distributed control systeminstrumentation.kmitl.ac.th/narin/dcs_scada_1.pdf1 distributed control...

1  

Distributed Control System 1. ระบบ DCS

เปนระบบควบคมแบบกระจาย ซงยอมาจาก Distributed Control System ใน DCS จาประกอบไปดวยหลกๆ คราวๆ คอ สวนควบคม ซงคลายกบ PLC แตใหญกวามความสามารถสงกวา ทาไดทงการควบคมแบบ Batch, Sequential, Analog Control และ Advance Control และสวนตดตอผใช ซงคลายๆ กบ Scadaรวมถงสวนเกบประวต History และอนๆ

เนองจากระบบควบคมในสมยแรกๆ นนจะใช Relay เปนตวควบคมทงระบบ แตตอมาไดพฒนามาเปน PLC โดยภาษาทใชเขยนโปรแกรมของ PLC นน จะมทงหมด 5 ภาษา คอ Ladder (LD), Instruction List (IL), Sequence Function Chart (SFC), Structure Text (ST) และ Function Block Diagram (FBD) หากตองการ operate ผาน graphic นน PLC นนจะตองตอเชอมตอกบอปกรณอน คอ MMI (Man Machine Interface) หรอบางทเรยกวา HMI (Human Machine Interface) ซงในตว PLC สวนใหญจะไมม built-in โดยท HMI จะสามารถแสดงคาและสถานะตางๆ ของ process และสามารถ Operate ได ซง HMI มสวนทตองแสดงทสาคญ คอ Historical Report, Alarm Message, Trend

DCS เปนระบบทพฒนามาหลงจากทม PLC โดยจะมภาษาทใชเขยนแตกตางกน ขนอยกบยหอ แตกยงมพนฐานของ PLC logic อย การใชงานจรงในระบบควบคมใหญๆทเปน process ทคอนขางนง(เชน process oil and gas) จะมความเสถยรมากกวา และ DCS จะมการรวม Graphic, Trend, Historical, Alarm, Message รวมอยในตวเองแลว

รปท 1.1โครงสราง DCS รนแรก

2  

2. สวนประกอบหลกของระบบDCS(Distributed Control System) DCS Server ServerในระบบDCSนนสามารถเปนไดทงแบบเดยว(Single Server)และแบบค

(RedundancyServer)ซงสวนใหญจะเปนแบบหลงเพราะถามServerตวใดตวหนงเสยหรอหยดการทางาน Serverอกตวกจะขนมาทางานแทนในทนทและจะทาใหกระบวนการผลตนนไมหยดชะงกหรอสรางความเสยหายใหกบกระบวนการผลตได ซงหนาทหลกของServerจะมดงตอไปน

เปนศนยกลางการเชอมตอระหวาง Controller กบ Station เปนตวเกบฐานขอมลและขอมลยอนหลง เปนศนยกลางการออกแบบกระบวนการผลตกอนทจะสงตอไปยง Controller เปนศนยกลางการเชอมตอระหวาง DCS กบระบบอนๆเชน ระบบSCADA หรอ

OPC เปนตน

DCS Controller Controller ถอเปนสวนสาคญทสดของระบบDCS เพราะเปนตวทเชอมตอโดยตรงกบ

เครองวดหรออปกรณในกระบวนการผลต นอกจากนControllerยงถอเปนสมองของระบบDCSเลยกวาไดเพราะมCPU ProcessorททาหนาRunning ProgrammingทรบมาจากServerนนเอง Controllerนนมมากมาหลายรนและหลายยหอ การเลอกใชกขนอยกบลกษณะการใชงาน ในตวอยางกจะเปนของHoneywell รนC200 และC300

รปท 1.2Honeywell รนC200

3  

Fault Tolerant Ethernet (FTE) ระบบการเชอมตอ(Communications networks) จะมลกษณะเหมอนกบระบบLANทวไป

แตทแตกตางกคอสายLANทเชอมตอจะม 2 เสนเพอปองกนการLoss ConnectionเมอมการขาดหรอชารดของสายLANเสนใดเสนนง

รปท 1.3ตวอยาง FTE Network

DCS Stations DCS Station คอ เครองคอมพวเตอรทรบขอมลจากServer ใหผควบคมดแลการผลตนนใช

ในการเฝาดและควบคมกระบวนการผลตทงหมด ทงนDCS Station สามารถมไดมากกวา 1 เครอง ขนอยกบความเหมาะสม

มAccessoriesดงน Display Monitorมไดถง1-4 Display

คยบอรด(Standard PC keyboard)

4  

คยบอรดเฉพาะทาง(Special operator keyboard)

Pointing device such as a mouse, track ball, touch pad, etc.

DCS Graphic

5  

DCS Graphic เปนSoftwareบนDCS Station สาหรบชวยใหผควบคมการผลตสามารถควบคมระบบการผลตไดงายยงขน เพราะGraphicเปนโปรแกรมทจาลองรปแบบกระบวนการผลตออกมาเปนรปภาพเสมอนจรงซงมตวอยางดงตอไปน

รปท 1.4ตวอยางGraphicแบบMulti Window

รปท 1.5ตวอยางGraphicแบบSingle Window

DCS Trend

6  

DCS Trend คอSoftware ProgramทตดตงอยบนServerและStation ใชสาหรบเรยกดคาการวดและควบคมออกมาในลกษณะProcess Line หรอ Trend ซงทาใหงายตอการวเคราะหระบบการผลตเพอพฒนาระบบการผลตหรอวเคราะหหาสาเหตเมอเกดปญหา

รปท 1.6ตวอยาง DCS Trend

DCS Events DCS Event คอSoftware ProgramทตดตงอยบนServerและStationใชสาหรบบนทก

เหตการณทงหมดทเกดขนกบระบบและกระบวนการผลตซงชวยใหสามารถวเคราะหหาสาเหตเมอระบบเกดขดของหรอมปญหาและยงสามารถเกบขอมลไดหลายปขนอยกบขนาดของหนวยความจา

รปท 1.7ตวอยาง DCS Events

3. สถาปตยกรรม DCS สถาปตยกรรม DCS ของผผลตแตละบรษทอาจมโครงสรางตางกนตามการออกแบบของ

ผผลตแตละบรษท แต DCS ของผผลตทกบรษทตองแบงอปกรณประกอบภายในของ DCS ตาม

7  

หนาทการปฏบตงานและความรบผดชอบเปน หนวยเครองมอ (module) เสมอ แมวาอปกรณประกอบของ DCS ของผผลตแตละรายจะมชอเรยกตางกน แต DCS ตองประกอบดวยหนวยเครองมอลกษณะคลายคลงกนดงน

3.1หนวยเชอมตอกระบวนการ (process interface module) เปนอปกรณตดตอระหวาง DCS กบกระบวนการผลต ทาหนาท รบสญญาณวดจากกระบวนการผลตใหกบ DCS และสงสญญาณควบคมจาก DCS ไปยงกระบวนการผลต หนวยเชอมตอกระบวนการเบองตนของ DCS ประกอบดวยหนวยรบสญญาณแอนะลอก (analog input module) หนวยสงสญญาณแอนะลอก (analog output module) หนวยรบสญญาณดจตอล (digital input module) และหนวยสงสญญาณดจตอล (digital output module)

3.2 หนวยควบคมกระบวนการ (process control module) เปนอปกรณหลกของ DCS สาหรบควบคมกระบวนการผลต โดยรบขอมลของกระบวนการผลตจากหนวยเชอมตอกระบวนการเพอคานวณคาของสญญาณควบคมและสงกลบไปยงหนวยเชอมตอกระบวนการเพอควบคมกระบวนการผลตอกทหนงหนวยเชอมตอกระบวนการจะตดตอกบหนวยควบคมกระบวนการโดยเครอขายยอยความเรวตาของ DCS การควบคมกระบวนการผลตเบองตนของ DCS ประกอบดวย การควบคมแบบดจตอลโดยตรงและการควบคมแบบตดและดบ

