SCADA : บทที่ 1 ความรู้เบื้องต้น

ตามคำเรียกร้อง ครับ                                                                                (ช้าๆ ตามเวลาที่มีนะครับ)
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

บทที่ 1
ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับระบบ SCADA
1.1 SCADA คืออะไร
SCADA ย่อมาจากคำว่า Supervisory Control and Data Acquisition คือระบบการส่งข้อมูลในระยะไกล เพื่อใช้การการ ตรวจสอบ เก็บข้อมูล และควบคุมกระบวนการผลิตต่างๆ ที่มีหน่วยควบคุมอยู่ห่างไกลกับกระบวนการผลิต โดยจะมีการสื่อสารข้อมูลแบบดิจิตอลผ่านทางระบบเครือข่ายคมนาคม องค์ประกอบหลักของสกาดา ได้แก่ หน่วยติดต่อและปฏิบัติการของผู้ใช้ระดับบนหน่วยควบคุมระยะไกล หน่วยติดต่อระยะไกล และกระบวนการผลิต
ระบบ SCADA เป็นการรวมขบวนการ 2 ขบวนการเข้าด้วยกัน คือ
1. Telemetry System เป็นเทคนิคที่ใช้ในการส่งและรับข้อมูลผ่านสื่อกลาง โดยข้อมูลนั้นสามารถวัดได้ ข้อมูลเหล่านี้จะถูกส่งไปอีกสถานที่หนึ่งโดยผ่านสื่อกลางต่าง ๆ เช่น เคเบิล สายโทรศัพท์ หรือคลื่นวิทยุ
2. Data Acquisition เป็นวิธีการเข้าถึงและควบคุมข้อมูลจากอุปกรณ์ที่ถูกควบคุม หรือถูกตรวจสอบอยู่ โดยที่ข้อมูลที่ได้จะถูกส่งไปให้ระบบ Telemetry System เพื่อทำการส่งต่อไป
SCADA แบ่งออกเป็นสองรูปแบบ คือ
1. Point-to-Point Configuration เป็นการควบคุมที่ใช้หน่วยควบคุมในการการควบคุมกระบวนการผลิตเพียงกระบวนการเดียว
2. Point-to-Multipoint Configuration เป็นการควบคุมใช้หน่วยควบคุมเดียวในการควบคุมกระบวนผลิตการหลายกระบวนการ


1.2 ส่วนประกอบของ SCADA
1. Field Instrumentation เป็นส่วนของเครื่องมือหรือเซนเซอร์ที่เชื่อมต่อกับเครื่องจักรหรืออุปกรณ์ที่ถูกควบคุมหรือตรวจสอบ โดยจะเปลี่ยนค่าปริมาณทางฟิสิกส์ ให้เป็นปริมาณทางไฟฟ้า ซึ่งอาจจะอยู่ในรูปของ Analog หรือ Digital
2. Remote Station เป็นส่วนที่ทำการรวบรวมข้อมูลจากเครื่องจักรหรืออุปกรณ์ และส่งไปยังศูนย์กลางระบบ SCADA
3. Communication Network เป็นการส่งข้อมูลดิจิตอลระหว่างสถานที่หนึ่งไปยังสถานที่หนึ่ง โดยผ่านตัวกลางในการติดต่อสื่อสาร เช่น สายเคเบิล คลื่นวิทยุ
4. Central Monitoring Station (CMS) เป็นศูนย์กลางระบบ SCADA โดยรับข้อมูลมาประมวลผลและทำการแสดงกระบวนการบนหน้าจอคอมพิวเตอร์ ประกอบด้วยซอฟต์แวร์ และฮาร์ดแวร์
1.3 ฐานข้อมูลของ SCADA
1. Real-time Database Servers เป็นระบบฐานข้อมูลที่ใช้จัดการและเก็บค่าของกระบวนการ ณ เวลาปัจจุบันในขณะใด ๆ ค่า Real-time จะเปลี่ยนแปลงไปตามสภาพของกระบวนการที่เปลี่ยนแปลงไปตามเวลา
2. Historical Database Servers เป็นระบบฐานข้อมูลที่ใช้จัดการและจัดเก็บค่า Historical Data ของกระบวนการเพื่อใช้ในการ Trending, Logging, Statistic และ Report
มาตรฐาน Protocol ของ SCADA
ปัจจุบัน มี SCADA มาตรฐาน Protocols มากกว่า 200 โปรโตคอลทั่วโลก


