المؤسسات الكبيرة في وقتنا الحالي تحتاج إلى أنظمة عديدة مُتطورة وذلك من أجل السيطرة والتحكم في البيانات الخاصة بها، ويعتبر نظام سكادا أحد أهم الأنظمة التي من خلالها يمكن عمل ذلك الأمر، فضلاً عن كونه يقوم بمجموعة من المهام المختلفة التي تُسهل عمل المؤسسات والشركات الكبرى، ويرغب جميع مُلاك تلك المؤسسات في التعرف على هذا النظام وكيفية عملة ومما يتكون، وهذا الأمر سنعمل على توضيحيه بصورة تفصيلية عبر مقالنا هذا.
جدول محتوى المقالة
مهام نظام سكاد
كلمة سكادا (SCADA) هي اختصار لمجموعة من الكلمات في اللغة الإنجليزية وتشير إلى Supervisory Control And Data Acquisition وبالترجمة للغة العربية تعني (التحكم الاشرافي واستحصال البيانات) ذلك معنى كلمة نظام سكادا الذي يتكون من بعض من العناصر المختلفة. وعبر ما يلي سنتعرف على بعض المهام الخاص بهذا النظام:
- عبر هذا النظام يمكن السيطرة أو التحكم بشكل كبير في العمليات الصناعية والإنتاجية وذلك على الصعيد المحلي والدولي.
- يستطيع النظام مراقبة البيانات ثم جمعها ثم العمل على معالجتها.
- التعامل بصورة مباشرة مع الحساسات والأجهزة إضافة إلى الصمامات والمضخات والمستشعرات والمفاتيح. وذلك الأمر يتم بواسطة البرامج التي تخص أنظمة تشغيل الحاسب الآلي.
- يقوم النظام بتسجيل مختلف الأحداث ثم حفظها داخل ملفات خاصة بها.
وبناء على جميع المهام التي يقوم بها النظام يعتبر ذلك النظام ضمن أهم الأنظمة للمؤسسات الصناعية. وذلك فضلا عن الأهمية الخاصة به في المحافظة على الكفاءة التي تخص سير العمل وهو سريع بشكل كبير في معالجة البيانات الأمر الذي يجعل المؤسسة قادرة على اتخاذ القرارات بشكل سليم.
مكونات نظام سكادا
نظام سكادا يتكون من مجموعة من العناصر المختلفة. وكل مكون يمتلك وظيفة خاصة به ليقوم النظام بوظيفته بصورة كاملة في نهاية الأمر للحصول على نتائج جيدة، وفيما يلي سنتعرف على مكونات هذا النظام:
- يتكون هذا النظام من وحدات التحكم الرئيسية Master Terminal Units (MTUs).
- وحدات التحكم عن بعد Remote Terminal Units (RTUs).
- أجهزة الاستشعار والمعدات: والتي تُستخدم لجمع البيانات من البيئة الميدانية.
- واجهة المستخدم الرسومية (HMI) Human Machin Interface والتي تتيح للمستخدم مراقبة والتحكم واستعراض البيانات.
- يحتوي النظام على محطات عمل تخص المشغل الرئيسي.
- المكون الأخير في هذا النظام هو وحدة ونظام الاتصالات (Modem) حيث انه المسئول عن ربط وحدات التحكم عن بعد (RTU) بنظام التحكم الرئيسي (MTU).
مثال توضيحي لفهم كيفية عمل منظومة سكادا
فالنفترض ان لديك نظام ري ذكيًا للحقول ويُستخدم نظام SCADA
- نستخدم أجهزة الاستشعارات: في قياس نسبة الرطوبة ودراجات الحرارة ومستوى الماء.
- نستخدم وحدات التحكم عن بُعد (RTU): في ربط وتجميع البيانات من اجهزة الاستشعارات.
- نستخدم الـ Modem وأنظمة الاتصالات لارسال تلك البيانات من الـ RTU (وحدة التحكم عن بُعد) الى الـ MTU (وحدة التحكم الرئيسية) والعكس صحيح.
- نستخدم وحدة التحكم الرئيسية (MTU): في تجميع البيانات المُرسلة من ال RTU.
- تُحلل وحدة التحكم الرئيسية (MTU) تلك البيانات ثم تُحدد كمية المياه اللازمة لكل حقل.
- تُرسل وحدة التحكم الرئيسية (MTU) الأوامر إلى وحدة التحكم عن بُعد (RTU) مرة اخرى وذلك لاغلاق او فتح صمامات الري حسب دراجات الحرارة المُرسلة وكمية المياه المتوفرة في خزانات المياه.
- تعرض وحدة التحكم الرئيسية واجهه رسومية (HMI): وذلك من أجل تُمكين المُشغلين من ضبط اعدادات الري ومراقبة النظام.
يمكنك أيضاً قراءة: الفرق بين الواقع الافتراضي والواقع المعزز كل ما تحتاج معرفته في 6 نقاط.
استخدام نظام سكادا
تستخدم الشركات المختلفة بشكل واسع أنظمة SCADA بالإضافة إلى المؤسسات الصناعية سواء كانت عامة أو خاصة، بهدف الحفاظ على جودة الإنتاج وضمان سلاسة العمليات. ويُعتبر هذا النظام أساسيًا في عدة قطاعات، منها:
- قطاع النفط والغاز.
- القطاع الذي يخص النقل والطاقة.
- قطاع الأطعمة والمشروبات.
- قطاع التصنيع إضافة إلى إعادة التصنيع.
الأنواع الخاصة بنظام سكادا
هناك مجموعة من الأنواع المختلفة التي يتكون منها SCADA System. وتم العمل على تصنيف تلك الأنواع إلى 4 أجيال بشكل متباين ومختلف، وعبر السطور التالية سنتعرف على كل منها:
- الجيل الأول من النظام وتم العمل على اختراعه في وقت مبكر.