3.3หนวยตดตอและปฏบตงานของพนกงาน (operator interface module) และหนวยปฏบตการของวศวกร ( engineering workstation) เปนอปกรณตดตอระหวาง DCS กบผใชระดบวศวกรและพนกงานทวไป DCS อาจแยกหนวยตดตอและปฏบตการของพนกงานและวศวการเปนอปกรณ 2 ชด หรอใชอปกรณชดเดยวรวมกนทาหนาทเปนหนวยตดตอและปฏบตการของพนกงานและวศวกร หนวยตดตอและปฏบตการของพนกงานทาหนาทเปนอปกรณตดตอกบพนกงานเพอตรวจสอบและควบคมกระบวนการผลต หนวยปฏบตการของวศวกรทาหนาทเปนอปกรณตดตอระหวาง DCS กบวศวการสาหรบการจดโครงสรางของระบบควบคมและเชอมตอเครองมอภายในระบบดซเอส การกาหนดรายละเอยดและลาดบการแสดงภาพกราฟกสาหรบพนกงาน การเกบบนทกขอมลแสดงแนวโนมประวตกระบวนการ และขอมลเตอนเหตการณตาง ๆ ของ DCS

3.4หนวยเชอมตอเครอขาย (communication module) เปนอปกรณสาหรบเชอมตออปกรณทกสวนของ DCS กบเครอขายคมนาคม หนวยเชอมตอเครอขายเบองตนของ DCS จะเชอมโยงอปกรณควบคมกระบวนการกบอปกรณตดตอและปฏบตการของพนกงาน

3.5 หนวยเกบขอมลและประวตกระบวนการ (process data and history module) เปนอปกรณสาหรบเกบขอมลสาหรบการควบคมกระบวนการผลตของ DCS และขอมลประวตของกระบวนการหนวยเกบขอมลและประวตกระบวนการของ DCS มกตดตงรวมกบหนวยตดตอและปฏบตการของพนกงานและวศวกร แตดซเอส อาจแยกหนวยเกบขอมลและประวตกระบวนการอปกรณอสระโดยมอปกรณเชอมตอกบเครอขายคมนาคมของตนเอง อปกรณเกบขอมล

8  

เบองตนของ DCS ประกอบดวยอปกรณเกบขอมลชนดจากแมเหลก (magnetic disk) และเทปแมเหลก (magnetic tape)

3.6หนวยเชอมตอกบเครอขายคอมพวเตอร (computer network interface module) เปนอปกรณเชอมตอระหวางเครอขายของ DCS กบเครอขายของคอมพวเตอรอนสาหรบการเกบรวบรวมขอมลและบรหารระบบควบคม DCS สามารถตดตอกบเครองคอมพวเตอรภายนอกระบบดซเอสโดยใชอปกรณเชอมตอของหนวยตดตอและปฏบตการของพนกงานและวศวกร หรอเชอมตอกบเครอขายของ DCS โดยตรงโดยใชอปกรณเชอมตอกบเครอขายคอมพวเตอร

3.7หนวยเชอมตอกบระบบเครองมอยอย (subsystem interface module) เปนอปกรณเชอมตอระหวาง DCS เครองมออนในระบบควบคมภายนอกระบบ DCS เชน พแอลซ กาซโครมาโตกราฟ (gas chromatograph) อปกรณรบและสงขอมลระยะไกล (remote input/output device) และเครองมออน ๆ ในระบบควบคมทมหนวยประมวลผลของตนเอง DCS สามารถตดตอกบเครองมออนในระบบควบคมโดยผานเครอขายยอยของหนวยเชอมตอกระบวนการหรอเชอมตอกบเครอขายคมนาคมของ DCS โดยตรงโดยใชหนวยเชอมตอระบบเครองมอยอยเชนเดยวกบการเชอมตอกบเครอขายคอมพวเตอรระบบอน

3.8หนวยจายกาลงไฟฟา (power supply module) เปนอปกรณจายกาลงไฟฟาใหกบอปกรณทกสวนของ DCS อปกรณจายกาลงไฟฟา ทาหนาทกาจดสญญาณรบกวนและปรบระดบแรงดบใหเหมาะสมกบอปกรณตาง ๆ ของดซเอส และเกบพลงงานไฟฟาสารองสาหรบระบบ DCS

รปท 1.8 ตวอยางระบบ DCS

4. การตดตง DCS ควบคมกระบวนการผลตในโรงงานอตสาหกรรม

จะแยกกระจายตามตาแหนงตาง ๆ ทวโรงงานอตสาหกรรมตามความหมายระบบควบคมแบบกระจาย ทาใหดซเอสมวธการตดตงเครองมอและแบงหนาทของเครองมอในระบบควบคมตางจากระบบควบคมแบบศนยกลางเดม

9  

รปท 1.9การตดตง DCS ควบคมการผลตในโรงงานอตสาหกรรม

5. การควบคมระบบการผลตของ DCS

สาหรบการควบคมระบบการผลต พนกงานสามารถสงงานไดโดยใชแปนพมพเลอกจอแสดงภาพกระบวนการผลตและเครองมอทตองการและสงงานบนจอภาพแทนการปรบเครองควบคมแบบเดม DCS แสดงขอมลของกระบวนการผลตโดยพนกงานสามารถตรวจสอบกระบวนการผลตและเครองมอตาง ๆ ในระบบควบคมจากจอภาพของดซเอสดงน

กระบวนการผลตรวม (Overview display) กลมกระบวนการ (Group display) หนวยเครองมอ (Instrument display) แนวโนมกระบวนการ (Trend display) ภาพจาลองเหตการณ (Graphic display) สญญาณเตอนเหตการณ (Alarm display)

6. การเปรยบเทยบระหวางดซเอสกบระบบควบคมแบบตางๆ

ดซเอสชวยลดเวลาและคาใชจายในระหวางการออกแบบระบบควบคมและการตดตงเครองมอวดและควบคมในโรงงานอตสาหกรรมไดมาก ผออกแบบสามารถเลอกดซเอสใหตรงกบความตองการและขนาดของโรงงานอตสาหกรรมแตละแหลง โรงงานอตสาหกรรมขนาดเลกอาจตดตงเพยงอปกรณควบคมกระบวนการผลตและอปกรณตดตงโดยผานสายสญญาณเครอขายของระบบควบคม สาหรบโรงงานอตสาหกรรมขนาดใหญอาจเลอกตดตงอปกรณประกอบตางๆจานวนเพมมากขนตามความเหมาะสม

10  

รปท 1.10การตดตงสายสญญาณของระบบควบคมแบบตางๆในโรงงานอตสาหกรรม

โรงงานอตสาหกรรมทวไปยงตองการสายสญญาณจานวนมากขนเพอเชอมตอระหวางมาตร

วดแสดงผลในระบบควบคม ดซเอสไมจาเปนใชสายสญญาณดงกลาวเนองจากดซเอสสามารถเลอกตดตงมาตรวดและเครองบนทกสญญาณเปนเครองมอภายในของดซเอสเองสาหรบแสดงบนหนาจอภาพโดยไมจาเปนตองตดตงเครองมอดงกลาวจรงเชนระบบควบคมแบบเดม

รปท 1.11เครองมอภายในของดซเอส

7. ความนาเชอถอและความปลอดภยในกระบวนการผลตของ DCS

ระบบควบคมของโรงงานอตสาหกรรมนอกจากการตดตงเฉพาะเครองมอทมความนาเชอถอสงแลว การออกแบบยงตองพจารณาดานความปลอดภยและการจากดความเสยของกระบวนการผลตจากอบตเหตหรอความผดพลาดตางๆใหอยภายในขอบเขตจากดมากทสดตองจากดความเสยหายจาก

11  

สาเหตความบกพรองหรอความผดพลาดของเครองมอใหอยภายในวงจากดตองจดหาเครองมอควบคมสารองสาหรบพนกงานควบคมสามารถปฏบตหนาทควบคมกระบวนการผลตแทนเครองมอควบคมหลกสวนทไดรบความเสยหายใหสามารถดาเนนการไดตามปกตทนทตองจดเตรยมระบบควบคมฉกเฉนสาหรบพนกงานควบคมสามารถสงการเพอหยดและยกเลกกระบวนการผลตบางสวนหรอทงหมดไดทนทโดยปลอดภยทกขนตอนและระบบควบคมตองมระบบตรวจสอบตนเองสาหรบตรวจสอบความถกตองในการปฏบตงานตางๆได

DCS สามารถเพมความนาเชอถอและความปลอดภยในการปฏบตงานควบคมกระบวนการผลตของโรงงานอตสาหกรรมการกระจายอปกรณสาหรบเชอมตอและควบคมกระบวนการผลตของ DCS เปนกลมเครองมอยอยแบงลาดบหนาทความรบผดชอบในการตรวจสอบและดแลกระบวนการผลตของโรงงานอตสาหกรรม รมกน ทาใหความนาเชอถอของระบบควบคมรวมมมากขนการเกบรกษาโปรแกรมและขอมลสารองสาหรบปฏบตหนาทแทนหนวยควบคมกระบวนการผลตของ DCS โดยหนวยความจรงชนดนอนวอลละไทลภายในหนวยความจาจะทาหนาทเกบรกษาโปรแกรมการตดตงเครองมอควบคมสารองสาหรบปฏบตหนาทแทนหนวยควบคมกระบวนการและและหนวยเชอมตอกระบวนการสวนทชารดเสยหายไมสามารถทางานตามปกต เครองมอควบคมจะทาหนาทแทนระบบตรวจสอบของ DCS สามารถตรวจสอบการปฏบตหนาทของเครองมอตางๆภายในระบบควบคมและตรวจสอบการตดตอกบเครองมออนทเชอมตอกบ DCS ใหดาเนนการดวยความถกตองตลอดเวลา ระบบการตรวจสอบตนเองของ DCS ยงดแลและสงการใหเครองมอควบคมสารองของ DCS ใหสามาถปฏบตหนาทแทนเครองมอควบคมหลกสวนทชารดไดทนททตรวจสอบพบ ความผดปกตของเครองมอ ทาใหกระบวนการผลตสามารถดาเนนไปดวยความเรยบรอยตอเนองตลอดเวลา 8. ขอดและขอเสยของระบบ DCS ขอด

1.สามารถควบคมกระบวนการผลตตางๆไดจากหนาจอคอมพวเตอร ซงจะชวยทาใหลดเวลาและมประสทธภาพมากกวาการใชแรงงานคนหลายเทาตว 2.สามารถเชอมตออปกรณการวดและควบคม เชน เครองวดอณหภม(Temp Transmitter) เครองวดแรงดน(Pressure Transmitter) เครองวดระดบของเหลว(Level Transmitter) เครองวดระดบการไหล(Flow Transmitter) คอนโทรลวาลว ปมป หรอมอเตอรเปนตน 3.สามารถมการเชอมตอกบระบบอนๆเชน PLC FSC เปนตน และยงสามารถควบคมหรอMonitorระยะไกล(SCADA)ผานNetwokชนดตางๆเชนWireless หรอดาวเทยมไดอกดวย 4.สามารถแจงเตอนทงบนหนาจอคอมพวเตอรและสญญาณเสยงเมอมความผดปกตของกระบวนการผลตเกดขน 5.ระบบDCSยงมฟงกชนเกบขอมล(History) เพอใหสามารถยอนกลบไปดขอมลตางๆของกระบวนการผลตในอดตทมาและนาไปปรบปรงกระบวนการผลตในอนาคตได

12  

ขอเสย 1.ระบบDCSเปนระบบทคอนขางใหญและมความซบซอนจงจาเปนตองใชผเชยวชาญเทานนในการตรวจสอบเมอระบบเกดปญหา 2.อะไหลของDCS Controller ตองนาเขาจากตางประเทศเทานนจงอาจใชเวลาในการสงซอ แตผใชสวนใหญจะสงซอมาเกบไวเปนSpareไวลวงหนา 3.ระบบDCS มราคาคอนขางแพง

SCADA 1. ระบบ SCADA

SCADA นนยอมาจากคาวา Supervisory Control And Data Acquisition เปนระบบตรวจสอบและวเคราะหขอมลแบบ Real-time ใชในการตรวจสอบสถานะตลอดจนถงควบคมการทางานของระบบควบคมในอตสาหกรรมและงานวศวกรรมตาง ๆ เชน งานดานโทรคมนาคมสอสาร การประปา การบาบดนาเสย การจดการดานพลงงาน อตสาหกรรมการกลนนามนและกาซ อตสาหกรรมเคม อตสาหกรรมประกอบรถยนต การขนสง กระบวนการนวเคลยรในโรงไฟฟาเปนตน ตวอยางการใชงานเชนใช SCADAตรวจสอบขอมลเชนการรวไหลของของเหลวทเกดขนในทอขนสงจากตวตรวจจบแลวสงสญญาณแจงเตอนใหพนกงานทราบ โดยสงขอมลสสวนกลางของระบบ SCADA เปนตน นอกจากนน SCADA อาจทาหนาทคานวณและประมวลผลขอมลทไดจากฮารดแวรตาง ๆ เชน PLC, Controller, DCS, RTU แลวแสดงขอมลทางหนาจอ หรอสงสญญาณควบคมฮารดแวรดงกลาว เชนหากอณหภมของอปกรณสงเกนพกด ใหทาการปดอปกรณนนเปนตน โดยสงงานผาน PLC หรอ Controller ทตดตออย ทงน SCADA สามารถเกบรวบรวมขอมลทไดจากระบบควบคมทงหมดไวในฐานขอมลเพอใหพนกงานหรอโปรแกรมอน ๆ สามารถนาไปใชงานได SCADA นนเขาไปมสวนในงานควบคมทงเลกและใหญทตองการแสดงผล แลกเปลยนขอมล หรอควบคมระบบตาง ๆ จากสวนกลาง เพอการทางานของระบบรวมทสมพนธกน มองเหนภาพรวมไดอยางชดเจนและมความรวดเรวตอเหตการณตาง ๆ ทเกดขน ระบบ SCADA ในปจจบนมความสามารถในการสอสาร ควบคม และประมวลผลขอมลจาก I/O ของอปกรณเชน PLC, DCS, RTU ไดถงระดบทเกนหนงแสน I/O แลว และไดรบการพฒนาใหมความสามารถรองรบความตองการใหม ๆ ของผใชงานอยางตอเนองตลอดมา SCADA เรมใชงานในคอมพวเตอรตงแตระบบปฏบตการ DOS, VMS และ UNIX จนมาถงระบบปฏบตการ Windows NT, XP, Server 2003 และ LINUX ในทนจะแสดงลกษณะสาคญของ SCADA ตามโครงสราง (Architecture) หนาทการทางาน (Functionality) และ การพฒนาโปรเจค (Application Development) เพอใหคณผอานไดเขาใจสวนสาคญของ SCADA ไดอยางละเอยด

13  

2. โครงสรางของ SCADA (Architecture)

2.1โครงสรางดานฮารดแวร (HardwareArchitecture) SCADA แบงตามโครงสรางฮารดแวรไดสองระดบคอ Client และ Data Server หรอเรยก

