وقتی صحبت از اتوماسیون فرآیند و طراحی سیستم پیشرفته می شود، PLC ها، SCADA و HMI نقش مهمی ایفا می کنند. PLC یک دستگاه مبتنی بر سخت افزار است، SCADA سیستمی است که در ارتباط با PLC کار می کند. اما، HMI همچنین سیستمی است که در ارتباط با PLC کار می کند. از آنجایی که سیستم SCADA و یک HMI می توانند کمابیش عملکردهای مشابهی را انجام دهند، بسیار مهم است که تفاوت بین این دو را بدانید.

در این مقاله، در مورد هر یک از آنها صحبت می کنیم و عملکرد آنها را توضیح می دهیم. علاوه بر این، در مورد نحوه کار آنها در یک سیستم یکپارچه که عملکردهای مختلف را کنترل می کند، بحث خواهیم کرد.

بررسی HMI، SCADA و | PLCتفاوت ها، آنچه انجام می دهند و چگونه با هم کار می کنند؟سیستم های اسکادا

SCADA در واقع مخفف عبارت Supervisory Control and Data Acquisition است. اسکادا سیستمی است که دارای عناصر نرم افزاری و سخت افزاری است و معمولاً برای چند مورد استفاده می شود:

  • کنترل فرآیندهای مختلف از یک مکان راه دور یا به صورت محلی
  • تعامل با سنسورها، پمپ ها، موتورها و شیرها از طریق نرم افزار HMI (Human-Machine Interface)
  • نظارت، جمع آوری و پردازش داده ها در زمان واقعی
  • ثبت وقایع در یک فایل

 

در زمان مدرن، سازمان مهمی وجود ندارد که از سیستم های اسکادا استفاده نکند. این سیستم‌ها به صرفه‌جویی در زمان کمک می‌کنند، کارایی را افزایش می‌دهند، داده‌ها را سریع‌تر و با دقت پردازش می‌کنند و امکان ارتباط روان بین بخش‌های مختلف سیستم را فراهم می‌کنند. به این ترتیب، معماری SCADA از دو بخش اصلی تشکیل شده است – یک RTU (واحد ترمینال از راه دور) و یک PLC (کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی). PLC اساساً یک میکرو کامپیوتر است که مستقیماً با انبوهی از دستگاه ها و قطعات مانند دستگاه‌های پایانی، حسگرها یا ماشین‌های کارخانه‌ای متعدد ارتباط برقرار می‌کند.

با این حال، یک PLC مستقیماً به ماشین کارخانه متصل می شود، در حالی که همانطور که از نامش پیداست از RTU از راه دور استفاده می شود. قدرت محض نرم افزار SCADA به ما اجازه می دهد تا داده های مورد نیاز را پردازش، توزیع و نمایش دهیم، بنابراین تجزیه و تحلیل آنها و ارائه راه حل برای کارمندان در صورت نیاز آسان تر می شود. اسکادا دقیقاً همانطور که به نظر می رسد، عمل می کند. اگر در جایی در فرآیند خطایی وجود داشته باشد، اپراتور را مطلع می کند که می تواند فرآیند تولید را متوقف کند و داده های سیستم SCADA را بررسی کند. این داده ها را می توان از طریق یک HMI بررسی کرد که بعداً در مورد آن صحبت خواهیم کرد.

 

SCADA در کجا استفاده می شود؟

همانطور که قبلا ذکر شد، سیستم های اسکادا بیشتر در کارخانه ها و سازمان های صنعتی در بخش خصوصی و دولتی استفاده می شود. دلیل استفاده از آنها حفظ کارایی و تسریع در توزیع داده است. این منجر به فرآیند تصمیم‌گیری سریع‌تر و استفاده هوشمندانه‌تر از زمان می‌شود. به لطف قابلیت های همه کاره سیستم های اسکادا، می توان از آنها در فرایندهای ساده و پیچیده استفاده کرد. سیستم های اسکادا در انرژی، تولید، نیرو، بازیافت، حمل و نقل، نفت و گاز و همچنین بسیاری از صنایع دیگر استفاده می شود.

الزاما هر سیستم اسکادا به طور کامل بهینه نشده است؛ با این حال، با تخصص مهندسین با تجربه، سیستم های اسکادا می توانند در صرفه جویی در هزینه و زمان کمک کنند.

