اتوماسیون پست کامل – شرکت عرصه هوشمند پاسارگاد

سیستم اتوماسیون پست

سيستم اتوماسيون (خودکارسازی) :

اتوماسیون (Automation)ترکیبی از دو کلمه automatic و operation و به معنی عمل کردن بدون عامل خارجی (انسان) یا با کمترین تاثیر، عامل خارجی است. به عبارتی اتوماسیون یعنی خودکارشدن عملیات. دو نوع از پرکاربرد ترین اتوماسیون ها اتوماسيون صنعتی و اتوماسيون اداری هستند. اتوماسيون صنعتی به معنی استفاده از ابزارهای کنترلی (مانند کامپیوتر)به منظور کنترل فرآیند سایت های صنعتی(مانند هدایت و کنترل ماشین آلات صنعتی و پروسه های صنعتی و تولید) است. اتوماسيون اداری مجموعهای از نرم افزارها و تجهیزات (مانند کامپیوتر) به منظور مدیریت روندهای اداری (فنی, مالی و …)می باشد. به عنوان نمونه ای بارز از سیستم اتوماسیون اداری میتوان به سیستم اتوماسیون بانک ها اشاره نمود که موجب سهولت پردازش اطلاعات میگردد.

معرفی سیستم های (Supervisory control and data acquisition)SCADA:

یک سیستم اتوماسیون است که از کامپیوترها، شبکه های تبادل اطالعات و رابط های کاربر گرافیکی(Interface User Graphical :GUI ) استفاده میکند تا فرآیندهای نظارتی را مدیریت کند، اما برای ارتباط برقرار کردن با ماشینآالت نیازمند وسایل جانبی دیگری مانند RTU ها و غیره میباشد. SCADA در واقع یک نوع سیستم کنترلی مبتنی بر کامپیوتر میباشد. در این سیستم داده ها به سطوح باالتر و یا هم عرض فرستاده میشوند تا اینکه بتوان از مدیریت و نظارت به منظور کنترل فرایندها و تبادل اطالعات بهره جست. در حقیقت سیستم های DCS همان سیستم های SCADA هستند. تعریفی که ما امروزه در پستهای برق از سیستم های DCS و SCADA میشناسیم, تعاریفی هستند که تا حدودی با مفاهیم اصلی آن متفاوت است. منظور و مفهوم رایج در کشور ما از سیستم DCS سیستمی است مشتمل بر اجزایی مانند کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی(BCU,RTU,PLC )و سایر کنترل کننده ها (PID )و … که درمحل نزدیک به تجهیزات قراردارند و توسط آنها فرایند عملکرد پست های برق , سایتها , کارخانه یا ماشین آالت کنترل و پردازش میشوند. تعریف ما از سیستم SCADA پستهای برق سیستمی است که در سطحی دورتر از سیستم کنترل محلی قرار دارد و میتواند مدیریت و بهره برداری از سایت ها را از فواصل دور نظارت و کنترل نماید.
دلیل این نامگذاری برای مراکز اسکادای پست های برق از اینجا ناشی میشود که چون در ابتدا پستهای برق به صورت Conventional بودند و سیستم های اتوماسیون هنوز در پست های برق بکار گرفته نشده بودند مراکز دیسپاچینگ مانند مراکز SCADA به کنترل و نظارت بر فرآیندهای پستها از راه دور اقدام مینمودند و مانند مراکز اسکادایی بودند که در دور دست قرار داشتند ولی امروزه که استفاده از سیستم اتوماسیون در پستهای برق به امری رایج بدل گشته این نامگذاری بر روی مراکز دیسپاچینگ (RDC و AOC )باقیمانده است

معرفی سیستم کنترل توزیع شده (DCS:Distributed Control System)

