ระบบสกาดาควบคุมระบบอาณัติสัญญาณ

ระบบสกาดาควบคุมระบบอาณัติสัญญาณ

SCADA  เป็นประเภทหนึ่งของระบบการควบคุมอุตสาหกรรม (Industrial Control System or ICS) ที่มีการควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์ที่เฝ้าดูและควบคุมกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่มีอยู่ในโลกทางกายภาพ ระบบ SCADA ในอดีตแยกตัวเองจากระบบ ICS อื่น ๆ โดยเป็นกระบวนการขนาดใหญ่ที่สามารถรวมหลายไซต์งานและระยะทางกว้างใหญ่ กระบวนการเหล่านี้รวมถึงอุตสาหกรรม, โครงสร้างพื้นฐาน, และกระบวนการที่มีพื้นฐานมาจากการให้บริการ, ตามที่ได้อธิบายไว้ด้านล่าง.

• กระบวนการผลิตของอุตสาหกรรมรวมถึง การผลิต, การกลั่นและขบวนการต่อเนื่อง, เป็นชุดๆ, แบบซ้ำ ๆกัน หรือแบบไม่ต่อเนื่อง,
• กระบวนการโครงสร้างพื้นฐานอาจจะเป็นของรัฐหรือของเอกชน รวมถึงการบำบัดน้ำและการแจกจ่ายน้ำ, การเก็บรวบรวมและบำบัดน้ำเสีย, น้ำมันและท่อก๊าซ, ส่งพลังงานไฟฟ้าและการกระจาย, ฟาร์มลม, ระบบไซเรนป้องกันฝ่ายพลเรือน, และระบบการสื่อสารที่มีขนาดใหญ่
• กระบวนการบริการที่เกิดขึ้นทั้งบริการสาธารณะและของเอกชนรวมทั้งอาคาร, สนามบิน, เรือ, และสถานีอวกาศ การเฝ้าดูและการควบคุมความร้อน, การระบายอากาศ, และเครื่องปรับอากาศ (HVAC), การเข้าใช้บริการและการบริโภคพลังงาน

ส่วนประกอบของระบบที่ใช้ทั่วไป

• ระบบ SCADA มักจะประกอบด้วยระบบย่อยต่อไปนี้:
  • ส่วนต่อประสานระหว่างมนุษย์และเครื่องจักร (Human-Machine Interface, HMI)เป็นเครื่องมือหรืออุปกรณ์ที่นำเสนอข้อมูลที่ผ่านการประมวลผลให้กับผู้ปฏิบัติการ และด้วยวิธีการนี้ผู้ที่ปฏิบัติการสามารถเฝ้าดูจากจอภาพและการควบคุมกระบวนการต่างได้
  • SCADA ถูกนำมาใช้เป็นเครื่องมือในการรักษาความปลอดภัยในขณะที่มีการเข้า,ออก,ใชัระบบ
  • ระบบกำกับดูแล(คอมพิวเตอร์), การเก็บรวบรวมข้อมูล (จัดหา) ในการประมวลผลและการส่งคำสั่ง (ควบคุม) ไปให้กระบวนการ
  • หน่วยทำงานระยะไกล (Remote Terminal Units, RTU) เชื่อมต่อกับ sensor ในกระบวนการ, แปลงสัญญาณเซ็นเซอร์ให้เป็นข้อมูลดิจิตอลและส่งข้อมูลดิจิตอลไปยังระบบการกำกับดูแล
  • ตัวควบคุมตรรกะที่โปรแกรมได้ (Programmable Logic Controller, PLC) ใช้เป็นอุปกรณ์สนามเพราะพวกมันประหยัดกว่า, อเนกประสงค์, ยืดหยุ่นและกำหนดค่าได้ดีกว่ากว่า RTUs ที่มีวัตถุประสงค์พิเศษเฉพาะอย่าง (special-purpose RTU)
  • โครงสร้างพื้นฐานของการสื่อสารที่เชื่อมต่อระบบการกำกับดูแลไปยังหน่วยสถานีระยะไกล
  • เครื่องมือที่ใช้ในขบวนการที่หลากหลายและเครื่องมีอในการวิเคราะห์

