(SCADA) تعني “التحكم والاشراف على اكتساب البيانات”، كما أن(SCADA) هي نوع من أنواع هندسة أنظمة التحكم في العمليات التي تستخدم أجهزة الكمبيوتر، الاتصالات، البيانات الشبكية وواجهات الآلة البشرية الرسومية (HMIs)؛ لتمكين الإدارة والتحكم وكيفية الاشراف على العملية على مستوى عالٍ.
يتم توصيل أنظمة (SCADA) مع الأجهزة الأخرى، مثل وحدات التحكم المنطقية والتي تكون قابلة للبرمجة (PLCs)، كذلك وحدات التحكم (PID) للتفاعل مع مصنع ومعدات العمليات الصناعية بأكملها.
تشكل أنظمة (SCADA)، جزءاً كبيراً من هندسة أنظمة التحكم، كما أنها تجمع أنظمة (SCADA) أجزاء من المعلومات والبيانات من عملية يتم تحليلها في الوقت الفعلي، حيث إن (“DA” في SCADA)، يقوم بتسجيل البيانات، بالإضافة إلى تمثيل البيانات المجمعة على مختلف (HMIs)، يتيح ذلك لمشغلي أنظمة التحكم في العملية الإشراف على ما يجري داخل الميدان، حتى من موقع بعيد، كما أنه يمكن المشغلين من التحكم (“C” في SCADA) في هذه العمليات من خلال التفاعل مع (HMI).
تعد أنظمة التحكم والاشراف والحصول على البيانات ضرورية جداً لمجموعة واسعة من الصناعات، وتستخدم على نطاق واسع للتحكم في العملية ومراقبتها، تُستخدم أنظمة (SCADA) بشكل بارز؛ لأنها تتمتع بالقدرة على التحكم في البيانات ومراقبتها ونقلها بطريقة ذكية وسلسة، العالم اليوم المعتمد على البيانات، يبحث دائماً عن طرق لزيادة الأتمتة واتخاذ قرارات أكثر ذكاءً من خلال الاستخدام المنطقي للبيانات، وتعد أنظمة (SCADA) طريقة رائعة لتحقيق ذلك.
يمكن تشغيل أنظمة (SCADA) افتراضياً، مما يسمح للمشغل بتتبع العملية بأكملها من مكانه أو من غرفة التحكم الخاصة، كما يمكن توفير الوقت باستخدام (SCADA) بكفاءة عالية، أحد الأمثلة الممتازة هو أن أنظمة (SCADA) تستخدم على نطاق واسع في قطاع النفط والغاز؛ وذلك من أجل مراقبة استخدام خطوط الأنابيب الكبيرة، ومن أجل نقل النفط والمواد الكيميائية داخل وحدة التصنيع.
وبالتالي تلعب السلامة العامة دوراً مهماً، بحيث لا يكون هناك أي تسرب على طول خط الأنابيب، وفي حالة حدوث بعض التسرب، يتم استخدام نظام (SCADA) لتحديد التسرب، ويقوم باستنتاج المعلومات ونقلها إلى النظام وعرض المعلومات على شاشة الكمبيوتر، كما يعطي تنبيهاً للمشغل.
تحتوي أنظمة (SCADA) بشكل عام على مكونات الأجهزة والبرامج، كما يجب تحميل الكمبيوتر المستخدم للتحليل ببرنامج (SCADA)، يتلقى مكون الأجهزة بيانات الإدخال، ويتم تغذية النظام لمزيد من التحليل.
يحتوي نظام (SCADA) على قرص صلب خاص، يقوم بتسجيل البيانات وتخزينها في ملف، وبعد ذلك تتم طباعتها حسب الحاجة من قبل المشغل البشري، تُستخدم أنظمة (SCADA) في مختلف الصناعات ووحدات التصنيع مثل: الطاقة والأغذية والمشروبات والنفط والغاز والطاقة والمياه ووحدات إدارة النفايات وغيرها الكثير.
في وقت سابق وقبل اختراع أنظمة (SCADA)، اعتمدت أرضيات التصنيع والمنشآت الصناعية على التحكم اليدوي والمراقبة باستخدام أزرار الضغط والمعدات البسيطة، ومع نمو حجم الصناعات ووحدات التصنيع بدأوا في استخدام المرحلات والمؤقتات، والتي وفرت التحكم الإشرافي إلى حد معين.
