ข้ามไปยังเนื้อหา
SCADA นั้นย่อมาจากคำว่า Supervisory Control And Data Acquisition เป็นระบบตรวจสอบและวิเคราะห์ข้อมูลแบบเรียลไทม์ (Real-time) ใช้ในการตรวจสอบสถานะตลอดจนถึงควบคุมการทํางานของระบบควบคุมในอุตสาหกรรมและงานวิศวกรรมต่างๆ เช่น งานด้านสื่อสารโทรคมนาคม (Telecommunication), โทรมาตร (Telemetry), การประปา (Waterworks), การบําบัดน้ําเสีย (Wastewater Treatment), การจัดการพลังงาน (Energy Management), อุตสาหกรรมเคมี (Chemical Industry), อุตสาหกรรมการกลั่นน้ำมัน (Oil Refinery),โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (Nuclear Power Plant), การขนส่ง (Transportation), อุตสาหกรรมยานยนต์ (Automotive Industry) เป็นต้น ตัวอย่างการใช้งานหนึ่งคือการใช้ ระบบสกาด้าตรวจสอบข้อมูลการรั่วไหลของของเหลวที่เกิดขึ้นในท่อขนส่งจากเซ็นเซอร์ตรวจจับแล้วส่งสัญญาณแจ้งเตือนให้ผู้รับผิดชอบทราบ โดยส่งข้อมูลสู่ส่วนกลางของระบบ
นอกจากนั้นระบบสกาดายังสามารถทําหน้าที่คํานวณและประมวลผลข้อมูลที่ได้จากฮาร์ดแวร์ต่างๆ เช่น PLC, Controller, DCS, และ RTU แล้วแสดงข้อมูลทางหน้าจอ หรือส่งสัญญาณควบคุมฮาร์ดแวร์ดังกล่าว เช่นหากอุณหภูมิของอุปกรณ์สูงเกินพิกัด อุปกรณ์จะถูกสั่งให้ปิดโดย PLC หรือ Controller สกาด้ายังสามารถเก็บรวบรวมข้อมูลที่ได้จากระบบควบคุมทั้งหมดไว้ในฐานข้อมูลเพื่อให้พนักงานหรือโปรแกรมอื่นๆ สามารถนําไปใช้งานได้ ระบบ SCADA ในปัจจุบันมีความสามารถในการมีความสามารถในการสื่อสาร ควบคุม และประมวลผลข้อมูล จาก I/O ของอุปกรณ์เช่น PLC DCS และ RTU ได้ ถึงระดับท่ีเกินหน่ึงแสน I/O และได้รับการพัฒนาให้มีความสามารถรองรับความต้องการใหม่ๆ ของผู้ใช้งานอย่างต่อเนื่องตลอดมา
ข้อดีของระบบ SCADA
Advantages of the SCADA System
- ลดกำลังคน (Reduction in manpower)
- มีบริการเสริมต่างๆ (Value added services)
- เรียกดูข้อมูลเรียลไทม์ได้ตามต้องการ (Real-time information on demand)
- พัฒนาความน่าเชื่อถือและบริการ (Improvement in reliability and service quality)
- ลดเวลาในการซ่อมและหยุดทำงานของเครื่อง (Reduction in repair time and system down time)
- ตรวจสอบพารามิเตอร์ในระบบขนาดใหญ่ง่าย (Easy to monitor large system parameters)
- ลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานและการบำรุงรักษา (Reduction in operation and maintenance costs)
- ตรวจจับข้อผิดพลาดและทําการแปลหรือโลคัลไลเซชันข้อผิดพลาดได้อย่างง่ายดาย (Ease in Fault Detection and Fault Localization – FDFL)
