اجزا یک سیستم مانیتورینگ:
یک سیستم مانیتورینگ معمولا از اجزا ذیل تشکیل می گردد:
– RTU(Remote Terminal Unit)ها در پروسه به سنسورها متصل شده و سیگنالهای آنها را به اطلاعات دیجیتال تبدیل می کنند. آنها توانمندی ارسال و دریافت اطلاعات را به سیستم نظارت دارند. RTUها اغلب دارای یک کنترلر داخلی با امکان اجرای فرامین منطقی ladder هستند.
– PLC(Programmable Logic Controller)ها یا کنترل کنندهای منطقی قابل برنامه ریزی در پروسه به سنسورها متصل شده و سیگنالهای آنها را به اطلاعات دیجیتال تبدیل می کنند. PLCها دارای امکانات پیپیده تر کنترلی می باشند که معمولا از یک یا چند زبان برنامه نویسی منطبق بر IEC 61131-3 پشتیبانی می کنند. PLCها گاهی اوقات به عنوان جایگزین RTUها به دلیل هزینه کم تر، هوشمندی ، قابلیت انعطاف و پیکربندی مورد استفاده قرار می گیرند.
– سیستم ارتباطی معمولا جهت ارتباط PLC و RTUها به مرکز کنترل و پایگاه داده مورد استفاده قرار می گیرند. این سیستم می تواند به صورت ارتباط محلی از طریق شبکه های متداول صنعتی مانند RS485، اترنت و … و یا ارتباط از راه دور مانند خط تلفن ثابت ، موبایل، رادیو و … پیاده سازی شود.
– نرم افزار مانیتورینگ که از طریق پروتکلهای ارتباطی استاندارد با تجهیزات داخل فیلد مانند RTUو PLCها ارتباط برقرار کرده و امکان مانیتور و کنترل کردن این تجهیزات را برای اپراتور و کلاینتهای سیستم فراهم می نماید.
– HMI(Human Machine Interface)ها یا واسطهای بین انسان و ماشین که نشان دهنده اطلاعات پردازش شده سیستم به اپراتورها می باشد.
– نرم افزار ذخیره سازی اطلاعات پروسه شامل مقادیر و برچسب زمانی آنها
– کامپیوتر اتاق کنترل که فرمانهای لازم از این طریق به پروسه ارسال می گردد
– واسطهای ارتباطی که برقراری ارتباط بین اجزای مختلف سیستم را فراهم می نماید
– تجهیزات پردازشی و آنالیزی مختلف
نرم افزار مانیتورینگ جهت فرآیندهای اتوماسیون صنعتی:
نرم افزار مانیتورینگ – اسکادا(SCADA) به یک سیستم مرکزی گفته می شود که تمامی فرآیندهای یک سایت یا مجموعه ای از سیستمها را که در سطح گسترده ای پخش شده اند کنترل و مانیتور می نماید. بیشتر فرمانهای کنترلی به صورت اتوماتیک توسط RTU و PLCها به اجرا در می آیند. کارکرد کنترل میزبان(Host) به موارد مهم و پایه ای و سطح نظارتی محدود می گردد. برای مثال یک PLC ممکن است میزان جریان آب سرد را در قسمتی از یک پروسه صنعتی کنترل نماید، ولی سیستم اسکادا کارکرد کلی نقطه تنظیم میزان جریان را مانیتور می نماید و شرایط بروز خطا مانند نبود جریان و دمای بالا را بررسی می کند که این موارد باید ثبت و نمایش داده شود. مادامیکه سیستم اسکادا کارکرد کلی سیستم را مانیتور می نماید، فیدبک حلقه های کنترلی توسط PLC و RTUها به این سیستم ارسال می گردد.
جمع آوری اطلاعات (Data Acquisition) در سطح PLCو RTU آغاز می گردد و شامل اندازه گیری مقادیر و گزارش وضعیت تجهیزات می باشد که در صورت لزوم با اسکادا ارتباط برقرار می نماید. سپس اطلاعات ارسال شده شکل دهی شده ومورد پردازش قرار میگیرد به نحوی که اپراتور اتاق کنترل که از نرم افزار مانیتورینگ یا HMI استفاده می نماید، بتواند کارکرد PLC(RTU) را تصحیح یا لغو نماید. همچنین معمولا اطلاعات در یک سیستم مدیریت بانک اطلاعاتی به منظور نمودار گیری و آنالیز آنها ،ذخیره سازی می شوند.
