سیستم اسکادا (SCADA)
SCADA مخفف Supervisory Control And Data Acquisition به معنای کنترل نظارتی و جمع آوری داده ها است. سیستم اسکادا (SCADA) به سیستمی متشکل از تعدادی واحد پایانه راه دور RTU اشاره دارد که داده های میدانی متصل به یک واحد اصلی را از طریق یک سیستم ارتباطی جمع آوری کرده و واحد اصلی داده های به‌دست‌آمده را نمایش می‌دهد. همچنین به اپراتور اجازه می‌دهد تا وظایف کنترل از راه دور را انجام دهد.
مزیت های دیگر آن شامل بازدهی بالا، قابلیت اطمینان بالا و مهمتر از همه، کاربری ایمن تر است. همه اینها منجر به هزینه کمتر فرآیند در مقایسه با سیستم های غیر اتوماتیک قبلی می شود. عملکرد سیستم اسکادا بستگی به آموزش جامع کلیه پرسنل در چگونگی استفاده از آن دارد.
حتما بخوانید:
انواع نرم افزارهای اسکادا (SCADA)
اتوماسیون صنعتی و مانیتورینگ کارخانه
اهداف مهم SCADA:
- مانیتورینگ: نظارت مستمر بر پارامترهای ولتاژ، جریان و…
- اندازه‌گیری: اندازه‌گیری متغیرها برای پردازش
- جمع آوری داده: جمع‌آوری مکرر داده‌ها از RTUs و Data Loggerداده‌های Phasor متمرکز کننده ها (PDC)
- ارتباطات داده: انتقال و دریافت مقادیر زیادی داده از میدان به مرکز کنترل
- کنترل: کنترل real time آنلاین برای فرآیند های حلقه بسته و حلقه باز
- اتوماسیون: عملکرد خودکار سوئیچینگ خطوط انتقال CB و غیره
مزایای SCADA:
- نظارت مستمر بر فرآیند
- کنترل به صورت real time
- اتوماسیون و حفاظت
- راه اندازی و کنترل از راه دور
عمده کاربرد های SCADA:
- نمایش اطلاعات
- نظارت بر کنترل
- تحلیل هشدارها
- ذخیره سازی اطلاعات و گزارش ها
- جمع آوری رویداد ها به صورت مستمر
- پردازش/کنترل RTU
حتما بخوانید:
کاربرد سیستم های اسکادا (SCADA):
از اسکادا می توان برای مدیریت هر نوعی از تجهیزات استفاده کرد. به طور کلی از سیستم های اسکادا برای اتوماتیک کردن فرآیند های پیچیده صنعتی که در آنها کنترل به صورت انسانی دشوار است، استفاده می شود. به عنوان مثال در سیستم هایی که فاکتور های کنترل بیشتری وجود دارد که توسط اپراتور ها در یک مرکز کنترل قابل مدیریت نیستند. سیستم های اسکادا (SCADA) به طور گسترده ای برای کنترل در حوزه های زیر استفاده می شود:
1. تولید، انتقال و توزیع نیروی برق
شرکت های برق از سیستم های اسکادا برای تشخیص جریان و ولتاژ خط، نظارت بر عملکرد کلید های مدار و بخش های شبکه برق به صورت آنلاین یا آفلاین استفاده می کنند.
2. آب و فاضلاب
شرکت های آب دولتی و شهری از SCADA برای نظارت وکنترل جریان آب، سطح مخزن، فشار لوله ها و عوامل دیگر استفاده می کنند.
3. ساختمان‌ها، تأسیسات و محیط‌ها
مدیران تأسیسات از اسکادا برای کنترل HVAC واحد های تبرید، روشنایی و سیستم های ورودی استفاده می‌کنند.
4. حمل و نقل انبوه
مسئولان بخش حمل و نقل از SCADA برای کنترل برق رسانی مترو، تراموا و اتوبوس های برقی استفاده می کنند. برای اتوماتیک کردن سیگنال های ترافیکی برای سیستم های ریلی؛ برای ردیابی و مکان یابی قطارها و اتوبوس ها و برای کنترل گیت های عبور راه آهن.
5. علائم راهنمایی و رانندگی SCADA
چراغ های راهنمایی و جریان ترافیک را کنترل می کند و سیگنال های خارج ازدستورالعمل را تشخیص می دهد.
ویژگی های اسکادا (SCADA):
در ادامه ویژگی های مهم SCADA را ملاحظه میکنید. SCADA توانایی انجام موارد زیر را دارد:
- اندازه گیری های کمیتی را بلافاصله و در طول زمان بدست می آورد.
- شناسایی، تشخیص و تصحیح خطاها به محض بروز آنها
- فرآیند ها را در طول زمان اندازه گیری کرده و گزارش ها و نمودار ها را تهیه میکند.
- شناسایی و حذف ایراد ها در طول زمان و بهبود کارایی
کنترل دقیق دانش تجربی اپراتور
اسکادا تسهیلاتی را برای کنترل دقیق دانش تجربی اپراتورها در سیستم فراهم می کند. سنسورها را می توان در هر نقطه بحرانی در فرآیند قرار داد تا مدیریت و کنترل شوند. با پیشرفت فناوری SCADA، سنسورهای بیشتری را می توان برای بهبود کارایی اسکادا به آن متصل کرد.
امکان مشاهده عملکرد فرآیند های قدرت بزرگ در real time از طریق نرم افزار GIS (سیستم اطلاعات جغرافیایی) یکی از این نرم افزار ها است که به طور گسترده در کاربرد های برق مورد استفاده قرار می گیرد. با چنین قابلیت am=n امکان تصحیح خطا ها و تشخیص آنها وجود دارد.
مفهوم سیستم اسکادا (SCADA):
SCADA به سیستم های متمرکزی اطلاق می شود که کل سایت ها را کنترل و نظارت می کنند یا سیستم های پیچیده ای هستند که در مناطق به صورت گسترده استفاده می شوند. تقریباً تمام اقدامات کنترلی به طور اتوماتیک توسط واحد های RTUs یا توسط کنترل‌کننده های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) انجام می‌شوند.
محدودیت‌های اعمال کنترل میزبان، مداخله در سطح نظارت یا نادیده گرفتن اساسی است. به عنوان مثال، PLC (در یک فرآیند صنعتی) جریان آب خنک کننده را کنترل می کند، سیستم SCADA اجازه می دهد تا هر گونه تغییر مربوط به شرایط هشدار و نقاط تنظیم شده برای جریان (مانند دمای بالا، کاهش جریان و غیره) ثبت شود و نمایش داده می شود. در ادامه انواع معماری های اسکادا را بررسی میکنیم:
مطالب مرتبط:
نسل اول: یکپارچه
در نسل اول، سیستم های اصلی برای محاسبات مورد استفاده قرار می‌گرفتند. در زمان توسعه SCADA ، شبکه وجود نداشت. بنابراین سیستم های اسکادا هیچ گونه ارتباطی با سیستم های دیگر نداشتند. یعنی سیستم های مستقلی بودند. بعدها فروشندگان RTU شبکه های گسترده ای را طراحی کردند که به ارتباط با RTU کمک می کرد. استفاده از پروتکل های ارتباطی در آن زمان اختصاصی بود. درصورتیکه پردازنده مرکزی دچار مشکل می شد، یک پردازنده مرکزی پشتیبان وجود داشت که به باس متصل شده بود.
نسل دوم: توزیع شده
در نسل دوم اطلاعات بین چندین ایستگاه به صورت real time از طریق LAN به اشتراک گذاشته شد و پردازش بین چندین ایستگاه مختلف توزیع شد. هزینه و اندازه ایستگاه ها در مقایسه با ایستگاه های مورد استفاده در نسل اول کاهش یافته است. پروتکل های مورد استفاده برای شبکه‌ها همچنان اختصاصی بودند، که باعث مشکلات امنیتی بسیاری برای سیستم های اسکادا شد. با توجه به ماهیت اختصاصی پروتکل ها، تعداد بسیار کمی از مردم واقعاً از امنیت نصب SCADA اطلاع داشتند.
نسل سوم: شبکه شده
سیستم اسکادا که امروزه استفاده می شود متعلق به این نسل است. ارتباط بین سیستم و ایستگاه اصلی از طریق پروتکل های WAN مانند پروتکل های اینترنت (IP) انجام می شود. از آنجایی که پروتکل های استاندارد مورد استفاده و سیستم های SCADA تحت شبکه از طریق اینترنت قابل دسترسی هستند. آسیب پذیری سیستم افزایش می یابد. با این حال، استفاده از تکنیک های امنیتی و پروتکل های استاندارد به این معنی است که بهبود های امنیتی را می توان در سیستم های SCADA اعمال کرد.
