SCADA και HMI: Τηλεπαρακολούθηση Βιομηχανίας και Αντλιοστασίων

Το SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) είναι το σύστημα εποπτείας που συλλέγει δεδομένα από τα PLC μιας εγκατάστασης, τα δείχνει σε οθόνη, κρατά ιστορικό και στέλνει ειδοποιήσεις, ενώ το HMI είναι η τοπική οθόνη χειρισμού πάνω στον πίνακα. Μαζί σας επιτρέπουν να παρακολουθείτε και να ελέγχετε αντλιοστάσια, γεωτρήσεις και γραμμές παραγωγής από υπολογιστή ή κινητό, πάνω από τον αυτοματισμό PLC που ήδη κάνει τη δουλειά. Παρακάτω εξηγούμε τη διαφορά τους, τι βλέπετε στην οθόνη και πότε μια μικρή επιχείρηση τα χρειάζεται πραγματικά.

Τι είναι το SCADA και τι είναι το HMI

Το SCADA είναι λογισμικό εποπτείας που τρέχει σε υπολογιστή ή server και μαζεύει δεδομένα από έναν ή πολλούς ελεγκτές, ενώ το HMI είναι μια οθόνη αφής τοποθετημένη στον πίνακα, για τον χειριστή που στέκεται μπροστά στη μηχανή. Η διαφορά είναι κυρίως εμβέλεια και βάθος.

• HMI (Human Machine Interface): τοπική οθόνη, μία μηχανή ή μία εγκατάσταση. Δείχνει καταστάσεις, επιτρέπει εκκίνηση, στάση και αλλαγή ρυθμίσεων, εμφανίζει συναγερμούς και συνήθως ένα βασικό ιστορικό.
• SCADA: κεντρικό σύστημα. Συλλέγει από πολλά PLC ή απομακρυσμένα σημεία, αποθηκεύει ιστορικό για μήνες ή χρόνια, φτιάχνει γραφήματα, αναφορές και επίπεδα χρηστών, και δίνει πρόσβαση από απόσταση.

Σε μια μικρή εγκατάσταση, ένα HMI με δυνατότητα σύνδεσης στο δίκτυο μπορεί να καλύψει μεγάλο μέρος των αναγκών. Σε μια εγκατάσταση με τρία αντλιοστάσια σε διαφορετικά χωράφια ή μια γραμμή παραγωγής με πολλούς σταθμούς, το SCADA είναι αυτό που τα φέρνει όλα σε μία εικόνα.

Πώς συνδέονται PLC, HMI και SCADA

Το PLC είναι το μόνο που παίρνει αποφάσεις σε πραγματικό χρόνο, το HMI και το SCADA διαβάζουν από αυτό και του στέλνουν εντολές ή νέες ρυθμίσεις. Αν κοπεί η επικοινωνία με το SCADA, η αντλία συνεχίζει να δουλεύει, γιατί η λογική ζει στο PLC.

1. Πεδίο: αισθητήρες στάθμης, πίεσης, ροής, θερμοκρασίας, μετρητές ενέργειας, επαφές κατάστασης κινητήρων.
2. PLC: διαβάζει τα παραπάνω, εκτελεί το πρόγραμμα, οδηγεί αντλίες, βάνες, inverter.
3. HMI: στον πίνακα, για τον χειριστή επιτόπου.
4. Δίκτυο: ενσύρματο Ethernet μέσα στο εργοστάσιο, ή κινητό δίκτυο και router με SIM για απομακρυσμένα αντλιοστάσια και γεωτρήσεις.
5. SCADA: σε υπολογιστή στο γραφείο ή σε server, με πρόσβαση από browser και εφαρμογή κινητού.

Η αρχιτεκτονική αυτή σημαίνει ότι το SCADA μπορεί να προστεθεί αργότερα σε έναν υπάρχοντα αυτοματισμό PLC, αρκεί το PLC να έχει θύρα επικοινωνίας και το πρόγραμμά του να είναι διαθέσιμο.