سیستم مانیتورینگ معمولا در یک پایگاه داده توزیع شده پیاده سازی می گردد، که به اصطلاح به آن tag database گفته می شود و شامل تگ(tag) و پوینت (point) می باشد. یک پوینت نشان دهنده مقدار یک ورودی یا خروجی می باشد که توسط سیستم مانیتور و کنترل می گردد. پوینتها می توانند سخت افزاری یا نرم افزاری باشند. یک پوینت سخت افزاری نشان دهنده یک ورودی یا خروجی واقعی در سیستم می باشد ،در حالیکه پوینت نرم افزاری از شرایط منطقی و محاسباتی اعمال شده به سایر پوینتها بدست می آید. پوینتها معمولا به صورت مقدار همراه با برچسب زمانی ذخیره می گردند.
سیستم اسکادا نقش مهمی در سیستمهای زیر ساخت مانند شبکه های الکتریکی ، آب ، خطوط لوله و صنایع مختلف دارد. اگرچه امنیت این سیستم عامل مهمی است که باید در طراحی آسیب پذیری آن به حداقل رسانده شود.
سیستم های SCADA چیست؟
کنترل نظارتی و جمع آوری داده‌ها (SCADA) یک سیستم شامل نرم افزار و عناصر سخت افزاری است که به تسهیلات اجازه می‌دهد تا کنترل، نظارت، جمع آوری داده‌های پردازش بلادرنگ، ثبت رویدادها، و ارائه هشدار از تجهیزاتی که از راه دور یا در محل قرار دارند، داشته باشند. دستگاه‌هایی مانند سنسورها، سوپاپ ها، پمپ ها، موتورها و غیره به PLC/RTU متصل می‌شوند که به طور مداوم داده‌ها را از طریق یک نرم افزار رابط انسان و ماشین به سیستمهای SCADA ارائه می‌دهند.
بعداً سیستم SCADA اطلاعات جمع آوری شده را برای پرسنل کارخانه توزیع و نمایش می‌دهد. این امر اپراتورها و مهندسان کارخانه را قادر می‌سازد تا عملیات کارخانه را بهتر مدیریت و کنترل کنند، به سرعت خطاها را در زمان واقعی از طریق هشدارهای ارائه شده توسط سیستم تشخیص دهند و در نهایت زمان خرابی را کاهش داده و کیفیت تولید را افزایش دهند.
مثالهایی از مانیتورینگ صنعتی:
برای درک بهتر فرآیندهای مانیتورینگ، بهتر است در ابتدا با مواردی که مانیتورینگ در صنایع مختلف کاربرد دارد بیشتر آشنا شوید. در تمامی این مثالها نقش تکنولوژی اینترنت اشیاء (IOT) یا بهتر بگوییم IIOT نیز بسیار پررنگ است.
در این شرایط گاهاً به جای استفاده از واژه مانیتورینگ، سیستم SCADA هم استفاده می‌شود که البته اسکادا به شکل ذاتی ماهیت متفاوتی دارد.
مرحله اجرا برنامه نویسی PLC و برنامه نویسی مانیتورینگ صنعتی :
در این مرحله، برنامه‌های کنترلی و مانیتورینگ با استفاده از زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف نوشته و پیاده‌سازی می‌شوند. این شامل استفاده از ابزارهای توسعه نرم‌افزار (IDE) و سخت‌افزارهای مرتبط با PLC و سیستمهای کنترلی می‌شود.
در این مرحله، برنامه‌های کنترلی ونرم افزار مانیتورینگ صنعتی بر روی سخت‌افزار (مانند PLC یا سایر دستگاه‌های کنترلی) بارگذاری و اجرا می‌شوند. این مرحله شامل مراحل زیر می‌شود:
- بارگذاری برنامه: برنامه‌های کنترلی و مانیتورینگ که در مراحل طراحی نرم‌افزاری ایجاد شده‌اند، باید بر روی سخت‌افزار مورد نظر (مانند PLC) بارگذاری شوند. این مرحله شامل اتصال کابل‌ها، انتقال برنامه از کامپیوتر به سخت‌افزار، و تنظیمات اولیه مورد نیاز برای اجرای برنامه است.
- تست و عیب‌یابی کارخانه‌ای: پس از بارگذاری برنامه، باید عملکرد سیستم کنترلی تست شود. این شامل اجرای برنامه، بررسی ورودی‌ها و خروجی‌ها، و اطمینان از عملکرد صحیح برنامه می‌شود. در صورت وجود خطاها یا مشکلات، عیب‌یابی باید انجام شود و برنامه‌ها اصلاح شوند.
