مقدمه‌اي بر سيستمهاي SCADA

عنوان 

صفحه

چكيده

فصل اول تاريخچه SCADA

1-1 مقدمه

1

1-2 مراحل رشد سيستم SCADA

2

فصل دوم SCADA چيست؟

2-1 مقدمه

8

2-2 تعريف SCADA

8

2-3 فرايندهاي قابل اجرا

9

2-4 عناصر سيستم SCADA

10

2-5 آنچه که در SCADA مقدور نيست

14

    2-5-1 سيستمهاي حفاظتي

14

    2-5-2 نيازهاي روزانه

19

فصل سوم اجزاي اصلي SCADA

3-1 مقدمه

22

3-2 واحد ترمينالي راه دور

22

   3-2-1 واسطه ارتباطي

23

   3-2-2 جزئيات پروتکل

25

   3-2-3 کنترل مجزا

27

   3-2-4 کنترل آنالوگ

29

   3-2-5 کنترل پالسي

31

   3-2-6 کنترل سريال

31

   3-2-7 سيگنالهاي مجزاي مانيتوري

31

   3-2-8 سيگنالهاي آنالوگ مانيتوري

33

   3-2-9 سيگنالهاي شمارشي پالس مانيتوري

33

   3-2-10 سيگنالهاي سريال مانيتوري

34

3-3 واحد پايانه مرکزي (Master Terminal Unit)

35

   3-3-1 واسطه مخابراتي

35

   3-3-2 تصويري از فرايند مربوطه

36

   3-3-3 بعضي عملكردهاي ساده

42

   3-3-4 ذخيره اطلاعات

44

فصل چهارم ارتباطات

4-1 مقدمه 

46

4-2 مخابرات، SCADA را امكان پذير مي سازد

46

4-3 تبديل آنالوگ به ديجيتال

47

4-4 انتقال سريال در فواصل طولاني

51

4-5 اجزاي سيستم مخابراتي

51

4-6 پروتكل

53

4-7 مودم

55

4-8 سنکرون يا آسنکرون

60

4-9 کابل تلفني يا راديو؟

60

4-10  ارتباط بين سيستم SCADA و اپرتور

61

4-11 مفاهيم امنيتي

62

4-12 اعلام خطر

63

4-13 صفحات كنترلي

67

4-14 صفخات نمايش وضعيت

68

4-15 گرافيك و رسم نمودار

69

4-16 گزارشات

69

4-17 واسطه هاي موازي

70

فصل پنجم سنسورها، محركها و سيم بندي

5-1 مقدمه

71

5-2 هزينه فراموش شده

71

5-3 برخي فرضيات خاص

77

5-4 استانداردسازي

78

5-5 تعميرات

78

فصل ششم كاربردهاي سيسم SCADA

6-1 مقدمه

82

6-2 بررسي بدون وقفه بودن

82

6-3 حسابرسي محصول

84

6-4 اسكن كردن و مخابرات

88

6-5 كنترل اتو ماتيك

91

6-6 مديريت مصرف و مديريت انرژي با SCADA

92

   6-6-1 مديريت انرژي  با SCADA

93

   6-6-2 سيستمهاي مديريت بار و SCADA: (Load Management System LMS)

95

   6-6-3 تلفيق سيستمهاي مديريت انرژي و مديريت بار با SCADA:

96

فصل هفتم تحولات آتي سيسم SCADA

7-1 مقدمه

99

7-2 مخابرات بهتر

99

7-3 RTUهاي هوشمند

103

7-4 MTUهاي هوشمند

104

7-5 شبكه‌هاي LAN

105

7-6 برنامه‌هاي كاربردي توزيع شده

105

نتيجه‌گيري و پيشنهادات

107

اختصارات

108

واژه ‌نامه

109

مراجع

114

ABSTRACT (چكيدة انگليسي)

شكل

صفحه

فصل اول تاريخچه SCADA

شکل 1-1 سيستم دورسنجي اوليه

3

شکل 1-2 اندازه گيري فشار و دما بوسيله راديو دورسنجي

4

شکل 3-1 يک نمونه از سيستم SCADA [3]