Τι βλέπετε σε μια οθόνη SCADA ή HMI

Μια σωστά σχεδιασμένη οθόνη δείχνει με μια ματιά τι δουλεύει, τι έχει πρόβλημα και πώς κινήθηκαν τα μεγέθη τις τελευταίες ώρες. Οι βασικές οθόνες που φτιάχνουμε είναι οι εξής:

• Συνοπτικό (overview): σχηματικό της εγκατάστασης με αντλίες, δεξαμενές, βάνες και κινητήρες, χρωματισμένα ανάλογα με την κατάσταση: σε λειτουργία, σταματημένο, σε βλάβη.
• Συναγερμοί (alarms): λίστα ενεργών και ιστορικών συμβάντων με ώρα, περιγραφή και προτεραιότητα. Υπερφόρτιση αντλίας, χαμηλή στάθμη, πτώση ρεύματος, ανοιχτή πόρτα πίνακα.
• Τάσεις (trends): γραφήματα στάθμης, πίεσης, θερμοκρασίας, ρεύματος κινητήρων στον χρόνο. Εδώ φαίνεται μια αντλία που «κουράζεται» πριν χαλάσει.
• Καταγραφή: ώρες λειτουργίας, εκκινήσεις, κυβικά νερού, κιλοβατώρες ανά αντλία ή ανά τμήμα.
• Ρυθμίσεις: όρια στάθμης, χρονοπρογράμματα, εναλλαγή αντλιών, με πρόσβαση μόνο σε εξουσιοδοτημένους χρήστες.

Τηλεπαρακολούθηση αντλιοστασίων, γεωτρήσεων και βιομηχανίας

Η τηλεπαρακολούθηση σημαίνει ότι βλέπετε και χειρίζεστε την εγκατάσταση από τον υπολογιστή του γραφείου ή το κινητό σας, χωρίς να πάτε επιτόπου. Για εγκαταστάσεις μακριά από τη βάση σας αυτό αλλάζει τον τρόπο που δουλεύετε.

• Αντλιοστάσια και γεωτρήσεις: στάθμη δεξαμενής και γεώτρησης, πίεση δικτύου, κατάσταση και ρεύμα κάθε αντλίας, προστασία ξηράς λειτουργίας. Εκκίνηση ή στάση από το κινητό, αλλαγή χρονοπρογράμματος άρδευσης. Περισσότερα στον οδηγό αγροτικού αυτοματισμού.
• Βιομηχανία: κατάσταση γραμμής, μετρητές παραγωγής, θερμοκρασίες διεργασίας, στάσεις και αιτίες τους, ώστε η βάρδια της νύχτας να μην είναι «μαύρο κουτί» το πρωί.
• Κτίρια και ξενοδοχεία: λεβητοστάσια, ψύκτες, αντλιοστάσια πισίνας και πόσιμου νερού, κατανάλωση ανά τμήμα, ως μέρος BMS.
• Φωτοβολταϊκά: παραγωγή, αυτοκατανάλωση και σφάλματα inverter στην ίδια εικόνα με τα φορτία που τροφοδοτούν.

Στην πράξη, ο ιδιοκτήτης ενός αντλιοστασίου έξω από τη Θεσσαλονίκη δεν χρειάζεται πια να στέλνει κάποιον με το αυτοκίνητο για να δει αν δουλεύει η αντλία. Το βλέπει, και αν κάτι πάει στραβά, το μαθαίνει πρώτος.

Ειδοποιήσεις βλαβών και καταγραφή κατανάλωσης

Η ειδοποίηση βλάβης είναι το πρώτο και πιο χρήσιμο πράγμα που δίνει ένα σύστημα εποπτείας: SMS, email ή push στο κινητό τη στιγμή που πέφτει μια αντλία, κόβεται το ρεύμα ή η στάθμη φτάνει σε επικίνδυνο όριο. Κερδίζετε τις ώρες που θα περνούσαν μέχρι να το καταλάβει κάποιος.

Οι ειδοποιήσεις ορίζονται με προτεραιότητες, ώστε να μη λαμβάνετε μηνύματα για κάθε ασήμαντο συμβάν. Μια πτώση ρεύματος ή θερμικό κινητήρα ειδοποιεί αμέσως, μια καθυστερημένη μέτρηση απλώς καταγράφεται. Μπορούν να πηγαίνουν σε διαφορετικά άτομα ανάλογα με τη βάρδια ή τον τύπο βλάβης.

Η καταγραφή κατανάλωσης είναι το δεύτερο μεγάλο όφελος. Με μετρητές ενέργειας στον πίνακα, το SCADA δείχνει κιλοβατώρες ανά αντλία, ανά γραμμή ή ανά τμήμα, και τις συσχετίζει με παραγωγή ή κυβικά νερού. Έτσι φαίνεται ποιος κινητήρας καταναλώνει περισσότερο από όσο θα έπρεπε, πού αξίζει inverter και πόσο απέδωσε κάθε μέτρο εξοικονόμησης ενέργειας στην επιχείρηση. Είναι η συνέχεια της καταγραφής και ανάλυσης ηλεκτρικών μεγεθών που κάνουμε με φορητά όργανα, αλλά μόνιμα εγκατεστημένη.

