تفاوت HMI و SCADA به زبان ساده

در این مقاله قراره تفاوت ها و شباهت های بین رابط انسان – ماشین (HMI) و سیستم کنترل نظارتی و کسب داده (SCADA) و نحوه کار آن ها با یکدیگر را یاد بگیریم.

رابط انسان – ماشین (HMI) و سیستم کنترل نظارتی و کسب داده (SCADA) دو مفهوم در حوزه اتوماسیون صنعتی هستند که اغلب به جای یکدیگر استفاده می شوند. در بسیاری از کاربردها، اغلب در مورد مرز بین این دو مولفه سردرگمی وجود دارد. این موضوع تا حدی ناشی از تعامل کاربران با این سیستم ها با روشی بسیار مشابه است. شباهت های زیاد بین HMI و SCADA عوامل زیادی را به این سردرگمی اضافه می کند.

رابط انسان – ماشین (HMI) چیست و HMI به چه معناست؟

HMI مخفف رابط انسان – ماشین است. HMI یک دستگاه سخت افزاری است که نرم افزاری را اجرا می کند تا تعامل انسان با ماشین را ممکن می سازد. این قابلیت HMI ها را به عناصر مهمی برای عملیات و نگهداری تجهیزات تبدیل می کند. بیشتر سیستم های خودکار مدرن حداقل به یک HMI مجهز هستند.

اسکادا یا SCADA چیست؟

SCADA مخفف کنترل نظارتی و کسب داده است. SCADA سیستمی متشکل از اجزای سخت افزاری و نرم افزاری مختلف است. سخت افزار و نرم افزار در یک سیستم SCADA با هم کار می کنند تا تجهیزات را در یک فرآیند صنعتی کنترل و نظارت کنند. SCADA ها بهره وری گردش کار را با ثبت داده های بلادرنگ فرآیند و اجازه دادن به تغییرات در کنترل و نقاط تنظیم از یک مکان از راه دور افزایش می دهند.

چهار جز وجود دارد که بخشی از معماری پایه محسوب می شوند که تقریبا در هر سیستم SCADA در حال اجرا یافت می شوند.

RTU به چه معناست؟

مهندسان، واحدهای ترمینال از راه دور (RTUs) را به عنوان واحدهای کنترل مبتنی بر ریزپردازنده طراحی می‌کنند و آن‌ها را در چندین مکان فیزیکی مختلف سیستم نصب می‌کنند. این واحدهای دیجیتالی، فرآیندهای الکتریکی و مکانیکی را به صورت خودکار کنترل می‌کنند. کارشناسان گاهی اوقات به RTUها با نام‌هایی مانند Remote Telemetry Unit یا Remote Telecontrol Unit نیز اشاره می‌کنند.

اگرچه RTUها شباهت‌های زیادی با کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLCs) دارند، ویژگی‌های متمایزی نیز در آن‌ها دیده می‌شود. کاربران از RTUها برای نظارت و کنترل هم‌زمان یک یا چند دستگاه میدانی استفاده می‌کنند. این دستگاه‌های میدانی می‌توانند شامل حسگرها، دریچه‌ها، عملگرها و سایر تجهیزات آنالوگ یا دیجیتال باشند.

در واقع، RTUها به عنوان رابط بین سیستم SCADA و فرآیند فیزیکی عمل می‌کنند و نقش کلیدی در انتقال داده‌ها و فرمان‌ها ایفا می‌نمایند.

امکانات RTU

اکثر تولیدکنندگان RTU در بازار، این دستگاه‌ها را به گونه‌ای طراحی می‌کنند که از پروتکل‌های استانداردی مانند اترنت و RS232 پشتیبانی کنند. با اینکه امروزه اترنت به عنوان رایج‌ترین پروتکل شناخته می‌شود، بسیاری از سیستم‌های موروثی همچنان به استفاده از RS232 و سایر پروتکل‌های مبتنی بر سریال ادامه می‌دهند.

