ما هو نظام SCADA

ستتعلّم في هذا المقال ما هو نظام SCADA وآليّة عمله.

كلمة SCADA هي اختصار لـ “التّحكّم الإشرافيّ وتحصيل البيانات”. قد ترسِم هذه الجملة في مخيّلة القارئ عدّة صور.

يتألّف نظام SCADA من عتاد صلب وبرمجيّات تسمح بالإشراف والتّحكّم بالمنشآت سواء ضمن المنشأة أو عن بُعد، ويقوم النظام بفحص وجمع ومعالجة البيانات بالزّمن الحقيقيّ، كما تمتلك برمجيّاته القدرة على الأرشفة.

تُسهّل برمجيّات واجهة المستخدم-آلة HMI التواصل مع الأجهزة مثل المضخّات أو الصّمّامات أو المحرّكات أو الحسّاسات إلخ.

واجهة المستخدم-آلة HMI التواصل مع الأجهزة
واجهة المستخدم-آلة HMI التواصل مع الأجهزة

تتألّف بنية SCADA المعياريّة من وحدات التحكّم بالطرفيات البعيدة (RTUs) و/أو المتحكّمات المنطقيّة القابلة للبرمجة (PLCs)، وكما نعلم كلّ من PLC وRTU هي معالجات صغريّة تتّصل مع الأجهزة كالصمّامات والمضخّات وشاشات HMI.
يتمّ نقل البيانات إلى حواسيب SCADA حيث يقوم البرنامج بترجمة وعرض البيانات ليقوم الأشخاص المشرفون بالتحليل والتّفاعل مع أحداث النّظام.

وحدات التحكّم بالطرفيات البعيدة (RTUs)
وحدات التحكّم بالطرفيات البعيدة (RTUs)

كان على المشرفين على المنشآت قبل وجود SCADA أن يراقبوا ويتحكّموا بالعمليّة الإنتاجيّة عن طريق القواطع والأزرار وأقراص تحكّم للتعامل مع الإشارة التّماثليّة، هذا يعني أنّه من المطلوب تواجد العديد من الأشخاص ضمن المنشأة خلال عمليّة الإنتاج.

التحكم بالعملية الانتاجية باستخدام العمال
التحكم بالعملية الانتاجية باستخدام العمال

بتضخّم العمليّة الصناعيّة أصبحت بعض المناطق بعيدة جغرافيّاً، وتمّ استخدام الريليه والمؤقت للمساعدة في الإشراف والتحكم بالعمليّة، وأصبح عدد الأشخاص المطلوبين للإشراف على العمليّة أقلّ بفضل هذه الأجهزة. على الرّغم من أنّ الريليه والمؤقت جعلوا من الإنتاج شبه مؤتمت إلّا أنّهم تطلّبوا مساحة كبيرة وعمليّات الإصلاح لهم صعبة، كما أنّ إعادة ضبط النظام كانت متعبة.

كلّ المشاكل السابقة بالإضافة إلى الحاجة إلى توسيع الإنتاج الصناعيّ تطلّب ظهور الأتمتة.

لمحة تاريخية عن نظم SCADA:

  • الخمسينات 1950s

بدأ التحكّم بالمصانع باستخدام المعالجات عام 1950، استَخدمَت منشآت الغاز والنفط والمصانع هذه التقنيّة الجديدة مع التّحكّم الإشرافيّ.

بدأ التحكّم بالمصانع باستخدام المعالجات عام 1950
بدأ التحكّم بالمصانع باستخدام المعالجات عام 1950
  • الستينات 1960s:

بعد عَقدٍ ظهر القياس عن بُعد ليقدّم التّواصل المؤتمت ونقل البيانات إلى مواقع المراقبة البعيدة.

  • السبعينات 1970s:

بعد عَقدٍ تمّ استخدام المصطلح SCADA لوصف نظام يستخدم المتحكمات الصغريّة وPLCs للمراقبة والتّحكّم بالعمليّة المؤتمتة على نطاق أوسع. كانت أنظمة SCADA في ذلك الوقت غير عمليّة، حيث كانت عبارة عن آلات ضخمة (حواسيب كبيرة)، كما كانت عبارة عن وحدات معزولة نظرا ًلعدم تواجد الشبكات في ذلك الوقت.

وحدات معزولة للتحكم في المنشآت عام 1970
وحدات معزولة للتحكم في المنشآت عام 1970

 

  • التسعينات 1990s:

في العقدين التّاليين تمكّنت أنظمة SCADA من التّواصل مع الأنظمة المرتبطة بها نتيجة تقلّص حجم الحواسيب وظهور الشّبكات المحليّة LAN وبرمجيّات واجهة المستخدم-آلة HMI ، ولكنّ الاتصالات في ذلك الوقت كانت ملكيّة خاصّة ممّا جعل الاتّصال محدوداً ضمن الشّبكة الواحدة (المخدّم الخاصّ).