ภาพรวมของวงจร SCADA

• • การได้มาของข้อมูลเริ่มต้นที่ระดับ RTU หรือ PLC และรวมถึงการอ่านมาตรและรายงานสถานะของอุปกรณ์ที่มีการสื่อสารไปยัง SCADA ได้ตามความจำเป็น ข้อมูลจะถูกรวบรวมไว้และถูกจัดรูปแบบในลักษณะที่ผู้ประกอบงานในห้องควบคุมที่กำลังใช้ HMI สามารถตัดสินใจกำกับดูแลเพื่อปรับหรือลบล้างการควบคุมต่างๆที่เป็นปกติของRTU (PLC) ข้อมูลอาจถูกป้อนไปให้ผู้เก็บประวัติที่ถูกสร้างขึ้นบ่อยครั้งในฐานข้อมูลระบบการจัดการของสินค้าโภคภัณฑ์เพื่อหาแนวโน้มและการตรวจสอบการวิเคราะห์อื่นๆ
    

    ภาพรวมของระบบ SCADA
    ระบบ SCADA มักจะจัดทำฐานข้อมูลกระจายซึ่งปกติจะเรียกว่า tag database ซึ่งมีองค์ประกอบข้อมูลที่เรียกว่าแท็กหรือจุด จุดจะแสดงค่าเดี่ยวๆของข้อมูลเข้าหรือออกจากการตรวจสอบหรือการควบคุมโดยระบบ จุดที่สามารถเป็นได้ทั้ง "หนัก" หรือ "เบา" จุดหนักแทนการป้อนข้อมูลที่เกิดขึ้นจริงภายในระบบ ในขณะที่จุดเบาเป็นผลมาจากการดำเนินงานที่เป็นตรรกะและคณิตศาสตร์ประยุกต์ที่จัดให้กับจุดอื่น ๆ (การจัดทำเพื่อใช้งานส่วนใหญ่ตามหลักการคือทุกๆจุดเบาหนึ่งจุดจะเท่ากับจุดหนักหนึ่งจุด) จุดเหล่านี้จะถูกเก็บไว้คู่กับเวลาที่เกิดเพื่อเก็บเป็นประวัติเอาไว้ แทคส์จะถูกบันทึกเข้าไปด้วยเพื่อบอกรายละเอียดเพิ่มเติม เช่นเส้นทางไปที่อุปกรณ์สนามหรือที่เก็บข้อมูลชั่วคราวของ PLC ความเห็นเรื่องเวลาในการออกแบบและข้อมูลการเตือนภัย
    ระบบ SCADA เป็นระบบที่สำคัญอย่างมีนัยสำคัญที่ใช้ในโครงสร้างพื้นฐานของประเทศเช่นกริดไฟฟ้า, น้ำประปาและท่อ แต่ระบบ SCADA อาจจะมีช่องโหว่ความปลอดภัย ดังนั้นระบบควรได้รับการประเมินเพื่อระบุความเสี่ยงและการดำเนินการการแก้ปัญหาเพื่อลดความเสี่ยงเหล่านั้น.

HMI

• • HMI เป็นอุปกรณ์ที่นำเสนอข้อมูลจากการประมวลผลให้กับผู้ปฏิบัติการที่เป็นมนุษย์และมนุษย์จะนำข้อมูลนี้ไปใช้ในการควบคุมขบวนการ
    