- آموزش و آماده‌سازی کاربران: در صورت نیاز، اپراتورها یا کاربران سیستم باید آموزش داده شوند تا بتوانند به‌طور صحیح با سیستم کنترلی و برنامه‌های مانیتورینگ ارتباط برقرار کنند. این شامل آموزش در مورد استفاده از واسطهای کاربری، عملکرد سیستم، و راهنمایی در مورد عملیات روزمره می‌شود.
مرحله اجرا نقش اساسی در اطمینان از عملکرد صحیح و انطباق با نیازمندی‌ها دارد. همچنین، این مرحله برای ارتباط موثر با کاربران و اپراتورها ضروری است تا بتوانند به‌طور صحیح از سیستم استفاده کنند و مشکلات را برطرف کنند. شرکت نیکسا با سال‌ها تجربه در پیاده‌سازی پروژه‌های اتوماسیون صنعتی، دارای امکانات فرآوانی جهت پیاده‌سازی، تست و عیب‌یابی برنامه‌نویسی سیستمهای کنترلی را دارد و با بکارگیری نیروهای با تجربه به آموزش و آماده‌سازی کاربران نهایی در پروژه‌ها می‌پردازد تا کاربران بتوانند به راحتی و درستی از سیستمهای موجود در پروژه استفاده نمایند.
ویژگی‌های نرم افزار مانیتورینگ صنعتی :
در زیر امکاناتی را که سیستم اتوماسیون صنعتی بخصوص سیستم برنامه نویسی مانیتورینگ صنعتی در اختیار کاربر قرار می‌دهد بصورت مختصر شرح داده شده است:
کاربردهای سیستمهای SCADA:
بسیاری از امکانات از سیستمهای SCADA برای مدیریت ساده استفاده می‌کنند. سیستمهای SCADA برای جمع آوری داده‌های میدانی و انتقال آن به ایستگاه کاری اپراتور طراحی شده‌اند. آنها را قادر می‌سازد تا به بینش‌های عملی دسترسی داشته باشند و صدها دارایی را بدون بازرسی دستی هر دستگاه میدانی کنترل کنند. عملکرد اساسی سیستمهای SCADA به دست آوردن داده‌های حسگر و در دسترس قرار دادن آنها برای اپراتورها در اندازه‌گیری‌های قابل درک مانند دما، ارتعاش، سطوح ظرفیت، مصرف برق، افزایش یا کاهش سرعت و غیره است.
سیستمهای SCADA همچنین در صورت مشاهده هرگونه ناهنجاری در عملکرد هر عملیات یا دستگاه متصل بر اساس برنامه‌های از قبل وارد شده به آن، آلارم‌ها را فعال می‌کنند. جدای از ارائه اعلان‌ها، سیستمهای SCADA می‌توانند برای مدیریت کل عملیات با ارائه دستورات مبتنی بر ورودی‌ها بدون دخالت اپراتورها برنامه‌ریزی شوند. و اگر هر مشکلی نیاز به مداخله انسانی داشته باشد، سیستم بطور خودکار پیامک، ایمیل می‌فرستد یا اپراتور را مطلع می‌کند.
مزایای استقرار سیستم SCADA :
سیستمهای SCADA با پشتیبانی از وظایف نظارتی و ساده سازی فرآیندها، فرآیندهای کنترل و نظارت صنعتی را به میزان قابل توجهی تسهیل می‌کنند. سیستمهای SCADA از به حداکثر رساندن کارایی کلی، کاهش هزینه‌های سربار، کاهش زمان تحویل، بهبود مدیریت کارخانه، و تجزیه و تحلیل و نظارت کارآمد بر فرآیندهای صنعتی کلی، مزایای بسیار زیادی برای مانیتورینگ خط تولید صنایع به اثبات رسانده اند. در ادامه برخی از مزایای اصلی استقرار سیستمهای SCADA آورده شده است.
جمع بندی:
در مقاله امروز به روش های مانیتورینگ خط تولید پرداختیم. در ابتدا SCADA را مرور کردیم و در ادامه ابزار مانیتورینگ خط تولید را بررسی کردیم. چنانچه پس از مطالعه این مقاله سوال یا ابهامی در رابطه با مانیتورینگ خط تولید و راه اندازی خط تولید خود دارید میتوانید بصورت رایگان از مشاوره متخصصین آرسا برق کمک بگیرید.
09134077665