Το SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition / Εποπτικός Έλεγχος και Ανάκτηση Δεδομένων) είναι μία τεχνολογία που επιτρέπει στον χειριστή να συλλέγει δεδομένα από μία ή περισσότερες απομακρυσμένες εγκαταστάσεις και να στέλνει εντολές προς τις διεργασίες. Το SCADA υλοποιείται κυρίως σε κατανεμημένες διεργασίες που βρίσκονται σε μεγάλη απόσταση μεταξύ τους. Έτσι, ο επόπτης του συστήματος δεν χρειάζεται να τις επισκέπτεται με φυσική παρουσία, αλλά μέσω ενός δικτύου.
Τα RTU συλλέγουν τις πληροφορίες από τα αισθητήρια και τα PLC, τις κωδικοποιούν και τα στέλνουν με οπτικές ίνες ή ασύρματο δίκτυο στο κεντρικό ελεγκτή MTU. Εκεί βρίσκεται ο Operator του όλου συστήματος, οποίος δέχεται αυτές τις πληροφορίες και στέλνει πίσω εντολές για έλεγχο των απομακρυσμένων PID. Ο έλεγχος μπορεί να είναι είτε αναλογικός (πχ ρύθμιση σημείου αναφοράς στο 70%) είτε ψηφιακός (πχ το κλείσιμο/άνοιγμα μιας βάνας, ή εκκίνηση/σταμάτημα μιας αντλίας ή κινητήρα).
Μερικά παραδείγματα κατανεμημένων διεργασίων, όπου χρησιμεύουν τα SCADA είναι: μικρές ομάδες υδροηλεκτρικών σταθμών, εγκαταστάσεις παραγωγής πετρελαίου/αερίου, συστήματα σωληνώσεων για πετρέλαιο, αέριο, χημικά ή νερό, συστήματα μεταφοράς ηλεκτρικού ρεύματος και συστήματα άντλησης/άδρευσης.
Όσο παράξενο κι αν σας φαίνεται, οι ποσότητα των πληροφορίων που ανταλάσσει ένα σύστημα SCADA είναι πολύ μικρή. Αυτό μας δίνει την δυνατότητα να μεταφέρουμε την πληροφορία μέσω τηλεφωνικών γραμμών, αφού ένα modem 2400 bps αρκεί.
Ποια είναι τα βασικά χαρακτηριστικά ενός SCADA;
- Το λογισμικό SCADA εκτελείται σε ένα PC ή και σε περισσότερα (LAN)
- Διατηρεί μία βάση δεδομένων που ανανεώνεται σε real time
- Δυνατότητα ρεαλιστικής απεικόνισης των δεδομένων στον χρήστη
- Αύξηση παραγωγικότητας, βελτίωση ποιότητας και μείωση λειτουργικού κόστους.
- Εποπτεία συστήματος με απομακρυσμένη επικοινωνία, διαχείριση δεδομένων και απεικόνιση απομακρυσμένων ΣΑΕ.
Είναι η δυνατότητα να γνωρίζουμε τι συμβαίνει μέσα σε μία διεργασία με τη χρήση οργάνων και PC. Τα αρχικά σημαίνουν Human Machine Interface (Διεπαφή Ανθρώπου Μηχανής) ενώ μπορεί να το συναντήσετε και ως MMI (Man Machine Interface).
Το ΗΜΙ είναι η οπτική απεικόνιση της διεργασίας για τον χειριστή, ώστε να μπορεί να κάνει τον απαιτούμενο εέλγχο και χειρισμό εύκολο και με ασφάλεια.
Ποια είναι τα βασικά χαρακτηριστικά ενός HMI;
- Διάθεση διαφόρων τύπων δεδομένων και πληροφορίων που ο χειριστής θέλει να παρακολουθεί (πχ αλλαγές τιμών σε real time, συναγερμοί, αναφορές, διαγράμματα κλπ)
- Όμορφο GUI με εξειδικευμένες δυνατότητες παρουσίασης και απεικόνισης των παραπάνω διαφόρων τύπων δεδομένων.
- Συνεργασία με τεχνολογίες όπως ActiveX, Visual Basic και μακροεντολές.
- Συλλέγει πληροφορίες και δεδομένα
- Διαχειρίζεται τα δεδομένα
- Απεικονίζει τα δεδομένα
Ο Driver I/O μεταφέρει τα δεδομένα από τα PLC και τα αισθητήρια προς τον πίνακα DIT, και το ανάποδο. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται Polling. Ο ρόλος του Driver I/O είναι να καθορίζει την διεύθυνση και το μήκος που απαιτείται για να εισχωρίσει ένα δεδομένα μέσα στον πίνακα DIT ως Poll Record. Έτσι λοιπόν, για κάθε δεδομένο που έρχεται από τα PLC, ο Driver το καταχωρεί ως Poll Record στον πίνακα αναπαράσταστης DIT.
Τι είναι το Polling;
Είναι αυτό που κάνει ο Driver I/O, δηλαδή: διαβάζει και γράφει δεδομένα από και προς τις συσκευές I/O μέσω δικτύωσης ή διαύλους επικοινωνίας. Μπορούμε να πούμε ότι κατά κάποιον τρόπο κάνει convert αυτά τα δεδομένα σε Poll Records για να τα εισχωρήσει στον πίνακα αναπαράστασης (Poll Table ή αλλιώς DIT).
