων από αισθητήρες και όργανα που βρίσκονται σε απομακρυσμένες περιοχές. Στη συνέχεια, ο υπολογιστής επεξεργάζεται αυτά τα δεδομένα και τα παρουσιάζει αμέσως. Το σύστημα SCADA συλλέγει τις πληροφορίες (όπως συνέβη διαρροή σε αγωγό) και μεταφέρει τις πληροφορίες πίσω στο σύστημα, ενώ δίνει τις ειδοποιήσεις ότι έχει προκύψει διαρροή και εμφανίζει τις πληροφορίες με λογικό και οργανωμένο τρόπο. Το σύστημα SCADA χρησιμοποιείται για λειτουργικά συστήματα DOS και UNIX. Αυτή η όλη διαδικασία είναι γνωστή ως αυτοματοποίηση . Αυτό το άρθρο περιγράφει μια επισκόπηση του συστήματος SCADA.

Τι είναι το σύστημα SCADA;

Το SCADA σημαίνει εποπτικό έλεγχο και απόκτηση δεδομένων. Είναι ένας τύπος προγράμματος εφαρμογής λογισμικού για έλεγχο της διαδικασίας. Το SCADA είναι ένα κεντρικό σύστημα ελέγχου που αποτελείται από ελεγκτές διασυνδέσεις δικτύου, είσοδος / έξοδος, εξοπλισμός επικοινωνίας και λογισμικό. Τα συστήματα SCADA χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση και τον έλεγχο του εξοπλισμού στη βιομηχανική διαδικασία που περιλαμβάνει κατασκευή, παραγωγή, ανάπτυξη και κατασκευή. Οι διαδικασίες υποδομής περιλαμβάνουν διανομή φυσικού αερίου και πετρελαίου, ηλεκτρική ενέργεια, διανομή νερού. Οι δημόσιες υπηρεσίες περιλαμβάνουν ένα σύστημα κυκλοφορίας λεωφορείων, το αεροδρόμιο. Το σύστημα SCADA λαμβάνει την ανάγνωση των μετρητών και ελέγχει την κατάσταση των αισθητήρων σε τακτά χρονικά διαστήματα, έτσι ώστε να απαιτεί ελάχιστη παρέμβαση των ανθρώπων.

Γενικό δίκτυο SCADA

Ιστορία της SCADA

Νωρίτερα, ο έλεγχος των βιομηχανικών εγκαταστάσεων και των δαπέδων κατασκευής μπορεί να γίνει χειροκίνητα με τη βοήθεια αναλογικού εξοπλισμού και μπουτόν. Καθώς το μέγεθος της βιομηχανίας αυξάνεται, χρησιμοποίησαν χρονόμετρα και ρελέ για να παρέχουν εποπτικό έλεγχο σε σταθερό επίπεδο για ελάχιστο αυτοματισμό. Έτσι, ένα πλήρως αυτοματοποιημένο με πιο αποτελεσματικό σύστημα ήταν απαραίτητο για όλες τις βιομηχανίες.

Γνωρίζουμε ότι, για βιομηχανικούς σκοπούς ελέγχου, οι υπολογιστές εφαρμόστηκαν το 1950. Μετά από αυτό, η έννοια της τηλεμετρίας εφαρμόστηκε για μετάδοση δεδομένων καθώς και εικονική επικοινωνία . Το έτος 1970, το σύστημα SCADA αναπτύχθηκε μαζί με τους μικροεπεξεργαστές καθώς και το PLC.

Έτσι, αυτές οι έννοιες βοηθήθηκαν πλήρως κατά την ανάπτυξη αυτοματισμού που λειτουργεί σε βιομηχανίες εξ αποστάσεως. Τα κατανεμημένα συστήματα SCADA εφαρμόστηκαν το έτος 2000. Μετά από αυτό, αναπτύχθηκαν νέα συστήματα SCADA για την παρακολούθηση και τον έλεγχο δεδομένων σε πραγματικό χρόνο οπουδήποτε στον κόσμο.