ฟังก์ชันของ SCADA
Four Main Functions
1. การรวบรวมข้อมูล (Data Acquisition)
การรวบรวมข้อมูลมักเกี่ยวข้องกับการแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิทัล อุณหภูมิจะถูกแปลงเป็นองศาเซลเซียส ความแรงของสัญญาณที่ถูกส่ง (Transmit Signal Strength) จะถูกแปลงเป็น dBm คุณภาพของช่องสัญญาณ (Channel Quality) จะถูกวัดเป็น Errored Second หรืแช่วงเวลาหนึ่งวินาทีระหว่างที่เกิดข้อผิดพลาดใดๆ ขึ้น
2. การสื่อสารข้อมูลผ่านเครือข่าย (Networked Data Communication)
ข้อมูลที่ถูกรวบรวมจะถูกส่งโดยอัตโนมัติหรือเมื่อมีการออกคำสั่งขอข้อมูลไปยังตัวคลังรวบรวมข้อมูลหรือมาสเตอร์ที่ต้นทาง ช่องทางการสื่อสารสามารถเป็นแบบอนาล็อก (T202, POTS) หรือดิจิตอล (RS485, TCP/IP) โทโพโลยีหรือลักษณะทางกายภาพของระบบเครือข่าย (Topology) ของระบบ SCADA โดยทั่วไปยังรวมถึงการตรวจสอบความถูกต้องของการขนส่งบางประเภทโดยไม่ขึ้นกับการตรวจสอบความถูกต้องของเนื้อหา
3. การนำเสนอข้อมูล (Data Presentation)
ข้อมูลที่รวบรวมได้รับการประมวลผล จัดระเบียบ และนำเสนอให้ผู้ควบคุมระบบ เพื่อช่วยให้การประกอบการตัดสินใจในการตอบสนองและควบคุมเป็นไปอย่างเหมาะสม การนำเสนอแตกต่างกันไป ตั้งแต่การนำเสนอข้อมูลโดยใช้ตารางไปจนถึงการนำเสนอแบบกราฟิกหรือแผนภูมิ
องค์ประกอบหลักของสกาด้า
Basic Components
1. อินพุต (Inputs)
อินพุต ทั้งสัญญาณดิจิตอลและอนาล็อก และรีเลย์เอาต์พุตหรือสัญญาณไฟฟ้าที่เชื่อมต่อโดยตรงกับองค์ประกอบในไซต์งานระยะไกล ซึ่งนี่เป็นจุดเริ่มต้นของฟังก์ชันสกาด้า เซ็นเซอร์และรีเลย์ควบคุมเหล่านี้ทำหน้าที่รับข้อมูล แต่ไม่สามารถตีความโปรโตคอลการสื่อสาร (Communication Protocol) ได้ด้วยตัวเอง แต่ระบบจําเป็นต้องมีวิธีการรวบรวมข้อมูลและรายงานผล RTU จึงเข้ามามีบทบาท
2. Remote Telemetry Units (RTUs)
RTU หน่วยโทรมาตรระยะไกล หรือระบบควบคุมและหน่วยทำงานระยะไกล เช่นเดียวกับ Programmable Logic Controllers (PLC) คือหน่วยคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กที่ปรับใช้ในภาคสนาม ณ ไซต์งานและตำแหน่งที่ตั้งเฉพาะ มันทำหน้าที่เป็นจุดรวบรวมสำหรับรวบรวมรายงานจากเซ็นเซอร์และส่งคำสั่งเพื่อควบคุมรีเลย์
3. Human Machine Interface (HMI)
