معرفی توپولوژی‌های معماری سایتکت اسکادا
نرم‌افزار سایتکت اسکادا (CitectSCADA) محصول شرکت «اشنایدر الکتریک» (Schneider Electric) یکی از سیستم‌های قدرتمند در زمینه کنترل و مانیتورینگ، با بیش از ۳۵ سال سابقه فروش است. این نرم‌افزار ابتدا در شرکت Citect Pty Ltd تولید شد، و در سال ۲۰۰۶ که این شرکت توسط گروه «اشنایدر الکتریک» خریداری شد، توسعه‌ی آن ادامه یافت. این نرم‌افزار با پشتوانه‌ی تجربه ۲۰۰ ساله شرکت «اشنایدر الکتریک» در اتوماسیون و مدیریت کنترل، و با پیگیری تحقیق و توسعه به جایگاه بالایی از نظر کیفیت و تکنیک در سطح جهانی دست یافته است. شرکت «اشنایدر الکتریک» به عنوان «شریک طلایی» (Gold Partner) شرکت «مایکروسافت» فعالیت می‌کند و از پشتیبانی خاص این شرکت برخوردار است.
نرم‌افزار سایتکت اسکادا برای زمینه‌های مختلف صنعتی راهکارهایی ارائه داده است. از جمله آن می‌توان به زمینه‌های برق، گاز، آب و فاضلاب، حمل و نقل، اتوماسیون ساختمان، صنایع شیمیایی، فلزات و … اشاره کرد.
توپولوژی‌های معماری سیستم سایتکت اسکادا
مقیاس‌پذیری
سیستم سایتکت اسکادا قابلیت مقیاس‌پذیری برای سازگاری و تنظیم با هر محیط صنعتی را بدون ایجاد تغییر در سخت‌افزار یا نرم‌افزار دارد.
به عنوان مثال در این سیستم به راحتی می‌توان با اضافه کردن یک LAN و یک کامپیوتر به عنوان کلاینت کنترل یا یک رابط اپراتوری جدید ایجاد نمود. این کامپیوتر داده‌های ورودی/خروجی را از کامپیوتر اول دریافت می‌کند و از تنظیمات مشابه استفاده می‌کند.
کنترل محلی
سیستم embedded سایتکت اسکادا قابلیت اجرای کل SCADA را به صورت یکپارچه به همراه یک سیستم کنترل بر روی Windows embedded ارائه می‌کند.
کنترل استاندارد
سیستم سایتکت اسکادا قابلیت اجرا روی یک کامپیوتر تا روی تعداد زیادی سیستم کنترل را دارد. این قابلیت برای کاربرانی که طولانی مدت از این سیستم استفاده می‌کنند، اهمیت بالایی دارد. چرا که می‌توانند ابتدا براساس نیاز خود سیستم کنترل را طراحی کنند، اما در صورت وسعت یافتن پروسه‌ی تحت کنترل، ظرفیت اسکادا را بالا ببرند.
کنترل وسیع
برای پروژه‌های با وسعت بالا، سایتکت اسکادا توپولوژی‌های مخابراتی و ساختارهای پروژه‌ای پیشرفته‌ای را توسعه داده است تا طراحی، پیاده‌سازی و پشتیبانی چنین سیستم‌هایی به خوبی قابل اجرا باشد. سایتکت اسکادا قابلیت مانیتورینگ و کنترل بیش از نیم‌میلیون نقطه ورودی/خروجی را دارد. امکان بهره‌گیری از پردازش متمرکز (Centralized) یا گسترده (Distributed) در این سیستم، مقیاس‌پذیری آن را افزایش داده است. پردازش متمرکز روی یک سیستم مستقل مزیت نگهداری داده در یک محل و صرفه‌جویی مالی را دارد. در حالی که پردازش گسترده برای کاربردهای بزرگ قابلیت به اشتراک‌گذاری بار پردازشی بین چندین سیستم را در اختیار می‌گذارد.
انعطاف‌پذیری
یکی از قابلیت‌های مهم سیستم اسکادا انعطاف‌پذیری و ظرفیت‌های طراحی آن است. سایتکت اسکادا با استفاده از معماری کلاینت-سروری، قابلیت طراحی و بازسازی سیستم را بر اساس نیازهای خاص پروژه‌ها ایجاد می‌کند.
