ما هو نظام سكادا ؟

نتحدث في هذا التقرير عن نظام سكادا إذ أنه عبارة عن نظام بموجبه يتمكن المستعمل من أن يجمع ويراقب البيانات وأن يتحكم بها، كما أن مصطلح سكادا (SCADA) هي اختصار لـ (Supervisory control and data acquisition)، ويتشكل نظام سكادا من عدد كبير من عناصر من أجهزة وبرمجيات، والتي بدورها تقوم بالسماح لمنظمات والمؤسسات الصناعية والتجارية للقيام بالكثير من المهام.

مهام نظام سكادا

• ومن أبرز تلك المهام، التحكم والسيطرة على العمليات الإنتاجية والصناعية دوليًا ومحليا، بالإضافة إلى أنه يسمح للمستخدم بأن يراقب ويجمع البيانات ويعالجها، ويتعامل بشكل مباشر مع الحساسات والأجهزة والمستشعرات والمضخات والصمامات، من خلال برامج أنظمة تشغيل الحاسوب.
• سجل الأحداث واحفظها في ملفات خاصة، ومن ثم يعد  نظام سكادا، من الأنظمة الهامة للغاية بالنسبة للمؤسسات الصناعية، بالإضافة إلى أهميته في المحافظة على كفاءة العمل، والسرعة الكبيرة في مسألة معالجة البيانات؛ ما يسمح الفرصة لاتخاذ قرارات صحيحة.
• ولكن في الواقع أن هذا النظام أعقد، إذ أن هناك في النظام أماكن جرى تخصيصها للمعلومات التشابهية وأخرى للرقمية، فمثلا في نظام ضخ مواد من مكان لآخر علينا أولاً فتح الصمامات ثم أعطي الأمر بشأن تشغيل المضخة ذلك التتابع بالعمل يجب أن يمثل بنظام سكادا بشكل سليم، وعندما يحدث خلل في أحد المراحل سيعطي نظام سكادا تنبيه بحدوث خلل كي يصار إلى معالجته.
• ويكون في مقدور الحاسوب أن يقوم بتلخيص وإظهار المعلومات التي وردت إليه وأن يرسم منحنيات تقوم بتوضيح القيم التشابهية للمعلومات التي ترد على فترة زمنية معينة، وعليه أيضا أن يجمع المعلومات ويلخصها في تقرير يصدر لمدير النظام يظهر فيه سير العمل دوريًا في فترات معينة.

مكونات نظام سكادا

• يحتوي نظام سكادا على جزئين من التجهيزات البرمجيات والمادية، حيث تجمع التجهيزات المادية البيانات من المحطات المتنوعة حيث ترتبط بالمتحسسات التي توجد على المعدات وترسلها من خلال نظام الاتصال إلى مركز سيطرة يشتمل على الحواسيب التي تقوم بحمل البرمجيات والأخير يعالج البيانات ويمثلها ويعرضها على شكل رسوميات لكي يستطيع المستعمل من مراقبتها وكذلك يستطيع أن يتخذ القرارات بإدخال وحدات إلى العمل أو إخراجها وفق الضرورة.
• وبشكل عام، يتشكل نظام سكادا من 4 مراحل بصورة تسلسلية من المحطات المتنوعة حتى مركز السيطرة هي، مرحلة تجميع البيانات وتتكون من وحدات (RTU&DAS) حيث أنها ترتبط بالأجهزة بشكل مباشر من خلال الحساسات، وهناك وحدة الاتصال بين محطات التجميع ومراكز السيطرة والوسط المستعمل لكي تنقل المعلومات، وهناك مراكز السيطرة التي تحتوي على الحواسيب وبرامج السيطرة، وهناك وحدات عرض المعلومات، بعد معالجتها وبيات موقف المعدات من العمل.

أنواع نظام سكادا

يتكون نظام سكادا أكثر من نوع، حيث جرى تصنيفها إلى 4 أجيال متباينة، فالجيل الأول من نظام سكادا، أبتكر بشكل مبكر، أما الجيل الثاني من هذا النظام ، والذي جرى لاحقا تقسيمه، وبالنسبة للجيل الثالث من نظام سكادا المشبوك على الشبكة العنكبوتية، والجيل الرابع والأخير من نظام سكادا، هو الأهم على الإطلاق.

من يستخدم نظام سكادا

تستعمل كل أنواع نظام سكادا عن طريق المؤسسات والشركات الصناعية في كل القطاعات، العامة والخاصة، ويستخدم نظام سكادا في مسألة المحافظة على سير العمل، جودة الإنتاج، واتخاذ القرارات، ويعتبر هذا النظام العنصر الأساسي للكثير من الصناعات، والقطاعات الحديثة مثل، النفط، الطاقة، الغاز، النقل، التصنيع، الأطعمة، إعادة التصنيع، والمشروبات.

منظومة تجميع البيانات

هو عبارة عن نظام تجميع المعلومات، حيث أنه كابينة تشتمل على مجموعة نقاط ربط خاصة بمعلومات المحولات والخطوط في المحطة وتربط بقابلوات تشتمل على عدد كبير من أسلاك ومن ثم يجرى ربط تلك النقاط إلى جهاز نقل المعلومات RTU، ويمكن أن نقسم المعلومات التي تخص المحطة والتي يجرى نقلها إلى جهاز نقل المعلومات (RTU) ومن ثم إلى مركز السيطرة كما يلي:

شارات تقوم بتحديد وضعية قواطع الدورة والفواصل في المحطة من حيث حالة الفتح والغلق ونأخذها من relay وشارات الحماية للمحولات والخطوط مثلًا شارة مناولة البعد والغلق الذاتي ومحسسات حرارة الزيت ومناولة الأرض، وهناك قراءات الفولتية والتيار والقدرة الحقيقية والخيالية وتؤخذ من مقاييس محولات القدرة.

وهناك شارات ( ميكاوات – ساعة ) التي تخص معرفة كمية الصرف والانتاج في وحدات المحولات والتوليد وتؤخذ على شكل نبضات من مقاييس الكيلوواط – ساعة، وبعد أن يجرى تجميع تلك النبضات في جهاز نقل المعلومات (RTU) يرسلها بصورة دقيقة للغاية في نهاية كل ساعة إلى مراكز السيطرة.

وهناك شارات التحكم في فتح وغلق قواطع الدورة الخاصة بالمحولات والخطوط والباص كوبلر وشارة التحكم في خفض ورفع مستوى الفولتية في المحولات لمحطات 400 كيلو فولت حيث تستلم تلك الأشارات من خلال جهاز نقل المعلومات من مركز السيطرة ويجرى توصيلها إلى كابينة نظام تجميع المعلومات من أجل تسهيل ربطها إلى مناولات ثانوية وملفات خاصة بفتح وغلق قواطع الدورة في المحطة.

وحدات التحكم الطرفية

جهاز نقل المعلومات يجمع المعلومات من الوحدات المتنوعة وإرسالها إلى مراكز السيطرة، إذ تتشكل وحدة التحكم الطرفية من وحدة CPU ومصدر للقدرة وذاكرة لخزن المعلومات خلال التعامل معها بالإضافة إلى وحدات إخراج وإدخال للشارات سواء كانت متصلة أو رقمية ويتصل بالمتحكم المنطقي عن من خلال كيبل RS232 أو RS485 ويتصل كذا بحاسوب لعرض البيانات عن طريق كيبل ضوئي.

يجرى ربط المعلومات التي جُمعت في كابينة الداس إلى جهاز نقل المعلومات في المحطة (الار تي يو) من أجل نقلها وتجميعها إلى الحاسبة في مركز التحكم والسيطرة عن طريق وسائط الاتصالات المتوفرة بينهما والتي تكون لاسلكية أو سلكية وبسرعات متباينة تتراوح بين ( 50 إلى أكثر من 9600 ) بود والذي يعرف ب ( نبضة /ثانية ).

وتعد أجهزة نقل المعلومات واحدة من أبرز المفاصل لمراكز السيطرة إذ أن المستخدم ا يستطيع أن يحقق المفهوم الخاص بالتشغيل الكفؤ والأمثل والأبرز للمنظومة الكهربائية دونها.