สน ๆ วา Server โดยท Client คอคอมพวเตอรทรบและสงขอมลไปยง Data Server โดยฝง Client นจะแสดงผลการทางานของระบบควบคมเชน แสดงเปนกราฟก กราฟแบบตอเนอง หรอระบบแจงเตอนเมอเกดเหตการณฉกเฉนหรอตองการแจงเตอน เปนตน ฝง Client สามารถสงงานควบคมไปยง Data Server เพอสงสญญาณไปยง PLC, DCS หรอ Controller อกทอดหนง สวน Data Server จะทาหนาทตดตอกบ PLC, DCS,Controller หรอ RTU ตาง ๆ เพอรบสญญาณและสงสญญาณไปยง Client และรบการรองขอจาก Client เพอควบคมอปกรณ PLCและ Controller ตาง ๆ Client และ Data Server สวนใหญตดตอกนผานระบบเครอขาย Ethernet ดงรปท 1-01

รปท 2.1 แสดงโครงสรางแบบฮารดแวรของระบบ SCADA

จากรปท 2.1 นน Controller จะตดตอกบอปกรณ Field Instrument ตาง ๆ เชนเซนเซอร รเลย เปนตนเพอนาสญญาณมาใหกบ Data Server

2.2โครงสรางดานซอรฟแวร (Software Architecture)

14  

โครงสรางดานซอรฟแวรของระบบ SCADA นนมขอทตองทราบคอ SCADA ใชเทคโนโลยในการสอสารกบฮารดแวร (เชน PLC, DCS) ตาง ๆ กนไปตามผผลต เชนการใช Driver เฉพาะของผผลต SCADA เพอสอสารกบ PLC, DCS เปนตน ซงในปจจบนมการกาหนดมาตรฐานกลางคอ OPC ขนมาเพอยตปญหาการใชเทคโนโลยเฉพาะดานในการสอสาร นอกจากนนยงมความสามารถในการบรการขอมลใหกบ Client ทรวดเรวและมเสถยรภาพ โครงสรางดานซอรฟแวรของ SCADA แสดงไดดงรปท 1.2

รปท 2.2SCADA sever

จากรป 2.2 จะพบวาในสวนของ SCADA Server นน การตดตอกบ PLC หรอ Controller นน ทาไดทงผาน Driver หรอ OPC โดยท OPC และ Driver สามารถรบคาสงแบบ Read / Write เพออานขอมลจาก PLC หรอ เขยนขอมลเพอสงงานไปยง PLC ได SCADA Server จะทาหนาทจดการขอมล RTDB (Real Time Data Base) ทไดจาก PLC แลวสงใหกบ SCADA Client โดยท SCADA Server บางประเภทจะตดตอกบ SCADA Client ผาน DDE Server ซงทาใหสามารถนาเขาขอมลจาก PLC เขาสโปรแกรมเชน MS Excel หรอ โปแกรม Client อน ๆ ทตดตอกบ DDE Server ได SCADA บางตวจะออกแบบให SCADA Server ทาหนาทตรวจจบ Alarm และเกบไวใน Alarm DB หรอเกบขอมลทเปน Historian ไวใน Log DB เปนตนเพอสงให Alarm Display และ Log Display ทางฝง SCADA Client ตอไป

15  

สาหรบสวน Development Environment นนจะขนอยกบการออกแบบของ SCADA ซอรฟแวรนน ๆ ซงโดยทวไปกจะมเครองมอในการสรางและจดการกราฟก (Graphic Editor) เครองมอในการจดการโปรเจคทสรางขนมา (Project Editor) มเครองมอในการนาเขาและสงออก Text file ทเกบคาคอนฟกเรชนของการตดตอกบ Driver หรอ OPC Server ไว

2.3 โครงสรางดานการสอสาร (Communications) การสอสารระหวาง Client-Server จะสอสารผานโปรโตคอลโดยทวไป

เชน TCP/IP โดย Client จะตดตอกบพารามเตอรหรอ Tag ภายใน Server ทบรการขอมลดวยรปแบบทแตกตางกนไปตามผผลต เชนมการสงคาจาก Server เมอคาของ I/O ของ PLC มการเปลยนแปลง เปนตนการสอสารกบอปกรณนน Server จะทาการตรวจสอบคาจากอปกรณตามชวงเวลาทผใชงานกาหนดไว (Defined polling rate) โดยอาจจะตางกนไปตามพารามเตอรประเภทตาง ๆ โดยตว Controller จะสงคาพารามเตอรตามทถกรองขอใหกบ Data Server พรอมคาเวลาขณะนน การสอสารกบอปกรณของ Data Server นนอาจเปนการสอสารแบบ Modbus, Profibus, CAN bus เปนตน ขนอยกบมาตรฐานการสอสารของอปกรณนน ๆ วาเปนแบบใด ในปจจบนมการสราง OPC Server ทสนบสนนการตดตอดวยมาตรฐานตางๆเพมขนมากมายจนครอบคลมอปกรณทกประเภท และมการพฒนาใหทวถงไปยงอปกรณใหม ๆ อยางตอเนอง

2.4 โครงสรางอนเทอรเฟส (Interface) การตดตอระหวาง Data Server กบอปกรณหรอระหวาง Data Server และ Data

Server และกบ Client นน มการผลตเปน Driver ออกมามากมายตามเทคนคเฉพาะของแตละผผลต ตอมาจงมการกาหนดมาตรฐานของอนเทอรเฟสขนมาเปน OPC (OLE for Process Control) ซงมความรวดเรวในการสอสารและบรการขอมลโดยมการจดตง OPC Foundation ขนเปนองคกรณหลกในการกาหนดมาตรฐานและถายทอดเทคโนโลยใหแกสมาชก OPC จงเปนมาตรฐานกลางทเปดกวางมากทสดการตดตอกบฐานขอมลภายนอกของ SCADA Software นน มการสรางใหสามารถตดตอไดผาน ODBC (Open Data Base Connectivity), OLEDB (Linking and Embedding Data Base), DDE (Dynamic Data Exchange) เปนตน เพอใหสามารถแลกเปลยนขอมลหรอทาการเกบขอมลไวในฐานขอมลรปแบบตาง ๆ ในปจจบนมการพฒนาใหสามารถตดตอกบโปรแกรม ERP ตาง ๆ เชน SAP เปนตนไดดวย

2.5โครงสรางความสามารถในการขยายระบบ (Scalability) Scalability คอความสามารถในการรองรบและตอขยายระบบ SCADA กบสวนตาง ๆ

เชน I/O ของอปกรณ Controller และจานนเครอง SCADA Client ทเพมขน หรอการตอพวงกบระบบ SCADA ของยหออน ๆ เปนตน ถาหาก Data Server เปนแบบ Driver ทสรางดวยเทคโนโลยเฉพาะในการตดตอกบอปกรณ กเปนเรองลาบากในการตอขยาย เพราะ Driver บางประเภทสามารถตดตอไดเฉพาะ SCADA Software บางยหอเทานน ปญหานเปนทวพากวจารณกนอยางกวางขวาง ซงปจจบนไดหนมาใชมาตรฐานกลางคอ OPC เพอแกไขปญหาน

16  

2.6โครงสรางการสารองระบบ (Redundancy) SCADA Software สวนใหญมความสามารถในการทาสารองระบบของ Data Server โดยท

เมอ Data Server เกดความขดของกจะสงงานให Data Server อกตวหนงทางานแทนท โดยจะมการกาหนดคอนฟกเรชนไวท Client วาจะใหเลอกตดตอกบ Data Server ตวไหนเมอเกดความขดของเกดขนในบางครงโมดลททาหนาทจดการดาน Redundancy นอาจจะทาหนาทอกประการหนงคอเปนจดพกขอมลทรบมาจาก Data Server เพอนาไปสงใหกบ Client ตาง ๆ เพราะในกรณทม Client จานวนมากตดตออยกบ Data Server ตวเดยวนนอาจมความลาชาในการบรการขอมลของ Data Server เพราะตองใหบรการขอมล Client ใหครบจานวนกอนทจะไปรบขอมลใหมจากอปกรณมาได ดงนนโมดลททาหนาท Redundant จงทาหนาทเปนจดรบขอมลแลวชวยสงตอให Client ตางๆ อกทอดหนง Data Server จะไดทาหนาทบรการขอมลใหแกโหนดเพยงจดเดยว จงมความรวดเรวในการบรการขอมล 3. หนาทการทางาน (Functionality)