    HMI (Human–Machine Interface) มักจะมีการเชื่อมโยงไปยังฐานข้อมูลระบบ SCADA และโปรแกรมซอฟแวร์เพื่อหาแนวโน้ม, ข้อมูลการวินิจฉัย, และข้อมูลการจัดการเช่นขั้นตอนการบำรุงรักษาตามตารางที่กำหนด, ข้อมูลโลจิสติก, แผนงานโดยละเอียดสำหรับเครื่องตรวจจับหรือเครื่องจักรตัวใดตัวหนึ่ง, และแนวทางการแก้ปัญหาที่เกิดจากระบบผู้เชี่ยวชาญ (expert system)
    ระบบ HMI มักจะนำเสนอข้อมูลให้กับบุคลากรในการดำเนินงานในรูปกราฟิกแบบแผนภาพเลียนแบบ ซึ่งหมายความว่าผู้ปฏิบัติสามารถดูแผนผังแสดงโรงงานที่ถูกควบคุม ยกตัวอย่างเช่นภาพของเครื่องสูบน้ำที่เชื่อมต่อกับท่อสามารถแสดงการทำงานและปริมาณของน้ำที่กำลังสูบผ่านท่อในขณะนั้น ผู้ปฏิบัติงานก็สามารถปิดการทำงานของเครื่องสูบน้ำได้ ซอฟแวร์ HMI จะแสดงอัตราการไหลของของเหลวในท่อที่ลดลงในเวลาจริง แผนภาพเลียนแบบอาจประกอบด้วยกราฟิกเส้นและสัญลักษณ์วงจรเพื่อเป็นตัวแทนขององค์ประกอบของกระบวนการหรืออาจประกอบด้วยภาพถ่ายดิจิตอลของอุปกรณ์ในกระบวนถูกทับซ้อนด้วยสัญลักษณ์ภาพเคลื่อนไหว
    แพคเกจ HMI สำหรับระบบ SCADA มักจะมีโปรแกรมวาดภาพเพื่อผู้ปฏิบัติการหรือบุคลากรบำรุงรักษาระบบที่สามารถใช้ในการเปลี่ยนวิธีการที่จุดเหล่านี้จะแสดงในอินเตอร์เฟซ การแสดงเหล่านี้อาจจะเป็นสัญญาณไฟจราจรง่ายๆซึ่งแสดงสถานะของสัญญาณไฟจราจรที่เกิดขึ้นจริงในสนามหรืออาจซับซ้อนยิ่งจึ้นในการแสดงผลบนจอแบบหลายโปรเจ็กเตอร์ที่แสดงตำแหน่งทั้งหมดของลิฟท์ในตึกระฟ้าหรือแสดงรถไฟทั้งหมดของระบบการขนส่งทางราง
    ส่วนที่สำคัญของการใช้งานระบบ SCADA ส่วนใหญ่คือการจัดการเรื่องการเตือนภัย ระบบจะจับภาพตลอดไม่ว่าเงื่อนไขของสัญญาณเตือนจะเป็นอย่างไรเพื่อใช้พิจารณาเมื่อมีเหตุการณ์การเตือนภัยเกิดขึ้น เมื่อเหตุการณ์เตือนภัยได้รับการตรวจจับ มีสิ่งที่ต้องกระทำหลายอย่าง (เช่นสร้างตัวชี้วัดสัญญาณเตือนภัยเพิ่มอีกตัวหรือมากกว่าหรือส่งข้อความอีเมลหรือข้อความเพื่อแจ้งให้ผู้ปฏิบัติการหรือผู้จัดการระบบ SCADA ระยะไกลจะได้รับทราบ) ในหลายกรณีที่ผู้ปฏิบัติการ SCADA อาจจะต้องรับทราบเหตุการณ์เตือนที่เกิดขึ้นเพื่อยกเลิกสัญญาณเตือนบางตัวในขณะที่สัญญาณเตือนตัวอื่น ๆ ยังคงใช้งานจนกว่าเงื่อนไขของสัญญาณเตือนทั้งหมดจะถูกแก้ไข เงื่อนไขการเตือนปลุกต้องสามารถชี้ชัดอย่างชัดเจน ตัวอย่างเช่นจุดเตือนภัยเป็นจุดสถานะแบบค่าดิจิตอลที่มีทั้ง'ปกติ'หรือ 'ALARM' ที่คำนวณตามสูตรขึ้นอยู่กับค่าในอนาล็อกและดิจิตอลโดยปริยาย: ระบบ SCADA อาจจะตรวจสอบโดยอัตโนมัติว่า ค่าอนาล็อกอยู่นอกค่าต่ำสุดหรือสูงสุด หรือไม่ ตัวอย่างของสัญญาณเตือนภัยรวมถึงไซเรน, กล่องป๊อปอัพขึ้นบนหน้าจอหรือพื้นที่สีระบายหรือสีกระพริบบนหน้าจอ (ที่อาจจะกระทำในลักษณะที่คล้ายกันกับไฟ "น้ำมันหมด" ในรถยนต์); ในแต่ละกรณี บทบาทของตัวสัญญาณเตือนภัยก็เพื่อดึงความสนใจของผู้ปฏิบัติการ ในการออกแบบระบบ SCADA, จะต้องดำเนินการเมื่อมีเหตุการณ์สัญญาณเตือนภัยที่เกิดขึ้นต่อเนื่องในช่วงเวลาสั้น ๆ มิฉะนั้นสาเหตุพื้นฐาน (ซึ่งอาจจะไม่ใช่เหตุการณ์แรกที่ตรวจพบ) อาจหาไม่พบ