"محتويات
? ما هو نظام سكادا؟
? ممَ يتكون نظام سكادا؟
? آلية عمل نظام سكادا
? تعرف عليها: أنظمة سكادا المختلفة
?.? الجيل الاول: أنظمة SCADA متجانسة أو مبكرة
?.? الجيل الثاني: أنظمة SCADA الموزعة
?.? الجيل الثالث: أنظمة SCADA الشبكية
?.? الجيل الرابع: تقنية إنترنت الأشياء
? مَعْلومَة
? المراجع
ما هو نظام سكادا؟

يتكون نظام سكادا من عناصر الأجهزة والبرامج التي تسمح للمنظمات الصناعية بالتحكم في عملياتها الصناعية محليًا أو من أماكن بعيدة، ومراقبة البيانات وجمعها ومعالجتها في الوقت ذاته الذي تصدر به، كما أنه من الأنظمة التي تتفاعل مباشرةً مع المستشعرات والصمامات والمحركات والمضخات من خلال آلة HMI، ويساعد في الحفاظ على الكفاءة ويعالج البيانات لاتخاذ أفضل قرارات وتوصيل المشكلات التي تحدث للنظام مما يقلل من وقت التعطّل عن العمل؛ لذلك فهو من أكثر الأنظمة الضرورية للمؤسسات الصناعية، فمثلًا أصبح باستطاعة نظام سكادا تنبيه المصنع بوجود دفعة من المنتجات التي تحوي الكثير من الأخطاء وبالتالي يوقف المصنع عملية التصنيع مؤقتًا حتى يعرض نظام سكادا بياناته على واجهة HMI ويحدّد سبب المشكلة، ويُرمز لنظام سكادا بالرمز SCADA وهو اختصار Supervisory control and data acquisition، ويعني التحكّم الإشرافي والحصول على البيانات.[?]




ممَ يتكون نظام سكادا؟

يُستخدم نظام سكادا كنظام تحكم آلي في العديد من الصناعات مثل؛ الطاقة، والمياه، والغاز، والنفط وغيرها من أنواع الطاقة، ويوجد داخله نظام مركزي آخر يتحكم في المواقع المتصلة به ويراقب سير أمورها بدءًا من مصنع واحد إلى مجموعة من المصانع في جميع أنحاء البلاد، ويعمل من خلال تشغيله مع الإشارات التي تزوّد المستخدم بأجهزة تحكم عن بعد عن طريق قنوات خاصة، وتحدث هذه العملية لأي جهاز وفق نظام معين، ويحتوي هذا النظام على قاعدة بيانات موزّعة تحتوي على علامات أو نقاط في جميع أنحاء المصنع، وتمثّل هذه النقاط قيمة إدخال أو إخراج واحدة فقط يراقبها نظام سكادا ويتحكم بها في غرفة التحكم المركزية، وتُخزَّن هذه النقاط في قاعدة البيانات الموزعة على شكل أزواج مرتبطة بزمن معين، ويعدّ تكوين نظام سكادا في غاية التعقيد ويتكوّن من خمسة أجزاء أساسية وهي:[?]

آلة مميزة تسمى واجهة الآلة البشرية HMI.
نظام إشرافي.
الوحدات الطرفية البعيدة RTUs.
أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة PLCs.
البُنى التحتية للاتصالات.




آلية عمل نظام سكادا

يبدأ عمل نظام سكادا بمعالجة آلة HMI للبيانات في كل علامة، ومن ثم إرسالها إلى العامل البشري ليتمكن من التحكم بالنظام ومراقبته، ثم يجمع النظام الإشرافي البيانات المُرسلة من كل علامة لإرسال الأوامر أو العمليات اللازمة، وبما أن المستشعرات متصلة بنظام سكادا عن طريق وحدات RTU، تقوم هذه الوحدات بتوصيل المستشعرات وتحويل إشاراتها إلى بيانات رقمية ومن ثم إرسالها إلى النظام الإشرافي حيث تُخزن في قاعدة البيانات الموزعة، وفي كثير من الأحيان تُستخدم PLC كأجهزة ميدانية لأنها اقتصادية ولتنوعها بشكل من وحدات RTU الخاصة بالعملية.

وفي المرحلة الأخيرة يأتي دور البنية التحتية للاتصالات التي توفر الاتصال بالنظام الإشرافي ثم إلى RTUs وPLCs، والبنية التحتية للاتصالات ضرورية جدًا لنقل البيانات من RTU/ PLCs المتواجدة بعيدًا، والتي تمتد على طول الشبكات الكهربائية وإمدادات المياه وخطوط الأنابيب، لذلك هو الرابط الأهم على الإطلاق ليعمل نظام سكادا بالشكل الصحيح، وهذا لا يُغني عن أهمية العناصر الأخرى، فمدى نجاح النظام في إدارة الاتصالات من HMI إلى RTUs و PLCs يحدد بشكل أساسي مدى نجاح نظام سكادا.[?]




تعرف عليها: أنظمة سكادا المختلفة

تتميز أنظمة سكادا بتنوعها وتنوع خصائصها، لذلك يوجد منها أربعة أجيال مختلفة، وإليك فيما يلي ميزات كل نظام من هذه الأنظمة:[?]

