معرفی سامانه نرم افزاری IRSCADA
نام محصول نرم افزاری تحت وب مانيتورينگ و کنترل شبکه های صنعتی است که ، محصول شرکت اندیشه سازان کاوشگر داریس می باشد و از دو قسمت IR جهت تمایز بومی بودن محصول و SCADA که خود مخفف Supervisory control and data acquisition به مفهوم “سامانه مدیریت و گردآوری داده” می باشد، تشکیل شده که البته مخفف نام شرکت اندیشه سازان کاوشگر داریس را نیز تداعی می نماید!اسکادا یک سامانه مرکزی است که نظارت و واپایی یک سایت یا سیستم گسترده در فواصل زیاد (در حد چندین کیلومتر) را بر عهده دارد.توسعه نرم افزار IRSCADA بعنوان محصول بومی نرم افزاری شرکت، از سال1393 با تکیه بر توان و دانش نیروهای داخلی و به مدد امکانات مرکز رشد دانشگاه معظم فردوسی مشهد، با استفاده از هسته ای متن باز، آغاز شد و پس از گذشت یکسال اولین پروژه عملیاتی خود را در قالب قرائت از راه دور ثباتهای انرژی برق یکی از پستهای دانشگاه(پست برق موتورخانه شهید هاشمی) با موفقیت اجرا و طی مدت یکسال و اندی گذشته قریب به 80 پارامتر این پست را به صورت آنلاین و 24 ساعته قرائت و دردیتابیس MySQL نرم افزار ذخیره می سازد.با توجه به عام منظوره بودن نرم افزار، پروژه های کنترل و نظارت دیگری در مقوله های متفاوت توسط این شرکت اجرا شده است.
سامانه تحت وب دانش بنيان IRSCADA قادر به انعکاس مشخصه های بومی همانند انرژی و توان اکتيو وراکتيو و پارمترهای مختلف انرژی الکتريکی همچون هارمونيک و THD جريان و ولتاژ ، هزینه های غیر مستقیم مصرف برق (Externality Costs) شده و این امکان را خواهد داد همچنين پاورآنلايزرهای منصوبه نيز پاورآنالايزر دانش بنيان PWA-IRSCADA بوده که علاوه بر مباحث نمایش عمومی و ایجاد حساسیت بر مصرف انرژی، از مزایای زیر هم بهره مند شد:
- مدیریت مصرف و بهینه سازی آن از لحاظ زمان و نوع
- مشاهده و اندازه گیری تاثیر تغییرات اعمال شده بر الگوی مصرف
- امکان محاسبه دقیق مصارف و مقایسه آن با قبوض صادر شده و مشخص کردن موارد مغایرت
- سهولت در امر ممیزی مصرف انرژی سازمان
اينترفيس اصلی نرم افزار IR-SCADA با دید راحتی کاربر و نیز اجرای مستقل از پلفرم و بدون نیاز به نصب هرگونه نرم افزار کمکی، طراحی شده است. از جمله ويژگيهاي بارز این نرم افزار مي توان به استفاده از جلوه های بصری برای نمایش متغيرها، گرافها، آمارها، تنظيمات پروتکلها ،آلارمها وهمچنين امکان ساخت واسط کاربری HMI و تنظيمات عديده ديگر را نام برد.پس از تنطيم پروتکلهای ارتباطی با تجهيزات و مجموعه متغيرها (وروديها و خروجيها و نشانه ها) ميتوانيد به سادگی رابطهای کاربری را با استفاده از مرورگر وب ايجاد نماييد. همچنين به سادگی ميتوانيد با استفاده از وب سرويس با نرم افزارهای پيشرفته ديگر ارتباط برقرار نماييد.
حاضر IR-SCADA از چهار سيستم مديريت پايگاه داده
- MySQL
- Oracle
- PostgreSQL
- Derby
پشتيبانی مي نمايد
مشخصات کلی نرم افزار IR-SCADA
اين نرم افزار متن باز بوده وکليه مستندات آن در اختيار مي باشد. محیط توسعه نرم افزار، جاوا اینترپرایز که یکی از قوی ترین بسترهای تولید نرم افزار می باشد بوده همانطور که گفته شد مستقل از پلتفرم اجراست یعنی از قابليت اجرا بر روی سيستم عاملهای ويندوز، لينوکس، اندروید و ….برخوردار است. مدیر اجرای نرم افزار در سرور(وب سرور) بر عهده وب سرور قدرتمند آپاچی یعنی Apache Tomcat بوده که محیطی پایدار و پرسرعت به نسبت وب سرورهای ویندوزی فراهم می سازد
مشخصات فنی محصول نرم افزاری IRSCADA
محیط توسعه : Eclipse Java EE
زبان برنامه نویسی: Java EE
پایگاه داده: Derby , MySQL
معماری: “مدل-نما-کنترل‌گر” یا Spring MVC
تکنولوژی نرم افزاری: Ajax ، استفاده از جاواسکریپت سمت کاربر بمنظور نوشتن اسکریپتهای کاربردی ، معماری ماژولار چند لایه و پشتیبانی کامل از Object Oriented
کتابخانه های مورد استفاده: بیش از 40 کتابخانه مانند joda ، jfreechart ، JSCC، openscada-utils
مدل Source Control: استفاده از Apache Maven
سیستم عامل : مستقل از پلتفرم – قابل اجرا بر روی ویندوز، لینوکس ، MAC و اندروید
وب سرور: Apache Tomcat
سامانه IR-SCADA توزيع شده
از امکانات قدرتمند سامانه IR-SCADA امکان نصب و راه اندازی سرورهای متعدد توزيع شده ميباشد. سرور مرکزی بنا بر نظر سوپروايزر سيستم ميتواند چکيده و يا کل اطلاعات سرورهای توزيع شده را دريافت نمايد.
