دورة في السكادا و انظمة الاتصالات

مزودات الطاقة

مزودات الطاقة Power Supply, و التي لا بد من توافرها في جميع الوحدات الموزعة في المصنع, و خصوصا اذا كانت من نوع ال DC, حيث يعمل مزود الطاقة Power Supply غلى التحويل من 220 V AC الى 24 V DC غالبا, و كذلك الامر بالنسبة الى وحدات المعالجة المركزية CPU, و التي يفترض ايضا ان تحتوي على بطارية لحماية البرنامج في حال انقطاع الطاقة الكهربائية, اما في الانظمة الكبيرة فيفضل استخدام ال UPS, و الذي يعمل على تزويد النظام بالطاقة الكهربائية لمدة كافية لاطفاء النظام بشكل امن.

الكوابل المستخدمة في الاتصالات

الكوابل المستخدمة في الاتصالات Landline هو المصطلح المطلق على كوابل الاتصال في انظمة السكادا, يعتمد اختيار نوع الكوابل على التطبيق المستخدم, التكلفة, سرعة البيانات المنقولة, التردد المطلوب لوحدات ال RTU, و نوع التكنولوجيا المقدمة في الموقع.

عند استخدام الكوابل يجب الاخذ بعين الاعتبار العوامل الاتية:
- نوع التطبيق.
- نوع الكيبل المستخدم و الغطاء Shielding حيث يؤثر على الضجيج Noise.
- مسار الكيبل و طريقة توصيله.
- مقاومة الكيبل حيث تؤثر على توهين الاشارة Signal attenuation.
- مواسعة الكيبل حيث تؤثر على سرعة نقل البيانات.
- التوصيل و الانهاء حيث يؤثران على كلفة التوصيل و الزمن اللازم لانهاء عملية التوصيل.

يعتبر التداخل الكهرومغناطيسي و الضجيج عاملا مهمان للاخذ التعامل مع تصميم انظمة السكادا, يمكن تعريف الضجيج بانه الاشارة التي المولدة بشكل عشوائي و غير مرغوب فيه, و التي تتداخل مع الاشارة الاصلية.
من الممكن ان يتولد الضجيج من النظام نفسه (Internal Noise) او من مصادر خارجية (External Noise), و هذه بعض الامثلة:

الضجيج الداخلي:
- الضجيج الحراري بسبب حركة الالكترونات داخل الدائرة الكهربائية.
- وجود عيوب في تصميم الدائرة.
- الاشارات المشوشة من دوائر المذبذبات و المضخمات.

الضجيج الخارجي:
- طبيعي المصدر( الكهرباء الاستاتيكية).
- التداخل الكهرومغناطيسي EMI(Electromagnetic interference).
- التداخل الراديوي RFI(Radio frequency interference).
- التداخل في الاشارات (Crosstalk).

من المهم جدا عند التعامل مع الضجيج معرفة انه يتم بشكل طبيعي و غير متوقع, و لذلك يعتبر تصميم الانظمة بعيدا عن الضجيج من التحديات.

يتم قياس نسبة الاشارة الى الضجيج SNR من خلال الديسيبل dB:
SNR = 10 log (S/N) dB

في نظام الكوابل, تعتبر نسبة SNR ما قيمته 20 dB قيمة عالية جدا للضجيج, بينما تعتبر نسبة 60 dB مقبولة, مع الاخذ بعين الاعتبار الفروقات بين تطبيق و اخر و نوع الكوابل المستخدمة.

وسائل التقليل من الضجيج:
- استخدام الكوابل المغطاة Shielded حيث تمر التيارات المتولدة من الضجيج الى الارضي من خلال ال Shield.
- لي و فصل اطراف التوصيل Twisting و الذي يعمل على معاكسة الاشارات الناتجة عن الضجيج لبعضها و الغائها.
- استخدام اسلاك منفصلة لسلك العائد Return للاشارات المختلفة, لان اساتخدام سلك واحد لاكثر من اشارة يؤدي الى تاثير مقاومة السلك على باقس الاحمال, بحيث يتولد تيار بسبب المقاومة الكبير و يعمل على زيادة الضجيج كما يبين الشكل:

- الفصل بين كوابل التحكم Control و كوابل القدرة العالية Power, و ابقاء كوابل القدرة العالية متلاصقة مع بعضها قدر الامكان لزيادة الغاء التاثير المغناطيسي مع بعضعها قدر المستطاع.
- استخدام التاريض المناسب و التاكد من عمله بشكل جيد.
- توصيل الغطاء Shield بالارضي من جهة واحدة فقط.

جزاكم الله خيرا اخى العزيز واعانك الله على اكمال الدوره ان شاء الله

_________________
I am so far behind, I think i am first

السلام عليكم
مستوى راقى لرشرح كلنا نتابعك جزاك الله خيرا

_________________
دورة في السكادا و انظمة الاتصالات - صفحة 2 Untitled5

جزاكم الله خيرا مهندس عبد الرحمن على الشرح الرائع نتابعك وفى حالة اى استفسار سوف نسألك لكن عندى رجاء بسيط بعد الانتهاء من الفصل الثالث برجاء رفع الصيغه بى دى اف لأنى اقوم بطباعتها لعدم قدرتى على القراءه من على الكمبيوتر

boy abdo كتب:: جزاكم الله خيرا مهندس عبد الرحمن على الشرح الرائع نتابعك وفى حالة اى استفسار سوف نسألك لكن عندى رجاء بسيط بعد الانتهاء من الفصل الثالث برجاء رفع الصيغه بى دى اف لأنى اقوم بطباعتها لعدم قدرتى على القراءه من على الكمبيوتر

بارك الله فيك اخي الكريم

انا اقوم بكتابة الدورة على ملف Word ومن ثم اقوم بنقلها الى المنتدى.

و لذلك ان شاء الله بعد الانتهاء من كل فصل ساحوله الى ملف PDF و اقوم بتحميله.

المحطة الرئيسية

يمكن النظر الى المحطة الرئيسية/ المركزية على واحدة او اكثر من المحطات المشغلة Operator Station مربوطة مع بعضها بشبكة LAN, و هي عبارة عن اجهزة حاسوب يطلق عليها اسم سيرفرات, و هي اجهزة ذات مواصفات عالية بالاضافة الى توفر غطاء خاص لمنع الغبار Dust من التسرب اليها.

من الضروري توفر التالي في المحطة الرئيسية:
- وجود واجهة للمشغل Operator يتمكن من خلالها التحكم بالاجهزة المختلفة البعيدة من خلال RTU.
- امكانية الولوج Logging الى البيانات التي يتم تجميعها عبر الناقل Field Bus.
- امكانية التعرف على الانذارات التي قد تحدث عن طريق ال RTU.

هناك عدة احتمالات لما يمكن ان تكون عليه المحطة الرئيسية بحسب حجم المنشاة, فقد تكون جميع ال PLC مع ال RTU مرتبطة معا و موجودة في غرفة واحدة, و مربوطة بالسيرفرات, مثل بعض مصانع الحديد, و هنا لا يوجد نظام DCS, لان الوحدات ليست موزعة بالمصنع, و لكن نظام السكادا مستخدم.

الاحتمال الثاني وجود مجموعة من ال RTU موزعة في المصنع, و مربوطة فيما بينها و بين مجموعة من وحدات المعالجة المركزية CPUs من خلال الناقل Field Bus, و هو ما يعرف بنظام ال DCS, تربط وحدات ال CPUs مع سيرفر رئيسي.

وقد يكون لدينا في المصانع الكبيرة شبكة LAN مكونة من عدد من السيرفرات كما تحدثنا سابقا, و ذلك للحاجة الى عدد اكبر من السيرفرات لمعاجة البيانات.

اما في المنشات الكبيرة فهناك ضرورة لوجود محطات فرعية Sub master Station بسبب بعد المسافات و صعوبة التحكم من مكان واحد, و من الضروروي ان تمتلك المحطات الفرعية الوظائف التالية:
- الولوج الى البيانات من ال RTU المجاورة.
- عرض هذه البيانات على محطة محلية للمشغل.
- اعادة نقل البيانات الى المحطة الرئيسية.
- نقل الاوامر من المحطة الرئيسية الى ال RTU المجاورة.