Volume 0%
 
الجيل الاول: أنظمة SCADA متجانسة أو مبكرة

استخدم نظام سكادا أجهزة الكمبيوتر الصغيرة سابقًا، وخلال هذه الفترة طُوّرت أنظمة سكادا لتصبح أكثر تجانسًا لأن خدمات الشبكة المشتركة فيها لم تكن متاحة، بالإضافة إلى أن هذه الأنظمة مستقلة بذاتها وليس لها أي اتصال مع الأنظمة الأخرى، ويُبنى مبدأ عمل هذا النظام على اتصال جميع مواقع الوحدات الطرفية البعيدة بنظام حاسب مركزي احتياطي، والذي يُستخدَم في حال فشل نظام الكمبيوتر الرئيسي الأساسي، واقتصر هذا النوع من أنظمة سكادا على أجهزة استشعار المراقبة في النظام والإبلاغ عن أي عمليات في حال تجاوز مستويات الإنذار المبرمجة.

الجيل الثاني: أنظمة SCADA الموزعة

يوزع هذا النظام مشاركة وظائف التحكم عبر الأنظمة المتعددة المتصلة ببعضها البعض باستخدام شبكة المنطقة المحلية LAN ومن هنا جاء اسمها كأنظمة سكادا الموزعة، واستُخدمت هذه المحطات الفردية لمشاركة المعلومات في الوقت الحالي لها ومن ثم معالجة الأوامر لأداء مهام التحكم المتعلقة بمستويات الإنذار والتنبيه لأي مشاكل محتملة، وخُفّضت تكلفة وحجم المحطة التابعة لهذا النظام مقارنًة بنظام الجيل الأول، فمع تخفيض التكلفة والحجم أصبح كل نظام فيها مسؤولًا عن أداء مهمة معينة، ولكن بالرغم من هذا كانت أيضًا بروتوكولات أنظمة الجيل الثاني من سكادا غير موحدة مما أدى إلى تحديد أمان تثبيت سكادا من خلال عدد قليل جدًا من الأشخاص غير المطورين لأن البروتوكولات في ذلك الوقت كانت مملوكة.

الجيل الثالث: أنظمة SCADA الشبكية

تتصل أنظمة سكادا الحالية عادة بالشبكة وتتواصل باستخدام أنظمة شبكة المنطقة الواسعة WAN من خلال خطوط البيانات أو الهاتف، وهذه الأنظمة تستخدم لأداء عملها اتصالات Ethernet أو Fiber Optic لنقل البيانات بين نقاط الالتقاء، بالإضافة إلى استخدامها وحدات التحكّم المنطقية القابلة للبرمجة PLC لمراقبة مشغلي العلامات الروتينية وإمكانية تعديلهم فقط في حالة متطلبات القرارات الرئيسية، ويعدّ هذا النظام أخطر من الجيل الأول والثاني اللذان يعتمدان على شبكات الموقع الفردي والمبنى الفردي أي النظام المُغلق، بينما يكون نطاق عمل الأنظمة الشبكية أوسع؛ لذلك هناك العديد من أنظمة سكادا الموزعة العاملة بالتوازي تحت مشرف واحد في بنية الشبكة.

الجيل الرابع: تقنية إنترنت الأشياء

يتميز هذا النوع من الأنظمة بأنه خفّض تكلفة البُنية التحتية لأنظمة سكادا لاعتماده على تقنية إنترنت الأشياء مع الحوسبة السحابية المتاحة تجاريًا، بالإضافة إلى سهولة صيانته مقارنة بالأنظمة السابقة، كما أن هذه الأنظمة تتميز بقدرتها على التنبيه عن المشكلة في الوقت نفسه لاستخدامها المقياس الأفقي من مرفق الحوسبة السحابية مما يمكنها لاحقًا من تنفيذ خوارزميات تحكم أكثر تعقيدًا والتي تكون كافية عمليًا لاستخدامها على أنظمة التحكم المنطقية PLC التقليدية، وتعد هذه الأنظمة آمنة لتوفُّر بيانات أمنية يمكن التحكم بها باستخدام بروتوكولات الشبكة المفتوحة.




مَعْلومَة

نشأت فكرة أنظمة سكادا مع توسع الصناعات التي كانت تعتمد سابقًا على القوى العاملة في التحكم بأجهزتها ومراقبتها، وهذا الأمر لم يعد يجدي نفعًا بسبب الحاجة إلى التحكم في المعدات لمسافات طويلة جدًا، ولم تكن الحلول في البداية فعالة لحل هذه المشكلة لكن لاحقًا تمكنوا من تطوير الحواسيب والاتصالات ومعدات المراقبة حتى توصلوا إلى أنظمة سكادا التي برز مصطلحها لأول مرة في أوائل السبعينيات مع الاستعانة بالمعالجات الدقيقة التي زادت فرص التحكم في العمليات الآلية ومراقبتها، ومع تطور التكنولوجيا في أنظمة الكمبيوتر والشبكات والبرامج لاحقًا، تطوّر نظام سكادا في الثمانينيات والتسعينيات وأحدث هذا التطوّر نقلة نوعية لكثير من الصناعات في التسعينيات والعقد الأول من القرن الحادي والعشرين، وانتشر النظام بشكل واسع بين مختلف البائعين إذ سُمحَ لهم بتوصيل المزيد من الأجهزة بالشبكة،[?]ويستخدم نظام سكادا في مجالات الطاقة وتصنيع الأغذية والمشروبات، والنفط والغاز، ووسائل النقل، وفي العديد من الشركات والمصانع المختلفة.[?]




المراجع
? ""What is SCADA?"", inductiveautomation, Retrieved 2020-11-11. Edited.
^ أ ب ""An Introduction to SCADA Systems"", allaboutcircuits, Retrieved 2020-11-11. Edited.
? ""Know all about SCADA Systems Architecture and Types with Applications"", watelectronics, Retrieved 2020-11-12. Edited.
? ""A Brief History Of The SCADA System"", theearthawards, Retrieved 2020-11-12. Edited.
? ""What is SCADA?"", inductiveautomation, Retrieved 2020-11-15. Edited."