1.4 มาตรฐานโปรโตคอลที่ใช้กันในปัจจุบัน ได้แก่
1. ASCII (American Standard Code for Information Interchange) เป็นโปรโตคอลที่ใช้ในการสื่อสารของคอมพิวเตอร์ที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายและเป็นสากล
2. CAP (Compressed ASCII Protocol) เป็น RTU Protocol ที่ดีที่สุด เป็นภาษาที่คนสามารถเข้าใจได้ มีความน่าเชื่อถือ เร็ว และมีความปลอดภัยสูง
3. Modbus เป็น point-to-point PLC protocol ที่ใช้กันทุกแห่งทุกหน แต่มีข้อเสียคือ เป็นภาษาที่คนไม่สามรถอ่านเข้าใจได้
4. Modbus X พัฒนามาจาก Modbus ทำให้สามารถอ่านและสามารถสร้างจำนวนบวกและลบได้
5. IEEE 32 bit Signal Format Floating Point เป็นมาตรฐานของโรงงานอุตสาหกรรม สำหรับส่งตัวเลข 32 บิต ด้วยความถูกต้อง
1.5 องค์ประกอบ SCADA
ผู้ใช้สามารถตรวจสอบและควบคุมกระบวนการผลิตภายในโรงงานอุตสาหกรรมเป็นระยะทางไกลได้โดย หน่วยติดต่อและปฏิบัติการของผู้ใช้ระดับบนเป็นเครื่องมือปฏิบัติการของผู้ใช้สำหรับตรวจสอบและควบคุม กระบวนการผลิตเชื่อมต่อกับหน่วยควบคุมระยะไกล หน่วยควบคุมระยะไกลติดต่อกับหน่วยติดต่อระยะไกลโดยการสื่อสารข้อมูลแบบดิจิตอลทางระบบเครือข่ายคมนาคม และหน่วยติดต่อระยะไกลเป็นเครื่องมือเชื่อมต่อกับกระบวนการผลิต ประกอบด้วย หน่วยรับสัญญาณ และส่งสัญญาณของสัญญาณชนิดแอนะล็อก และสัญญาณชนิดดิจิตอล


1.6 SCADA เหมาะสมกับงานใด
งานการตรวจสอบ การเก็บรวบรวมข้อมูลของกระบวนการผลิต และการบริหารระบบควบคุมกลุ่มโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่บริเวณกระบวนการผลิตครอบคลุมพื้นที่กว้าง หรือโรงงานอุตสาหกรรมมีกระบวนการผลิตอิสระติดตั้งกระจัดกระจายทั่วบริเวณพื้นที่การผลิต รวมถึงระบบสาธารณูประโภคต่างๆ
1.7 ตัวอย่างที่ใช้ระบบ SCADA
1.ระบบจ่ายไฟฟ้า
รูปที่ 1.1 แสดงการประยุกต์ใช้ SCADA ในระบบจ่ายไฟฟ้า
2.ระบบจ่ายน้ำ
รูปที่ 1.2 แสดงการประยุกต์ใช้ SCADA ในระบบจ่ายน้ำ

รูปที่ 1.3 แสดงการประยุกต์ใช้ SCADA ในระบบจ่ายน้ำ(ต่อ)

รูปที่ 1.4 แสดงการประยุกต์ใช้ SCADA ในระบบจ่ายน้ำ(ต่อ)

3. ระบบท่อส่งก๊าซ


รูปที่ 1.5 แสดงการประยุกต์ใช้ SCADA ในระบบระบบท่อส่งก๊าซ

4.ระบบท่อส่งน้ำมัน

รูปที่ 1.6 แสดงการประยุกต์ใช้ SCADA ในระบบระบบท่อส่งน้ำมัน




1.8 ตัวอย่างซอฟต์แวร์ระบบ SCADA ที่เป็นที่ใช้งานมากในอุตสาหกรรม
                  1 Simatic WinCC เป็นโปรแกรม SCADA ของบริษัท Siemens ประเทศเยอรมัน มักจะใช้งานในอุตสาหกรรมการผลิตต่างๆที่มาจากยุโรปที่ใช้อุปกรณ์ควบคุมยี่ห้อ Siemens เช่นอุตสาหกรรมยานยนต์ อุตสาหกรรมปิโตรเคมี อุตสาหกรรมอาหาร ฯลฯ ปัจจุบันออกมาถึง Version 7 แล้ว
รูปที่ 1.7 แสดง Simatic WinCC
2. InTouch เป็นโปรแกรม SCADA ของบริษัท Wonderware ประเทศสหรัฐอเมริกา มักจะใช้งานในอุตสาหกรรมการผลิตต่างๆ โดยเคยมียอดขายเป็นอันดับ 1 ของโลก แต่เนื่องจากเป็นบริษัทที่ผลิตเฉพาะ HMI เท่านั้นเลยทำให้เคยมียอดขายตกลงไป ทำให้บริษัท Wonderware ได้ร่วมกับบริษัท Mitsubishi Automation เพื่อผลิตระบบ SCADA ให้กับระบบอัตโนมัติที่เป็นยี่ห้อของ Mitsubishi
 รูปที่ 1.8 แสดง Intouch Wonderware
3. GENESIS32 ผลิตโดยบริษัท ICONICS ประเทศสหรัฐอเมริกา โดยที่ GENESIS32 ถูกติดตั้งในระบบ SCADA ทั่วโลกกว่า 150,000 ระบบ (ปี 2005) และได้รับรางวัล World Open Award ในโปรเจ็คการขนส่งน้ำมันระหว่างมอสโควและไซบีเรียซึ่งเป็นโปรเจ็คที่ใหญ่ที่สุด
รูปที่ 1.9 แสดง ICONIC Genesis 32
4.Intellutions FIX - IFix Proficy HMI/SCADA ผลิตโดยบริษัท GE-Fanuc ประเทศสหรัฐอเมริกา เมื่อก่อนมีใช้ในประเทศน้อยมาก แต่ปัจจุบันมีแนวโน้มสูงชึ้น เพราะเนื่องจากว่าบริษัท GE (General Electric) เริ่มเข้ามาทำตลาดในประเทศไทย
รูปที่ 1.10 แสดง iFix  Proficy HMI/SCADA

