دسترسی از راه دور صنعتی – عاملی برای موفقیت

دسترسی از راه دور به کارخانه، ماشین آلات و برنامه‌های مربوط به ارتباطات سیار از هر نقطه‌ای از جهان روز به روز اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. این یک مزیت مهم و رقابتی، هم در صنعت و هم در حوزه های مرتبط با صنعت می‌باشد. نمونه کارهایی از ارتباطات از راه دور صنعتی از محصولات زیمنس، سیستم‌ها و راهکارهایی را برای کنترل، خدمات از راه دور و شبکه‌های ارتباطی آنها (شبکه‌های از راه دور) ارائه می‌دهد. این امکان دسترسی ایمن و مقرون به صرفه از راه دور به کارخانه‌ها در اتوماسیون تولید، صنعت فرآیند یا در زیرساخت‌های عمومی را بدون توجه به مقیاس فراهم می‌کند.

مفهوم کنترل از راه دور و خدمات آن

کنترل از راه دور، فرآیند نظارت و کنترل ایستگاه‌های دور از طریق یک یا چند سیستم کنترل مرکزی است. اتصال داده به ایستگاه‌ها ثابت است، یا به صورت موقت یا بر اساس رویداد و اتفاق ایجاد می شود. خدمات از راه دور شامل تعمیر و نگهداری و تشخیص از راه دور و تبادل داده بین سیستم های فنی از راه دور (ماشین ها، کامپیوترها و غیره) و مرکز کنترل است. هدف، تشخیص خطا، نگهداری، تعمیر یا بهینه سازی کارخانه است.

ارتباط از طریق شبکه‌های راه دور

برای کاربردهای دسترسی و خدمات از راه دور، این ارتباط ضروری است. مجموعه ما برای شبکه های راه دور شامل اجزای شبکه برای ارتباطات سیمی و بی سیم است. امنیت برای دسترسی از راه دور ضروری است. به همین دلیل است که اجزای ارتباطی ما اقدامات امنیتی جامعی مانند فایروال و VPN را ارائه می دهند.

راهکار های کارآمد کنترل از راه دور

کارخانه‌های صنعتی اغلب در مناطق وسیعی گسترش می‌یابند، حتی گاهی اوقات از مرزهای اصلی عبور می‌کنند. برای نظارت قابل اعتماد، اپراتورها نیاز به دسترسی ایمن و مقرون به صرفه به نیروگاه های راه دور خود دارند. مجموعه کنترل از راه دور شامل راهکارهایی برای مرکز کنترل و همچنین برای واحدهای ترمینال از راه دور (RTUs) است. محصولات زیمنس بر اساس سیستم اتوماسیون پیشرو در جهان است. بنابراین، آنها بخشی از اتوماسیون کاملاً یکپارچه (TIA)، معماری سیستم باز ما برای اتوماسیون یکنواخت در سراسر کارخانه هستند. با ارائه محصول، خدمات و پشتیبانی جامع شرکت زیمنس، الزامات امنیتی برای زیرساخت های حیاتی مطابق با IEC 62443 قابل برآورده شدن است.

راهکارهایی برای مرکز کنترل

بسته به مقیاس و نیازهای برنامه‌ها، راهکارهای مختلفی برای مرکز کنترل وجود دارد. پروتکل انتقال کنترل از راه دور برای موارد ساده طراحی شده است. از تعداد بسیار زیادی ایستگاه پشتیبانی می‌کند و برای انتقال مقادیر کمی داده از طریق بی سیم سیار و اینترنت استفاده می‌شود.

برای کاربردهای گسترده با وظایف کنترلی پیچیده، راهکار های کنترل از راه دور مبتنی بر پروتکل‌های SINAUT ST7 ،IEC 60870-5-101/104 یا DNP3 توصیه می‌شود. این سیستم‌ها از توپولوژی‌های شبکه و رسانه‌های ارتباطی متعددی پشتیبانی می‌کنند و بنابراین برای انتقال مقادیر زیادی داده از طریق تمام رسانه‌های ارتباطی موجود (شبکه‌های خصوصی و عمومی، بی سیم موبایل، اینترنت) مناسب هستند.

راهکار برای واحدهای ترمینال از راه دور (RTUs)

RTU ها ایستگاه‌های خروجی سیستم‌های کنترل از راه دور را تشکیل می‌‎دهند و فرآیندهای داخلی را نظارت و کنترل می‌کنند. زیمنس اجزایی را برای ایجاد RTU های ماژولار بر اساس کنترلرهای SIMATIC ارائه می‌دهد. علاوه بر این، مجموعه ما شامل RTU های فشرده برای شرایط عملیاتی خاص است. به عنوان مثال، زمانی که هیچ شبکه برق محلی در دسترس نیست. زیمنس مجموعه گسترده‌ای از مودم‌ها و روترهای صنعتی را برای اتصال RTU ها به مرکز کنترل ارائه می‌دهد.