Τι είναι Poll Time;
Είναι ο ρυθμός με τον οποίο ο Driver I/O διαβάζει δεδομένα από το υλικό της διεργασίας. Είναι δηλαδή ο χρόνος ενημέρωσης, ο ρυθμός κατά τον οποίο ο driver κάνει update τις τιμές των Poll Records στον DIT. Μπορούμε να ορίσομε Poll Time από 0 (το πιο γρήγορο) μέχρι 255 (το πιο αργό) σε δευερόλεπτα, με αύξηση κατά δέκατα του δευτερολέπτου.
2. Διαχείριση Δεδομένων:
Τα δεδομένα που συλλέγει ο Driver I/O τα αποθηκεύει υπό μορφή Poll Records στον Poll Table. Ο πίνακας αυτός λέγεται πίνακας αναπαράστασης οδηγών (Driver Image Table - DIT) ή αλλιώς Poll Table (αφού περιέχει τα Poll Records) ή αλλιώς Common Memory. Στην ουσία πρόκειται για μία ομάδα από εγγραφές που αποτελούν τα δεδομένα και τις πληροφορίες της διεργασίας.
What the fuck is SAC ?
To SAC είναι το πρόγραμμα Σάρωσης Συναγερμού και Ελέγχου (Scan Alarm Control) το οποίο είναι υπεύθυνπο για την εκτέλεση της λογικής των αλυσίδων της βάσης δεδομένων. Το βασικό του χαρακτηριστικό είναι ότι μεταφέρει τα Poll Records από τον DIT στα tags της βάσης δεδομένων (PDB).
Τι είναι Scan Time ;
Είναι ο ρυθμός με τον οποίον το σύστημα SAC διαβάζει τα δεδομένα από το DIT. Κάθε tag έχει το δικό του scan time, και ο χρόνος σάρωσης μπορεί να βασίζεται σε time, exception ή να είναι one-shot processing.
Τι είναι η βάση δεδομένων (PDB);
Η τελική επεξεργασία των δεδομένων γίνεται στην βάση δεδομένων, όπου είναι μια αναπαράσταση της διεργασίας δημιουργημένη από αλληλουχίες τμημάτων ελέγχου. Αποτελείται από εγγραφές οι οποίες λέγονται tags ή blocks και από αλυσίδες (chains).
Tag ?
Είναι μορφή αποθήκευσης των Poll Records στην βάση δεδομένων. Κάθε tag περιλαμβάνει ένα σύνολο από οδηγίες που ορίζουν μία συγκεκριμένη λειτουργία. Έχουμε δύο είδη tags
- Πρωτεύων: Γράφει/Διαβάζει δεδομένω από τον πίνακα DIT. (πχ AI, DI)
- Δευτερεύων: Συγκρίνει δεδομένα και κάνει υπολογισμούς (πχ CA, TR)
Αλυσίδα είναι ένα σύνολο από tags που είναι συνδεμένα μεταξύ τους ώστε να αποτελούν έναν κύκλο παρουσίασης. Για παράδειγμα έστω ότι έχω δύο ροές Flow 1 και Flow 2 και τις χύνω μέσα σε μία δεξαμενή. Για να βρώ το περιέχομενο της δεξαμενής χρειάζομαι μία αλυσίδα όπου θα έχει ως αρχή μία αναλογική είσοδο (πχ Flow 3), θα συνεχίζει με μία βαθμίδα υπολογισμού (CA - Calculation ) και θα τελειώνει με την έξοδο του αποτελέσματος (AO - Analog Output). Έτσι έχω ολοκληρώσει έναν κύκλο παρουσίασης της στάθμης της δεξαμενής.
Διαφορά μεταξύ Poll Record και tag;
Ένα Poll Record μπορεί να κρατήσει αρκετά σημεία
Ένα tag μπορεί να κρατήσει μόνο ένα σημείο.
3. Απεικόνιση δεδομένων
Πλέον τα δεδομένα εμφανίζονται στην οθόνη του χρήστη μέσω του HMI, και μπορεί να γίνει απομακρυσμένη εποπτεία και έλεγχος των κατανεμημένων διεργασιών μέσω του δικτύου SCADA. Τα αντικείμενα απεικονίζουν τιμές από την βάση δεδομένων (PDB).
Διαφορά Χειριστή από Χρήστη
Ο χειριστής κάνει εποπτικό έλεγχο/ανακτηση δεδομένων, επικοινωνεί με το υλικό της διεργασίας, ενημερώνει και διατηρεί την βάδη δεδομένων. Αντίθετα ο χρήστης το μόνο που μπορεί να κάνει είναι read-only πράγματα, όπως λήψη δεδομένων, και παρουσίαση γραφικών απεικονίσεων των τιμών της PDB.
SCADA vs τηλεμετρία
Το SCADA μπορεί να παίρνει και να στέλνει δεδομένα (αμφίδρομο σύστημα), ενώ στην τηλεμετρεία μπορούμε μόνο να παρακολουθούμε τα δεδομένα - λείπει ο έλεγχος.
SCADA vs DCS (Distributed Control System)
Τα σύγχρονα πλέον συστήματα SCADA δεν έχουν τους περιορισμούς που είχαν τα παλαιότερα μοντέλα. Πλέον διαθέτουν συνεχή υψηλού εύρους ζώνης συνδέσεις μεταξύ MTU και RTU και κάνουν περισσότερες λειτουργίες. Αυτά τα συστήματα, λέγονται πλέον DCS.