در یک نوع تقسیم‌بندی دیگر می‌توان سیستم‌های اتوماسیون را به دو نوع Distributed و Centralized تقسیم‌بندی نمود. تعریفی که امروزه برای یک سیستم کنترل توزیع شده (DCS) ارائه می‌گردد عبارت است از یک سیستم کنترل کامپیوتری برای کنترل اتوماتیک یک فرآیند مانند کارخانه‌ها، سایت‌های صنعتی بزرگ و غیره که معمولاً دارای حلقه‌ها و مدارهای کنترلی متعددی می‌باشد. بدین نحو که کنترل‌کننده‌ها به صورت توزیع‌شده در سطح سیستم بخش شده و به صورت مستقل به کنترل یک قسمت از فرآیند به صورت اتوماتیک و خودکار می‌پردازند. هرچند اجزای این سیستم به صورت خودمختار عمل می‌کنند (کنترل نظارتی مرکزی وجود ندارد)، اما اجزای سیستم می‌توانند با دیگر اجزا ارتباط برقرار کنند و با به اشتراک گذاشتن اطلاعات، فرآیند اصلی را تکمیل نمایند. اجزای سیستم‌های DCS در سطح سیستم پخش می‌شوند و ساختار این سیستم‌ها با سیستم‌هایی که دارای کنترل‌کننده مرکزی هستند (Centralized Systems) و یا حتی سیستم‌هایی که دارای اجزای کنترل توزیع‌شده‌ای هستند که از اتاق فرمان کنترل می‌گردند (Semi-centralized Systems)، متفاوت است.

در سیستم‌های DCS، اجزای کنترل‌کننده در نزدیکی تجهیزات تحت پردازش (Plant Process) قرار دارند و علاوه بر این می‌توان نظارت بر این فرآیند را از راه دور نیز انجام داد (Remote Supervision and Monitoring) که این امر موجب افزایش قابلیت اطمینان و کاهش هزینه‌های نصب و بهره‌برداری می‌گردد.

شکل زیر یک اتاق کنترل مرکزی قدیمی را نشان می‌دهد. این سیستم به صورت Centralized است که می‌توان آن را به عنوان پدر سیستم‌های DCS امروزی نامید. در این سیستم، کنترل‌کننده‌ها در یک مکان متمرکز هستند و با وجود اینکه به صورت گسسته و مستقل از یکدیگر هستند، همگی از طریق اتاق فرمان کنترل می‌شوند. اتاق فرمان دارای بخش‌های مختلفی است که هر کدام از این بخش‌ها وظیفه کنترل یک فرآیند را بر عهده دارند.

در واقع این سیستم با وجود اینکه به صورت توزیع‌شده (Distributed) است، توسط اتاق فرمان و به صورت Centralized کنترل می‌گردد.

شکل زیر یک اتاق کنترل DCS پیشرفته را نشان می‌دهد به نحوی که اطلاعات کنترل‌ها بر روی مانیتورها قابل مشاهده می‌باشند. اپراتورها در حالی که می‌توانند بخشی از فرآیند را از روی صفحه نمایش خود مشاهده و کنترل کنند، می‌توانند کلیه اجزای فرآیند را نیز به صورت یکپارچه بر روی HMI (رابط کاربری انسان-ماشین) مشاهده نمایند. این سیستم دارای قابلیت‌های جانبی متنوعی نیز می‌باشد.

سیستم اتوماسیون پست‌های برق (Substation Automation System: SAS):

سیستم اتوماسیون یک شبکه کامپیوتری است که با استفاده از نرم‌افزارها و سخت‌افزارهای مورد نیاز وظیفه پردازش اطلاعات را بر عهده می‌گیرد. استفاده از شبکه‌های کامپیوتری موجب سهولت در اجرای کار و پردازش اطلاعات می‌گردد و باعث می‌شود تا اطلاعات همیشه در دسترس باشند و بتوان بر کل مجموعه به صورت کامل و با سرعت بالا نظارت کرد. این موضوع باعث افزایش راندمان و کاهش هزینه و بسیاری از مزایای دیگر می‌شود. پیاده‌سازی سیستم اتوماسیون پست‌ها موجب کاهش زمان و هزینه اجرا و بهره‌برداری پست می‌گردد.

تبادل اطلاعات یکی دیگر از دستاوردهای سیستم‌های اتوماسیون است که امکان بهره‌برداری از آن در پست‌های معمولی (Conventional) میسر نیست. با بهره‌گیری از یک سیستم اتوماسیون، همه رخدادها و مقادیر اندازه‌گیری شده پست با برچسب زمانی به صورت نرم‌افزاری در یک پایگاه داده ثبت و ذخیره می‌شوند و در هر زمان که نیاز باشد، دسترسی سریع به آن‌ها ممکن است. افزایش قابلیت اطمینان و دسترسی بالا از دیگر مزایای پیاده‌سازی پست‌ها به صورت اتوماسیون می‌باشد. مقایسه سیستم‌های اتوماسیون نسل‌های گذشته با سیستم‌های اتوماسیون کنونی نشان از دگرگونی‌های فراوانی دارد.