HMI คือ เทคโนโลยีที่ช่วยให้มนุษย์สื่อสารและมีส่วนร่วมกับเครื่องจักรเพื่อตรวจสอบและควบคุมการดำเนินงานให้เป็นไปตามกระบวนการ ข้อมูลจะแสดงบน User Interface หรือหน้าจอผู้ใช้ของมาสเตอร์ยูนิต ข้อมูลที่ปรากฏควรเข้าใจและสามารถวิเคราะห์ได้อย่างง่ายดาย เนื่องจากจำเป็นต้องมีการตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อสัญญาณแจ้งเตือน ซอฟต์แวร์ HMI ที่ดีจะนำเสนอข้อมูลแบบกราฟิกที่ใช้งานง่ายโดยอ้างอิงจากแผนที่สายการผลิต
4. เครือข่ายการสื่อสาร (Communications Network)
เครือข่ายการสื่อสารคือสิ่งที่เชื่อมต่อมาตรวัดระยะไกลหรือโทรมาตร (Telemetry) และสกาด้าเข้าด้วยกัน ในสถานที่ห่างไกลหรืออยู่สถานที่คนละที่ ปัจจุบัน หนึ่งในเทคโนโลยีการสื่อสารที่ใช้กันมากที่สุดคืออีเทอร์เน็ต (Ethernet)
โครงสร้างของระบบ
SCADA Architecture
ระบบสกาด้าได้มีการพัฒนาถึงสี่ครั้ง: Monolithic, Distributed, Networked, และ Web-Based ส่วนใหญ่แล้ว ระบบนี้ประกอบด้วยอุปกรณ์ปฏิบัติการ โปรเซสเซอร์ภายใน PLCs RTUs เทอร์มินัลหลัก อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะ และพีซีที่มี HMI อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ง่ายต่อการทำความเข้าใจ โครงสร้างของ SCADA จะแบ่งออกเป็นสองประเภท: ฮาร์ดแวร์กับซอฟต์แวร์
โครงสร้างฮาร์ดแวร์ (Hardware Architecture)
โครงสร้างของฮาร์ดแวร์ของระบบนี้แบ่งออกเป็นสองส่วน:
- เลเยอร์ไคลเอนต์ (Client Layer): สำหรับประสานระหว่างเครื่องกับมนุษย์
- เลเยอร์เซิร์ฟเวอร์ข้อมูล (Data Server Layer): สำหรับการประมวลผลข้อมูล
สถานีสกาด้าประกอบด้วยพีซีเพียงเครื่องเดียว ปกรณ์และเซิร์ฟเวอร์ข้อมูลสื่อสารกันผ่าน RTU หรือ PLC ตัวโปรแกรมเมเบิลลอจิกคอลโทรลเลอร์จะเชื่อมต่อโดยตรงกับเซิร์ฟเวอร์ข้อมูลหรือผ่านบัสและเครือข่าย ระบบนี้ใช้ LAN และ WAN ในการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์กับสถานีหลัก เซ็นเซอร์เชื่อมต่อกับ PLC หรือ RTU ที่แปลงสัญญาณเซ็นเซอร์เป็นข้อมูลดิจิทัล ข้อมูลจะถูกส่งไปยังหน่วยหลักเพื่อรับฟีดแบค เมื่อได้รับการตอบรับ RTU จะปล่อยสัญญาณไฟฟ้าไปยังรีเลย์
โครงสร้างซอฟต์แวร์ (Software Architecture)
เซิร์ฟเวอร์ส่วนใหญ่ใช้สำหรับฐานข้อมูลแบบเรียลไทม์และการทำงานหลายอย่างพร้อมกัน และมีหน้าที่รับผิดชอบในการจัดการและรวบรวมข้อมูล โครงสร้างซอฟต์แวร์ของระบบสกาด้าประกอบด้วยโปรแกรมช่วยคาดการณ์แนวโน้มและการวินิจฉัยข้อมูล โปรแกรมยังช่วยในการจัดการข้อมูล เช่น ข้อมูลโลจิสติก ตารางการบำรุงรักษา แบบแปลนแผนผังของเครื่องหรือเซ็นเซอร์เฉพาะ และคู่มือการแก้ไขปัญหา
ผลิตภัณฑ์ที่เข้ากันได้กับสกาด้า
SCADA Compatible Products
อ้างอิง: กรมทรัพยากรน้ำ, DPS Telecom, Electrical & Electronics Engineering Group