Ασφάλεια πρόσβασης από απόσταση

Ένα σύστημα που χειρίζεται αντλίες από το internet πρέπει να προστατεύεται όπως ένας τραπεζικός λογαριασμός, αλλιώς δεν έπρεπε να συνδεθεί καθόλου. Οι βασικοί κανόνες που εφαρμόζουμε:

• Καμία απευθείας έκθεση του PLC στο internet. Η πρόσβαση γίνεται μέσω VPN ή ασφαλούς υπηρεσίας απομακρυσμένης σύνδεσης.
• Ξεχωριστοί χρήστες με επίπεδα δικαιωμάτων: ο ιδιοκτήτης βλέπει τα πάντα, ο χειριστής χειρίζεται, ο λογιστής βλέπει μόνο καταναλώσεις.
• Αλλαγή των εργοστασιακών κωδικών σε router, HMI και PLC από την πρώτη μέρα.
• Καταγραφή ποιος έκανε τι και πότε, ώστε κάθε χειρισμός να είναι ανιχνεύσιμος.
• Ενημερώσεις λογισμικού και αντίγραφα ασφαλείας του προγράμματος και της βάσης δεδομένων.
• Αντικεραυνική προστασία και SPD στη γραμμή δικτύου και τροφοδοσίας, γιατί σε απομακρυσμένα αντλιοστάσια η υπέρταση σκοτώνει πρώτα τα επικοινωνιακά.

Πότε χρειάζεται SCADA μια μικρή επιχείρηση και πότε αρκεί απλή τηλεμετρία

Μια μικρή επιχείρηση με ένα αντλιοστάσιο ή μία μηχανή συνήθως καλύπτεται με απλή τηλεμετρία: ένα HMI ή μια μονάδα επικοινωνίας που στέλνει καταστάσεις και ειδοποιήσεις στο κινητό. Το πλήρες SCADA αξίζει όταν υπάρχουν πολλά σημεία, κρίσιμη διεργασία ή ανάγκη για ιστορικό και αναφορές.

• Αρκεί τηλεμετρία όταν: έχετε ένα ή δύο σημεία, θέλετε κυρίως να ξέρετε αν δουλεύει και να ειδοποιείστε σε βλάβη, και οι ρυθμίσεις αλλάζουν σπάνια.
• Χρειάζεστε SCADA όταν: εποπτεύετε πολλά αντλιοστάσια ή σταθμούς, χρειάζεστε ιστορικό για μήνες, αναφορές κατανάλωσης και παραγωγής, πολλούς χρήστες με διαφορετικά δικαιώματα, ή η διακοπή της διεργασίας κοστίζει πολύ.
• Ενδιάμεση λύση: HMI με δικτυακή πρόσβαση και καταγραφή σε κάρτα μνήμης. Καλύπτει πολλές μικρομεσαίες βιομηχανίες χωρίς server.

Το κόστος εξαρτάται από τον αριθμό των σημείων, το αν υπάρχει ήδη PLC με επικοινωνία, το δίκτυο που απαιτείται στα απομακρυσμένα σημεία και το βάθος καταγραφής και αναφορών. Ξεκινήστε από την τηλεμετρία και επεκτείνετε, το PLC και το δίκτυο είναι τα ίδια.

Η TASY στη Θεσσαλονίκη για SCADA, HMI και τηλεμετρία

Η TASY σχεδιάζει και εγκαθιστά συστήματα αυτοματισμού PLC, HMI και SCADA με έδρα τη Θεσσαλονίκη, για βιομηχανίες, αντλιοστάσια, αγροτικές εγκαταστάσεις και κτίρια σε όλη τη Βόρεια Ελλάδα. Κατασκευάζουμε τον πίνακα αυτοματισμού, προγραμματίζουμε PLC και οθόνες HMI με συναγερμούς και ιστορικό, στήνουμε τηλεμετρία με απομακρυσμένη παρακολούθηση μέσω internet και ειδοποιήσεις SMS ή email σε βλάβες, και δίνουμε έλεγχο από tablet ή smartphone από οπουδήποτε.

Το σύστημα παραδίδεται με σχέδια, αντίγραφο προγράμματος, εκπαίδευση χρηστών και τεχνική υποστήριξη, και επεκτείνεται σταδιακά, από απλή τηλεμετρία ενός αντλιοστασίου μέχρι κεντρική εποπτεία πολλών σημείων. Αν θέλετε να βλέπετε την εγκατάστασή σας από το κινητό, επικοινωνήστε μαζί μας για δωρεάν εκτίμηση και προσφορά.