مزایای سیستم دسترسی از راه دور

• مقیاس پذیر از چند تا 5000 ایستگاه
• استفاده از اینترنت و شبکه‌های بی سیم سیار موجود حتی از تامین کنندگان مختلف در یک سیستم ارتباطی واحد
• هزینه‌های ارتباطی کم برای اتصالات بی سیم سیار دائمی یا براساس تقاضا به دلیل تعرفه‌های حجم اقتصادی
• اتصال ارتباطی دائمی از طریق بی سیم سیار به منظور انتقال سریع داده‌ها و تشخیص خرابی ایستگاه
• سرویس هشدار پرسنل از طریق پیامک
• سیستم دسترسی از راه دور همچنین اتصالات سیار موقت را نظارت می‌کند و بدین ترتیب واحدهای در دسترس متناوب مانند SIMATIC RTU3000C را به مرکز کنترل اتصال می‌دهد.
• پیکربندی آسان RTU های SIMATIC ماژولار با STEP 7 در پورتال TIA
• “پیکربندی نقطه داده” کامل برای کل برنامه، یعنی داده های RTU مربوط به مرکز کنترل از طریق “مرور آیتم” در مرحله 7 انتخاب می‌شود. بنابراین انتقال چرخه‌ای یا کنترل شده با رویداد اندازه گیری ها، نقاط تنظیم یا هشدارها، تنها در چند عملیات و بدون تلاش برنامه نویسی می تواند اجرا شود.
• پیکربندی آسان و راحت ترمینال‌های راه دور توسط چندین کاربر به طور همزمان با سرور دسترسی از راه دور (قابلیت چند کاربر)
• عملکرد “بیداری” برای ایستگاه‌ها (از حالت آماده به کار تا حالت آنلاین) از طریق پیام متنی یا تماس
• حداکثر امنیت: ارتباط ایمن با RTU از طریق تونل پایه ایمن TeleControl Server یا تونل SINEMA Remote Connect VPN
• عملکرد دسترسی از راه دور یکپارچه
• نگهداری و برنامه ریزی از راه دور RTU ها حتی در حین کار
• Redundancy: سرور دسترسی از راه دور را می توان به صورت اضافی برای افزایش در دسترس بودن داده‌های اتوماسیون کار کرد.
• اگر هر دو رایانه شخصی در یک LAN قرار دارند، برای همگام سازی بسته‌های نرم افزاری اضافی نیازی به کابل کشی اضافی نیست.

راهکار هایی برای مرکز کنترل SINAUT ST7 ،IEC 60870-5 و DNP3

• تحت کنترل نگه داشتن فرآیند کارخانه های گسترده از راه دور

سیستم‌های کنترل از راه دور مبتنی بر SINAUT ST7 ،IEC 60870-5-101/104 و DNP3 نظارت و کنترل کاملاً خودکار و کارآمد کارخانه‌های گسترده و از راه دور را امکان پذیر می‌کنند. این سیستم‌ها RTU های ماژولار مبتنی بر کنترلرهای SIMATIC (S7-1200 Basic Controllers ،ET 200SP Distributed Controllers یا S7-300/400 and S7-1500 Advanced Controller) و RTU های فشرده را به یک یا چند مرکز کنترل فرآیند متصل می‌کنند. اینها را می توان با پیکربندی‌های منفرد یا اضافی بر اساس سیستم‌های WinCC ،PCS 7 ،WinCC OA یا SCADA از سایر فروشندگان ساخت. مناطق کاربرد معمولی در بخش آب/فاضلاب، صنعت نفت و گاز، گرمایش منطقه‌ای و توزیع برق است.

• اتصال به سیستم‌های کنترل از سایر فروشندگان

با استفاده از بسته برنامه SINAUT ST7sc با رابط OPC، واحدهای ترمینال راه دور نیز می‌توانند به سیستم‌های کنترلی سایر فروشندگان با SINAUT ST7 متصل شوند. ST7sc دارای مکانیسم‌های پیچیده‌ای است که از ازدست رفتن داده‌ها جلوگیری می‌کند. در این شرایط حتی اگر کلاینت OPC از کار بیفتد، تمام داده‌های فرآیند با یک مهر زمانی تحویل داده می‌شوند و پیکربندی رابط OPC بسیار کاربرپسند است.

واحدهای ترمینال راه دور با پروتکل‌های استاندارد مانند DNP3 یا IEC 60870-5 می‌توانند مستقیماً به هر سیستم کنترلی متصل شوند، مشروط بر اینکه رابط اصلی مناسب داشته باشند.

• شبکه های رابط برای مطابقت با الزامات

مرکز کنترل از طریق WAN (شبکه گسترده) با واحدهای پایانه راه دور متصل می‌شود. پروتکل‌های کنترل از راه دور تطبیق پذیری زیادی در انتخاب شبکه انتقال ارائه می‌دهند.