3.1การเขาถงพารามเตอรของอปกรณ หมายถงความสามารถในการเขาถงกลมของพารามเตอรในอปกรณเชน I/O ของ PLC เปน

ตน ความสามารถของ Data Server ในการกาหนดวาพารามเตอรใด อานไดอยางเดยว เขยนไดอยางเดยว หรอทงอานทงเขยน เปนตน

3.2ระบบแสดงผลแบบ MMI (Man Machine Interface) คอความสามารถในการแสดงผลการทางานของอปกรณในรปแบบ กราฟก ขอความ

สญลกษณ แผนภาพ เปนตน โดยสามารถเชอมโยงลกษณะการเปลยนแปลงของกราฟกเหลานกบพารามเตอรจาก Data Serverได ความสามารถในการสงงานผานระบบกราฟกเชน การปด/เปด สวทซบนจอมอนเตอรสงผลไปยง I/O ของ PLC เปนตนความสามารถในการจดการกราฟกเชน การยอ ขยาย การกาหนดการเคลอนไหวแบบตาง ๆ เชน การหมน การเคลอนทแบบซกแซกตามสญญาณของ Data Server การแสดงผลสญญาณในรปแบบมเตอรและเกจวดแบบตาง ๆ การนาเขากราฟกประเภทตางๆ การจดแบงเลเยอร เปนตน เหลานเปนขอเปรยบเทยบความสามารถของ SCADA Software ทงสน

3.3ระบบแสดงกราฟสญญาณแบบตอเนอง (Trending) Trending เปนความสามารถในการพลอตกราฟตอเนองกนไปบนจอภาพเพอแสดงคา

สญญาณจาก Data Server โดยอาจจะสามารถพลอตสญญาณไดหลายสญญาณเชน 8 – 24 สญญาณ พรอมกนในหนาตางเดยว เพอใหสามารถเปรยบเทยบสญญาณทพลอตได และไมจากดวาจะสรางหนาตางพลอตจานวนเทาใด

Trending อาจมความสามารถในการ ซมสญญาณทพลอต และหยดการพลอตเพอเลอนดคาทพลอตในแตละชวงเวลาไดดวยตวของผใชงานเอง นอกจากนนการพลอตอาจสามารถเลอกไดวา

17  

จะใหเปนการพลอตแบบใดเชน Time plot, Logarithmic plot, Strip Chart, Bar Chart, Circular, X-Y plot เปนตน นอกจากนนบางผผลตยงสามารถนาคา Historian หรอขอมลสญญาณทเกบไวในฐานขอมลออกมาพลอต ไดอกดวย โดย Trending Module นอาจเปนแบบ ActiveX Control คอสามารถนาไปใชงานในแอปลเคชนอนทสนบสนนการนาเขา ActiveX ได

3.4ระบบแจงเตอน (Alarm) SCADA Software สวนใหญมระบบแจงเตอนโดย Alarm Display จะรบสญญาณมา

จาก Alarm DB ในฝง SCADA Server โดย Alarm DB สามารถทจะทาการกาหนดคอนฟกเรชนวาจะนาสญญาณตวใดมาเปนตวพารามเตอรในการแจงเตอนบาง และมการแบงระดบของ Priority, Limit อยางไร เปนตน ระบบแจงเตอนยงสามารถทจะเกบขอมลการแจงเตอนไวในฐานขอมลประเภทตาง ๆ ไดเชน MS SQL Server, MS Access, Oracle, MS Excel เปนตน และบางยหอสามารถแสดงออกมาเปนรายงานในรปแบบตารางหรอ แผนภมไดอกดวย

3.5การทางานแบบ Automation เปนความสามารถท SCADA ทาหนาทตาง ๆ ตามทกาหนด เชน สงอเมล แสดงขอความ

แบบ Instance Messageบนหนาจอ เปดไปยงหนาจออน ๆ เกบขอมลลงฐานขอมล เปดโปรแกรม หรอรนคาสงสครปต เปนตน ตามสญญาณทไดรบจาก Data Server และขอกาหนดทสรางขน 4. การสรางและพฒนา (Application Development)

4.1การกาหนดคอนฟกเรชน การกาหนดคอนฟกเรชน ขนแรกตองมการกาหนดวาจะตดตอกบพารามเตอร

หรอ Tag ใดบางจาก Data Server ดงนนจะตองทาการ Define หรอสราง Tag ท Data Server กอนวา Tag แตละตวหมายถง Address ทเทาใดของอปกรณ (PLC, DCS, RTU, Controller ตางๆ) โดยทวไปสามารถทาการนาเขาคอนฟกเรชนไฟลทสรางไวกอนเขามาได และสามารถ Export ไปยง Data Server อน ๆ ได จากนนโปรแกรมยอยอน ๆ ของ SCADA Software ฝงไคลเอนท จงทาคอนฟกเรชนตามหนาทการทางานของตนเอง เชน โมดลทมหนาทแสดงผลกราฟกกตองกาหนดวากราฟกนน ๆ จะเชอมโยงกบ Tag ใดจาก Data Server สวนโมดลททาหนาทแจงเตอนกตองทาคอนฟกเรชนวาจะนา Tag ใด มาเปนสญญาณแจงเตอน และกาหนดระดบสญญาณ Limit เปนตน

4.2เครองมอในการพฒนา (Development Tool) เครองมอในการสรางและพฒนาระบบ SCADA โดยทวไปจะประกอบดวย เครองมอในการสรางระบบกราฟก ทประกอบดวยเครองมอวาดภาพ เครองมอกาหนดเอฟ

เฟคพเศษตาง ๆ ไลบรารของกราฟกสาเรจรปในอตสาหกรรมดานตาง ๆ

18  

เครองมอในการสราง Trending เครองมอในการสรางระบบAlarm เครองมอในการกาหนดการตดตอกบฐานขอมลเพอทาการเกบรวบรวมขอมล

ของ Trending และ Alarm ลงไวในฐานขอมล เครองมอในการชวยสราง Script เชน Java script, VB Script เครองมอจดการดานความปลอดภย การแบงระดบ User และขอบเขตการใชงาน

ของ User เครองมอในการสราง Web application เพอใหสามารถควบคมและตรวจสอบระบบ

ควบคมผาน Web browser ได ทกลาวมาทงหมดนเปนลกษณะของ SCADA และ SCADA Software สวนใหญ ทงนคณ

ผอานกคงจะพอเหนภาพวา SCADA นนสามารถเปนศนยกลางของระบบควบคมทงหมดขององคกร และมสวนชวยในการตรวจสอบการทางานของระบบใหเปนไปตามปกตไดอยางมประสทธภาพและทวถง ภายในเวลาอนรวดเรว มสวนชวยในการตดสนใจในการดาเนนงานจากขอมลตาง ๆ ทไดรบจากระบบ SCADA นอกจากนเรายงสามารถเชอมโยงขอมลทไดจาก SCADA เขากบขอมลทางธรกจอน ๆ เพอประมวลผลรวมกน เชน ขอมลจานวนของเสยเปนกโลกรมทตรวจสอบไดจาก SCADA ถกนามาคานวนรวมกบคาใชจายอน ๆ แบบ Real time เพอสรปเปนรายงานคาใชจายประจาวนเปนตนไดอยางรวดเรว 5. หลกการและทฤษฎของระบบ SCADA SCADA Supervisory Control and Data Acquisition คอระบบเครองมออตโนมตสาหรบตรวจสอบเกบรวบรวมขอมลและบรหารระบบควบคมของกระบวนการผลตภายในโรงงานอตสาหกรรม สกาดาประกอบดวยสวนประกอบหลกคอ

