ડેટા એક્વિઝિશન અને ઓપરેશનલ કંટ્રોલ સિસ્ટમ્સ (SCADA સિસ્ટમ્સ)

સુપરવાઇઝરી કંટ્રોલ એન્ડ ડેટા એક્વિઝિશન સિસ્ટમ અથવા SCADA સિસ્ટમ શબ્દ 1980 ના દાયકાના અંતમાં દેખાયો. XX સદી. ઓપરેટર કન્સોલ તરીકે તેમના પર ઇન્સ્ટોલ કરેલ ગ્રાફિકલ એપ્લિકેશનો સાથે વ્યક્તિગત કમ્પ્યુટર્સનો ઉપયોગ કરવાના પ્રથમ પ્રયાસો સાથે.

પ્રથમ SCADA સિસ્ટમો DOS અથવા Unix ઑપરેટિંગ સિસ્ટમ્સ માટે વિકસાવવામાં આવી હતી અને હાર્ડવેરની હાર્ડવેર મર્યાદાઓ અને ઑપરેટિંગ સિસ્ટમ્સની ગ્રાફિકલ ક્ષમતાઓ બંનેને કારણે, તેમાં સામાન્ય ક્ષમતાઓ હતી. વિન્ડોઝ 3.11, એક્સ-વિન્ડોઝ, ફેન્ટમ અને હાર્ડવેર જેવા ગ્રાફિકલ ઈન્ટરફેસના દેખાવ સાથે SCADA સિસ્ટમો એકસાથે વ્યાપક બની છે જે તમને મલ્ટીટાસ્કીંગ મોડ્સમાં પ્રક્રિયાઓના અમલીકરણની જરૂરી ગતિ પ્રાપ્ત કરવાની મંજૂરી આપે છે.

ઉચ્ચ-સ્તરના સોફ્ટવેર ડેવલપમેન્ટ ટૂલ્સ તરીકે SCADA સિસ્ટમના ઉદભવનું કારણ બોરલેન્ડ ડેલ્ફી અને અન્ય વિઝ્યુઅલ પ્રોગ્રામિંગ સિસ્ટમ્સ જેવી સિસ્ટમોના ઉદભવના કારણો સમાન છે.તેમનું મુખ્ય કાર્ય સૉફ્ટવેર વિકાસકર્તાઓને નિયમિત અને ખરેખર પ્રમાણભૂત ઇન્ટરફેસ અને કાર્યોનું વર્ણન કરવાના નકામી બોજથી રાહત આપવાનું છે. તે જ સમયે, તે સમજવું જોઈએ કે SCADA સિસ્ટમ્સનો ઉપયોગ વિકાસકર્તાની લાયકાત માટેની જરૂરિયાતોમાં ઘટાડો સૂચિત કરતું નથી, કારણ કે તેઓ કલ્પના કરવાનો પ્રયાસ કરે છે.

સિસ્ટમોને અલગ પાડો MMI (મેન મશીન ઇન્ટરફેસ) અને SCADA, કારણ કે તેઓ બંને સફળતાપૂર્વક એકબીજાથી સ્વતંત્ર રીતે વિકાસ પામ્યા હતા, ઉપકરણ બજારમાં વિવિધ વિશિષ્ટ સ્થાનો પર કબજો મેળવ્યો હતો. HMI (હ્યુમન મશીન ઇન્ટરફેસ).

MMI સિસ્ટમો વાસ્તવમાં વ્યક્તિગત ઉપકરણો અથવા તકનીકી સ્થાપનો માટે સ્થાનિક નિયંત્રણ પેનલ છે, જે આલ્ફાન્યુમેરિક સ્ક્રીનો અને કીબોર્ડ અથવા ગ્રાફિક, સામાન્ય રીતે ટચ સ્ક્રીનોથી સજ્જ છે.

મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં, MMI ઉપકરણને વિશિષ્ટ નિયંત્રકનો ઉપયોગ કરીને લાગુ કરવામાં આવે છે, અને તેનો સોફ્ટવેર ભાગ કોઈપણ વધારાના ફેરફારો અથવા ફેરફારોને સૂચિત કરતું નથી.

