I. مقدمه
در زمینههای اتوماسیون صنعتی و مدیریت انرژی، سیستمهای SCADA (کنترل نظارتی و جمعآوری دادهها) و سیستمهای DCS (سیستم کنترل توزیعشده) دو جزء حیاتی هستند. در حالی که هر دو به دستیابی به اتوماسیون صنعتی و کنترل نظارت اختصاص داده شدهاند، تفاوتهای قابل توجهی در معماری سیستم، ویژگیهای عملکردی و حوزههای کاربردی نشان میدهند. این مقاله معرفی مفصلی از سیستمهای SCADA و DCS از دیدگاههای متعدد ارائه میکند و تمایز آنها را با هم مقایسه میکند.
II. مروری بر سیستم های اسکادا
سیستمهای SCADA یا سیستمهای کنترل نظارتی و جمعآوری دادهها، سیستمهای اتوماسیون صنعتی مبتنی بر رایانه هستند. آنها عمدتاً توابع جمع آوری داده، نظارت، کنترل و تنظیم پارامترها را مدیریت می کنند و کاربرد گسترده ای در صنایعی مانند تولید برق، نفت، پردازش شیمیایی و متالورژی پیدا می کنند. سیستمهای SCADA از پایگاههای{3}زمان واقعی به عنوان هسته خود استفاده میکنند و از طریق واحدهای پایانه راه دور (RTU) یا کنترلکنندههای منطقی قابل برنامهریزی (PLC) به دستگاههای میدانی متصل میشوند تا نظارت و کنترل{4}زمان واقعی تجهیزات میدانی را فعال کنند.
ویژگی های کلیدی سیستم های اسکادا عبارتند از:
نظارت متمرکز:سیستمهای SCADA نظارت متمرکز بر کل فرآیندهای صنعتی را امکانپذیر میکنند و پارامترهای{0}}زمان واقعی و اطلاعات وضعیت را از طریق رابطهای گرافیکی نمایش میدهند.
کنترل از راه دور:اپراتورها می توانند از راه دور تجهیزات میدانی را از طریق سیستم های SCADA کنترل کنند، از جمله عملکردهای شروع/توقف دستگاه و پیکربندی پارامتر.
اکتساب و پردازش داده ها:سیستمهای SCADA دادههای میدانی را در زمان واقعی جمعآوری میکنند، آنها را پردازش و تجزیه و تحلیل میکنند تا از تصمیمگیری حمایت کنند.
III. مروری بر سیستم های DCS
سیستمهای DCS یا سیستمهای کنترل توزیعشده، سیستمهای اتوماسیون صنعتی هستند که عملکردهای کنترلی را در چندین واحد کنترل توزیع میکنند. آنها عمدتاً برای نظارت و کنترل فرآیندهای صنعتی در مقیاس بزرگ، مانند پتروشیمی، تولید برق و متالورژی استفاده میشوند. سیستمهای DCS معمولاً از کنترلکنندههای متعدد، ایستگاههای اپراتور، شبکههای ارتباطی و غیره تشکیل شدهاند که کنترلکنندههایی در حال تبادل اطلاعات از طریق شبکهها هستند.
ویژگی های کلیدی سیستم های DCS عبارتند از:
کنترل توزیع شده:سیستمهای DCS عملکردهای کنترلی را در چندین کنترلر توزیع میکنند و قابلیت اطمینان و پایداری سیستم را افزایش میدهند.
قابلیت زمان واقعی-سیستمهای DCS فوراً به تغییرات وضعیت تجهیزات میدانی پاسخ میدهند و ثبات و ایمنی فرآیند صنعتی را تضمین میکنند.
مقیاس پذیری:سیستمهای DCS مقیاسپذیری عالی را ارائه میدهند و به کنترلکنندهها اجازه میدهند در صورت نیاز اضافه یا حذف شوند.