كما يتبين لدينا من الشكل فاته قد تكون هناك حاجة الى مجموعة من السيرفرات (المحطات) و التي سنتعرض الى وظائفها المختلفة عند الحديث عن انظمة Siemens و ABB لتوضيح الفكرة.

بعض الوظائف التي يمكن تحقيقها من المحطة الرئبيسية:
1) انشاء الاتصالات:
- تعريف ال RTU.
- برمجة اعدادات ال RTU و كل مدخل او مخرج.
- انزال برنامج التحكم و اكتساب البيانات الى ال RTU.
2) التحكم بوصلة الاتصالات:
- التحكم بوظيفة الرئيسي/ الفرعي Master \ Slave.
- الولوج الى الانذارات و الاحداث و تخزينها.
- ايصال المداخل و المخارج الى ال RTU بشكل الي.
3) التشخيص:
- توفير تشخيص دقيق للمشاكل التي من الممكن ان تحدث مع ال RTU.
- اكتشاف حدوث Overload في البيانات.

من الضروري وجدود سوفت وير خاص بانظمة السكادا, و هو مجموعة من البرامج التي تنزل ضمن حزمة واحدة, تحتوي هذه البرامج على الوظائف الخاصة بانظمة السكادا, بالاضافة الى برنامج التعامل مع ال RTU و تعريف انظمة الاتصال, بالاضافة الى التطبيقات المختلفة التي من الممكن الاستفادة منها مثل برامج عمل معايرة للاجهزة المختلفة من وحدة التحكم ان كانت الامكانية متاحة, او برامج تشخيص الاعطال.

سيتم ان شاء الله مناقشة هذه البرامج في الفصل القادم.

جزاكم الله خيرا اخى العزيز

_________________
I am so far behind, I think i am first

جزاكم الله خيرا المهندس عبدالرحمن على حسن الرد وتكملة الشرح الاكثر من رائعه

وجود دعم للنظام

عند التعامل مع انظمة السكادا لا بد من توفر نظام موثوق و مدعم, ففي حالة حدوث خلل او عطل في احد اجزاء النظام فلا بد من وجود بديل, و ذلك لمنع حدوث كارثة في بعض الاحيان, و لحماية الاشخاص و الممتلكان على حد سواء, و بالطبع توفر شركات الاوتوميشن الخيار باستخدام دعم لجميع الاجهزة الموجودة في النظام, و هو ما يطلق عليه الدعم Redundancy, الا ان الجانب الاقتصادي له دور كبير في هذا الموضوع, فعمليا استخدام بديل لكل الاجهزة في النظام هو امر مكلف للغاية, و لذلك يتم استخدام الدعم Redundancy في الاجهزة المهمة, و التي على راسها السيرفرات Workstations, حيث انها جزء اساسي و حيوي في النظام, بالاضافة الى ال CPUs و التي يعتمد عليها منطق التشغيل Logic في المصنع, اما فقدان احد ال RTU كوحدة مداخل رقمية او تشابهية, او انفرتر على الرغم من اهميته الا انه لن يوقف المنشاة او خط الانتاج.

و لذلك فان الاجهزة التالية هي التي يستخدم الدعم Redundancy فيها عادة:
- السيرفرات.
- وحدة المعالجة المركزية.
- الذاكرة الرئيسية.
- وحدات الاتصال.

هناك عدة احتمالات لانظمة يمكن استخدام الدعم فيها, ابسطها استخدام الية تبديل Switch Mechanism للتغيير الى الجهاز البديل في حالة حدوث فشل Failure للجهاز الرئيسي.

يمثل الشكل التالي الاحتمال الثاني و المستخدم غالبا في انظمة السكادا, هنا يستخدم مؤقت كلب الحراسة Watchdog Timer (WDT) حيث يتم تفعيله ما لم نعمل ال CPU الرئيسية على عمل Reset له خلال فترة معينة من الزمن, حالما يتم تفعيل ال WDT يتم التحويل مباشرة بين ال CPU الرئيسية و الفرعية, و بالطبع فان الذاكرة التي تحتويها ال CPU الفرعية هي ذاكرة سريعة التحميل, و لذلك فانه عند عملية التحويل و التي تتم خلال لحظات تكون ال CPU الفرعية محملة بالبيانات حتى تلك اللحظة.