Συχνές Ερωτήσεις

SCADA: τι είναι με απλά λόγια;

Το SCADA είναι λογισμικό εποπτείας που συλλέγει δεδομένα από τα PLC μιας ή περισσότερων εγκαταστάσεων, τα δείχνει σε οθόνη με σχηματικά και γραφήματα, κρατά ιστορικό μετρήσεων και συμβάντων, στέλνει ειδοποιήσεις σε βλάβη και επιτρέπει χειρισμούς από απόσταση. Δεν αντικαθιστά το PLC, κάθεται πάνω του και το κάνει ορατό από το γραφείο ή το κινητό.

Ποια είναι η διαφορά HMI και SCADA;

Το HMI είναι η τοπική οθόνη αφής πάνω στον πίνακα, για τον χειριστή μιας μηχανής ή ενός αντλιοστασίου, με βασικούς χειρισμούς και συναγερμούς. Το SCADA είναι κεντρικό σύστημα σε υπολογιστή ή server που ενώνει πολλά σημεία, κρατά μακροχρόνιο ιστορικό, βγάζει αναφορές και δίνει πρόσβαση σε πολλούς χρήστες από απόσταση. Συχνά συνυπάρχουν.

Τι σχέση έχει το SCADA με τον ΔΕΔΔΗΕ;

Ο ΔΕΔΔΗΕ χρησιμοποιεί δικά του συστήματα SCADA για την εποπτεία του δικτύου διανομής, των υποσταθμών και των διακοπών. Αυτά δεν έχουν σχέση με το SCADA της επιχείρησής σας, που εποπτεύει μόνο τη δική σας εγκατάσταση μετά τον μετρητή. Το δικό σας σύστημα μπορεί όμως να καταγράφει πτώσεις και ποιότητα τάσης, χρήσιμα στοιχεία σε περίπτωση αναφοράς προβλήματος παροχής.

Υπάρχουν μαθήματα SCADA και χρειάζεται να τα παρακολουθήσει ο τεχνικός μου;

Μαθήματα SCADA προσφέρουν τεχνικές σχολές, κατασκευαστές και εκπαιδευτικά κέντρα αυτοματισμού. Για τον χειριστή της επιχείρησης αρκεί η εκπαίδευση που δίνει ο εγκαταστάτης στην παράδοση, ώστε να διαβάζει τις οθόνες, να αναγνωρίζει συναγερμούς και να αλλάζει βασικές ρυθμίσεις. Ο σχεδιασμός οθονών και η παραμετροποίηση παραμένουν δουλειά του μηχανικού αυτοματισμού.

Τι είναι το HMI SCADA software και ποιος το συντηρεί;

Είναι το λογισμικό με το οποίο σχεδιάζονται οι οθόνες, οι συναγερμοί, το ιστορικό και οι χρήστες, και το οποίο τρέχει στο HMI ή στον υπολογιστή του SCADA. Τη συντήρησή του, δηλαδή ενημερώσεις, αντίγραφα ασφαλείας και αλλαγές οθονών, αναλαμβάνει ο εγκαταστάτης ή ο τεχνικός αυτοματισμού της επιχείρησης, με βάση το έργο και τα αρχεία που παραδόθηκαν.

Πώς συνεργάζονται PLC, HMI και SCADA σε μία εγκατάσταση;

Το PLC διαβάζει αισθητήρες και ελέγχει αντλίες και κινητήρες σε πραγματικό χρόνο. Το HMI, συνδεδεμένο στο PLC, δείχνει καταστάσεις και δέχεται χειρισμούς επιτόπου. Το SCADA συνδέεται μέσω δικτύου σε ένα ή περισσότερα PLC, συλλέγει τα ίδια δεδομένα κεντρικά, τα αποθηκεύει και τα κάνει διαθέσιμα από απόσταση. Αν κοπεί το δίκτυο, το PLC συνεχίζει κανονικά.

Τι δείχνει μια οθόνη SCADA HMI screen σε ένα αντλιοστάσιο;

Σχηματικό με δεξαμενή, γεώτρηση, αντλίες και βάνες, χρωματισμένα ανάλογα με την κατάσταση, τη στάθμη και την πίεση σε πραγματικό χρόνο, το ρεύμα και τις ώρες λειτουργίας κάθε αντλίας, τη λίστα ενεργών συναγερμών, γραφήματα στάθμης και κατανάλωσης για τις τελευταίες ώρες ή ημέρες, και τα κουμπιά εκκίνησης, στάσης και αλλαγής ορίων για εξουσιοδοτημένους χρήστες.