તે જ સમયે, SCADA સિસ્ટમ્સમાં પ્રમાણભૂત પર્સનલ કમ્પ્યુટર્સ અને ઑપરેટિંગ સિસ્ટમ્સનો ઉપયોગ શામેલ છે, તેનો ઉપયોગ મોટી તકનીકી પ્રક્રિયાઓનું સંચાલન કરવાની પ્રક્રિયાને સ્વચાલિત કરવા માટે થાય છે, જેમાં મોટી સંખ્યામાં એક્ઝિક્યુટિવ ઉપકરણો અને તકનીકી એકમો સામેલ છે, અને તેની શક્યતાને પણ સમર્થન આપે છે. વિતરિત એપ્લીકેશનનો અમલ કરવો (બહુવિધ ઓપરેટર કન્સોલનો ઉપયોગ કરીને) …

એન્ડ-ટુ-એન્ડ પ્રોગ્રામિંગ સિસ્ટમ્સના અસ્તિત્વને કારણે MMI અને SCADA સિસ્ટમ્સ વચ્ચે સ્પષ્ટ રેખા દોરવી અશક્ય છે જેમાં નિયંત્રણ સિસ્ટમના વિવિધ સ્તરો માટે સોફ્ટવેર ડેવલપમેન્ટ ટૂલ્સ વચ્ચે ઘણીવાર કોઈ તફાવત નથી.

SCADA સિસ્ટમોના હેતુ અને કાર્યાત્મક રચનાનું વર્ણન કરતા એક જ ધોરણનો અભાવ અને "SCADA" શબ્દના અર્થઘટનમાં તફાવત પોતે આ વર્ગની સિસ્ટમોના વર્ગીકરણ અને સરખામણીને જટિલ બનાવે છે.

SCADA સિસ્ટમના નીચેના મુખ્ય જૂથોને ઓળખી શકાય છે:

• નિયંત્રક ઉત્પાદકો દ્વારા વિકસિત SCADA સિસ્ટમ્સ;

• સ્વતંત્ર ઉત્પાદકો દ્વારા વિકસિત SCADA સિસ્ટમ્સ;

• SCADA સિસ્ટમ્સ એ એન્ડ-ટુ-એન્ડ પ્રોગ્રામિંગ સિસ્ટમ્સના ઘટકો છે.

તેમની પોતાની SCADA સિસ્ટમ વિકસાવવામાં નિયંત્રક સાધન ઉત્પાદકનું કાર્ય અંતિમ વપરાશકર્તાને તે ઉત્પાદકના નિયંત્રકોનો ઉપયોગ કરીને વિઝ્યુલાઇઝેશન એપ્લિકેશન્સ વિકસાવવા માટેનું સાધન પ્રદાન કરવાનું છે.

આવી સિસ્ટમોની નીચેની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓને ઓળખી શકાય છે:

• આ સિસ્ટમોનું ઇન્ટરફેસ નિયંત્રક સાધનો માટે સોફ્ટવેર લખવાના માધ્યમોના ઇન્ટરફેસનું પુનરાવર્તન કરે છે;

• SCADA સિસ્ટમ ઘટકો ચોક્કસ ઉત્પાદકના નિયંત્રણ સાધનોમાંથી પ્રાપ્ત ડેટા સાથે કામ કરવા માટે ઑપ્ટિમાઇઝ કરવામાં આવે છે;

• અન્ય ઉત્પાદકોના સાધનો સાથે ડેટા એક્સચેન્જ માટેના ઈન્ટરફેસ ખરાબ રીતે અમલમાં મુકાયા છે અથવા વાપરવા માટે મુશ્કેલ છે.

આવી સિસ્ટમનું ઉત્તમ ઉદાહરણ છે સિમેન્સ વિનસીસી… આવી માલિકીની સિસ્ટમનો ઉપયોગ, એક તરફ, સૉફ્ટવેર ડેવલપમેન્ટ નિષ્ણાતોને તાલીમ આપવાના ખર્ચને ઘટાડે છે, પરંતુ બીજી બાજુ, તે ડેવલપર અને સિસ્ટમના અંતિમ વપરાશકર્તા બંનેને ચોક્કસ ઉત્પાદક અથવા ચોક્કસ ઉત્પાદક સાથે સખત રીતે જોડે છે. એક ઉત્પાદક પાસેથી સાધનોની લાઇન.