IV. تفاوت بین سیستم های SCADA و DCS
معماری سیستم
سیستمهای اسکادا معمولاً از نظارت متمرکز استفاده میکنند و تمام عملکردهای نظارت را در یک اتاق کنترل مرکزی متمرکز میکنند. با این حال، سیستمهای DCS از یک معماری کنترل توزیعشده استفاده میکنند و توابع کنترل را در چندین کنترلر پراکنده میکنند، که هر کدام مسئول وظایف کنترلی خاصی هستند. بنابراین، از منظر ساختاری، سیستمهای SCADA بر نظارت و مدیریت متمرکز تأکید دارند، در حالی که سیستمهای DCS کنترل توزیعشده و پاسخگویی زمانی واقعی را اولویت میدهند.
ویژگی های عملکردی
سیستم های اسکادا در درجه اول جمع آوری و نظارت بر داده ها را انجام می دهند و پارامترهای مختلف و اطلاعات وضعیت را در زمان واقعی از طریق رابط های گرافیکی نمایش می دهند. آنها بر نظارت و کنترل{1}زمان واقعی تجهیزات میدانی، همراه با جمع آوری و پردازش داده ها تمرکز دارند. با این حال، سیستمهای DCS بر کنترل و مدیریت فرآیندهای صنعتی تأکید میکنند که دارای قابلیتهای کنترل زمان واقعی، تنظیم پارامتر و تشخیص عیب هستند. سیستمهای DCS کنترل دقیقی بر فرآیندهای صنعتی را امکانپذیر میکنند و از ثبات و ایمنی تولید اطمینان میدهند.
حوزه های کاربردی
با توجه به قابلیتهای نظارت متمرکز و کنترل از راه دور، سیستمهای SCADA به طور گسترده در بخشهایی که نیاز به نظارت{0}زمانی واقعی دارند، مانند تولید برق، نفت، پردازش شیمیایی و متالورژی استفاده میشود. با این حال، سیستمهای DCS برای مدیریت فرآیندهای صنعتی در مقیاس بزرگ مانند تولید پتروشیمی، تولید برق و متالورژی مناسبتر هستند. در این زمینهها، سیستمهای DCS کنترل و مدیریت دقیق کل گردشهای کاری صنعتی را امکانپذیر میکنند و کارایی تولید و کیفیت محصول را افزایش میدهند.
هزینه و مقیاس پذیری
از نظر هزینه، سیستمهای اسکادا معمولاً دارای هزینههای کمتری هستند، زیرا عمدتاً به اتاقهای کنترل مرکزی و تجهیزات نرمافزاری مرتبط متکی هستند. با این حال، سیستمهای DCS به دلیل نیاز به کنترلکنندههای متعدد، شبکههای ارتباطی و دستگاههای مرتبط، هزینههای بالاتری را در بر دارند. با این وجود، سیستمهای DCS مقیاسپذیری بسیار خوبی را ارائه میدهند، که اجازه میدهد تعداد کنترلکنندهها در صورت نیاز برای برآوردن نیازهای مختلف تولید افزایش یا کاهش یابد.
V. خلاصه
به طور خلاصه، سیستمهای SCADA و DCS تفاوتهای قابلتوجهی در معماری سیستم، ویژگیهای عملکردی و حوزههای کاربردی از خود نشان میدهند. سیستمهای SCADA که با نظارت متمرکز و کنترل از راه دور مشخص میشوند، برای برنامههای نظارت و کنترل{1} زمان واقعی مناسب هستند. برعکس، سیستمهای DCS از یک ساختار کنترل توزیعشده استفاده میکنند که{3}}کنترل زمان واقعی، تنظیم پارامتر، تشخیص عیب و سایر قابلیتها را ارائه میدهد و آنها را برای مدیریت فرآیندهای صنعتی در مقیاس بزرگ ایدهآل میکند. در کاربردهای عملی، کاربران باید بر اساس الزامات خاص و زمینه های عملیاتی، سیستم مناسب را انتخاب کنند.