برای ايجاد ارتباطات بر روی سروهای متعدد IR-SCADA از مفهوم Publisher-Receiver به گونه ای استفاده ميگردد که ابتدا Publisher از منوهای IR-SCADA تعيين شده که اجازه ميدهد مقادير نقاط داده با استفاده از پروتکل Http به منابع داده تعريف شده در Receiver ارسال گردد که نقش Listener را بازی مينمايد
پروتکل های ارتباطی
سيستم IR-SCADAبا پروتکهای ارتباطی متعددی که در دنباله معرفی ميگردند ارتباط برقرار نمايد.IR-SCADA به گونه ای طراحی شده تا براحتی پروتکل های جديد را از طريق معماری پلاگين و يا از طريق API خاص منظوره که به همين دليل طراحی شده اند اضافه نمايد
Modbus
اين پروتکل در سال 1979 توسط Modicon طراحی شده که استفاده گسترده ای در کارخانجات و صنايع داشته و به عنوان استانداری واقعی در کليه صنايع شناخته ميشود, پروتکلی در حوزه های عمومی و با حق امتياز رايگان. این پروتکل بر دو حالت طراحی شده:
- مدباس مبتنی بر TCP که ارتباطات شبکه بین سیستم ناظر ، PLC ها و HMI ها بر روی شبکه اترنت است.
- مدباس RTU و ASCII. ارتباطات بین سیستم ناظر و ، PLC ها و HMI ها از طریق ارتباط سریال RS-232 یا RS-485 صورت می پذیرد
DNP3
DNP3 يا پروتکل شبکه توزيع شده ورژن 3.3 به صورت يک پروتکل اختصاصی توسط Dividing Harris Controls GE برای استفاده در کارخانجات برقی طراحی شد. در سال 1993 پروتکل امکان دسترسی اشخاص ثالث فراهم گرديد من جمله شرکتهای گاز و آب و امنيتی . اين پروتکل به عنوان استاندارد مخابراتی غالب در صنعت برق و در قاره آمريکا پذيرفته شد.
IR-SCADA از عمليات پروتکل DNP3 پشتيبانی می نمايد. نرم افزر در قالب وضعيت Master که مشتمل بر حالت سرکشی (polling) و “Unsolicited Data”. یا داده های ناخواسته است، کار میکند
IEC 60870-5-101 4.3
اين پروتکل هم يک پروتکل استاندارد باز بوده که به وسيله کمسيون الکتروتکنيک بين اللملی IEC معرفی گرديد. اين پروتکل برای کاربردهای اسکادا در سطح صنعت برق جذاب بوده اما ميتواند در ديگر سيستم ها نيز استفاده گردد. اين پروتکل در بازار اروپا غالب مي باشد. IR-SCADA اين پروتکل را پشتيبانی نموده و عمليات پروتکل در غالب وضعيت Master در غالب pushed mode or “Unsolicited Data”. پشتيبانی ميگردد.
ASCII
به عنوان يک پروتکل مستقل استفاده نميگردد بلکه برای تبادل اطلاعات استفاده شده ميگردد البته برخی از تجهيزات از اين فرم از ارسال اطلاعات به عنوان يک پروتکل غالب استفاده مينمايند.IR-SCADA اين گزينه را به راه حلی برای تنظيم تجهيزاتی که از روش ارسال متن برای ارسال اطلاعات استفاده مينمايند بهره گيری مي نمايد.تنظيمات مي بايست در روش گرافيکی يا از طريق تعريف REGEX (Regular Expressions )). اين امکان ارتباط IR-SCADA را با انواع متنوع تجهيزات آزمايشگاهی که خروجی متن ASCII را به عنوان درگاهی برای ارتباط ارسال مينمايند دريافت نمايد .همانند ميکرومتارها و مولتی مترها يا ايستگاههای هواشناسی.