વધુમાં, સંખ્યાબંધ નિયંત્રણ સાધનો ઉત્પાદકોને તેમના સોફ્ટવેર ઉત્પાદનોને જરૂરી સ્તરના સમર્થન અને જાળવણી સાથે પ્રદાન કર્યા વિના માર્કેટિંગ હેતુઓ માટે તેમની પોતાની SCADA સિસ્ટમ્સ વિકસાવવાની ફરજ પડી હતી.

પ્રક્રિયા વિઝ્યુલાઇઝેશન અને કંટ્રોલ એપ્લીકેશન બનાવવા માટે તૃતીય-પક્ષ SCADA સિસ્ટમ્સ સૌથી લવચીક સાધનો છે. તેમના ફાયદાઓમાં વિકેન્દ્રિત અને વિતરિત કંટ્રોલ સિસ્ટમ્સ બનાવવા માટે મોટી સંખ્યામાં ફંક્શન્સનું સમર્થન, તેમજ સ્પર્ધાત્મક, ઉત્પાદકો સહિત વિવિધ ઉપકરણોને એક સિસ્ટમમાં એકીકૃત કરવાની ક્ષમતા શામેલ છે.

એક્ઝિક્યુટિવ સાધનો સાથે ડેટાનું વિનિમય કરવા માટે, આવી સિસ્ટમો સોફ્ટવેર I/O સર્વર્સનો ઉપયોગ કરે છે જે DDE અથવા OPC ઇન્ટરફેસને અમલમાં મૂકે છે. આવી SCADA પ્રણાલીઓનો ફેલાવો, તેમજ ઓટોમેશન ટૂલ ધોરણોનું પાલન કરવાની જરૂરિયાત, એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે તમામ નિયંત્રક સાધનો વિકાસકર્તાઓ પાસે તેમના પોતાના OPC અથવા DDE સોફ્ટવેર સર્વર્સ, જે સાધનસામગ્રી સાથે અથવા ઓર્ડર માટે સંપૂર્ણ વિતરિત કરવામાં આવે છે.

એન્ડ-ટુ-એન્ડ પ્રોગ્રામિંગ સિસ્ટમમાં નિયંત્રણ સિસ્ટમના અભિન્ન ભાગ તરીકે ઓપરેટર સ્ટેશનોના વિકાસનો સમાવેશ થતો હોવાથી, તે હંમેશા SCADA સિસ્ટમના અલગ ઘટકો ધરાવે છે. જો કે, સમગ્ર સિસ્ટમ સંપૂર્ણ રીતે કાર્ય કરતી હોવાથી, આ ઘટકો એન્ડ-ટુ-એન્ડ પ્રોગ્રામિંગ સિસ્ટમના અન્ય મોડ્યુલોના ઘટકો પણ હોઈ શકે છે, અથવા SCADA સિસ્ટમને તેના શુદ્ધ સ્વરૂપમાં સોફ્ટવેર ઉત્પાદનમાં અલગ કરવું અશક્ય હોઈ શકે છે.

બે મુખ્ય તફાવતોને ધ્યાનમાં લેતા, નિયંત્રક ઉત્પાદકો દ્વારા વિકસિત SCADA સિસ્ટમ્સ જેવા જ ફાયદા અને ગેરફાયદા આવી સિસ્ટમોમાં છે:

• SCADA સિસ્ટમો, જે એન્ડ-ટુ-એન્ડ પ્રોગ્રામિંગ સિસ્ટમ્સનો અભિન્ન ભાગ છે, તેમાં અન્ય ઉત્પાદકોના સોફ્ટવેર અને હાર્ડવેર સાથે વ્યવહારીક રીતે કોઈ આંતરસંચાલનક્ષમતા નથી;

• આવા કાર્યક્રમોમાં SCADA સિસ્ટમની ભૂમિકા ગ્રાફિકલ ઇન્ટરફેસના વિકાસ સુધી મર્યાદિત છે.