5.Citect Scada ผลิตโดยบริษัท Citect แห่งประเทศออสเตรเลีย เป็น SCADA ที่ใช้กันมากที่สุดในทวีปเอเชีย และเคยผลิตระบบ SCADA ต่างๆให้กับ PLC ที่ผลิดจากประเทศญี่ปุ่นเช่น Mitsubishi Automation , Omron เป็นต้น ปัจจุบันได้ถูกบริษัท Schneider Electric จากประเทศฝรั่งเศสซื้อไป เลยเปลี่ยนชื่อเป็น Vijeo Citect มีจุดเด่นคือเป็นระบบ SCADA ที่มีสีสันสวยงาม ใช้งานง่าย

รูปที่ 1.11 แสดง Citect Scada
6.RSview32 ผลิตจากบริษัท Rockwell Automation ซึ่งเป็นบริษัททางด้าน Automation ที่ใหญ่แห่งของโลก โดยที่ RSview32 เป็นระบบ SCADA อีกระบบหนึ่งที่ใช้กันมากในอุตสาหกรรมที่ใช้ระบบ Automation ของ Rockwell
รูปที่ 1.12 แสดง Rsview 32 SCADA

1.9 ประโยชน์ของการนำระบบ SCADA มาใช้
ในปัจจุบันหลายหน่วยงานได้มีการนำระบบ SCADA นี้มาใช้ เพื่อช่วยในการ Monitor ข้อมูลเพื่อช่วยในการตัดสินใจในการควบคุมระบบ เช่น การไฟฟ้านครหลวง , การประปานครหลวง , ปตท. ฯลฯ ซึ่งเหตุผลที่หลายหน่วยงานเลือกใช้ระบบนี้เพราะเหตุผลต่างๆดังต่อไปนี้
1.การควบคุมจะเป็นไปอย่างต่อเนื่องและครอบคลุมตลอดพื้นที่
2.เพิ่มประสิทธิภาพในการตรวจสอบ และการบำรุงรักษาเครื่องจักรและอุปกรณ์ เนื่องจากสามารถทำการบำรุงรักษา หรือทำ PM ก่อนที่เครื่องจักรจะชำรุด
3.ก่อให้เกิดเสถียรภาพและความน่าเชื่อถือไว้วางใจ
4.ลูกค้าจะได้รับบริการอันรวดเร็ว ทันสมัย แม่นยำ และยุติธรรม
5.การติดตามข้อมูล และการประเมินผลต่างๆ เป็นไปอย่างรวดเร็วและถูกต้อง
6.ประหยัดแรงงานและกำลังคน และทำให้ประหยัดค่าใช้จ่าย

1.10 แนะนำโปรแกรม SCADA ที่ใช้ในหนังสือเล่มนี้
ในใบข้อมูลเล่มนี้จะขอแนะนำ Citect SCADA เนื่องจากว่าเป็นระบบ SCADA ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมและเป็นซอฟต์แวร์ที่สามารถลองใช้ได้โดยไม่มีค่าใช้จ่ายใดๆอีกทั้งสามารถเชื่อมต่อกับ PLC หลายรุ่นหลายยี่ห้อเช่น Siemens , Mitsubishi และ OMRON ซี่งเป็น PLC ที่ใช้กันมากในอุตสาหกรรมในประเทศไทย
เราสามารถที่จะกำหนดให้โปรแกรมทำงการมอนิเตอร์และควบคุมระบบที่เล็กๆจนกระทั่งถึงระบบที่ใหญ่ได้ เพราะว่าปัจจุบันนี้โปรแกรมได้พัฒนาให้มีความยืดหยุ่นสูงสามารถเพิ่มฟังก์ชั่นต่างๆภายหลังได้ และ Citect SCADA เป็นโปรแกรม SCADA ที่เรียนรู้ง่ายเนื่องจากมีรูปแบบสำเร็จรูปมากๆเช่นพวก Genies, Template และ Wizard ทำให้ลดเวลาอย่างมากในการใช้งานโปรแกรม

 รูปที่ 1.13 หน้าตาของโปรแกรม Citect (Citect Explorer)


ความคิดเห็น

โพสต์ยอดนิยมจากบล็อกนี้

บทที่ 1 พื้นฐาน PLC

บทที่ 9 คำสั่งของ STEP 7

บทที่ 7 พื้นฐานในการเขียนโปรแกรม