لكن لسوء الحظ، تمكنت المرحلات وأجهزة ضبط الوقت فقط في حل المشكلات فقط باستخدام الحد الأدنى من وظائف الأتمتة، وكانت إعادة تكوين النظام أمراً صعباً، لذلك كانت هناك حاجة إلى نظام أكثر كفاءة وأتمته بالكامل من قبل جميع الصناعات.
تم تطوير أجهزة الكمبيوتر لأغراض التحكم الصناعي في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي، كما تم تقديم مفهوم القياس عن بعد للاتصال الافتراضي ونقل البيانات، وفي حوالي عام 1970، تمت صياغة مصطلح (SCADA) جنباً إلى جنب مع تطور المعالجات الدقيقة ومفاهيم (PLC)، لذلك ساعد هذا في التطوير نظام مؤتمت بالكامل يمكن استخدامه عن بُعد في الصناعة، ومع مرور السنوات، وفي أوائل عام 2000م تم تطوير أنظمة (SCADA) المنتشرة.
ظهرت أنظمة (SCADA) الحديثة، والتي سمحت لنا بالتحكم في البيانات في الوقت الفعلي، ومراقبتها في أي مكان في العالم، مما أدى التفاعل في الوقت الفعلي إلى ازدهار الأعمال ورفع نمو الصناعات إلى مستويات أعلى، حتى لو لم يكن لدى المشغل معرفة كبيرة بتطوير البرمجيات، فقد كان قادراً على إدارة أنظمة (SCADA) الحديثة.
تتكون أنظمة (SCADA) من وحدات الأجهزة ووحدات البرامج، يتم تشغيل تطبيقات (SCADA) باستخدام خادم، تعمل أجهزة الكمبيوتر المكتبية والشاشات بمثابة واجهة (HMI ) متصلة بالخادم بشكل مستمر، وتشمل المكونات الرئيسية لنظام (SCADA).
(MTU) هو جوهر نظام (SCADA)، وهو يتألف من جهاز كمبيوتر و(PLC) وخادم شبكة يساعد (MTU) على الاتصال بوحدات (RTU)، تبدأ (MTU)في الاتصال وتجمع البيانات وحفظها، كما أنها تساعد على التفاعل مع المشغلين وتوصيل البيانات إلى الأنظمة الأخرى.
كونها تعمل في المواقع الميدانية، فإن كل وحدة طرفية بعيدة (RTU) متصلة بأجهزة استشعار ومشغلات، ويتم استخدام (RTU) لجمع المعلومات من هذه المستشعرات، وإرسال البيانات إلى (MTU)و(RTUs)، كما أن لديها مرفق لسعة التخزين، لذلك يخزن البيانات وينقل البيانات عندما ترسل (MTU ) الأمر المقابل، يتم استخدام الوحدات المطورة حديثاً مع أنظمة متطورة تستخدم (PLCs) كوحدات (RTU)، يساعد هذا في النقل المباشر والتحكم في البيانات دون أي إشارة من (MTU).
بشكل عام، تعني شبكة الاتصال عندما تخبر شبكة اتصالات على أنها رابط بين (RTU) في الحقل إلى (MTU) في الموقع المركزي، كما تُستخدم قناة الاتصال السلكية أو اللاسلكية ثنائية الاتجاه لأغراض الشبكات، كما يتم استخدام وسائط اتصال أخرى مختلفة مثل كابلات الألياف الضوئية وكابلات الزوج الملتوية وما إلى ذلك.
باختصار، يمكننا أن نقول أن نظام (SCADA)، عبارة عن مجموعة من مكونات الأجهزة والبرامج التي تسمح لوحدات التصنيع بأداء وظائف محددة، وبعض الوظائف الهامة تشمل:
تلعب برمجية (SCADA) دوراً مهماً في تحليل العملية بأكملها، هناك العديد من شركات التصنيع الكبرى التي تعمل حصرياً على برنامج (SCADA)، كما أن هناك العديد من العوامل التي يجب النظر إليها قبل اختيار برنامج (SCADA) وتنفيذه، وعلى سبيل المثال:
استخدم (SCADA) استخداماً شاملاً لميزات مثل: المرونة والموثوقية وقابلية التوسع في أتمته الأنظمة المعقدة، هناك عدد لا يحصى من التطبيقات في العالم الحقيقي، حيث كان (SCADA) فعالاً بالفعل في توفير بدائل المراقبة والتحكم، وذلك عبر مجموعة واسعة من القطاعات، من إنتاج الطاقة إلى الأنظمة الزراعية، يستخدم (SCADA)على نطاق واسع في مجالات مختلفة من المواد الكيميائية والغاز والمياه والاتصالات وأنظمة الطاقة.