- الجيل الثاني من النظام وتم العمل على ابتكاره بعد الجيل الأول وتقسيمه إلى عدة أنواع.
- الجيل الثالث وهو جيل يكون مشبوك عن طريق الإنترنت وذلك من أجل التحكم عن بُعد.
- الجيل الأخير هو الرابع من نظام سكادا ويعتبر الأكثر تطورا من بين الأجيال السابقة.
نظام سكادا ومرحلة التطوير
يتواجد نظام سكادا منذ فترة الخمسينات وتم العمل على تطويره مع مرور الوقت لتنفيذ مهام أصعب وبشكل أكثر كفاءة عن السابق. وعبر السطور التالية سنشرح مراحل تطور هذا النظام:
نظام سكادا في الخمسينات
في عام 1950 انتشرت عملية استخدام المعالجات المختلفة في التحكم بالمصانع. وتم استخدام هذا النظام من جانب منشآت الغاز والنفط وذلك مع وجود تحكم إشرافي.
نظام سكادا في الستينات
بعد مرور أعوام بدأ القياس عن بعد في الظهور من أجل العمل على نقل البيانات إلى المواقع التي تخص المراقبة البعيدة، وذلك كان له أهمية كبيرة فيما بعد.
نظام سكادا في السبعينات
- بعد انقضاء عقد تم استخدام مصطلح سكادا من أجل العمل على وصف النظام الذي يعمل على استخدام المُتحكمات الصغيرة من أجل المراقبة إضافة التحكم بصورة كبيرة على نطاق واسع.
- وفي ذلك الوقت لم يكن النظام عملي بشكل كبير، فكان عبارة عن بعض من الآلات الضحمة، إضافة إلى بعض من الوحدات المعزولة بصورة كاملة بسبب عدم تواجد الشبكات.
- يمكننا القول ان SCADA System في هذه الفترة كان عبارة عن بعض من الوحدات المعزولة المستخدمة في عملية التحكم في المنشآت بدون عقل مركزي.
نظام سكادا في التسعينات
- في ذلك الوقت تمكن النظام بشكل كبير في التواصل مع الأنظمة المرتبطة. وذلك بسبب وجود تقلص في الحجم الخاص بالحواسيب فضلا عن ظهور مجموعة من الشبكات المحلية.
- ظهرت كذلك بعض من البرمجيات التي تخص واجهة المستخدم. ولكن في ذلك الوقت الاتصالات كانت محدودة بسبب الملكية الخاصة، وتعتبر تلك الفترة مرحلة تطور في النظام.
سكادا بين 1990 إلى 2000
- تم الاعتماد في هذا التوقيت على البنية التي تخص الأنظمة المفتوحة وهي تستخدم بروتوكولات مختلفة بحيث تكون متاحة لمختلف الشركات التي تعمل في مجال التصنيع.
- ذلك الأمر جعل تلك الأنظمة قادرة على التواصل عن طريق مجموعة من الشبكات المختلفة والتي تتبع مخدمين مختلفين.
- ومن الجدير بالذكر أنه تم العمل على تسمية النظام في ذلك الوقت باسم النظام الشبكي لنظام سكادا، ويمكن أن نقول أنها فترة استخدام بنية الأنظمة المفتوحة.
- ولم يستمر استخدام النظام بتلك الطريقة لفترة طويلة. وذلك لأن التكنولوجيا التي تتعلق بالحواسيب تطورت مع مرور الوقت وأصبح هناك قاعدة بيانات افتراضية تخص تكنولوجيا المعلومات أطلق عليها اسم لغة الاستعلام البنيوي (SQL).
- والقائمين على تصميم نظام سكادا لم يقم أي منهم بالعمل على تأمين القواعد التي تخص البيانات ضمن النظم. وذلك جعل الأنظمة تفقد الأهمية الخاصة بها بشكل سريع.
يمكنك أيضاً قراءة: هل سيؤدي عالم التكنولوجيا إلى فقدان الوظائف.
نظام سكادا في وقتنا الحالي
- تمكن SCADA System من التأقلم بشكل كبير مع مختلف التطورات التكنولوجية وقد تم تبني كذلك SQL ومعها تطبيقات الويب المختلفة ضمن تلك التطورات التكنولوجية.
- ومن الجدير بالذكر أن النظام الجديد يسمح بالاطلاع على المعلومات التي تخص المنشأة. وذلك من أي مكان داخل العالم فيما يعرف باسم خاصية الزمن الحقيقي.
- تسهل عملية امتلاك تلك البيانات تحسين المنشآت بكل تأكيد لأنها تمكن المشغلين من الاستجابة إلى الطلبات التي تخص نظام سكادا. وذلك مع تواجد اعتماد على تحليل النظام والبيانات المحفوظة.
- يمكن أن تحدث تلك العملية بين مكتب في منطقة معينة حول العالم وبين حاسب في منشأة وذلك بفضل التكنولوجيا الحديثة.
- أصبح من المستطاع العمل على أرشفة البيانات بسبب أنظمة سكادا التي تمتلك قدرة على تبني قواعد البيانات ومن ثم العمل على استخدامها داخل التطبيقات الحديثة من أجل تحسين عمل المنشأة.
الخاتمة
في نهاية دليلنا نكون قد أتممنا بنجاح شرح نظام سكادا. ونتمنى أن يكون ذلك المقال قد حصلتم منه على أكبر استفادة من المعلومات. بينما ندعوكوا لقراءة مقالات أخرى تخص مجال التكنولوجيا وكل ما هو جديد من موقعنا منصة تنقيب.