تطور نظام SCADA
تطور نظام SCADA

 

  • ما بين 1990s و2000s:

بدأت أنظمة SCADA في هذه الفترة باستخدام بنية الأنظمة المفتوحة مستخدمة بروتوكولات متاحة لجميع الشركات المصنعة، ممّا جعل هذه الأنظمة قادرة على الاتّصال عبر عدّة شبكات تابعة لمخدّمَين مختلفَين، وسُمّي النّظام النّاتج بالنّظام الشّبكي ل  SCADA (networked SCADA system)

استخدام بنية الأنظمة المفتوحة
استخدام بنية الأنظمة المفتوحة

لم يستمرّ استخدام نظام SCADA الجديد لوقت طويل، إذ ونتيجة لتطوّر تكنولوجيا الحواسيب أصبحت قاعدة البيانات الافتراضيّة لتكنولوجيا المعلومات IT هي SQL أو ما يُعرف بلغة الاستعلام البنيوي، لم يقم مصمّمو SCADA بتضمين قواعد البيانات هذه ضمن نظمهم ممّا جعل هذه الأنظمة تفقد أهميّتها بسرعة.

قاعدة البيانات الافتراضيّة لتكنولوجيا المعلومات IT هي SQL أو ما يُعرف بلغة الاستعلام البنيوي
قاعدة البيانات الافتراضيّة لتكنولوجيا المعلومات IT هي SQL أو ما يُعرف بلغة الاستعلام البنيوي
  • في وقتنا الحالي:

تأقلمت أنظمة SCADA مع التّطوّرات التّكنولوجيّة، حيث تبنّت تطوّرات تكنولوجيا المعلومات مثل SQL وتطبيقات الويب، إذ تسمح أنظمة SCADA الحديثة بالاطّلاع على معلومات المنشأة من أيّ مكان في العالم بالزّمن الحقيقيّ. يُسهِّلُ امتلاكُ هذه البيانات بيد المشغّلين تحسينَ عمليّات المنشأة، حيث يمكنهم الاستجابة لطلبات نظام SCADA بالاعتماد على البيانات المحفوظة وتحليل النّظام، ويمكن لهذه العمليّة أن تحدُثَ ما بين حاسب في المنشأة ومكتب في منطقة مختلفة من العالم، حيث جعلت التكنولوجيا الحديثة من العالم قرية صغيرة.

أصبح بالإمكان أرشفة البيانات نتيجة تبنّي برامج SCADA الحديثة لقواعد بيانات SQL، واستخدام هذه البيانات المؤرشفة في التّطبيقات الحديثة للتّحسين من عمل المنشأة والاحتفاظ بالسّجلّات التي يتمّ فرضها على بعض الصّناعات.

استخدام البيانات المؤرشفة في التّطبيقات الحديثة للتّحسين من عمل المنشأة
استخدام البيانات المؤرشفة في التّطبيقات الحديثة للتّحسين من عمل المنشأة

يتألّف نظام SCADA من عناصر صلبة وبرمجيّة، تبدأ هذه العناصر مع البيانات التي تمّ جمعها في الزّمن الحقيقيّ من المنشأة باستخدام أجهزة كالمضخّات والصّمّامات والمرسلات، وليس من الضّروري شراء العناصر من نفس المصدر ولكن يجب أن تستعمل بروتوكول اتّصال يستخدمه المعالج. تُمرَّر البيانات التي جُمعت إلى معالجات مثل PLCs،   ثمّ تُوزَّع البيانات على نظام من الأجهزة المشبّكة مع بعضها البعض، ويمكن لهذه الأجهزة أن تكون شاشة HMI أو حواسيب مستخدم طرفيّة أو مخدمات.

تَعرض شاشة HMI وحواسيب المستخدم الطرفيّة تمثيلاً بيانيّاً للعمليّات لكي يتمكّن المستخدم من التفاعل مع النّظام كأن يشغل المضخّات أو يفتح الصّمّامات، كما أنّه بالإمكان استخدام هذه البيانات لتحسين إنتاجيّة المنشأة وحلّ المشاكل.

 

التمثيل البياني للعمليات
التمثيل البياني للعمليات

المصدر: هنا
ترجمة :عدي ناصر , مراجعة:علي العلي , تدقيق لغوي: سلام أحمد ,تصميم :علي العلي ,تحرير: كرم ديوب.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *