دانلود پایان نامه
امکان انتقال سریع اطلاعات به سایر برنامه های کاربردی
امروزه علاوه بر نرم افزار های ممیزی مصرف انرژی نرم افزارهای دیگری جهت طراحی تجهیزات مصرف کننده انرژی با راندمان بالا وجود دارند.که در طراحی تجهیزات صنعتی و ساختمان های مسکونی و تجاری ، برآورد آلاینده های محیط زیست ، محاسبه هزینه مصرف انرژی کاربرد دارند و در نهایت در افزایش راندمان مصرف انرژی و جلوگیری از اتلاف آن نقش مهمی دارد [10] .
2-6- بررسی سیستم های SCADA
همانطور که در قسمت مقدمه به آن اشاره شد اصطلاح SCADA مخفف کلمات Supervisory Control AND Data Acquisition به معنی سیستم کنترل نظارتی و اکتساب داده های مورد نیاز می باشد.یک سیستم SCADA از تعدادی واحد سنجش از دور RTU تشکیل شده که اطلاعات محیطی را گردآوری کرده و به یک مرکز کنترل با پروتکل ارتباطی خاص انتقال می دهد.مرکر کنترل اطلاعات در یافتی را به روشهای مختلف مانند نمودار ، منحنی و یا به صورت عددی برای اپراتور نمایش می دهد و به اپراتور امکان می دهد که بتواند اعمال کنترلی مورد نیاز را به فرآیند اعمال نماید.اطلاعات دقیق و منظم امکان بهینه سازی عملیات در کارخانه یا فرآیند را ایجاد می کند از دیگر مزیت های آن بالابردن سطح اطمینان در عملیات است در مقایسه با سایر روش های غیرخودکار هزینه بسیار کمتری را جهت عملیات در بردارد.
2-6-1- تاریخچه سیستم های SCADA
اصطلاح SCADA از اواسط دهه 1960 با به کار گیری نخستین سیستم های کامپیوتر مرکزی جهت پایش فرآیند های صنعتی متداول شد .در این زمان شرکت های GE و Westinghouse در آمریکا پردازنده هایی که قابلیت استفاده در سیستم های SCADA را داشت تولید کرده بودند.با توجه به پیچیدگی ساختار نرم افزاری سیستم های SCADA ضرورت استفاده از سیستم های کامپیوتری با قابلیت های بیشتر احساس می شد.ینابراین شرکتهای دیگری مانند DEC و SDS وارد این عرصه شدند و کامپیوترهایی را به عنوان ایستگاه اصلی سیستم های SCADA طراحی نمودند. و قابلیت بازخوانی مداوم و پایش اطلاعات ، امکان هشدار و نمایش اطلاعات بر روی نمایشگرهای دیجیتال و ذخیره سازی اطلاعات به طور مداوم به این سیستم ها اضافه شد. بسیاری از سیستم های SCADA بر اساس بازخوانی مداوم اطلاعات از طریق ارسال درخواست از طریق سرور مرکزی و ارسال پاسخ از طرف درگاههای ارتباط از راه دور RTU عمل می کردند. درگاههای ارتباطی RTU در ابتدا توسط عرضه کنندگان سیستم SCADA توسعه یافته اند.RTU ها از قطعات الکترونیک که برروی بردهای مدار چاپی PCB نصب شده بودند در مکان هایی که لازم بود اطلاعات جمع آوری شود مانند تابلوهای کنترل نصب می شدند ازآنجا که RTU ها با سیستم کنترل مرکزی ارتباط مداوم داشتند نیاز به یک پروتکل ارتباطی برای پاسخ سریع ضروری می نمود که دارای امنیت بالایی در انتقال اطلاعات باشد .بنابراین برای اطمینان از رسیدن صحیح اطلاعات هر بسته از کاراکترهای CHECKSUM استفاده می شد . با توجه به لزوم انتقال سریع و امن اطلاعات تلاشهای بسیاری از طرف متخصصین IEEE جهت استاندارد سازی پروتکل های ارتباطی انجام شد.توسعه درگا ه های ارتباطی بر مبنای تکنولوژی میکروپروسسور در ایستگاه مرکزی بسیاری از مشکلات را کاهش داده و یک پردازنده می تواند با RTU ها یی که دارای پروتکل های ارتباطی مختلف هستند در یک زمان ارتباط برقرار نماید .یک ساختار ساده از RTU ها شامل درگاه های ارتباطی، کنترلر منطقی مرکزی، ورودی و خروجی های دیجیتال و آنالوگ تشکیل شده است سیستم های SCADA توسعه یافته ممکن است دارای صدها RTU باشند [12] .
2-6-2- ساختار سیستم های SCADA
1-درگاههای ارتباطی که شامل سیستم های RTU و PLC که با ادوات حسگر محیطی متصل شده اند و یا دستگا ه های دیگری را کنترل می نمایند.
2-یک سیستم ارتباطی که برای انتقال اطلاعات بین حسگرها سیستم های کنترل و کامپیوترهایی که در مرکز کنترل SCADA هستند استفاده می شود .
3-یک سیستم سرور مرکزی که به عنوان یک میزبان برای نصب نرم افزار SCADA مورد استفاده قرار می گیرد این سرور MTU هم نامیده می شود.
4-درگاه ارتباطی انسان-ماشین HMI که شامل یک مجموعه از نرم افزارهای سفارشی و یا استاندارد است که ارتباط کاربر را با سیستم میزبان فراهم می کند و از طریق آن کاربر می تواند اطلاعات ناحیه ای را مشاهده کند و یا فرامین کنترلی مورد نیاز را اعمال نماید [13] .
شکل 2-1- ساختار کلی سیستم های SCADA [13]
2-6-3- عملیات در سیستم های SCADA
در سیستم های SCADA عملیات زیر به طور معمول انجام می گیرد :
جمع آوری اطلاعات : در این مرحله کلیه اطلاعات محیطی مورد نیاز توسط سیستم های سنجش و سنسور ها اندازه گیری می شود .اطلاعات محیطی شامل گستره وسیعی از پارامترهای فیزیکی مانند دما ، فشار ، شدت جریان ، توان ، ولتاژ و…. می باشد .که در هر مورد به وسیله تجهیزات مشخصی که به منظور سنجش اطلاعات محیطی طراحی شده اند اندازه گیری می گردد.
انتقال اطلاعات به سایت اصلی یا اتاق کنترل مرکزی : بعد از مرحله اندازه گیری پارامترهای محیطی اطلاعات بدست آمده توسط مبدل های آنالوگ به دیجیتال به صورت اطلاعات رقومی در می آید و تحت پروتکل های مشخص ارتباطی به سایت اصلی انتقال می یابد.
استخراج آنالیزها و یا کنترل های مورد نیاز:بعد از وارد شدن اطلاعات به سیستم SCADA این اطلاعات مورد پردازش قر ار می گیرد و نتایج مورد نیاز از پردازش اطلاعات بدست می آید و در صورت نیاز بر اساس الگوریتم های از پیش تعیین شده فرآیند کنترلی مورد نیاز استنتاج می گردد.
نشان دادن اطلاعات بر روی مونیتورهای بهره برداران یا نمایشگرها :بعد از مرحله پردازش اطلاعات با توجه به ساختار نرم افزار و شکل برنامه آن اطلاعات مورد نیاز بهره برداران به صورت عددی و یا نمودار نمایش داده می شود .
در نهایت ارسال اعمال کنترلی مورد نیاز به فرآیند:در مرحله آخر فرآیندهای کنترلی که ازمراحل قبلی استنتاج شده است جهت اعمال به سیستم های کنترل ارسال می گردد [13].
2-6-4- مزایای استفاده از سیستم های SCADA
کامپیوتر می تواند مقدار بسیار زیادی از اطلاعات را ثبت و ذخیره نماید.
اطلاعات می تواند به هر طریقی که بهره بردار می خواهد نمایش داد ه شود.