معماری کلاینت-سروری سایتکت اسکادا، از سطح وظایف (Tasks) شروع شده است. به طوری که هر وظیفه مانند یک ماژول مشخص و جداگانه‌ی کلاینتی و/یا سروری عمل، و از طریق ارتباط کلاینت-سروری با سایر ماژول‌ها رابطه برقرار می‌کند. سایتکت اسکادا شامل پنج وظیفه‌ی اساسی است که مسئولیت‌های زیر را برعهده دارند:
- برقراری ارتباط با دستگاههای ورودی/خروجی
- مانیتورینگ وضعیت آلارم‌ها
- گزارش‌دهی خروجی
- رسم نمودار
- نمایش به کاربر
این وظایف به صورت مستقل عمل می‌کنند، و با این شیوه معماری، می‌توان هر بخش از نرم‌افزار را روی یک کامپیوتر اجرا کرد.
سایتکت اسکادا امکان پشتیبانی ۲۵۵ سرور ورودی/خروجی و تعداد زیادی از پروتکل‌های ارتباطی را دارد، که قابلیت جمع‌آوری داده‌ها را از هر کجا برایش ممکن می‌کند. فرایند جمع‌آوری داده، مستقل از سیستم کنترل عمل می‌کند، بنابراین امکان ایجاد تغییر در جایگاه سیستم جمع‌آوری داده و سیستم ارتباطی در آینده وجود خواهد داشت.
بین بخش‌های مختلف این سیستم، یک رابط (Interface) وجود دارد. سرور اسکادا می‌تواند به طور مستقل از سرور ورودی/خروجی عمل کند و از طریق مدیای مخابراتی روی پهنای باند مشترک با آنها ارتباط برقرار می‌کند. این موضوع موجب انعطاف‌پذیری بیشتری در سیستم اسکادا و انتخاب آزادانه‌تر جایگاه کامپیوترهای سرور می‌گردد.
در اغلب موارد سایتکت اسکادا به این ترتیب طراحی می‌گردد که بخش‌های مختلف سیستم، پیرامون دو سرور مرکزی اصلی و ذخیره قرار می‌گیرند. با این طراحی به بازده بهینه‌ی سیستم می‌رسیم که در آن هر یک از وظایف به صورت مستقل و جداگانه اجرا می‌گردند. البته این امکان نیز وجود دارد که کلیه‌ی بخش‌های سیستم روی یک سرور اجرا شود.
معماری قابل اطمینان
سایتکت اسکادا یک پیکربندی hot standby دارد و به خوبی از افزونگی پشتیبانی می‌کند. به این ترتیب در زمان وقوع خرابی، با سوئیچ کردن اتوماتیک روی سیستم پشتیبان هیچ مشکلی برای کل سیستم به وجود نخواهد آمد. علاوه بر این با ذخیره‌ی کلیه‌ی تغییرات نقاط روی هر دو سیستم اصلی و پشتیبان، می‌توان اطمینان داشت که تمام دستگاه‌ها به نوعی دارای افزونگی هستند.
با توجه به وجود انواع نویزها و مشکلاتی که ممکن است در خطوط ارتباط مخابراتی پیش بیاید، سایتکت اسکادا از دو کابل مخابراتی کاملاً مجزا جهت ارتباط با دستگاههای ورودی/خروجی استفاده می‌کند. این کار احتمال از دست دادن داده‌ها را در طی خط ارتباطی بسیار کاهش می‌دهد.
البته به جهت استفاده بهینه از پهنای باند مخابراتی و همچنین جلوگیری از اختلاط داده‌ها، تنها سرور اصلی با دستگاههای ورودی/خروجی ارتباط برقرار می‌کند.
ارتباط از طریق شبکه احتمال خرابی زیادی دارد، به همین دلیل در سایتکت اسکادا با اضافه کردن یک (یا چند) کارت شبکه دیگر، می‌توان از قابلیت افزونگی در شبکه استفاده کرد که در صورت وقوع خرابی، به سرعت سیستم روی شبکه‌ی پشتیبان سوئیچ می‌کند و از خرابی کل سیستم جلوگیری می‌نماید.