 

PLC ها

وقتی صحبت از بخش سخت افزاری سیستم SCADA یا HMI می شود، نمی توانیم PLC را به عنوان یک جزء حیاتی در سیستم رد کنیم. PLC مخفف Programmable Logic Controller است و یک کامپیوتر صنعتی است که برای اتوماسیون صنعتی استفاده می شود. PLC ها بسته به نیاز شرکت می توانند در اندازه ها و قابلیت ها متفاوت باشند. این کامپیوتر صنعتی قدرتمند با نظارت مداوم بر وضعیت دستگاه های ورودی کار می کند و در مورد کنترل وضعیت دستگاه های خروجی تصمیم گیری می کند.

نکته مهم در مورد PLC ها این است که می توانند بخش های عظیمی از یک خط تولید و همچنین کل خط تولید را کنترل کنند. هر نوع خط تولیدی را می توان با استفاده از این فناوری به شدت افزایش داد، اما بزرگترین مزیت PLC ها در تکراری بودن آن است. این رایانه قادر است عملیات یا فرآیند را بارها و بارها تکرار کند، در حالی که اطلاعات حیاتی را نیز همزمان جمع آوری می کند.

به دلیل اندازه کوچک آن، PLC ها ماژولار و بسیار قابل حمل هستند. این بدان معنی است که PLC را می توان به خط تولید آورد، به کامپیوتر متصل کرد، برنامه ریزی کرد و دقیقاً در همان لحظه وارد کار شد.

plcPLC ها چگونه کار می کنند؟

نحوه عملکرد PLC در واقع یک موضوع بسیار ساده است. به قدری ساده که تعجب خواهید کرد که چگونه همه چیز را تحت کنترل نگه می دارد. اولین مرحله در این فرآیند، اسکن ورودی نام دارد. همانطور که از نام آن پیداست، PLC وضعیت تمام دستگاه های ورودی متصل به PLC را تشخیص می دهد. بعد از آن مرحله دوم برنامه اسکن است که برنامه ای را که کاربر ساخته اسکن می کند و سپس اجرا می کند. مرحله بعدی اسکن خروجی است. همانطور که از نامش پیداست، دستگاه های خروجی متصل به PLC را اسکن می کند و یا آنها را با اتصال برق فعال می کند یا برعکس.

در نهایت آخرین مرحله خانه داری (Housekeeping) است. این مرحله بیشتر شبیه یک مرحله ایمنی است که در آن PLC با عیب یابی داخلی، پایانه های برنامه نویسی و … ارتباط برقرار می کند. اگر مرحله آخر به درستی انجام شود و همه چیز تحت کنترل باشد، PLC از ابتدا شروع می شود تا زمانی که سیکل تمام شود.

 

PLC ها چگونه برنامه ریزی می شوند؟

PLC ها حتی زمانی که برای اولین بار وارد بازار شدند از Logic استفاده کردند. امروزه تقریباً تمام نرم افزارهای برنامه نویسی PLC گزینه ای برای برنامه نویسی در Ladder Logic ارائه می دهند. Ladder Logic یک زبان برنامه نویسی سنتی است که برای تقلید نمودارهای مداری که از چپ به راست می روند استفاده می شود. در سمت چپ، برنامه شامل مخاطبین ورودی است که می توانند بسته یا باز شوند. یک کنتاکت باز با فشار دادن جریان را هدایت می کند، در حالی که یک کنتاکت بسته، جریان را هنگامی که سیگنال شروع می شود، متوقف می کند.

در سمت راست، ما کنتاکت های دستگاه های خروجی را داریم که می تواند محرک، سلونوئید یا شیر باشد که معمولاً یک سلونوئید است. هنگامی که یک سیگنال به کنتاکت ورودی می رسد، راه اندازی می شود و خروجی برآورده می شود. جدیدترین نوآوری برنامه نویسی “C” نام دارد، اما بسیاری از برنامه نویسان هنوز از نمودارهای نردبانی استفاده می کنند، فقط به این دلیل که استفاده از آن آسان تر است و مدتی است که از آن استفاده می شود. برخی از تولیدکنندگان ممکن است نرم افزار برنامه نویسی را نیز عرضه کنند. سازندگانی مانند میتسوبیشی و امرون (Omron) این کار را انجام می دهند.

 

HMI

رابط ماشین انسانی (Human Machine Interface)، که اغلب با نام اختصاری HMI شناخته می شود، به داشبورد یا صفحه نمایشی اطلاق می شود که برای کنترل ماشین آلات استفاده می شود. اپراتورهای خط، مدیران و ناظران در صنعت برای تبدیل داده های پیچیده به اطلاعات مفید به HMI ها متکی هستند.

