پارسیپ
پرتال پارسی مهندسان برق

هدف و کاربرد یک سیستم اسکادا

سیستم اسکادا چیست ؟

اسکادا در حقیقت یک تکنولوژی است که به کاربر خود این امکان را میدهد که اطلاعات و داده ها را از یک یا چند ایستگاه کاری ( که میتواند یک موتور ، یک تابلو برق و غیره باشد  ) از فاصله دور جمع آوری کند. از طرفی به کاربر میتواند که دستورالعمل های کنترلی محدود به این ایستگاههای کاری ارسال کند و در حقیقت از راه دور (remote) آنها را به صورت محدود کنترل کند.  وقتی سیستم اسکادا را تعریف میکنیم خیلی مهم است که به دو عبارت ” فاصله دور ” و ” محدود ” توجه داشته باشیم.

اسکادا برای مانیتور و کنترل کردن ایستگاههای کاری یک تاسیسات خیلی بزرگ استفاده می شود نه برای یک تاسیسات کوچک در حد یک کارخانه. البته بعضی کارخانه ها به اندازه ای بزرگ هستند که استفاده از اسکادا برای آنها قابل توجیه باشد.

برای بیشتر کارخانه ها، سیستم های کنترلی جمع و جور تر مثل PLC ، یا سیستم DCS ، وظیفه مانیتورینگ و کنترل را بهتر انجام میدهند.

یک نمونه عالی برای تعریف تاسیسات بزرگ مجموعه چاههایی است که در یک زمین یا جنگل با مساحت حدودا پانزده کیلومتر مربع (3700 هکتار)، نفت و گاز را از یک مخزن تولید و جمع آوری میکنند. مثال دیگر میتواند یک سیستم انتقال شامل کابل ها، سوئیچ ها و ترانسفورماتورها باشد که انرژی الکتریکی را در کل شهرها، استان ها یا حتی کشورها حرکت می دهد.

همچنین توجه داشته باشید اسکادا خودش کار  ” کنترل و جمع آوری داده ها ”  را انجام نمیدهد بلکه در حقیقت بر کنترل و جمع آوری داده ها نظارت میکند. یک سرپرست خوب بر جزئیات کار اعمال مدیریت نمیکند بلکه به کاربرانش هدف میدهد و به آنها اجازه میدهد تا کار خود را انجام دهند  و در بازه های زمانی مختلف بر آنها نظارت میکند.

یک سیستم کنترل و نظارت اهدافی که هر قسمت از سیستم دنبال میکند را برای آن قسمت میفرستد ، به این قسمتها اجازه میدهد تا کار برای رسیدن به اهداف خود را آغاز کنند و آنها را چک میکند که وظیفه ای را که به آنها محول شده را به درستی انجام دهند.

آیا استثنایی هم وجود دارد ؟

در علوم مهندسی وقتی برای یک مفهوم تعریفی ارائه میکنیم اولین سوالی که برای خواننده مطرح میشود این است که آیا استثنایی هم وجود دارد یا خیر ؟ در این مورد هم یک نفر ممکن است کارخانه ای را سراغ داشته باشد که در آن سیستم اسکادا برای اندازه گیری شدت جریان یک سیال به کار گرفته شده باشد یا یک نفر ادعا کند که سیستم اسکادای ما فرامین کنترلی را با جزئیات انجام میدهد و نقشی در نظارت و کنترل ایفا نمیکند.

لطفا تا زمانی که خواندن این مقاله به پایان میرسد تعریفی که ما در ابتدا ارائه کرده بودیم را بپذیرید و با همین تعریف به خواندن مقاله ادامه دهید. احتمالا در پایان مقاله متقاعد خواهید شد که تعریفی که از اسکادا از قبل در ذهن شما بوده است را بازنگری و اصلاح کنید. و یا حتی به این نتیجه برسید که سیستمی که تا به حال به نام اسکادا میشناخته اید اصلا اسمش اسکادا نیست. مثلا ممکن است یک سیستم DCS بزرگ باشد.

هدف یک سیستم اسکادا

اسکادا به یک کاربر که در مرکز کنترلی یک فرآیند خیلی گسترده مثل سیستم خط لوله، میدان نفت و گاز، مجتمع تولید برق آبی، یا شبکه آبیاری مستقر شده اجازه میدهد :

–         تنظیمات کنترل کننده ها را که در میدان قرار دارند به صورت ریموت تغییر دهد.

–         شیرها یا سوئیچ ها را باز و بسته کند.

–         آلارمها را دریافت و بررسی کند.

–         اطلاعات اندازه گیری شده را جمع کند.

هنگامی که ابعاد پروژه خیلی بزرگ میشود، مثلا یک ایستگاه کاری صدها یا حتی هزاران کیلومتر از دیگری فاصله دارد، استفاده از سیستم اسکادا که در آن هزینه های بازدید، نظارت و کنترل به میزان چشمگیری نسبت به سایر روشهای سنتی پایین تر است اجتناب ناپذیر میشود.  

مزایای استفاده از سیستم اسکادا فقط در این شرط که تاسیسات و ایستگاههای مختلف از هم دور باشند خلاصه نمیشوند. یکی دیگر از توجیهات استفاده از سیستم اسکادا این است که گاها دسترسی فیزیکی به تاسیسات خیلی سخت است. شاید لازم باشد از هلیکوپتر یا سایر وسایل حمل و نقل که چندان معمول نیستند استفاده کنیم. هنگامی که مزایای یک سیستم اسکادا شناخته شد روشهای کنترلی بهینه شده میتوانند جهت افزایش کارایی و امنیت سیستم به کار گرفته شوند. روشهایی که امکان استفاده از آنها هرگز در سیستمهای سنتی میسر نیست.