الفصل الثالث على ملف PDF على الرابط التالي:

[url]http://www.4shared.com/document/Kb1wT3aZ/SCADA_3.html
[/url]

جزاك الله كل خير[b]

مشكور اخي العزيز علي هذا الموضوع الذي اكثر من رائع

جزاكم الله خيرا المهندس عبدالرحمن .....عمل رائع

الفصل الرابع: السوفت وير الخاص بانظمة السكادا

تحدثنا في الفصل السابق عن الهاردوير الخاص بانظمة السكادا, و تكلمنا عن وجود حزمة من البرامج المترابطة و التي تقوم بالمهام المتنوعة لانظمة السكادا, سنتعرض في هذا الفصل الى المتطلبات في هذه البرامج بالتفصيل.

واجهة الانسان الالة HMI (Human Machine Interface).

ما هو مفهوم ال HMI, هو مفهوم وجود اداة تفاعلية بين الانسان و الالة, تستخدم الواجهة الرسومية Graphic Interface حتى يتمكن المشغل operator من تشغيل المنشاة بسهولة, كما يبين الشكل التالي, فمثلا يستطيع المشغل ان يرى كمية السائل في خزان معين و ان يتم انذاره في حالة نزول المستوى او امتلاء الخزان, او ان يرى هيكلية لالة يعمل عليها. و ذلك حتى يتمكن من تقرير حالة الالة و شروطها, و القيام بمجموعة من الاعدادات اللازمة.

لل HMI اسماء مختلفة تعرف فيها:
- شاشات اللمس Touch Screens.
- العارضات Displays.
- واجهة الانسان الالة HMI (Human Machine Interface).

صورة الخزان السابقة هي مجرد صورة, و الاشارة التي نتفاعل معها في فقط اشارة المستوى و التي نحصل عليها من حساس مستوى مربوط مع ال PLC, و اشارة البلفات مثلا, ولكن يتم استخدام الصور لعمل نموذج تفاعلي بين المشغل و الالة, من الضروري معرفة ان منطق التشغيل Logic يتم من خلال ال PLC و ليس من خلال ال HMI و التي وظيفتها ان تعرض البيانات فقط.

من الممكن استخدام ال HMI من خلال عدد كبير من الاجهزة, منها شاشات مخصصة لذلك كما يبين الشكل التالي, او من خلال اجهزة حاسوب شخصية و هناك برامج متخصصة لعمل هذه الرسومات و تحتوي على مكتبة كبيرة من الرسومات الجاهزة بحيث تسهل عليك العمل, فلا داعي للعمل من الصفر.

الوظائف الاساسية لل HMI:
- عرض الانذارات في الالة.
- عرض حالة الالة.
- السماح للمشغل ببدا و انهاء الدورات التتابعية Sequence Sycles.
-مراقبة عدد بعض القطع.

المتطلبات من مصمم اجهزة ال HMI:
- وجود مساعدة.
- وجود مرجعية Feedback الى المستخدم.
- القدرة على التفاعل مع العملية الصناعية.
- وجود تقسيم ربما على شكل صفحات لتسهيل العملية.
- التعامل مع عدة عمليات صناعية بنفس الوقت.

بما يختلف ال HMI عن انظمة السكادا؟
يعتبر ال HMI جزء اساسي من نظام السكادا, حيث يتعلق بمفهوم المراقبة, الا ان مفهوم السكادا اوسع من ذلك بكثير, فهو يتعلق باكتساب البيانات و تخزينها Data Acquisition ضمن قاعدة البيانات و القدرة على استرجاع هذه البيانات ضمن اساليب معينة مثل التقارير و الرسوم البيانية Trends.