حتما بخوانید:
اچ ام آی (HMI) چیست؟ مزایا و کاربرد آن
مسائل امنیتی اسکادا (SCADA):
از آنجاییکه این سیستم ها اهداف بالقوه حملات سایبری تروریسم و جنگ سایبری به حساب می آیند. اخیرا امنیت سیستم‌های مبتنی بر اسکادا زیر سوال رفته‌است. این باور اشتباه وجود دارد که شبکه های SCADA به اندازه کافی ایمن هستند چون از نظر فیزیکی ایمن اند. همچنین به اشتباه تصور می شود که شبکه های SCADA به اندازه کافی ایمن هستند زیرا اتصال آنها از اینترنت قطع شده است. سیستم های اسکادا همچنین برای نظارت و کنترل فرآیندهای فیزیکی مانند توزیع آب، چراغ های راهنمایی، انتقال برق، خطوط انتقا ل گاز و لوله های نفت و سایر سیستم های مورد استفاده در جامعه مدرن استفاده می شوند. امنیت بسیار مهم است زیرا تخریب سیستم ها عواقب بسیار بدی خواهد داشت.
خطرات بالقوه سیستم اسکادا (SCADA):
دو خطر عمده وجود دارد. اولین مورد دسترسی غیرمجاز است. نرم افزار، خواه دسترسی انسان باشد یا تغییرات عمدی ناشی از آن، نفوذ ویروسی یا سایر مشکلاتی که می تواند بر دستگاه میزبان کنترل تأثیر بگذارد. تهدید دوم مربوط به دسترسی packet بسته به بخش های شبکه که میزبان دستگاه‌های SCADA هستند.
در بسیاری از موارد امنیت کمتری در پروتکل کنترل packet بسته واقعی وجود دارد. بنابراین هر شخصی که بسته‌ها را به دستگاه اسکادا ارسال میکند در موقعیت کنترل آن است. اغلب، کاربران SCADA استنباط می‌کنند که محافظت VPN کافی است و از این واقعیت غافل می‌مانند که دسترسی فیزیکی به سوئیچ‌های شبکه و جک‌های مربوط به SCADA ظرفیت دور زدن امنیت شبکه‌های کنترل نرم افزار و کنترل SCADA را فراهم می کند.
فروشندگان SCADA با توسعه راه حل های تخصصی VPN صنعتی و فایروال برای شبکه های SCADA که مبتنی بر TCP/IP هستند، این مشکل را حل کردند.
حتما بخوانید:
نرم افزار WinCC چیست؟ کاربرد آن
روند های اسکادا (SCADA):
در اواخر دهه 1990 به جای استفاده از RS-485، سازندگان از ساختار های پیام باز مانند Modbus ASCII و Modbus RTU استفاده کردند. تا سال 2000، تقریباً تمام سازندگان I O رابط کاملاً باز مانند Modbus TCP را به جای IP و اترنت معرفی کردند.
سیستم های SCADA در حال حاضر مطابق با فناوری های شبکه استاندارد هستند. استاندارد های اختصاصی قدیمی با پروتکل های TCP/IP و اترنت جایگزین می شوند. پروتکل‌های «نسل بعدی» با استفاده از خدمات وب XML و سایر فناوری‌های وب مدرن، بیشتر ازIT پشتیبانی می‌کنند. چند نمونه از این پروتکل ها عبارتند از Wonderware’s SuiteLink، GE Fanuc’s Proficy، I Gear’s Data Transport Utility، Rockwell Automation’s FactoryTalk و OPC-UA.
برخی از فروشندگان شروع به ارائه سیستم های SCADA ویژه کاربرد هایی کرده اند که بر روی پلتفرم های راه دور در سراسر اینترنت میزبانی می شوند. از این رو، نیازی به نصب سیستم ها در تسهیلات پایانی کاربر نیست. نگرانی های عمده مربوط به قابلیت اطمینان اتصال به اینترنت، امنیت و تأخیر است. نقش سیستم های اسکادا روز به روز در همه جا پر رنگ تر می شوند. با این حال، هنوز برخی از مسائل امنیتی وجود دارد. جهت کسب اطلاعات بیشتر میتوانید فرم درخواست مشاوره رایگان را کامل کنید تا مشاوران ما در کمترین زمان ممکن با شما تماس بگیرند.