دلیل اینکه تشریح HMI ها را برای انتها مقاله انتخاب کردیم، این است که از آنها برای برقراری ارتباط با کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر استفاده می شود و به این ترتیب، کل سیستم کامل می شود. در حالی که SCADA یک سیستم از راه دور را نشان می دهد که برای برقراری ارتباط و جمع آوری داده ها استفاده می شود، HMI یک ماشین لوکال و محدود به یک محل است که قادر به انجام همان کار است. اما همانطور که گفتیم تنها تفاوت این است که HMI ها ماشین های لوکالی هستند. رابط انسان و ماشین رابط کاربری است که اپراتور را به یک سیستم، دستگاه یا ماشین متصل می کند.

HMI یک قطعه سخت افزار خاصی نیست، بلکه صفحه نمایشی است که به کاربر اجازه می دهد با یک دستگاه تعامل داشته باشد. HMI ها را می توان پایانه های اپراتور، رابط اپراتور محلی، رابط کاربری گرافیکی و غیره نامید. اگر برخی از این نام ها (OT، LOI، و GUI) برای شما آشنا به نظر می رسد، به این دلیل است که قبلاً از برخی از آنها استفاده کرده اید. به زبان ساده، HMI ها برای تجسم داده های خاص، برای درک و کنترل آسان تر استفاده می شوند.

نمونه اصلی مدرن HMI یک تبلت است. تبلت یک رابط کاربری گرافیکی است که به شما امکان کنترل فرآیندهای مختلف را می دهد. اگر از طریق بلوتوث به تلویزیون خود متصل هستید، می توانید از HMI (تبلت یا گوشی هوشمند) برای کنترل آن استفاده کنید. HMI ها در اشکال و اندازه های مختلفی وجود دارند – مانیتورهای کامپیوتر و ماشین هایی با صفحه نمایش داخلی.

 

در تنظیمات صنعتی، HMI ها را می توان برای موارد زیر استفاده کرد:

  • نمایش بصری داده ها
  • پیگیری زمان تولید، روندها و تگ ها
  • نظارت بر شاخص های کلیدی عملکرد
  • نظارت بر ورودی و خروجی دستگاه ها

hmiHMI چه تفاوتی با SCADA دارد؟

همانطور که قبلاً اشاره کردیم، SCADA و HMI تقریباً یکسان هستند، اما همچنان متفاوت هستند. هر دو SCADA و HMI نقش بزرگی در یک سیستم صنعتی ایفا می کنند که آنها را در کنار PLC ها محصور می کند. با این حال، آنها به روشی متفاوت عمل می کنند. یک HMI از مقداری داده استفاده می کند و به صورت بصری آن را نشان می دهد، که امکان درک بیشتر و فرآیند نظارت کارآمدتر را فراهم می کند. از سوی دیگر، سیستم‌های اسکادا بر روی عملیات سیستم کنترل متمرکز شده‌اند و ظرفیت بسیار زیادی برای جمع‌آوری داده‌ها دارند. مزیت اصلی سیستم های اسکادا نسبت به HMI این است که اطلاعات را جمع آوری و ثبت می کنند.

HMI چه تفاوتی با SCADA دارد؟

تفاوت بین PLC و SCADA چیست؟

PLC یک سخت افزار برای خواندن سنسور (سیگنال فیزیکی)، حل الگوریتم و ارائه خروجی کنترل شده است، در حالی که SCADA نرم افزاری است که می تواند با PLC ارتباط برقرار کند تا اطلاعات را به صورت گرافیکی، متحرک یا ثبت گزارش بخواند و ارائه دهد.

 

جمع بندی

همانطور که گفته شد، سیستم های SCADA و HMI به ترتیب برای جمع آوری و نمایش داده های خاص هستند. PLC، به عنوان یک کامپیوتر صنعتی، به عنوان پلی بین فرآیند و کنترل آن عمل می کند. به این ترتیب، یک PLC اغلب در ارتباط با سیستم‌های SCADA و HMI استفاده می‌شود. HMI چیزی است که همیشه در هر نوع صنعت و حتی در خانه های ما به شکل مانیتور یا تبلت وجود دارد.

با پیشرفت تکنولوژی، انواع جدیدی از سیستم های HMI و SCADA ساخته می شوند. نمونه بارز HMI مدرن، صفحه نمایش لمسی است که انعطاف پذیری زیادی را برای اپراتور ارائه می دهد. با روند رو به رشد سخت افزار صنعتی، SCADA و PLC ها تا حدودی تقویت شدند. PLC ها اکنون قادر به انجام پیچیده ترین وظایف منطقی هستند، در حالی که سیستم های SCADA بسیار متنوع تر هستند و قادر به جمع آوری حجم عظیمی از داده ها هستند.

در مجموع، با پیشرفت تکنولوژی، جالب خواهد بود که ببینیم چگونه این سیستم ها می توانند حتی بیشتر پیشرفت کنند.