SCADA સિસ્ટમોની રચના અને માળખું

SCADA સિસ્ટમોની રચના અને માળખું

સામાન્ય રીતે, SCADA સિસ્ટમમાં સોફ્ટવેર ઉત્પાદનોના બે અલગ-અલગ સેટ હોય છે: વિકાસ વાતાવરણ અને એક્ઝેક્યુશન એન્વાયર્નમેન્ટ.

વિકાસ પર્યાવરણ તેને સેટ કહેવામાં આવે છે જેની સાથે તકનીકી પ્રક્રિયાના વિઝ્યુલાઇઝેશન માટેનું વાતાવરણ ડિઝાઇન અને ગોઠવેલું છે.

કામ દરમિયાન પર્યાવરણ — આ સૉફ્ટવેર ઉત્પાદનોનો સમૂહ છે જે ઑપરેટરના સ્ટેશનમાં તકનીકી પ્રક્રિયાના વિઝ્યુલાઇઝેશન માટે પ્રોગ્રામના પ્રોજેક્ટ પરના કાર્ય માટે જરૂરી છે.

અલગથી, વિકાસકર્તા અને ઓપરેટરના સમાન પ્રોજેક્ટ સાથે કામ દરમિયાન વિકાસ પર્યાવરણ અને રનટાઇમ પર્યાવરણ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના મુદ્દાને ધ્યાનમાં લેવો જોઈએ:

1. વિકાસકર્તા દ્વારા કરવામાં આવેલ ફેરફારો તરત જ પ્રભાવી થાય છે.

2. રનટાઇમ પ્રોજેક્ટ સોર્સ કોડમાં મળેલા ફેરફારોને પ્રતિબિંબિત કરે છે.

3. ફેરફારો રીબૂટ અથવા બળ પર રનટાઇમ પર પ્રતિબિંબિત થાય છે.

પ્રથમ પ્રકારની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના અમલીકરણથી વ્યવસાયિક પ્રસ્તુતિઓમાં ઉત્પાદનની ક્ષમતાઓને તદ્દન સ્પષ્ટ અને અસરકારક રીતે દર્શાવવાનું શક્ય બને છે, અને તેથી તે કેટલીકવાર અંતિમ સોફ્ટવેર ઉત્પાદનોમાં લાગુ કરવામાં આવે છે. જો કે, વાસ્તવિક પ્રોજેક્ટ્સ સાથે કામ કરતી વખતે, ગ્રાફિકલ ઇન્ટરફેસનો ભાગ અથવા નિયંત્રણોની ગતિશીલ હિલચાલ ગુમ થવાનો સંભવિત ભય છે. આ સંદર્ભે, બીજા અને ત્રીજા પ્રકારની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા અથવા તેમનું સંયોજન સૌથી વધુ વ્યાપક છે.

SCADA સિસ્ટમના નીચેના મુખ્ય ભાગોને ઓળખી શકાય છે:

• ટેગ આધાર;

• ગ્રાફિક્સ ડિસ્પ્લે મોડ્યુલ;

• સ્ક્રિપ્ટ પ્રોસેસર;

• એલાર્મ અને ચેતવણી સિસ્ટમ;

• તકનીકી પ્રક્રિયાના પરિમાણોને આર્કાઇવ કરવા માટેનું મોડ્યુલ.

SCADA સિસ્ટમ ટેગ તકનીકી પ્રક્રિયા પરિમાણ અને તેના ગુણધર્મોના મૂલ્યને સંગ્રહિત કરવા માટેનો એક ઑબ્જેક્ટ છે. લેબલ્સને કેટલીકવાર ખોટી રીતે "ચલો" કહેવામાં આવે છે. તે જ સમયે, લેબલનો ખ્યાલ ઑબ્જેક્ટ-ઓરિએન્ટેડ પ્રોગ્રામિંગ ભાષાઓમાં વર્ગની વ્યાખ્યાની સૌથી નજીક છે.