Αρχιτεκτονική συστήματος SCADA

Γενικά, το σύστημα SCADA είναι ένα κεντρικό σύστημα που παρακολουθεί και ελέγχει ολόκληρη την περιοχή. Είναι ένα καθαρό πακέτο λογισμικού που τοποθετείται στην κορυφή του υλικού. Ένα εποπτικό σύστημα συλλέγει δεδομένα σχετικά με τη διαδικασία και στέλνει τον έλεγχο εντολών στη διαδικασία. Το SCADA είναι μια απομακρυσμένη τερματική μονάδα που είναι επίσης γνωστή ως RTU.

Οι περισσότερες ενέργειες ελέγχου εκτελούνται αυτόματα από RTU ή PLC. Τα RTUs αποτελούνται από τον προγραμματιζόμενο μετατροπέα λογικής που μπορεί να ρυθμιστεί σε συγκεκριμένες απαιτήσεις. Για παράδειγμα, στη μονάδα θερμικής ενέργειας, η ροή του νερού μπορεί να ρυθμιστεί σε μια συγκεκριμένη τιμή ή μπορεί να αλλάξει σύμφωνα με τις απαιτήσεις.

Το σύστημα SCADA επιτρέπει στους χειριστές να αλλάξουν το σημείο ρύθμισης για τη ροή και να ενεργοποιήσουν τις συνθήκες συναγερμού σε περίπτωση απώλειας ροής και υψηλής θερμοκρασίας και η κατάσταση εμφανίζεται και καταγράφεται. Το σύστημα SCADA παρακολουθεί τη συνολική απόδοση του βρόχου. Το σύστημα SCADA είναι ένα κεντρικό σύστημα για επικοινωνία με ενσύρματη και ασύρματη τεχνολογία σε συσκευές Clint. Τα χειριστήρια συστήματος SCADA μπορούν να εκτελέσουν εντελώς όλα τα είδη της βιομηχανικής διαδικασίας.

Για παράδειγμα, εάν δημιουργηθεί υπερβολική πίεση σε αγωγό αερίου, το σύστημα SCADA μπορεί να ανοίξει αυτόματα μια βαλβίδα απελευθέρωσης.

Αρχιτεκτονική υλικού

Το σύστημα SCADA γενικά μπορεί να ταξινομηθεί σε δύο μέρη:

• Επίπεδο πελάτη
• Επίπεδο διακομιστή δεδομένων

Το στρώμα Clint εξυπηρετεί την αλληλεπίδραση ανθρώπου-μηχανής.

Το επίπεδο διακομιστή δεδομένων χειρίζεται το μεγαλύτερο μέρος της διαδικασίας των δραστηριοτήτων δεδομένων.

Ο σταθμός SCADA αναφέρεται στους διακομιστές και αποτελείται από έναν μόνο υπολογιστή. Οι διακομιστές δεδομένων επικοινωνούν με συσκευές στο πεδίο μέσω ελεγκτών διεργασιών όπως PLC ή RTU. Τα PLC συνδέονται στους διακομιστές δεδομένων είτε απευθείας είτε μέσω δικτύων ή λεωφορείων. Το σύστημα SCADA χρησιμοποιεί δίκτυα WAN και LAN, τα WAN και LAN αποτελούνται από πρωτόκολλα διαδικτύου που χρησιμοποιούνται για την επικοινωνία μεταξύ του κύριου σταθμού και των συσκευών.

Ο φυσικός εξοπλισμός όπως αισθητήρες που συνδέονται με τα PLC ή RTUs. Οι RTU μετατρέπουν τα σήματα του αισθητήρα σε ψηφιακά δεδομένα και στέλνουν ψηφιακά δεδομένα στο κύριο. Σύμφωνα με την κύρια ανατροφοδότηση που έλαβε η RTU, εφαρμόζει το ηλεκτρικό σήμα στα ρελέ. Οι περισσότερες από τις λειτουργίες παρακολούθησης και ελέγχου εκτελούνται από RTU ή PLC όπως μπορούμε να δούμε στο σχήμα.