مونیتورينگ
مونيتورينگ نقاط در داخل سيستم ميتواند به دو روش صورت گيرد:
روش اول:
استفاده از ليست مراقبت است که با ايجاد ليست جدول وار از نقاط شامل مقادير آنها ،آخرين زمان بروز رسانی، نمودار تغييرات سنواتی آنها. مقادير و چارتها به صورت زمان حقيقی بدون نياز به بروز کردن(refresh) مرورگر آپدیت ميگردند.
روش دوم:
ميتوانيد با استفاده شمای گرافيکی اطلاعات نقاط را نمايش دهيد. یک تصویر گرافیکی برای زمینه انتخاب کرده و نقاط داده را روی آن قرار دهید و با موس جابجا نمایید. مقادیر نقاط بصورت آنلاین بروز رسانی و نمایش داده میشوند.همچنین مقادیر قابل تنظیم تنها با یک کلیک قابل مقدار دهی هستند.
رخداد ها
يک رخداد بروز وضعيت خاص در سيستم مي باشد. هردو حالت تعريف رخداد توسط سيستم و توسط کاربر در سيستم موجود مي باشد. رخداد های تعريف شده توسط سيستم شامل خطا های منجر در تراکنشهای منابع داده، لاگين کاربران، راه اندازی و خاموش شدن سيستم و …ميباشد. رخدادهای تعريف شده توسط کاربر شامل آشکارساز رخدادهای نقاط،رخدادهای زمانبندی شده، رخدادهای ترکيبی که وضعيت خاصی را بر روی تعداد از نقاط داده بر اساس جملاتی منطقی آشکار مي سازند بوده و همچنين رخدادهای صوتی هم در سيستم تعريف شده است.
گزارش گيری
گزارشگيری در سامانه IR-SCADA به صورت ساده در سطح ليست مراقبت و نقاط داده وجود دارد که کاربر با انتخاب بازه مورد نظر بر اساس تقويم فارسی گزارشات مورد نظر خود را ترسيم و يا درقالب فايل اکسل دريافت می نمايد:
منابع داده و نقاط داده در ليست مراقبت جاسازی شده است به گونه ای که مقادير و چارتها به صورت زمان حقيقی بدون نياز به بروز کردن مرورگر بروزرسانی ميگردند.
برنامه نويسی اسکريپت
IR-SCADA دارای ماژولهای کنترل و اسکريپت نويسی برای انجام عمليات پايه همچون رياضيات و منطق بولی و شمارنده ها می باشد. به علاوه مي بايست رابطی برای دسترسی داده API برای اطلاعات همچون آخرين مقادير پرس و جو , تاريخچه و آلارم ها وجود داشته باشد. فرمت ارجح برای Batch & Scripting زبانهای جاسازی سطح بالا که همون LUA و Java Script و يا Groovy است.
جمع بندی
از مزایای مهم نرم افزار IrSCADA نسبت به مشابه خارجی، وجود سورس کد نرم افزار و امکان دیباگ و انجام تغییرات مورد نیاز کاربر می باشد. نرم افزارهای موجود خارجی هرچند ممکن است دارای مزایای کیفی یا کمی مختلفی باشند اما عدم امکان دسترسی به پشتیبان مستقیم نرم افزار در اکثر موارد، یا عدم وجود لایسنس معتبر و در نتیجه بروز نبودن نرم افزارهای خریداری شده، موجب بروز مشکلات عدیده ای برای صنعت می شود.
در مقابل در نرم افزار IrSCADA، بجهت در اختیار بودن سورس کد و نیز فراهم بودن نیروی متخصص که بیش از 3 سال بطور مستمر بر روی سورس کد فعالیت نموده اند، شاهد انعطاف پذیری بسیار بالایی در زمینه موارد مذکور هستیم. بعنوان مثال در یکی از پروژه های انجام شده، به درخواست مشتری – دانشگاه فردوسی مشهد- مقرر شد مقادیر انرژی ثبت شده در ثبات های TDL104 ساخت شرکت مشهد تدبیر، بهمراه سایر مقادیر ثبات ، در سیستم IrSCADA قرائت شود. از آنجا که این مدل ثبات از استاندارد مدباس تبعیت می نماید، خواندن مقادیر استاندارد ثبات توسط پروتکل مد باس انجام شد اما متاسفانه مقادیر کنتورانرژی، بصورت یک رشته 40 بایتی و مغایر با استاندارد مد باس ارسال می شود. تیم برنامه نویسی شرکت، پس از تحقیقات خود پیرامون موضوع بروشی دست یافت تا با extend نمودن برخی کلاسهای برنامه و ایجاد توابع جدید، امکان قرائت آنلاین این مقادیر غیر استاندارد نیز توسط نرم افزار IrSCADA قابل انجام باشد، بدون آنکه جامعیت نرم افزار و تبعیت از استانداردها، با تولید محصولی خاص منظوره، برهم زده شود.