باستخدام أنظمة (SCADA)، تكتشف المرافق الكهربائية التدفق الحالي والجهد الكهربائي، ومراقبة تشغيل قاطع الدائرة وأخذ أقسام من شبكة الطاقة عبر الإنترنت، أو دون الاتصال بالإنترنت.
تُستخدم أنظمة (SCADA) لتنظيم الأتمتة الصناعية والروبوتات ومراقبة العمليات ومراقبة الجودة.
يستخدم مسؤولو العبور(SCADA)، لتنظيم الكهرباء لمترو الأنفاق والحافلات، لأتمتة إشارات مرور السكك الحديدية؛ من أجل رصد وتحديد القطارات والحافلات، والتحكم في عبور السكك الحديدية.
تستخدم مرافق المياه بكل مكان وخاصة البلديات حيث تكون (SCADA)، لمراقبة تدفق المياه والتحكم فيه، وتركيزات الخزان وضغط الأنابيب والمتغيرات الأخرى.
يستخدم مديرو المرافق (SCADA)، لتنظيم أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء والتبريد والإضاءة وأنظمة الإدخال.
يستمر إجراء الكثير من الأبحاث حول كيفية تنفيذ مفاهيم (SCADA) المتطورة، خاصةً في محطات معالجة المياه مع تقليل مخاطر الوصول غير المصرح به إلى الشبكة، (المخاطر الإلكترونية هي مشكلة مستمرة في المؤسسات الكبيرة).
يتم توزيع شبكة اتصالات (SCADA) عبر نظام توزيع المياه، توجد محطات العمل التي تعتمد عادةً على الكمبيوتر الشخصي، في منشأة معالجة في غرفة التحكم، وتمكن المشغلين من عرض العملية بأكملها واتخاذ تدابير التحكم.
داخل المصنع، تُستخدم وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة في المعالجة الكيميائية والمرشحات، كما تُستخدم شبكة المنطقة المحلية (LAN) لربط وحدات التحكم بمحطات العمل، تُستخدم الوحدات الطرفية البعيدة (RTUs) في المواقع البعيدة وتوجد عموماً في المجالات الحساسة مثل: محطات الضخ وخزانات التخزين وأقبية الصمامات ومراكز العلاج.
تتواصل (RTU) عبر شبكة المنطقة الواسعة، من الفوائد المهمة لخطط (SCADA)، تنسيق تدابير السلامة العامة مع الأنشطة يمكن لنظام (SCADA) المتصل بأنظمة المراقبة الخارجية، إما تقليل الحاجة إلى الدور البشري إلى حد كبير أو القضاء عليه.
يمكن أن يوفر مخطط (SCADA) مراقبة مستمرة لجميع الأماكن على عكس الدوريات البشرية، كما يمكن بسهولة التعامل مع أنظمة أو أجهزة الأمان، بما في ذلك كاميرات الفيديو، كاشفات الحركة، مفاتيح الاتصال، أجهزة إدخال لوحة المفاتيح وقارئات البطاقات، إما مباشرة إلى شبكة (SCADA) أو عبر وحدة طرفية بعيدة مجاورة (RTU)، حيث توفر أنظمة (SCADA) اليوم أيضاً إدارة الإنذار في الحالات التي تحدث فيها العديد من الإنذارات في لحظة وجيزة.
معظم عمليات التفتيش التشغيلية لمحطات الطاقة الحرارية تكون تلقائية، ومع ذلك قد يكون الإجراء اليدوي ضرورياً في بعض الأحيان، لذلك فإن المصنع مجهز بأنظمة مراقبة وإنذار تنبه مشغلي المحطة عندما ينحرف عداد عمل معين بشكل كبير عن مداها الطبيعي.
يتزايد الطلب على قدر أكبر من الموثوقية والفعالية في محطات الطاقة الحرارية، بعد فترات زمنية دورية، تحتاج محطة الطاقة إلى الفحص والتتبع المستمر، قد تكون هناك فرص لارتكاب أخطاء عندما يقيس الموظفون البشريون في مراحل مختلفة.
لتحسين الموثوقية، فإن الأتمتة مطلوبة لتحسين كفاءة محطة الطاقة العامة، يتم إنشاء الأتمتة من خلال استخدام (PLC) & SCADA)، مما يقلل من أخطاء العاملين من البشر، لكن يستخدم نظام (SCADA)، للإشراف على العملية كاملة.
العربية