Αρχιτεκτονική υλικού SCADA

Αρχιτεκτονική λογισμικού

Οι περισσότεροι από τους διακομιστές χρησιμοποιούνται για βάση δεδομένων πολλαπλών εργασιών και σε πραγματικό χρόνο. Οι διακομιστές είναι υπεύθυνοι για τη συλλογή και το χειρισμό δεδομένων. Το σύστημα SCADA αποτελείται από ένα πρόγραμμα λογισμικού που παρέχει τάσεις, διαγνωστικά δεδομένα και διαχείριση πληροφοριών, όπως προγραμματισμένες διαδικασίες συντήρησης, λογιστικές πληροφορίες, λεπτομερή σχήματα για έναν συγκεκριμένο αισθητήρα ή μηχανή, και οδηγούς αντιμετώπισης προβλημάτων ειδικού συστήματος. Αυτό σημαίνει ότι ο χειριστής μπορεί να δει μια σχηματική αναπαράσταση της εγκατάστασης που ελέγχεται.

Αρχιτεκτονική λογισμικού της SCADA

Παραδείγματα είναι ο έλεγχος συναγερμών, οι υπολογισμοί, η καταγραφή και η αρχειοθέτηση ελεγκτών ψηφοφορίας σε ένα σύνολο παραμέτρων, οι οποίες συνήθως συνδέονται με τον διακομιστή.

Το σύστημα SCADA λειτουργεί

Το σύστημα SCADA εκτελεί τις ακόλουθες λειτουργίες

• Απόκτηση δεδομένων
• Επικοινωνία δεδομένων
• Παρουσίαση πληροφοριών / δεδομένων
• Παρακολούθηση / έλεγχος

Αυτές οι λειτουργίες εκτελούνται από αισθητήρες, RTU, ελεγκτές, ένα δίκτυο επικοινωνίας. Οι αισθητήρες χρησιμοποιούνται για τη συλλογή των σημαντικών πληροφοριών και RTU χρησιμοποιούνται για την αποστολή αυτών των πληροφοριών στον ελεγκτή και την εμφάνιση της κατάστασης του συστήματος. Ανάλογα με την κατάσταση του συστήματος, ο χρήστης μπορεί να δώσει την εντολή σε άλλα στοιχεία του συστήματος. Αυτή η λειτουργία γίνεται από το δίκτυο επικοινωνίας.

Απόκτηση δεδομένων

Το σύστημα σε πραγματικό χρόνο αποτελείται από χιλιάδες εξαρτήματα και αισθητήρες. Είναι πολύ σημαντικό να γνωρίζουμε την κατάσταση συγκεκριμένων εξαρτημάτων και αισθητήρων. Για παράδειγμα, ορισμένοι αισθητήρες μετρούν τη ροή του νερού από τη δεξαμενή προς τη δεξαμενή νερού και μερικοί αισθητήρες μετρούν την τιμή πίεσης καθώς το νερό απελευθερώνεται από τη δεξαμενή.

Επικοινωνία δεδομένων

Το σύστημα SCADA χρησιμοποιεί ένα ενσύρματο δίκτυο για επικοινωνία μεταξύ χρηστών και συσκευών. Οι εφαρμογές σε πραγματικό χρόνο χρησιμοποιούν πολλούς αισθητήρες και εξαρτήματα που πρέπει να ελέγχονται εξ αποστάσεως. Το σύστημα SCADA χρησιμοποιεί διαδικτυακές επικοινωνίες. Όλες οι πληροφορίες μεταδίδονται μέσω του Διαδικτύου χρησιμοποιώντας συγκεκριμένα πρωτόκολλα. Οι αισθητήρες και τα ρελέ δεν είναι σε θέση να επικοινωνούν με τα πρωτόκολλα δικτύου, επομένως οι RTU χρησιμοποιούνται για την επικοινωνία αισθητήρων και διεπαφών δικτύου.