7

فصل دوم SCADA چيست؟

شکل 2-1 اجزاي اصلي يک سيستم SCADA

11

شکل 2-2 يک RTU و اتصالات مختلف آن

13

شكل 2-3 افزايش پيچيدگي سيستمهاي حفاظتي با استفاده از SCADA

15

شكل 2-4 جدول ارزيابي ريسك

16

شكل 2-5 شير عمل کننده با SCADA و چرخه حفاظتي محلي

17

شكل 2-6 كاربرد سيستم SCADA در نشت يابي و قطع جريان

18

شكل 2-7 قطع اضطراري محلي و حذف سيستم SCADA

19

شكل 2-8 نمونه تعرفه اندازه گيري مواد

20

فصل سوم اجزاي اصلي SCADA

شکل 3-1 سيگنالهايي که به درون RTU وارد مي شوند

23

شکل 3-2 سيگنالهايي که از RTU خارج مي شوند

23

شکل 3-3 توصيف جعبه سياه باز شده يک RTU

24

شکل 3-4 سه فضاي پايه در پيام باينري

26

شکل 3-5 فضاي "تشکيل پيام" دوتا فضاي فرعي دارد

26

شکل 3-6 فضاي خاتمه دهنده پيام

27

شکل 3-7 پيامي بطرف RTU که به آن مي گويد تا شير دو حالته را باز کند

27

شکل 3-8 منطق کنترل ديجيتال

28

شکل 3-9 پيام MTU براي خروجي آنالوگ، رجيستر 22

29

شکل 3-10 کارت خروجي آنالوگ

30

شکل 3-11 يک آلارم مجزا

32

شکل 3-12 شناور در سطح مخزن توسط RTU منبع تغذيه 24 ولت DC را تنظيم مي کند

33

شکل 3-13 سيگنالهاي شمارش پالس مانيتوري

34

شکل 3-14 رابط RS – 232

35

شکل 3-15 خط لوله تحت کنترل سيستم SCADA

36

شکل 3-16 شکل کلي MTU

38

شكل 3-17 پيكر‌بندي MTU

39

شكل 3-18 پيكربندي RTU

40

شكل3-19 اتصال MTU به سيستم ذخيره اطلاعات مركزي از طريق شبكه LAN

45

فصل چهارم ارتباطات

شکل 4-1 نمايش وضعيت شير

47

شکل 4-2 تبديل وضعيت سوئيچ به يک بيت

48

شكل 4-3 : نمايش موقعيت  شير به وسيله سيگنال آناالوگ

49

شكل 4-4 تبديل آنالوگ به ديجيتال

50

شكل 4-5 بلوكهاي اساسي در يك سيستم SCADA

51

شکل 4-6 DCE ارتباط بين DTE و کانال مخابراتي را برقرار مي کند

52

شکل 4-7 هفت لايه مدل ISO-OSI

52

شکل 4-8 بلوکهاي يک پروتکل بر اساس IEEE  C37.10

53

شکل 4-9 طريقه محاسبه CRC

55

شکل 4-10 سري فوريه

56

شکل 4-11 انحراف دامنه

57

شکل 4-12 مدولاسيون دامنه

58

شکل 4-13 مدولاسيون فرکانس

59

شکل 4-14ساختار يک نمونه کابل تلفن زير زميني

61

شكل 4-15 سطوح دسترسي به سيستم

63

شكل 4-16 بررسي وجود آلارم جديد توسط MTU

65

شكل 4-17 آلارمهاي قابل صرفنظر كردن

67

فصل پنجم سنسورها، محركها و سيم بندي

شكل 5-1 مقايسه هزينه هاي يك سيستم SCADA (هزينه ها بر حسب دلار مي باشند.)

72

شكل5-2 يك نوع دماسنج

73

شكل 5-3 يك نوع ترانسميتر دما

74

شكل 5-4 ساختار يك نمونه كابل ابزار دقيق

74

شكل5-5 كابل چند زوج باز شده در تابلوي واسط (Junction Box)

75

شكل 5-6 نمونه‌اي از تابلوي واسط

75

شكل 5-7 نمونه‌اي از تابلوهاي مارشالينگ

76

شكل 5-8 نمونه‌اي از تابلوهاي مارشالينگ

76

شكل 5-9 عملكرد سوئيچ وضعيت

77

شكل 5-10 نمودار زمان رخداد خطا در المانهاي حالت جامد

79

شكل 5-11  نمودار زمان رخداد خطا در المانهاي مكانيكي

79

فصل ششم كاربردهاي سيسم SCADA

شكل 6-1 مانيتورينگ و كنترل سيستم تزريق گاز

83

شكل 6-2 تاثير زمان نمونه‌برداري بر سيستم مانيتورينگ و كنترل

84

شكل 6-3 فرمول محاسبه ميزان فلو بر اساس دهانه

85

شكل 6-4 يك نمونه گزارش پارامترهاي محاسبه مجموع فلو

87

شكل 6-5 يك خط لوله با يك ورودي و شش خروجي

88

شكل 6-6 نمودار خطا بر اساس نرخ تغيير مواد داخل لوله

88

شكل 6-7 بهينه سازي ترتيب نمونه برداري

89

شکل6-8 طرح پيشنهادي برای سيستم ديسپاچينگ ايران [2]

92

شکل 6-9 سيستم توليد اتوماتيک[2]

93

شکل 6-10-الف قبل از مديريت بار [2]

95

شکل 6-10-ب بعد از مديريت بار

97

فصل هفتم تحولات آتي سيسم SCADA

شكل7-1  استفاده از ماهواره هاي ژئوسنكرون

101

شكل 7-2 سرعت انتقال داده ها براي كانالهاي مختلف

101

شكل 7-3 استفاده از فيبر نوري در كابلهاي انتقال

102

شكل 7-4 فيبر نوري زير زميني

103

شكل 7-5  MTU در اتصال به كامپيوترهايي با برنامه‌هاي كاربردي

106