ગ્રાફિકલ ડિસ્પ્લે મોડ્યુલ પ્રોજેક્ટના ગ્રાફિકલ ઇન્ટરફેસને લાગુ કરે છે. એક નિયમ તરીકે, ગ્રાફિકલ ઇન્ટરફેસ એ સ્ક્રીન સ્વરૂપોનો સમૂહ છે જેમાં ગ્રાફિકલ તત્વો મૂકવામાં આવે છે. સ્ક્રીન બનાવવાનું કાર્ય સ્ક્રીનના આકાર પર ગ્રાફિક તત્વો મૂકવા અને તેમની મિલકતોને સેટ કરવા માટે ઘટાડવામાં આવે છે.

સ્ક્રીન સ્વરૂપોને કૉલ કરવા, પ્રદર્શિત કરવા અને બંધ કરવાની પ્રક્રિયામાં, જ્યારે ગ્રાફિક ઑબ્જેક્ટ્સ પર ક્લિક કરતી વખતે, વ્યક્તિગત ટૅગ્સના ગુણધર્મો અથવા મૂલ્યો બદલતી વખતે, ગણતરીઓ અથવા ક્રિયાઓ કરવી જરૂરી છે જેના માટે ત્યાં છે. સ્ક્રિપ્ટ એન્જિન… કેટલીક સિસ્ટમોમાં સ્ક્રિપ્ટોને "મેક્રો" અથવા "સ્ક્રીપ્ટ્સ" પણ કહેવામાં આવે છે.

મોટાભાગની SCADA સિસ્ટમ સ્ક્રિપ્ટો કે જે ઓટોમેટેડ ઓપરેટર વર્કસ્ટેશનના ગ્રાફિકલ ઈન્ટરફેસને અમલમાં મૂકે છે તે ગ્રાફિકલ તત્વો પર માઉસ ક્લિક હેન્ડલર્સ છે.

સ્ક્રિપ્ટો માટે, વિવિધ ઉત્પાદકોની SCADA સિસ્ટમ્સ એક અથવા વધુ ભાષાઓ ઓફર કરે છે. કંટ્રોલર ઉત્પાદકો દ્વારા અથવા એન્ડ-ટુ-એન્ડ પ્રોગ્રામિંગ સિસ્ટમના ભાગ રૂપે વિકસિત સિસ્ટમો સામાન્ય રીતે સ્ક્રિપ્ટીંગ માટે લેખન માટે સમાન પ્રોગ્રામિંગ ભાષાઓ પ્રદાન કરે છે. નિયંત્રક સોફ્ટવેર… તૃતીય-પક્ષ SCADA સિસ્ટમો ઘણીવાર વિશિષ્ટ મેક્રો સ્ક્રિપ્ટીંગ ભાષાઓ ઓફર કરે છે.

સામાન્ય હેતુવાળી પ્રોગ્રામિંગ ભાષાઓનો ઉપયોગ તમને જટિલ વપરાશકર્તા ઇન્ટરફેસ અને વધારાની લાઇબ્રેરીઓ અને API ને ઍક્સેસ કરીને ડેટા સાથે કામ કરવાની બિન-માનક પદ્ધતિઓનો અમલ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

તે જ સમયે, વિકાસકર્તાએ કોઈપણ કિસ્સામાં SCADA-સિસ્ટમ ઘટકો સાથે કામ કરવા માટે ફંક્શન લાઇબ્રેરીઓનો અભ્યાસ કરવો જોઈએ, તે જ રીતે મેક્રો ભાષાઓનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે, અને અમલમાં આવેલ કોડ સંભવિત જોખમી હોઈ શકે છે અથવા તૃતીય-પક્ષ કાર્યમાંથી ભૂલો વારસામાં લઈ શકે છે. પુસ્તકાલયો

એલાર્મ સિસ્ટમ ઓપરેટરને અનુમતિપાત્ર મર્યાદાની બહારના પ્રોસેસ પેરામીટરના મૂલ્ય વિશે સૂચિત કરવાનો હેતુ છે. નિયમ પ્રમાણે, દરેક તકનીકી પરિમાણ માટે, 2 પ્રકારની સેટિંગ્સ સેટ કરી શકાય છે જે મુજબ સૂચના દેખાશે: અનુક્રમે, કટોકટી અને ચેતવણી સેટિંગ્સ.