Παρουσίαση πληροφοριών / δεδομένων

Τα κανονικά δίκτυα κυκλώματος έχουν ορισμένους δείκτες που είναι ορατοί στον έλεγχο, αλλά στο σύστημα SCADA σε πραγματικό χρόνο, υπάρχουν χιλιάδες αισθητήρες και συναγερμοί που είναι αδύνατο να χειριστούν ταυτόχρονα. Το σύστημα SCADA χρησιμοποιεί το διεπαφή ανθρώπου-μηχανής (HMI) για την παροχή όλων των πληροφοριών που συλλέγονται από τους διάφορους αισθητήρες .

Παρακολούθηση / έλεγχος

Το σύστημα SCADA χρησιμοποιεί διαφορετικούς διακόπτες για τη λειτουργία κάθε συσκευής και εμφανίζει την κατάσταση της περιοχής ελέγχου. Οποιοδήποτε μέρος της διαδικασίας μπορεί να ενεργοποιηθεί / απενεργοποιηθεί από το σταθμό ελέγχου χρησιμοποιώντας αυτούς τους διακόπτες. Το σύστημα SCADA εφαρμόζεται για να λειτουργεί αυτόματα χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση, αλλά σε κρίσιμες καταστάσεις, το χειρίζεται το ανθρώπινο δυναμικό.

Εξαρτήματα SCADA

Τα στοιχεία του συστήματος SCADA περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

Εποπτικό σύστημα

Το σύστημα εποπτείας λειτουργεί σαν διακομιστής επικοινωνίας μεταξύ του λογισμικού διεπαφής ανθρώπου-μηχανής στην αίθουσα ελέγχου των σταθμών εργασίας, καθώς και των συσκευών του όπως RTUs, Sensors, PLCs κ.λπ. Διαφορετικά εποπτικό σύστημα, ενώ, τα μεγάλα συστήματα SCADA περιλαμβάνουν πολλούς διακομιστές, ιστότοπους για ανάκτηση τραγωδιών καθώς και κατανεμημένες εφαρμογές λογισμικού. Οι διακομιστές είναι συνδεδεμένοι όπως σχηματισμός εν αναμονή, διαφορετικά διπλοί-περιττοί για να παρακολουθεί συνεχώς την αποτυχία του διακομιστή.

RTUs (Απομακρυσμένες μονάδες τερματικού)

Η μονάδα RTU ή απομακρυσμένου τερματικού είναι μια ηλεκτρονική συσκευή και είναι επίσης γνωστή ως απομακρυσμένη μονάδα τηλεμετρίας. Αυτό το σύστημα περιλαμβάνει φυσικά αντικείμενα που διασυνδέονται μέσω RTUs.

Ο έλεγχος αυτών των συσκευών μπορεί να γίνει μέσω μικροεπεξεργαστών. Εδώ, χρησιμοποιούνται μικροεπεξεργαστές για τον έλεγχο RTU που χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση των καταγεγραμμένων δεδομένων προς το εποπτικό σύστημα. Τα δεδομένα μπορούν να ληφθούν από το κύριο σύστημα για τον έλεγχο των συνδεδεμένων αντικειμένων.

PLC (Προγραμματιζόμενοι ελεγκτές λογικής)

Ο όρος PLC σημαίνει προγραμματιζόμενους λογικούς ελεγκτές που χρησιμοποιούνται σε συστήματα SCADA με τη βοήθεια αισθητήρων. Αυτοί οι ελεγκτές συνδέονται με τους αισθητήρες για τη μετατροπή του σήματος εξόδου του αισθητήρα σε ψηφιακά δεδομένα. Σε σύγκριση με τα RTU, αυτά χρησιμοποιούνται λόγω της ευελιξίας, της διαμόρφωσης, της ευελιξίας και της προσιτής τιμής.

Υποδομή επικοινωνίας

Στο σύστημα SCADA χρησιμοποιείται ένας συνδυασμός ραδιοφώνου & απευθείας ενσύρματης σύνδεσης. Ωστόσο, το SONET ή το SDH μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για ανώτερα συστήματα, όπως σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος και σιδηρόδρομοι. Λίγα τυποποιημένα 7 αναγνωρισμένα πρωτόκολλα χρησιμοποιούνται μεταξύ των συμπαγών πρωτοκόλλων SCADA για την παροχή πληροφοριών, μόλις οι RTUs ερωτηθούν μέσω του εποπτικού σταθμού.