جزاكم الله خيرا اخى الفاضل

_________________
I am so far behind, I think i am first

جزاكم الله خيرا على هذا هذا الشرح الرائع مهندسنا العزيز عبدالرحمن مصلح((يارب اجعله فى ميزان حسناتك))

وجود قاعدة بيانات

لا بد لاي نظام سكادا من توافر قاعدة بيانات يعمل النظام على تخزين البيانات المكتسبة من العمليات الصناعية فيها,سنتعرض هنا الى مجموعة من المفاهيم التي تهمنا في هذا المجال:

OPC:
ربط و تضمين البيانات من اجل العملية الصناعية
OLE (Object Linking and Embedding) for Prosses Control

هو عبارة عن نظام اتصالات موحد تم انشاؤه بغرض التنسيق بين البيانات المتغيرة من المصنع و اجهزة التحكم من شركات اوتوميشن متعددة, و هو نظام مفتوح الملكية Open Standard, تم انشاء OPC بناء على مجموعة من التقنيات المطورة من شركة ميروسوفت مخصصة لعائلة يكروسوفت من انظمة التشغيل.

هذا النظام الموحد يستخدم مجموعة من المجسمات Objects, الواجهات و الطرق التي تستخدم في العملية الصناعية و عالم الاوتوميشن لعمل توافق و ارضية مشتركة بينها و بين انظمة تشغيل ميكروسوفت, يوفر هذا النظام اليات للدخول الى البيانات على مستوى الحقل ( اي الاجهزة الرتبطة بال RTU الموزعة مثل الحساسات و البلفات) من خلال سيرفرات المصنع, هذا النظام متبع لدى العديد من الشركات وتبقى اليته كما هي بغض النظر عن الجهاز المستخدم, الهدف هو التخفيف على شركات الاوتوميشن و اعطاؤهم الية مشتركة للعمل حيث تمتلك هذه الشركات شركات تعمل معها لانتاج برمجياتها. بحيث تعمل برامج السكادا و HMI على ربط البيانات مع اجهزة الحقل.

البرتوكولات التي يعمل وفقها ال OPC:
1) (OLE (Object Linking and Embedding:
هي تقنية طورتها شركة ميكروسوفت بحيث تسمح بتضمين ووصل مجموعة من البرامج مع بعضها على شكل مجسمات Objects, فمثلا انت تقوم بتضمين جدول Excel ضمن ملف Word, او تضع رابط في ملف انترنت ليفتح ملف PowerPoint, هذه التقنية مهمة جدا في برامج السكادا, فكما تعرفنا سابقا انها تتكون من حزمة من البرامج المتكاملة و التي تعرض لنفس البيانات بطرق مختلفة,فمثل لدينا تعريف Address لبلف معين, يستخدم هذا التعريف من قبل احد البرامج لعمل ال logic, بينما يستخدم من برنامج اخر لعمل ال HMI له, و لذلك فمن الضروري لهذه البرامج ان تتمكن من تضمين البيانات و ربطها من خلال ال OLE عبر واجهات Interfaces مختلفة.

2) (COM (Component Object Model:
نظام واجهة ثنائية طورته شركة ميكروسوفت لعمل اتصال مع مجسم معين Object يتميز بتغير بياناته باستمرار مثل الحساسات و الاجهزة المختلفة المستخدمة في نظام الاوتوميشن.

3) (DCOM (Distributed Component Object Model:
و هو ايضا من شركة ميكروسوفت لعمل اتصالات بين مجموعة من البرامج التي تتوزع داخل شبكة حاسوب.

بالاعتماد على هذه الانظمة يعمل ال OPC سيرفر, و هو المسؤول عن الوصول الى البيانات من اجهزة مختلفة مثل ال PLC و انظمة ال DCS, فعادة عند محاولة الوصول الى البيانات من حاسوب الى PLC فلا بد من كتابة تعريف Driver, اما ال OPC فهو واجهة مشتركة لعدد كبير من الاجهزة و الذي يكتب مرة واحدة و يتم استخدامه من قبل برمجيات السكادا و HMI.

بما ان ال OPC سيرفر هو المسؤول عن عملية ربط البيانات, فمن الشائع تفقد السوفت وير الخاص بال OPC عند حدوث مشكلة انقطاع في البيانات للتبع العطل وحل المشكلة.