หนวยตดตอและปฏบตการของผใชระดบบน หนวยควบคมระยะไกล และหนวยตดตอระยะไกล

SCADA เปนระบบทสามารถเอาสญญาณจากตววด ทอยในรปของไฟฟา หรอพลงงานอน ๆ มาแปลงอยในรปของขอมลทเปนตวเลขเพอใชทาประโยชนตาง ๆ ใหกบผปฏบตงานในระยะไกล เปนการรวมขบวนการ 2 ขบวนการเขาดวยกน คอ

1. TelemetrySystem เปนเทคนคทใชในการสงและรบขอมลผานสอกลาง โดยขอมลนนสามารถวดไดเชน โวลตความเรว หรอ อตราการไหล ซงขอมลเหลานจะถกสงไปอกสถานทหนงโดยผานสอกลางตาง ๆ เชนเคเบล สายโทรศพท หรอ คลนวทย ขอมลจากหลาย ๆ สถานท จะถกนามารวมกน ใน ระบบ SCADA Data Acquisition

2. Data Acquisition เปนวธการทจะเขาถงและควบคมขอมลจากอปกรณทถกควบคมหรอถกตรวจ

19  

สอบอยโดยทขอมลทไดจะถกสงไปใหระบบ Telemetry ระบบ DAQ (Data acquisition) เปนการเกบรวบรวมวเคราะหขอมลจรงในงานวจยทดลองวทยาศาสตรและทดสอบงานทางดานวศวกรรมเชงคณภาพและประสทธผลผานคอมพวเตอรโดยมความแตกตางจากงานระบบคอมพวเตอรทว ไปตรงทม Hardware พเศษเพอตรวจจบ สญญาณทางกายภาพทางวทยาศาสตรอาทเชน อณหภมความดนอากาศกาซ อตราการไหลเปนตน แปลงเขาสระบบคอมพวเตอรเปนรปแบบในลกษณะสญญาณทางไฟฟา เขาสระบบคอมพวเตอรผาน Software ประยกตทพฒนาตามคณลกษณะของงานวจยทดลองนน ๆ ในลกษณะเวลาจรง (Real Time) ซงในอดตมกใชเปนระบบเฉพาะเจาะจงลงไปตามประเภทงาน ไมสามารถใชงานรวมกบงานวจยอนไดทงยงมราคาทสงมาก ทวาดวยความสามรถของคอมพวเตอรสวนบคคลในปจจบนประกอบกบการใชงานทงายขนของ Software ระบบปฏบตการในลกษณะทเปนวนโดวหรอกราฟฟก ทาใหการประยกต เพอนาคอมพวเตอรมาใชในงานดาน Data Acquisition นมความเปนไปไดอยางไมยงยากและใหความคลองตวกบนกวทยาศาสตรนกวจยทดลองและวศวกรเพอพฒนาระบบงานดงกลาวไดเองจาก Hardware และ Software งานดาน Data Acquisition ทมใหเลอกมากมายหลากหลายผผลตและสามารถใชงานรวมกนไดโดยสวนใหญทาใหราคาระบบโดยรวมมราคาไมสงและใหประสทธผลในการพฒนาประเทศเชงเทคโนโลยไดดกวา 6. องคประกอบของระบบสกาดา

หนวยตดตอและปฏบตการของผใชระดบบน หนวยควบคมระยะไกล หนวยตดตอระยะไกล

รปท 2.3องคประกอบของระบบสกาดา

ผใชสามารถตรวจสอบและควบคมกระบวนการผลตภายในโรงงานอตสาหกรรมเปนระยะ

ทางไกลไดโดยหนวยตดตอและปฏบตการของผใชระดบบนเปนเครองมอปฏบตการของผใชสาหรบตรวจสอบและควบคมกระบวนการผลตเชอมตอกบหนวยควบคมระยะไกลหนวยควบคมระยะไกลตดตอกบหนวยตดตอระยะไกลโดยการสอสารขอมลแบบดจตอลทางระบบเครอขายคมนาคมและ

20  

หนวยตดตอระยะไกลเปนเครองมอเชอมตอกบกระบวนการผลตประกอบดวยหนวยรบสญญาณและสงสญญาณของสญญาณชนดอนาลอกและสญญาณชนดดจตอล

รปท 2.4การตดตงสกาดาสาหรบตรวจสอบเกบรวบรวมขอมลและบรหารระบบควบคม

7. ประเภทงานทเหมาะสมกบระบบสกาดา การตรวจสอบ การเกบรวบรวมขอมลของกระบวนการผลต การบรหารระบบควบคม

ของกลมโรงงานอตสาหกรรมขนาดใหญบรเวณกระบวนการผลตครอบคลมพนทกวางหรอโรงงานอตสาหกรรมมกระบวนการผลตอสระตดตงกระจดกระจายทวบรเวณพนทการผลตรวมถงระบบสาธารณประโภคตางๆ 8. รปแบบของสกาดา

Point-to-Point Configuration Point-to-Multipoint Configuration

รปท 2.5 Point-to-Point Configuration

21  

รปท 2.6 Point-to-Multipoint Configuration

9. สวนประกอบของสกาดา

9.1 เครองมอวด (Field Instrumentation) เปนเครองมอหรอเซนเซอรทเชอมตอกบเครองจกรหรออปกรณทถกควบคมหรอถก

ตรวจสอบอปกรณนจะเปลยน Physical Parameter เชน Fluid Flow, Velocity, Fluid Level ใหเปน Electrical Signal เชน Voltage หรอ Current ซงสามารถอานคาเหลานไดโดย Remote Station Equipment ผลลพธทไดเปนไดทง Analog และ Digital

9.2 สถานระยะไกล (Remote Station) เปนสวนททาการรวบรวมขอมลจากเครองจกรหรออปกรณและสงไปยงศนยกลางระบบ

SCADA ซงอาจจะเปน Remote Terminal Unit (RTU) หรอ Programmable Logic Controller (PLC) กได RTU คออปกรณใชในการตรวจจบสญญาณจาก Field Sensor แลวสงสญญาณขอมลให Controller ควบคมอปกรณ Remote Station แบงเปน 2 ประเภทคอ Single Board : input และ output เปน Fixed Number จะมราคาถกแตไมสามารถ

รองรบการขยายของระบบสมยใหมได Modular Board : สามารถรองรบการขยาย Remote Station ไดแตราคาคอนขางแพง 9.3 เครอขายการสอสาร (Communication Network)

เปนการสงขอมลดจตอลระหวางสถานทหนงไปยงสถานทหนงโดยผานตวกลางในการตดตอสอสารเชนสายเคเบลคลนวทย

9.4 Central Monitoring Station (CMS) เปนศนยกลางของระบบ SCADA โดยรบขอมลมาประมวลผลและทาการแสดงกระบวนการ

บนหนาจอคอมพวเตอรประกอบดวยซอฟตแวรและฮารดแวร

22  

ซอฟตแวรจะตองทางานแบบ Multitasking ไดดงตอไปน สอสารขอมลกบอปกรณรบสงสญญาณ แสดงคาทอานไดบนจอภาพ เกบบนทกขอมลระยะยาวบนหนวยความจา ตรวจสอบสญญาณเตอนและแสดงสญญาณเตอน คานวณคาเกบบนทกและการควบคม พมพรายงานผลการปฏบตงานบนจอภาพ ตอบรบขอมลทปอนผานแปนพมพ

10. โครงสรางของระบบสกาดา

10.1 โครงสรางดานฮารดแวร คอมพวเตอรทรบและสงขอมลไปยง Data Server โดยฝง Client นจะแสดงผลการทางาน