Προγραμματισμός SCADA

Στον άλλο σταθμό HMI, ο προγραμματισμός SCADA χρησιμοποιείται κυρίως για τη δημιουργία χαρτών, διαγραμμάτων για την παροχή πολύ σημαντικών πληροφοριών καθ 'όλη την εξέλιξη, διαφορετικά όταν συμβαίνει αποτυχία συμβάντος. Τα περισσότερα από τα εμπορικά συστήματα SCADA χρησιμοποιούν συνεπείς διεπαφές στη γλώσσα προγραμματισμού Γ, διαφορετικά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί γλώσσα προερχόμενης γλώσσας.

Διεπαφή ανθρώπινου μηχανήματος

Το σύστημα SCADA χρησιμοποιεί τη διεπαφή ανθρώπου-μηχανής. Οι πληροφορίες εμφανίζονται και παρακολουθούνται για επεξεργασία από έναν άνθρωπο. Το HMI παρέχει πρόσβαση σε πολλαπλές μονάδες ελέγχου που μπορούν να είναι PLC και RTU. Το HMI παρέχει τη γραφική παρουσίαση του συστήματος.

Για παράδειγμα, παρέχει μια γραφική εικόνα της αντλίας που είναι συνδεδεμένη στη δεξαμενή. Ο χρήστης μπορεί να δει τη ροή του νερού και την πίεση του νερού. Το σημαντικό μέρος του HMI είναι ένα σύστημα συναγερμού που ενεργοποιείται σύμφωνα με τις προκαθορισμένες τιμές.

Διεπαφή ανθρώπινου μηχανήματος

Για παράδειγμα , ο συναγερμός στάθμης νερού δεξαμενής έχει ρυθμιστεί σε τιμές 60% και 70%. Εάν η στάθμη του νερού φτάσει πάνω από το 60%, ο συναγερμός δίνει μια κανονική προειδοποίηση και εάν η στάθμη του νερού φτάσει πάνω από το 70% ο συναγερμός δίνει μια κρίσιμη προειδοποίηση.

Τύποι συστήματος SCADA

Τα συστήματα SCADA ταξινομούνται σε τέσσερις τύπους που περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Μονολιθικά συστήματα SCADA
• Κατανεμημένα συστήματα SCADA
• Δικτυακά συστήματα SCADA
• Συστήματα IoT SCADA

Μονολιθικά συστήματα SCADA

Τα μονολιθικά συστήματα SCADA ονομάζονται συστήματα πρώιμης ή πρώτης γενιάς. Σε αυτούς τους τύπους συστημάτων, οι μικροϋπολογιστές χρησιμοποιούνται. Η ανάπτυξη αυτών των συστημάτων μπορεί να γίνει όταν δεν είναι διαθέσιμες κοινές υπηρεσίες δικτύου. Ο σχεδιασμός αυτών των συστημάτων μπορεί να γίνει όπως ανεξάρτητα συστήματα χωρίς καμία σχέση με άλλα συστήματα.

Τα δεδομένα μπορούν να συλλεχθούν από όλες τις RTU χρησιμοποιώντας ένα εφεδρικό mainframe. Οι κύριες λειτουργίες αυτών των συστημάτων πρώτης γενιάς περιορίζονται στις διαδικασίες επισήμανσης σε περιπτώσεις κρίσεων και στην παρακολούθηση των αισθητήρων.

Κατανεμημένα συστήματα SCADA

Τα κατανεμημένα συστήματα SCADA ονομάζονται συστήματα δεύτερης γενιάς. Η κατανομή των λειτουργιών ελέγχου μπορεί να γίνει σε πολλά συστήματα με σύνδεση με τοπικό δίκτυο. Οι λειτουργίες ελέγχου μπορούν να πραγματοποιηθούν με κοινή χρήση δεδομένων και επεξεργασίας εντολών σε πραγματικό χρόνο.