در اغلب سیستم‌ها، امکان وقوع خطا یا خرابی در فایل سرور در نظر گرفته نمی‌شود، اما در سایتکت اسکادا به دلیل وجود افزونگی در فایل سرور، با ایجاد خطا، فایل‌ها از دست نرفته و سیستم اسکادا بدون مشکل به کار خود ادامه می‌دهد.
در کل تنظیمات افزونگی در سایتکت اسکادا ساده است و می‌توان برای وظایف مختلف، پشتیبان تعریف کرد. در زمان خرابی هر بخش (I/O، Trends، Alarms، Reports، Display) به صورت اتوماتیک جایگزینی سیستم پشتیبان صورت می‌گیرد و به این ترتیب مشکلی در کل سیستم به وجود نمی‌آید. همچنین در زمان به روز کردن سیستم یا ایجاد تغییر در تنظیمات و پیکربندی، می‌توان به راحتی برنامه‌ی سرور را روی سیستم پشتیبان اجرا کرد و تغییرات لازم را ایجاد نمود.
کلاینت‌ها
برای انعطاف‌پذیری بیشتر سیستم، سایتکت اسکادا امکان استفاده‌ی کاربران از طریق اینترنت و اینترانت را فراهم نموده است. به این ترتیب می‌توان دسترسی کاربران سیار، کاربران از راه دور، کارفرمایان، پلنت‌های راه دور و کاربران خاص و مدیران را پشتیبانی نمود.
این سیستم دو سطح از کلاینت‌ها را پشتیبانی می‌کند: «کلاینت کنترل‌گر» و «کلاینت نمایشگر». بهترین ابزار برای اپراتورها «کلاینت کنترل‌گر» است، چرا که امکان دسترسی به تمام صفحات و خواندن مقادیر یا ارسال فرمان برای کلیه متغیرهای تحت کنترل اسکادا را در اختیار قرار می‌دهد. در حالی که ابزار مناسب مدیریت سیستم، «کلاینت نمایشگر» برای نمایش دادن کلیه اطلاعات مربوط به سیستم اسکادا است، ولی امکان ایجاد تغییر در متغیرها و ارسال فرمان را به کاربر نمی‌دهد. همچنین امکان تغییر تنظیمات امنیتی به صورتی که «کلاینت کنترل‌گر» امکان ارسال فرمان نداشته باشد نیز وجود دارد.
در اتاق کنترل، روی کامپیوترها سیستم «کلاینت» به طور کامل نصب می‌شود و بعد برای هر کاربر یک مجوز ارائه می‌گردد تا سطح دسترسی مشخص شود.
کلاینت‌های تحت وب امکان دسترسی کاربران را از طریق اینترنت فراهم می‌کند. این سرویس می‌تواند ارتباط با هر کدام از کلاینت‌های کنترل‌گر را برقرار کند و پیکربندی پروژه را دانلود کرده آن را به همراه سنکرون کردن با کلاینت تحت وب به‌روز می‌کند. با استفاده از یک فایروال و تعریف نام کاربری و رمز عبور تحت مدیریت ویندوز برای کاربران می‌توان امنیت کلاینت‌های تحت وب را تضمین نمود.
ارتباطات
سایتکت اسکادا حاوی بیش از ۱۴۰ نوع درایور برای ارتباط با انواع دستگاههای ورودی/خروجی است که امکان اتصال به ۳۰۰ مدل مختلف دستگاه شامل PLCها، RTUها، میکروکنترلرها، تجهیزات DCS و بسیاری دیگر را فراهم می‌کند. همچنین وجود کیت توسعه درایور، قابلیت تعریف دستگاههای جدیدی را ایجاد می‌کند. علاوه بر این سایتکت اسکادا از پروتکل OPC نیز پشتیبانی می‌کند.
از طریق وبسایت Citect امکان دریافت اطلاعات جدید در مورد درایورها و همچنین از طریق ابزار Driver Update امکان به روزرسانی درایورها وجود دارد.
کارایی
با توجه به تفاوت بین پروتکل‌های دستگاههای موجود، و تفاوت بین سرعت انتقال اطلاعات، این امکان وجود دارد که داده‌ها با تأخیر به دست بیایند. سیستم سایتکت اسکادا تلاش کرده که سرعت انتقال اطلاعات را به حداکثر برساند. برای این کار، مخابرات مبتنی بر تقاضا را پیاده‌سازی کرده و تنها اطلاعات نقاطی را دریافت می‌کند که از طرف کلاینت درخواست می‌شود. به این ترتیب از ارتباطات بی مورد جلوگیری شده، سرعت کار سیستم (خصوصاً در بخش به‌روزرسانی گرافیک) افزایش می‌یابد.