સિસ્ટમની ક્ષમતાઓના આધારે, આ સેટિંગ્સ એક અથવા વધુ માપદંડો અનુસાર સેટ કરવામાં આવે છે:

• પહોંચની બહાર. આ કિસ્સામાં ત્યાં છે: ઉપલા અને નીચલા ચેતવણી મૂલ્યો અને ઉપલા અને નીચલા એલાર્મ મૂલ્યો.

• અમુક મૂલ્યના નજીવા મૂલ્યમાંથી વિચલન. સેટ મૂલ્યમાંથી લઘુત્તમ અને મહત્તમ અનુમતિપાત્ર વિચલનોનું વિતરણ કરો.

• પ્રક્રિયા પરિમાણ મૂલ્યના ફેરફારનો મહત્તમ સ્વીકાર્ય દર સેટ કરી રહ્યું છે. અનુમતિપાત્ર શ્રેણી સેટિંગ્સના મૂલ્યો નિરપેક્ષ એકમોમાં નિર્દિષ્ટ કરવામાં આવે છે, અને નજીવા અને ફેરફારના દરમાંથી વિચલન બંને નિરપેક્ષ એકમોમાં અને વર્તમાન અથવા સેટપોઇન્ટ મૂલ્યની ટકાવારી તરીકે સ્પષ્ટ કરી શકાય છે.

એ હકીકતને કારણે કે એક તકનીકી પ્રક્રિયા માટે પરિમાણોની સંખ્યા કે જેના માટે કટોકટી અને ચેતવણી સેટપોઇન્ટ્સ સેટ કરવામાં આવે છે તે મોટી હોઈ શકે છે, SCADA સિસ્ટમ્સમાં તકનીકી રીતે નિયંત્રિત પરિમાણોને જૂથોમાં જોડવાનું શક્ય છે, તેમજ કોઈપણ માટે અગ્રતા સ્તર સેટ કરવાનું શક્ય છે. પોઈન્ટ નક્કી કરો.

મુખ્ય કાર્ય બેકઅપ મોડ્યુલ - મોનિટર સ્ક્રીન પર પ્રમાણમાં ટૂંકા ગાળા માટે ટેક્નોલોજીકલ પેરામીટર્સ (ટ્રેન્ડ્સ) ના આલેખ પ્રદર્શિત કરવાની ક્ષમતા પૂરી પાડે છે, તેમજ સરળ અહેવાલો બનાવે છે. SCADA સિસ્ટમના મૂલ્યોને આર્કાઇવ કરવા માટેના મોડ્યુલમાં નીચેના કાર્યો પ્રદાન કરવા જોઈએ:

• ચોક્કસ આવર્તન અથવા ફેરફાર સાથે સ્થાનિક ડેટાબેઝમાં મૂલ્યોનું આર્કાઇવિંગ;

• જ્યારે આર્કાઇવિંગ મૂલ્યો બદલાય છે - આર્કાઇવિંગ માટે ડેડ ઝોન સેટ કરવાની શક્યતા;

• સ્થાનિક ડેટાબેઝ કદ મર્યાદા સેટ કરો;

• મૂલ્યો સંગ્રહિત કરવા માટે સમય સેટ કરો;

• જ્યારે સ્ટોરેજ સમય અથવા ડેટાબેઝનું કદ સ્વચાલિત મોડમાં ઓળંગાઈ જાય ત્યારે જૂના અથવા પ્રારંભિક મૂલ્યોને દૂર કરવા માટે નિયમિત જાળવણી કરો;

• આર્કાઇવ મૂલ્યોના ગ્રાફ બનાવવા અને તેમને જોવા માટે ઇન્ટરફેસની ઉપલબ્ધતા;

• મૂલ્યોના કોષ્ટકના સ્વરૂપમાં નિર્દિષ્ટ સમયગાળા માટે પરિમાણ મૂલ્યોની નિકાસ કરવા માટે સિસ્ટમની ઉપલબ્ધતા.