Σε αυτούς τους τύπους συστημάτων, το μέγεθος και το κόστος κάθε σταθμού μειώνονται, ωστόσο δεν υπήρχαν σταθερά πρωτόκολλα δικτύου. Καθώς τα πρωτόκολλα ήταν ιδιόκτητα, λιγότεροι άνθρωποι κατανοούν την ασφάλεια του συστήματος SCADA ενώ η εγκατάσταση και αυτός ο παράγοντας αγνοήθηκε σε μεγάλο βαθμό.

Δικτυακά συστήματα SCADA

Τα δικτυωμένα συστήματα SCADA είναι επίσης γνωστά ως συστήματα τρίτης γενιάς. Η δικτύωση και η επικοινωνία των σημερινών συστημάτων SCADA μπορούν να γίνουν χρησιμοποιώντας το σύστημα WAN μέσω γραμμών δεδομένων ή τηλεφώνων. Η μετάδοση δεδομένων μεταξύ δύο κόμβων μπορεί να γίνει με τη βοήθεια συνδέσεων Ethernet ή οπτικών ινών.

Αυτός ο τύπος συστήματος SCADA χρησιμοποιεί PLC για να προσαρμόσετε και να παρακολουθήσετε τις λειτουργίες επισήμανσης απλά όταν υπάρχει ανάγκη για βασικές επιλογές.

Συστήματα IoT SCADA

Τα συστήματα IoT SCADA είναι συστήματα τέταρτης γενιάς. Σε αυτά τα συστήματα, το κόστος υποδομής του συστήματος μειώνεται με την εφαρμογή του IoT υπολογιστικό νέφος . Η διατήρηση και η ενσωμάτωση αυτών των συστημάτων είναι εύκολη σε σύγκριση με άλλα.

Σε πραγματικό χρόνο, η κατάσταση αυτών των συστημάτων μπορεί να αναφερθεί μέσω cloud computing. Επομένως, μπορεί να γίνει η εφαρμογή αλγορίθμων όπως περίπλοκος έλεγχος που χρησιμοποιούνται συχνά σε συνηθισμένα PLC.

Ασφάλεια SCADA

Προς το παρόν, τα δίκτυα SCADA χρησιμοποιούνται εκτενώς στις τρέχουσες βιομηχανίες για τον έλεγχο και την εξέταση δεδομένων σε πραγματικό χρόνο, οι βιομηχανικές διεργασίες μπορούν να ελέγχονται, να επικοινωνούν με συσκευές. Έτσι, τα συστήματα SCADA είναι απαραίτητα για βιομηχανικούς οργανισμούς, επειδή αυτά τα συστήματα περιλαμβάνουν υλικό και λογισμικό. Έτσι, η ασφάλεια SCADA είναι επίσης απαραίτητη στις βιομηχανίες.

Ο όρος ασφάλεια SCADA χρησιμοποιείται για την προστασία των δικτύων SCADA που είναι κατασκευασμένα με υλικό υπολογιστή. Τα δίκτυα SCADA που χρησιμοποιούνται από ορισμένα από τα συστήματα είναι ηλεκτρική ενέργεια , φυσικό αέριο, κ.λπ. Οι ιδιωτικοί και κυβερνητικοί οργανισμοί έχουν λάβει τα μέτρα αυτών των δικτύων λόγω του πολύτιμου ρόλου τους για να διασφαλίσουν την ασφάλεια των συστημάτων SCADA.

Παραδείγματα ασφάλειας SCADA

Οι απειλές που εμφανίζονται στα συστήματα SCADA περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Χάκερ
• Τρομοκράτες
• Κακόβουλο λογισμικό
• Σφάλμα μέσα

Η αδυναμία της ασφάλειας SCADA εμφανίζεται κυρίως για τους ακόλουθους λόγους.

• Κακή προπόνηση
• Παραθυράκια ανάπτυξης εφαρμογών
• Ζητήματα κατά την παρακολούθηση
• Λιγότερη συντήρηση

Το σύστημα SCADA μπορεί να προστατευτεί με τη χαρτογράφηση όλων των παρόντων συστημάτων, την παρακολούθηση και τον εντοπισμό του ινστιτούτου και τη δημιουργία διαδικασιών για την ασφάλεια του δικτύου.