طراحی شیءگرا
امکانات سایتکت اسکادا این قابلیت را برای مهندس سیستم فراهم می‌کند که بتواند دستگاههای موجود در تأسیسات تحت کنترل را به عنوان شیء تعریف کند. برای هر کدام از این اشیاء از منظرهای مختلف، پیکربندی مناسب انجام دهد، و آن را به عنوان یک قالب ذخیره کند. به عنوان مثال پمپ، شیر، موتور، ترانسفورماتور، کلید، و غیره قالب‌های اشیائی هستند که مهندس سیستم می‌تواند تعریف نماید. هر کدام از این قالب‌ها دارای شکل گرافیکی، مشخصات، متغیرها، آلارم‌ها و نمودارهای مختص خود هستند. با کپی گرفتن از این قالب‌ها مهندس سیستم می‌تواند به راحتی هر کجا که می‌خواهد آن شیء را تعریف نماید و نیازی به پیکربندی مجدد نیست.
گرافیک
قابیلت‌های گرافیکی سیستم اسکادا تأثیر بسزایی در کل کارایی سیستم می‌گذارد. امکانات گرافیکی سایتکت اسکادا موجب می‌شود که بتوان سمبل‌های گرافیکی مورد نیاز را با افزودن قابلیت‌های تغییر رنگ و شکل به سادگی طراحی کرد.
اشیاء گرافیکی در سایتکت اسکادا از المان‌های ساده‌ای مثل بیضی‌ها، مستطیل‌ها، متن‌ها و … تشکیل می‌شوند. هر کدام از این المان‌ها مجموعه‌ای از ویژگی‌ها دارند که رفتار شیء را در شرایط مختلف مشخص می‌کند. به عنوان مثال تغییر اندازه و رنگ، پر شدن و پدیدار شدن از جمله‌ی این ویژگی‌هاست که می‌بایست بر اساس وقایع و شرایط متغیرهای وابسته تنظیم گردد.
سایتکت اسکادا امکان اضافه کردن تصاویر با کیفیت بالا (۴۰۹۶×۴۰۹۶) را برای بهتر نشان دادن فضای سایت تحت کنترل دارا است. این نرم‌افزار از کتابخانه‌ی بزرگ سمبل‌های گرافیکی برای نمایش انواع تجهیزات صنعتی برخوردار است.
ابزار Citect Graphic Builder
این ابزار به سادگی امکان طراحی یک رابط اپراتوری برای سیستم سایتکت اسکادا را ایجاد می‌کند. امکانات این نرم‌افزار به سادگی انتخاب ابزارها و کشیدن روی صفحه است تا شکل مورد نظر کشیده شود. بعد از کشیده شدن، امکان تغییر اندازه، کپی کردن، مرتب کردن، جابجا کردن و … وجود دارد.
این نرم‌افزار فایل‌های گرافیکی با پسوندهای متعددی از جمله JPG، BMP و ActiveX Object را می‌شناسد و با یک تصویر از قبل کشیده شده، می‌توان به راحتی کار کرد و از آن به عنوان یک شیء استفاده نمود.
جعبه‌ابزارهای مختلف با ایجاد قابلیت انتخاب انواع ابزارها برای رسم و طراحی اشکال، و سایر امکانات نرم‌افزاری به سادگی در دسترس هستند.
ابزارهای Bitmap Editor، Color Swapping، Gradient Fill و OLE Automation از ابزارهای جانبی این نرم‌افزار هستند که به ترتیب امکان ایجاد و یا تغییر سمبل‌های گرافیکی به صورت bitmap، امکان انتخاب رنگ، امکان ایجاد سایه روشن، و نیز امکان استفاده از دیتابیس‌های گرافیکی OLE را در اختیار می‌گذارند. به این ترتیب می‌توان انیمیشن‌های از پیش تعریف شده را به راحتی از طریق یک رابط محاوره‌ای اضافه نمود.