دامنه کاربرد

تکنولوژی اسکادا برای فرآیند هایی با مشخصات زیر بهترین انتخاب است:

–         در سطوح جغرافیایی بزرگ و گسترده تعریف می شوند.

–         لازم است روی آنها کار کنترل و نظارت صورت گیرد.

–         به مداخله های مداوم، مکرر و آنی نیاز دارند.

در ادامه تعدادی مثال را مورد بررسی قرار میدهیم که امیدواریم به شما برای درک چرایی لزوم استفاده از اسکادا در کنترل فرآیندها کمک کند:

الف ) گروهی از ایستگاههای کوچک آبی تولید برق :

متناسب با میزان دیماند درخواستی مصرف کننده روشن و خاموش میشوند و در نقاط دور از مرکز کنترل قرار دارند. این ایستگاهها می توانند به راحتی بوسیله باز و بسته کردن دریچه ها و شیر های آب سر راه توربین ها کنترل شوند. این شیرها باید به سرعت به تغییرات دیماند درخواستی واکنش نشان دهند و همچنین به طور مداوم کنترل شوند.

ب ) تاسیسات تولید نفت یا گاز :

از جمله چاهها،  خطوط لوله، تجهیزات اندازه گیری مایعات و پمپ ها که معمولا در میدان وسیع و گسترده ای پخش شده اند. این تاسیسات نیازهای مختلفی دارند. مثلا موتورها لازم است روشن و خاموش شوند. به صورت مرتب اطلاعات مربوط به اندازه گیری مایعات را کنترل کنند. و به شرایط ایجاد شده در سایر نقاط میدان پاسخ دهند.

ج ) خطوط لوله انتقال گاز، روغن، مواد شیمیایی یا آب :

دارای عناصری در فواصل مختلف از اتاق کنترل مرکزی هستند. این عناصر باید بتوانند از اتاق کنترل با باز و بسته کردن دریچه ها و شیرها یا استارت و استپ کردن کمپرسورها و پمپ ها کنترل شوند و در عین حال بتوانند به سرعت نسبت به شرایط بازار و مصرف کننده، نشت مواد خطرناک و مواد حساس زیست محیطی واکنش نشان دهند.

د ) سیستم های توزیع برق :

ممکن است تا هزاران کیلومتر مربع را در بر بگیرند و با باز و بسته کردن سوئیچها کنترل میشوند. این سیستم های باید به صورت تقریبا لحظه ای به تغییرات بار روی خطوط واکنش نشان دهند.

ه ) سیستم های آبیاری :

منطقه ای بالغ بر صدها کیلومتر مربع را تشکیل میدهند و میتوانند با باز و بسته کردن شیرها به سادگی تخت کنترل قرار گیرند. همینطور باید میزان مصرف جهت تهیه صورتحساب برای مشتری، اندازه گیری و در یک سیستم کنترل اصلی جمع و پردازش شود.


و ) پالایشگاه نفت سنگین :

فرآیند آپگرید کردن نفت سنگین برای استخراج قیر که با یک سیستم کنترلی گسترده اداره میشود. در این سیستم چند ایستگاه پمپاژ آب سطحی در میدان وجود دارد. ضروری است که سطح آب به صورت مداوم کنترل شود و همین طور پمپ ها به طور مداوم در واکنش به بالا و پایین رفتن سطوح تانک آپگریدر خاموش و روشن شوند. پمپ ها به اندازه ای دور هستند که هزینه نصب کابل های دیتا از اتاق کنترل تا آنها خیلی گران تمام شود. بهترین و کم هزینه ترین راه استفاده از سیستم اسکاداست.

مثالهای بالا، مثل خیلی موارد مشابه دیگر، نمونه هایی از به کارگیری موفق سیستمهای اسکادا در پروژه های کنترلی هستند. نمونه هایی که ما معرفی کردیم شاید این نکته را به ذهن متبادر کنند که سیستم اسکادا برای پروژه های کنترلی پیچیده تر مناسب نیستند. در واقع پیچیدگی پروژه های کنترل از راه دور (ریموت) که با سیستم اسکادا قابلیت اجرا دارند روز به روز با پیشرفت تکنولوژی بیشتر میشود.

داده ها و اطلاعاتی که از ریموت می آیند:

سیگنالهای جمع آوری شده از ریموت، شامل آشکارسازهای وضعیت ( باز و بسته بودن کلید، روشن و خاموش بودن موتور و ….) ، آلارمها، مقادیر آنالوگ و کل مقادیر اندازه گیری شده، به ظاهر یک لیست کوچک از گزینه های ساده هستند. اما همین لیست محدود از سیگنالهای موجود میتواند حجم وسیعی از اطلاعات را در اختیار ما قرار دهد.

دستوراتی که به ریموت ارسال می شوند:

سیگنالهای فرستاده شده از اتاق کنترل مرکزی اسکادا به ایستگاههای ریموت ، معمولا محدود به تغییرات باینری گسسته یا مقادیر آنالوگی هستند که به یک تجهیز در یک فرآیند آدرس دهی می شوند.

 به عنوان مثال، مصداق دستور باینری گسسته میتواند ارسال دستور به یک موتور برای تغییر وضعیت از روشن به خاموش یا بلعکس باشد. مثال برای مقدار آنالوگ هم میتواند ارسال یک دستور برای یک شیر ( ولو ) باشد که از وضعیت 60% باز ، به وضعیت 70% باز تغییر حالت دهد. با ارسال این تیپ سیگنالها و دریافت اطلاعات از ریموت ، تقریبا هرنوع تغییر کنترلی با سیستم اسکادا ممکن خواهد بود.

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.