Διαφορά μεταξύ PLC και SCADA

Η διαφορά μεταξύ PLC και SCADA περιλαμβάνει τα ακόλουθα.

SCDA για απομακρυσμένες βιομηχανικές εγκαταστάσεις

Σε μεγάλες βιομηχανικές εγκαταστάσεις, πολλές διαδικασίες συμβαίνουν ταυτόχρονα και κάθε μία πρέπει να παρακολουθείται, κάτι που είναι πολύπλοκο έργο. Τα συστήματα SCADA χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση και τον έλεγχο του εξοπλισμού στις βιομηχανικές διαδικασίες που περιλαμβάνουν διανομή νερού, διανομή λαδιού και διανομή ισχύος. Ο κύριος στόχος αυτού του έργου είναι η επεξεργασία δεδομένων σε πραγματικό χρόνο και ο έλεγχος του μεγάλης κλίμακας απομακρυσμένου βιομηχανικού περιβάλλοντος. Στο σενάριο σε πραγματικό χρόνο, λαμβάνεται ένα σύστημα καταγραφής θερμοκρασίας για μια απομακρυσμένη λειτουργία εγκατάστασης.

Διάγραμμα μπλοκ της βιομηχανικής μονάδας ελέγχου θερμοκρασίας

Οι αισθητήρες θερμοκρασίας συνδέονται με τον μικροελεγκτή, ο οποίος είναι συνδεδεμένος με τον υπολογιστή στο μπροστινό άκρο και το λογισμικό φορτώνεται στον υπολογιστή. Τα δεδομένα συλλέγονται από τους αισθητήρες θερμοκρασίας. Οι αισθητήρες θερμοκρασίας στέλνουν συνεχώς το σήμα στον μικροελεγκτή ο οποίος αναλόγως εμφανίζει αυτές τις τιμές στον μπροστινό του πίνακα.

Κάποιος μπορεί να ορίσει τις παραμέτρους όπως χαμηλό και υψηλό όριο στην οθόνη του υπολογιστή. Όταν η θερμοκρασία ενός αισθητήρα πηγαίνει πάνω από το καθορισμένο σημείο, ο μικροελεγκτής στέλνει μια εντολή στο αντίστοιχο ρελέ. Οι θερμαντήρες που συνδέονται μέσω των επαφών ρελέ απενεργοποιούνται και ενεργοποιούνται.

Αυτό είναι ένα σύστημα καταγραφής θερμοκρασίας. Εδώ 8 αισθητήρες θερμοκρασίας σε λειτουργία πολυπλεξίας συνδέονται με τον μικροελεγκτή μέσω ADC 0808. Στη συνέχεια, οι τιμές όλων των αισθητήρων αποστέλλονται σειριακά από τον μικροελεγκτή μέσω του Max 32 στη θύρα του υπολογιστή. Ένα λογισμικό 'DAQ System' που είναι φορτωμένο στον υπολογιστή παίρνει αυτές τις τιμές και τις εμφανίζει στον μπροστινό του πίνακα και επίσης τις καταγράφει στη βάση δεδομένων 'daq.mdb'.

Κάποιος μπορεί να ορίσει με διαδραστικό τρόπο ορισμένες παραμέτρους όπως ένα καθορισμένο σημείο, χαμηλό όριο και υψηλό όριο στην οθόνη του υπολογιστή. Όταν η θερμοκρασία κάποιου αισθητήρα αυξάνεται πέρα ​​από το σημείο ρύθμισης, ο μικροελεγκτής στέλνει εντολές στο ρελέ IC του προγράμματος οδήγησης. Οι θερμαντήρες που συνδέονται μέσω των επαφών ρελέ είναι (συγκεκριμένοι για αυτόν τον αισθητήρα) απενεργοποιημένοι (ή ΟΝ σε αντίθετη περίπτωση). Τα υψηλά και τα χαμηλά όρια είναι για συναγερμό. Όταν η θερμοκρασία υπερβαίνει το υψηλό όριο ή κάτω από το χαμηλό όριο, ο συναγερμός θα ενεργοποιηθεί.