ของระบบควบคมเชนแสดงเปนกราฟกกราฟแบบตอเนองหรอระบบแจงเตอนเมอเกดเหตการณฉกเฉนหรอตองการแจงเตอนเปนตนฝง Client สามารถสงงานควบคมไปยง Data Server เพอสงสญญาณไปยง PLC, DCS หรออปกรณควบคมอกทอดหนงสวน Data Server จะทาหนาทตดตอกบ PLC, DCS, อปกรณควบคมหรอ RTU ตางๆเพอรบสญญาณและสงสญญาณไปยง Client และรบการรองขอจาก Client เพอควบคมอปกรณ PLC และอปกรณควบคมตางๆสวนใหญกนตดตอระหวาง Client และ Data Server จะตดตอกนผานระบบเครอขาย Ethernet

10.2โครงสรางดานซอรฟแวร ในสวนของ SCADA Server นนการตดตอกบ PLC หรอ Controller นนทาไดทงผาน

Driver หรอ OPC โดยท OPC และ Driver สามารถรบคาสงแบบ Read / Write เพออานขอมลจาก PLC หรอเขยนขอมลเพอสงงานไปยง PLC ไดโดยทวไปกจะมเครองมอในการสรางและจดการกราฟก (Graphic Editor) เครองมอในการจดการโปรเจคทสรางขนมา (Project Editor) มเครองมอในการนาเขาและสงออก Text file ทเกบคาคอนฟกเรชนของการตดตอกบ Driver ไว 25

10.3 โครงสรางดานการสอสาร การสอสารระหวาง Client กบ Server จะสอสารผานโปรโตคอลโดยทวไปเชน TCP/IP โดย

Client จะตดตอกบพารามเตอรหรอ Tag ภายใน Server ทบรการขอมลดวยรปแบบทแตกตางกนไปตามความตองการเชนมการสงคาจาก Server ไปยง Client เมอคาของ I/O ของ PLC มการเปลยนแปลงเปนตน

10.4 โครงสรางอนเทอรเฟส เปนการตดตอระหวาง Data Server กบอปกรณหรอระหวาง Data Server และ Data

Server และกบ Client นนมการผลตเปน Driver ทนาใชเปนเทคโนโลยในการสอสารกบฮารดแวร

เชน PLC, DCของอนเทอรเเฉพาะดานในและมเสถยรภ

10.5ความ

ควบคมและจอนๆเปนตน

10.6SCA

เมอ Data SeกาหนดคอนฟเกดขนในบางคอเปนจดพกClient จานวData Server

CS เปนตนออเฟสขนออกมานการสอสารขภาพ 5 โครงสรางคมสามารถในกจานวนเครองข 6 โครงสรางกADA Softwarerver เกดควาฟกเรชนไวท Cงครงโมดลททกขอมลทรบมาวนมากตดตออr

อกมามากมายาเปน OPC (Oอมลซง OPC

ความสามารถการรองรบและของ SCADA C

การสารองระบre สวนใหญมามขดของกจะClient วาจะใทาหนาทจดกาาจาก Data Sอยกบ Data S

รป

ตามเทคนคเฉOLE for Proc มความสามา

ถในการขยายะตอขยายระบ

Client ทเพม

บบ ความสามารถะสงงานให Daใหเลอกตดตอารทางดาน Reerver เพอนา

Server ตวเดย

ปท 2.7 โครงส

ฉพาะของแตลcess Controารถในการบรก

ยระบบ บบสกาดากบสมากขนหรอก

ถในการทาสารata Server อกบ Data Se

edundancy าไปสงใหกบ Cยวนนอาจมคว

สรางของระบบ

ละผผลตจงมกol) เพอยตปญการขอมลใหก

สวนตางๆเชนการตอพวงกบ

รองระบบของอกตวหนงทางrver ตวไหนเ

นอาจจะทาหClient ตางๆเวามลาชาในก

บสกาดา

การกาหนดมาญหาการใชเทคกบ Client ทร

น I/O ของอประบบสกาดา

ง Data Serveานแทนทโดยเมอเกดความขหนาทอกประกเนองจากในกรารบรการขอม

23 

าตรฐานคโนโลยรวดเรว

กรณของยหอ

er โดยทยจะมการขดของการหนงรณทม มลของ

24  

11. หนาทการทางานของสกาดา หนาทการทางานของสกาดามดวยกนหลกๆอย 5 ประการดงน

11.1 การเขาถงพารามเตอรของอปกรณ เปนความสามารถในการเขาถงกลมของพารามเตอรในอปกรณเชน I/O ของ PLC เปนตน

ความสามารถของ Data Server ในการกาหนดวาพารามเตอรใด อานไดอยางเดยวเขยนไดอยางเดยว หรอทงอานทงเขยนเปนตน

11.2 ระบบแสดงผลแบบ MMI (Man Machine Interface) เปนความสามารถในการแสดงผลการทางานของอปกรณในรปแบบทมความหลากหลายเชน

กราฟกขอความสญลกษณเปนตนโดยสามารถเชอมโยงลกษณะการเปลยนแปลงของกราฟกเหลานกบพารามเตอรจาก Data Serverไดความสามารถในการสงงานผานระบบกราฟกเชนการปด/เปดสวตชบนจอมอนเตอรสงผลไปยง I/O ของ PLC เปนตน

11.3 ระบบแสดงกราฟสญญาณแบบตอเนอง (Trending) เปนความสามารถในการแสดงการพลอตกราฟอยางตอเนองบนหนาจอเพอแสดงคาสญญาณ

จาก Data Server โดยอาจจะสามารถพลอตสญญาณไดหลายสญญาณเชน 8 – 24 สญญาณพรอมกนในหนาตางเดยวเพอใหสามารถเปรยบเทยบสญญาณทพลอตไดและไมจากดวาจะสรางหนาตางพลอตจานวนเทาใด

11.4 ระบบแจงเตอน (Alarm) SCADA Software สวนใหญมระบบแจงเตอนโดย Alarm Display จะรบสญญาณมาจาก

Alarm DB ในฝง SCADA Server โดย Alarm DB สามารถทจะทาการกาหนดคอนฟกเรชนวาจะนาสญญาณตวใดมาเปนตวพารามเตอรในการแจงเตอนบาง

11.5 การทางานแบบ (Automation) เปนความสามารถท SCADA ทาหนาทตางๆตามทกาหนดเชนสงอเมลแสดงขอความแบบ

Instance Messageบนหนาจอเปดไปยงหนาจออนๆเกบขอมลลงฐานขอมลเปดโปรแกรมหรอรนคาสงสครปตเปนตนตามสญญาณทไดรบจาก Data Server และขอกาหนดทสรางขน 12. ฐานขอมลของสกาดา

12.1Realtime Database Servers เปนระบบฐานขอมลทใชจดการและเกบคาของกระบวนการณเวลาปจจบนในขณะใดๆคา

Realtimeจะเปลยนแปลงไปตามสภาพของกระบวนการทเปลยนแปลงไปตามเวลาคาของกระบวนการจะถกตรวจจบ (Monitor & Scan) โดย RTU (Remote Termination Unit) จากนนขอมลคาRealtimeจะถกประมวลนามาแสดงผลบน MMI (Man-Machine Interface) เพอใหโอเปอเรเตอรรถงสภาพของกระบวนการณขณะนนๆคาRealtimeทกๆคาจะถก Update ไดไมเกนทกๆ 2 วนาท

25  

12.2 Historical Database Servers เปนระบบฐานขอมลทใชจดการและจดเกบคา Historical Data ของกระบวนการเพอใชใน

การ Trending Logging, Statistic และ Report ตวอยางของฐานขอมลชนดนคอ XIS (Extended Information System) ซงถกสรางโดยใช Sybase Realational Database Management System (RDBMS) ทเปนมาตรฐาน 13. มาตรฐาน Protocols ทใชในสกาดา