• خطوط اختصاصی (کابل های مسی و فیبر نوری)
• شبکه‌های بی سیم
• اترنت بیسیم
• بیسیم از طریق LAN بیسیم صنعتی
• مسافت‌های طولانی از طریق کابل فیبر نوری
• اتصال به شبکه‌های عمومی مانند اینترنت و بی‌ سیم موبایل

شبکه‌ها می‌توانند به طور بهینه با شرایط محلی غالب سازگار شوند. مسیرهای انتقال اضافی را می توان پیاده سازی کرد، به این معنی که برای مثال می توان یک واحد پایانه راه دور را از طریق دو شبکه به مرکز کنترل متصل کرد.

مزایا

1. امنیت بالای داده

اقدامات برای جلوگیری از خراب شدن یا از دست دادن داده‌ها، اجزای ضروری راهکار های کنترل از راه دور بر اساس SINAUT ST7 ،IEC 60870-5 و DNP3 هستند. پروتکل‌های کنترل از راه دور تضمین می‌کنند که داده‌ها بدون خرابی به مقصد می‌رسند. زمان‌های کاهش مسیر انتقال توسط ضربه گیرهای داده در RTU ها پل می‌شود. شبکه‌های مبتنی بر IP از طریق راهکارها/فایروال‌های اختصاصی VPN محافظت می‌شوند.

2. نشان زمان اتمام اتوماتیک

برای فعال کردن بایگانی بعدی و صحیح داده‌های فرآیند در سیستم کنترل، تمام تلگرام‌های داده با یک نشان زمانی در محل مبدا اختصاص داده می‌شوند. کل شبکه به طور خودکار همگام می شود – از جمله تغییرات مربوط به صرفه جویی نور در روز.

3. ارتباط سریع و انعطاف پذیر داده

ارتباط با رویداد کنترل می‌شود. این بدان معناست که اپراتورها به سرعت از طریق آلارم‌ها، وضعیت‌ها و مقادیر فرآیند هشدار داده می‌شوند و سپس می‌توانند در هر زمان با وارد کردن دستورات یا نقاط تنظیم بر کنترل فرآیند تأثیر بگذارند. در عین حال کاربران می‌توانند از طریق پیامک از رویدادهای جدید مطلع شوند. تبادل مستقیم داده بین واحدهای پایانه راه دور نیز امکان پذیر است.

4. مهندسی مقرون به صرفه

سیستم‌های کنترل از راه دور مفاهیم ارتباطات یکپارچه و ادغام کامل در محیط SIMATIC را تسهیل می‌کنند. سیستم مهندسی STEP 7 مبتنی بر ابزارهای SIMATIC است و اجازه پیکربندی گرافیکی شبکه‌های ارتباطی کامل، آدرس دهی چندگانه داده های فرآیند، بررسی اعتبار و مقایسه آدرس را می‌دهد.

5. برنامه نویسی از راه دور، تشخیص از راه دور

تغییرات برنامه یا تشخیص از راه دور در RTU ها در شبکه ارتباطی، هم در مرحله راه اندازی و هم در حین کار، آسان است. این حتی بدون وقفه در ارتباط داده های فرآیند فعلی امکان پذیر است. این باعث صرفه جویی در نگهداری در محل و زمان سفر مرتبط می‌شود.

6. سرمایه گذاری در آینده

سیستم‌ها و نیروگاه‌ها باید دائماً توسط اپراتورهای کارخانه نوسازی و بروز شوند تا نیازهای مشتریان را در درازمدت برآورده کنند. از آنجایی که پایه سخت افزاری نصب شده، شبکه‌های ارتباطی، نرم افزارهای کاربردی و دانش پرسنل بهره برداری و تعمیر و نگهداری نشان دهنده ارزش بسیار بالایی است، امنیت سرمایه گذاری همیشه از اهمیت بالایی برخوردار است.

برای اطمینان از موفقیت آمیز بودن این استراتژی، راهکار جدید باید با اهدافی بزرگ بنا شود و به طور بهینه با کارخانه مربوطه سازگار شود و با همکاری نزدیک با اپراتورهای کارخانه و یکپارچه سازان سیستم آنها ابداع شود. این پایه توسط اجزای کنترل از راه دور فعلی برای RTU های فشرده و ماژولار بر اساس کنترل کننده‌های فعلی SIMATIC و همچنین نرم افزار مرکز کنترل برای سیستم‌های HMI و SCADA تشکیل شده است. با توجه به طراحی ماژولار، آنها می‌توانند به طور انعطاف پذیر با واقعیت‌های کارخانه و الزامات فرآیند سازگار شوند و نوآوری سیستم گام به گام را ممکن می‌سازند.