اجزای سیستم اسکادا:

SCADA Master Station (SERVER): سیستم‌های اسکادا دارای کامپیوتری می‌باشند که با تمامی سیستم‌های کنترل و سایر سیستم‌های خارجی ارتباط برقرار می‌کنند. اطلاعات تمامی تجهیزات در اختیار این کامپیوتر سرور قرار می‌گیرد و هر تجهیزی که نیازمند اطلاعات سایر تجهیزات است، اطلاعات خود را از سرور دریافت می‌کند. با پیشرفت‌های پروتکلی، امکان تبادل اطلاعات بین تجهیزات هم‌عرض نیز فراهم شده است. سیستم‌های اسکادای بزرگ‌تر می‌توانند شامل چندین سرور باشند.

سرورها به همراه نرم‌افزارهای خاص مسئول برقراری ارتباط و جمع‌آوری اطلاعات از کنترل‌کننده‌های میدانی نظیر RTU، PLC، رله‌های BCU، رله‌های حفاظتی، میترها و سایر تجهیزات پروتکلی هستند و فرامین لازم را برای تجهیزات صادر می‌کنند. همچنین، سیستم‌های اسکادا ممکن است برای افزایش قابلیت اطمینان از Server Redundant نیز بهره ببرند.

SCADA Monitoring System (HMI): رابط انسان و ماشین (HMI) پنجره ارتباط اپراتور با سیستم نظارتی است که می‌تواند به صورت تابلوهای میمیک یا مانیتورهای کامپیوتر باشد. اطلاعات به صورت نموداری، شماتیکی یا صفحات هشدار و وقایع به نمایش درمی‌آیند و دائما در معرض دید اپراتورها قرار دارند. اطلاعات مورد نیاز فرآیندها از طریق HMI قابل مشاهده است و اپراتورها با استفاده از نشانگرهای ماوس، صفحه کلید، صفحه نمایش لمسی و… می‌توانند دستورات لازم را صادر کنند. به عنوان مثال، نمادی از یک دژنکتور می‌تواند وضعیت باز یا بسته بودن کلید را نشان دهد و یک جریان‌سنج می‌تواند مقدار جریان کشیده شده از فیدر را نمایش دهد. اپراتور می‌تواند با کلیک ماوس یا لمس صفحه، کلید را باز یا بسته کند.

HMIها قابلیت‌های مختلفی دارند، مانند بخش بانک اطلاعاتی (Historian) که یک سرویس نرم‌افزاری در HMI است و داده‌ها، وقایع و زنگ‌های هشدار را در یک پایگاه داده مدیریت می‌کند.

Alarm Handling: از دیگر قابلیت‌های HMI، مدیریت هشدارها (Alarm Handling) می‌باشد. بخش هشدارها، بخشی مهم از سیستم‌های SCADA است. سیستم نظارت برای تشخیص اینکه آیا شرایط خاصی رخ داده است، می‌تواند به زنگ هشدار مجهز گردد و به این وسیله از وقوع حوادث آگاه شود. این قابلیت در زمان بروز حادثه امکان تشخیص سریع وقوع آن را فراهم می‌آورد و از اهمیت بالایی برخوردار است. این قابلیت می‌تواند به شکل نشانگر، زنگ خطر، ایمیل، پیام‌های متنی، یا هر روشی باشد که وقوع حادثه را به مدیریت یا اپراتورهای SCADA اطلاع دهد.

Remote Terminal Unit (RTU): واحدهای ارتباطی مستقر در پایگاه‌های داده برای ارتباط با واحدهای دوردست از تجهیزات RTU بهره می‌برند. تجهیزاتی مانند حسگرهای مختلف و محرک‌ها به RTU متصل می‌شوند و مقادیر اندازه‌گیری شده را به سایر تجهیزات، سیستم رایانه‌ای، و RTUهای دیگر ارسال می‌کنند. این واحدها توانایی پیاده‌سازی عملیات منطقی (Boolean) و دیگر فرآیندها را نیز دارند. لازم به ذکر است که این قابلیت برای PLCها نیز وجود دارد.