ปจจบนม SCADA มาตรฐาน Protocols มากกวา 200 โปรโตคอลทวโลกทใชสาหรบการตดตอระหวาง Central Computer และ Remote RTUs, PLCs และ Flow Computer Standard มาตรฐาน Protocols ทใชในปจจบนมอย 5 แบบ

1. ASCII (American Standard Code for Information Interchange)เปนโปรโตคอลทใชในการสอสารของคอมพวเตอรทรจกกนอยางแพรหลายและเปนสากล

2. CAP (Compressed ASCII Protocol) เปน RTU Protocol ทดทสดเปนภาษาทคนสามารถอานเขาใจได (Man readable) มความนาเชอถอ (Reliability) เรว (Fast) และมความปลอดภยสง (Secure)

3. Modbusเปน Point-to-Point PLC Protocol ทใชกนทกหนทกแหงแตมขอเสยคอเปนภาษาทคนไมสามารถอานเขาใจได (Man Unreadable)

4. Modbus Xเปนสวนทพฒนามาจาก Modbus Protocol ททาใหผใช Modbus สามารถอานและสามารถสรางจานวนบวกและลบได

5. IEEE 32 bit Single Format Floating Pointเปนมาตรฐานของงานอตสาหกรรมสาหรบการสงตวเลข 23 บตดวยความถกตองโปรโตคอลเหลานใชไดกบ National Instrument's Lookout ทเปน Object Oriented Software, DDE, SQL และ WEB 14. การแปลงขอมลในสกาดา

ขอมลตางๆทไดจากกระบวนการจะถกแปลงโดย SCADA Central Station Computer ไปเปนขอมลชนดตวเลขและตรรกะสวนใน Object Oriented Software รปแบบของฐานขอมลจะถกเกบในรปของ Object โดยขอมลในฐานขอมลเหลานจะถกเรยกใชโดย Central Station Computer จาก Remote RTUs, PLCs, Flow Computers เปนตนและขอมลจะถกสงผานสญญาณวทย, สายเคเบล, Fiber Optic Cable , By Dialing, By Satellite Communication 15. การแปลงขอมล SCADA Protocol

การแปลงระบบให SCADA System Protocol สามารถใชงานกบคอมพวเตอรรนใหมและฐานขอมลแบบใหมไดซงมหลายแนวทางดวยกน

26  

1) การแปลง Remote RTU เกาและ Flow Computer ใหสอสารดวย Standard Protocol วธนทาใหขอมลในระบบเดมยงคงอยครบถวน

2) การแปลง Remote RTU ใหมและ Flow Computer ใหสอสารดวย Old Protocol วธนไมนยมเนองจากมขอเสยคอเปนการใชเทคโนโลยเกา (Step Back Technology)

3) การใช SPC (SCADA Protocol Converter) เปน H/W Protocol Converter ระหวาง RTU ,PLC, Flow Computer และ Central Station ซงวธนทาใหระบบเกา (Old System) สามารถสอสารกบซอฟทแวรแบบใหม (Modern Software) ไดและ SPC จะตดตอโดยตรงกบ Central Station โดยไมม Delay หรอ Distortion เลย

รปท 2.8การตดตอโดยใช SPC เปนตวกลางระหวาง Central Computer SCADA Software และ RTU 16. คณสมบตของซอฟทแวร SCADA

1.) Object Oriented Graphicsโปรแกรมนเปนโปรแกรมททางานแบบ Object ทกๆออปเจกหรอกลมของออปเจกสามารถเคลอนยายปรบขนาดหมนตดแปะไดทาใหงายตอการพฒนา Standard User Interface ระบบตดตอกบผใชเปนลกษณะมาตรฐานของ Window ทาใหผใชเรยนรไดงาย DDE Software สนบสนน DDE Software ทสนบสนนการใชงาน DDE ทาใหซอฟทแวรตวอนในวนโดวทสนบสนน DDE เชน Excel, Microsoft Word สามารถนาขอมลจากซอฟทแวรตวนนไปใชงานได Net DDE สนบสนน

27  

2.) Net DDEซงเปน DDE สาหรบระบบเนตเวรกทพฒนาโดยบรษท Wonder Ware ทาใหคอมพวเตอรแตละจดบนเนตเวรกสามารถแลกเปลยนขอมลกนไดนอกจากนควรจะสนบสนนการแลกเปลยนขอมลกบระบบปฏบตการอนๆเชน VMS และ UNIX ซอฟทแวรบางตวอาจจะไมสนบสนน Net DDE เพราะ Net DDE พฒนาโดยบรษท Wonder Ware

3.) Wizardsเปน Library ทเกบรปภาพของหนาปดหรอรปรางของวตถทใชอยบอยๆ Real-Time Database สนบสนนขอมลทงแบบตอเนองและแบบไมตอเนองรวมทงขอมลจานวนเตมและตวอกษร

4.) Real-Time and Historical Trendsสามารถดการเปลยนแปลงของคาตางๆเทยบกบเวลาไดและสามารถใช Cursor อานคาณจดทตองการหรอทาการขยายภาพณบรเวณทตองการได Alarm Capabilities สนบสนนสญญาณเตอนอยางนอย 10 ระดบสญญาณเตอนทเกดขนสามารถแสดงบนหนาจอในลกษณะการเปลยนแปลงของสไดเกบขอมลลง Disk หรอสงออกทางเครองพมพได Security ระบบรกษาความปลอดภยควรจะกาหนดระดบของผใชไดไมตากวา 10 ขนพรอมกบบนทกการใชงานของผใชแตละคนวามการใชงานเขาออกจากระบบเมอไรและระหวางทใชงานระบบอยนนไดทาอะไรบาง

5.) Client-Serverสนบสนนการทางานแบบ Client-server ในระบบขนาดใหญทซบซอนนนระบบควบคมแบบอตโนมตจะตองเปนระบบเนตเวรกการสนบสนนระบบ Client-server ทาใหสามารถกระจายงานตางๆไปยงคอมพวเตอรแตละตวในเนตเวรกโดยอาศยขอมลกลางรวมกนได Reporting สนบสนนการทารายงานตางๆเชนรายงานประจาวนเกยวกบขอมลตางๆเพอเปนขอมลสาหรบผบรหารในการตดสนใจอกตอไป

6.) Networkสนบสนนการทางานบนเนตเวรกไดหลายชนดเชน Ethernet, Token Ring, Arenet ,DEC Net เปนตนและสลบโปรโตคอลหลายชนดเชน TPX, TCP/IP เปนตน

7.) SPC (Statistic Process Control)ความสามารถสวนนจะเปนการนาขอมลทบนทกไดมาวเคราะหและสงผลลพธในรปแบบตางๆเชนฮสโตแกรมตารางกราฟเสนเปนตนทาใหผดแลระบบสามารถตดตามและวเคราะหระบบโดยรวมได

8.) Redundant Serverเนองจากมความเปนไปไดทคอมพวเตอรทตอกบ PLC หรอ MPU (Master Control Unit) อาจเกดปญหาไดดงนนซอฟทแวรทางดาน SCADA ทดควรจะยอมใหคอมพวเตอร 2 ตวตอกบ MCU เพยงตวเดยวไดโดยคอมพวเตอรอกตวหนงจะเปนระบบสารองเมอคอมพวเตอรหลกเกดขดของคอมพวเตอรสารองจาไดเขาทางานแทนททนทเพอปองกนมใหระบบโดยรวมเสยหาย Development Kits จะทาใหผใชพฒนา Application ของตนเองไดเชนสราง Object ตางๆขนมาเองหรอเขยน Driver ขนมาสาหรบอปกรณททางบรษทพฒนาขนมาเอง

28  

9.) Programสนบสนนการใชโปรแกรมภาษา C หรอ Visual Basic บน Windows เพอผใชสามารถสราง Application ของตนเองขนมาไดและยงสามารถดงขอมลจากโปรแกรม SCADA ไปใชงานได