SCADA για απομακρυσμένες βιομηχανικές εγκαταστάσεις

Πλεονεκτήματα

Τα πλεονεκτήματα του συστήματος SCADA περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Η ποιότητα των υπηρεσιών μπορεί να βελτιωθεί
• Η αξιοπιστία μπορεί να βελτιωθεί
• Το κόστος συντήρησης είναι μικρότερο
• Η λειτουργία μπορεί να μειωθεί
• Μπορούν να παρακολουθούνται μεγάλες παράμετροι συστήματος
• Το ανθρώπινο δυναμικό μπορεί να μειωθεί
• Ο χρόνος επισκευής μπορεί να μειωθεί
• Εντοπισμός σφαλμάτων και εντοπισμός σφαλμάτων
• Αποθηκεύει μια μεγάλη ποσότητα δεδομένων
• Σύμφωνα με τις απαιτήσεις του χρήστη, εμφανίζει τα δεδομένα σε διάφορες μορφές.
• Χιλιάδες αισθητήρες μπορούν να διασυνδεθούν με το SCADA για έλεγχο και παρακολούθηση
• Πραγματικές προσομοιώσεις δεδομένων μπορούν να ληφθούν από χειριστές
• Δίνει γρήγορη ανταπόκριση
• Είναι ευέλικτο και επεκτάσιμο ενώ προσθέτει επιπλέον πόρους.
• Το σύστημα SCADA παρέχει ενσωματωμένες μηχανικές και γραφικές πληροφορίες
• Το σύστημα SCADA είναι εύκολα επεκτάσιμο. Μπορούμε να προσθέσουμε ένα σύνολο μονάδων ελέγχου και αισθητήρων σύμφωνα με τις απαιτήσεις.
• Το σύστημα SCADA είναι σε θέση να λειτουργεί σε κρίσιμες καταστάσεις.

Μειονεκτήματα

Τα μειονεκτήματα του συστήματος SCADA περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Είναι περίπλοκο από την άποψη εξαρτημένων ενοτήτων και μονάδων υλικού.
• Χρειάζεται αναλυτές, προγραμματιστές και ειδικευμένοι χειριστές για να διατηρήσουν
• Υψηλό κόστος εγκατάστασης
• Τα ποσοστά ανεργίας μπορούν να αυξηθούν
• Αυτό το σύστημα υποστηρίζει συσκευές υλικού και περιορισμένο λογισμικό

Εφαρμογές

Οι εφαρμογές του συστήματος SCADA περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Παραγωγή και διανομή ισχύος
• Δημόσια συγκοινωνία
• Σύστημα νερού και λυμάτων
• Βιομηχανοποίηση
• Βιομηχανίες & Κτήρια
• Δίκτυα επικοινωνίας
• Βιομηχανίες πετρελαίου και φυσικού αερίου
• Παραγωγή, μετάδοση και διανομή ενέργειας
• Σύστημα διανομής νερού και δεξαμενών
• Δημόσια κτίρια όπως ηλεκτρικό σύστημα θέρμανσης και ψύξης.
• Γεννήτριες και στρόβιλοι
• Σύστημα ελέγχου φωτεινών σηματοδοτών

Επομένως, αυτό είναι όλο μια επισκόπηση του συστήματος SCADA (Εποπτικός έλεγχος και απόκτηση δεδομένων). Αυτό το σύστημα ελέγχεται από έναν υπολογιστή, χρησιμοποιείται για τον έλεγχο καθώς και για την παρακολούθηση διαφορετικών διεργασιών στα φυτά. Αυτό το σύστημα χρησιμοποιεί GUI (γραφική διεπαφή χρήστη), επικοινωνίες δεδομένων και εκτεταμένη διαχείριση για συστήματα παρακολούθησης. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, τι είναι το PLC;

Δικαιώματα φωτογραφίας:

• Γενικό δίκτυο SCADA από μυκανίλ