برخی کاربران RTUها را از طریق یک رابط وب ساده پیکربندی می‌کنند، در حالی که برخی دیگر آن‌ها را با زبان‌هایی مانند ++C یا زبان‌های پیچیده‌تر برنامه‌نویسی می‌کنند. همچنین، برخی RTUها به کاربران این امکان را می‌دهند که با استفاده از ساختارهایی مشابه زبان‌های PLC، مانند منطق نردبانی یا متن ساختار یافته، آن‌ها را برنامه‌ریزی کنند.

وقتی میانگین هزینه RTUها را با PLCها مقایسه می‌کنیم، متوجه می‌شویم که برخلاف تصور عموم، RTUها قیمت بالاتری دارند. با این حال، بسیاری از مهندسان RTUها را برای سیستم‌های SCADA ترجیح می‌دهند، زیرا این دستگاه‌ها را برای مقاومت در برابر شرایط محیطی سخت طراحی کرده‌اند. در محیط‌هایی مانند پالایشگاه‌های نفت، تصفیه‌خانه‌های آب و شبکه‌های توزیع برق که دما بالا می‌رود و تجهیزات در معرض عوامل طبیعی قرار می‌گیرند، RTUها نقش کلیدی در کنترل میدانی ایفا می‌کنند.

ابزارهای میدانی (ورودی ها)

این شامل تمام دستگاه های میدانی است که توسط RTU ها نظارت و کنترل می شوند. نوع ابزار و همچنین مقدار مورد نیاز در یک سیستم SCADA براساس نوع و اندازه خود برنامه تعیین می شود.

سنسورهای دما، سنسورهای تشخیص حضور فوتوالکتریک، کلیدهای مجاورت و سنسورهای فشار برخی از پرکاربردترین ابزارها در SCADA هستند. مهم ترین نکته در هنگام انتخاب دستگاه های می دانی، اطمینان از سازگاری آن ها با RTU های انتخاب شده یا در حال حاضر موجود است.

شبکه های ارتباطی SCADA

یک شبکه به خوبی طراحی شده برای جریان کارآمد و قابل اعتماد اطلاعات در یک سیستم SCADA ضروری است. برخی از رایج ترین بس ترهای اتصال عبارتند از اترنت (سیمی)، فیبر نوری و وای فای. اندازه فیزیکی سیستم SCADA – به عنوان یک نتیجه، فواصل بین RTU ها و ابزارآلات در این زمینه – بهترین زیرساخت شبکه برای یک برنامه را تعیین می کند. درست مانند هر شبکه صنعتی، ترکیب دستورالعمل های امنیتی در طراحی مهم است.

مقاله پیشنهادی: راهنمای خرید سروو موتور

SCADA و HMI چگونه با هم کار می کنند؟

اپراتورها ایستگاه HMI را به عنوان SCADA مرکزی می‌شناسند. این کامپیوتر مرکزی داده‌های دریافتی از RTUها را پردازش می‌کند و آن‌ها را به گونه‌ای نمایش می‌دهد که اپراتورها بتوانند آن‌ها را تحلیل کرده و تصمیم‌گیری کنند. HMI وضعیت ماشین، شاخص‌های سطح، هشدارها و تقریباً هر اطلاعات معنادار موجود را نمایش می‌دهد.

تفاوت بین HMI و SCADA چیست؟

پس از ارائه تعاریف و معماری پایه، تفاوت اصلی بین HMI و SCADA آشکارتر می شود. SCADA یک سیستم کامل متشکل از دستگاه های میدان فیزیکی و یک واحد مرکزی با HMI است. HMI بخشی از SCADA است. از آنجا که این چیزی است که عملگرهای انسانی با آن تعامل دارند، این دو عبارت به طور مساوی مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال، آن ها دو مفهوم اتوماسیون متمایز هستند. HMI جز SCADA است، اما SCADA نمی تواند جز HMI باشد.