بارك الله فيك اخي العزيز

جزاك الله خير وبارك فيك واعانك علي الاكمال

جزاكم الله خيرا .............نتابعك بجد واجتهاد

جزاكم الله خيرا

_________________
I am so far behind, I think i am first

جزاك الله كل خير على الدورة الاكثر من رائعة

لى اسئلة كثيرة عن الموضوع ولكن بعد تكملة قرائتى للدورة الممتازة

Mr/slC500 كتب:: جزاك الله كل خير على الدورة الاكثر من رائعة

لى اسئلة كثيرة عن الموضوع ولكن بعد تكملة قرائتى للدورة الممتازة

بارك الله فيك

و انا جاهز للاجابة عن اي استفسار للاخوة

نظام ادراة البيانات Database Management Systems(DBMS):

هي عبارة عن منظومة من برامج الحاسوب التي تعمل على على التحكم و تنظيم و صيانة قواعد البيانات, و التي هي عبارة عن مجموعة ضخمة من البيانات المترابطة فيما بينها, يسمح هذا النظام للمستخدمين في الانظمة الضخمة مثل انظمة السكادا بخزن البيانات و استرجاعها عند الحاجة بطريقة مهيكلة Structured, فهي توفر امكانية الخول الى البيانات Data Access, صحة البيانات Data Integrity, التحكم بالتزامن concurrency, و استرجاع البيانات من الدعم Back up, و هي خصائص لا بد ان تتوافر في السوفت وير الخاص بانظمة السكادا, فلا بد من عمل دعم Backup للبيانات كل فترة, و هو حاليا اما ان يعمل على DVD او على External Hard disk.

تحرص اغلب شركات الاوتوميشن على توفر هذه الخاصية في برامجها, ما يهمنا في انظمة السكادا ان نعرف بان حجم البيانات المكتسبة من النظام ضخمة جدا, و لذلك فان هناك عدة وسائل تستخدم لتقليل حجم هذه البيانات, المداخل الرقمية لا تستهلك حجما كبيرا من البيانات, و لكن المداخل التشابهية هي التي تضغط النظام بكم هائل من البيانات, و لذلك فمن الاساليب المتبعة على مستوى الحساسات استخدام ال Damping, و هي طريقة تستخدم فلتر من اجل اخذ قراءة Sample من الحساس كل فترة زمنية معينة ( بالثواني او اجزاء من الثانية), و ذلك لتقليل الضغط على النظام, تختلف هذه المدة بالنسبة لنوع الكمية المقاسة, فبالنسبة للحرارة يمكن ان يكون الزمن كبيرا بعض الشيء لان التغير في الحرارة ياخذ وقتا, و لا يؤثر بسرعة في العملية الصناعية, اما بالنسبة للتدفق مثلا فيمكن ان يتغير بصورة مفاجئة و بكمية كبية, و لذلك من الضروري تصغير هذا الزمن.

يمكن تفقد هذا الخيار و ضبطه في الحساسات التشابهية في حالة عدم تمكن النظام من استقبال البيانات.

اما انظمة السكادا فهي تعطيك خيارات و اليات متعددة ايضا لكيفية تخزين البيانات, من الضروري الانتباه الى هذا الامر, فاذا اخترنا تخزين القراءة بشكل متواصل فمن الممكن تعبئة الهارديسك خلال يومين, و لذلك لا بد من اختيار الية اخرى بحيث تعمل على تخزين Sample بحسب اقتران معين. و غالبا ما تعطيك مدة زمنية (اسبوع مثلا) و بعدها تقوم بتعبئة البيانات الجديدة مكان القديمة.

توفر بعض شركات الاوتوميشن حزمة من البرامج الخاصة التي توفر امكانية عمل DBMS لمدة زمنية اطول, و يتم طلبها بشكل خاص.

توصيل البيانات المفتوح Open Database Connectivity (ODBC):
هي فقط مجموعة من البرامج طورتها شركة SQL Access Group لعمل واجهة محددة Interface مع قواعد البيانات, من الضروروي ان تتميز حزمة برامج انظمة السكادا بهذه الخاصية.

جزاكم الله خيرا

_________________
I am so far behind, I think i am first

» دورة في انظمة السكادا iFIX
» سؤال عن السكادا
» كيفية نقل برنامج السكادا من جهاز كمبيوتر الى اخر ؟؟؟؟؟
» موسوعة كتب الاتصالات Communications
» منحة وزارة الاتصالات