برای اینکه بدانیم اسکادا چیست و چگونه کار می‌کند، بهتر است با این پرسش شروع کنیم: مشکل چیست که اسکادا به حل آن مشکل کمک می‌کند.
یک کارخانه را در نظر بگیرید. این کارخانه شامل تجهیزات و دستگاه‌هایی است که فرایند تولید را کنترل می‌کند. وضعیت این تجهیزات و دستگاه‌ها برای افزایش بهره‌وری و جلوگیری از خرابی آن‌ها و در نتیجه توقف تولید مهم است. بنابراین اگر بتوانیم اطلاعاتی از آن‌ها داشته باشیم، می‌توانیم وضعیت هر کدام را هم به صورت جداگانه و هم به صورت کلی پایش کنیم.
برای مثال وضعیت باز و بسته بودن یک دریچه و در صورت باز بودن، میزان باز بودن آن (مثلا دریچه چند درجه باز است). به عنوان مثالی دیگر وضعیت روشن یا خاموش بودن یک موتور الکتریکی، شدت جریان (برحسب آمپر)، میزان توان مصرفی (بر حسب کیلووات بر ساعت)، میزان لرزش (بر حسب کیلوهرتز) و ... . همچنین ممکن است در صورت روشن بودن موتور الکتریکی، دریچه می‌بایست باز شود و در صورت خاموش بودن آن، دریچه نیز می‌بایست بسته شود.
برای جمع‌آوری داده‌ها و اطلاعات به عنوان مثال می‌توان در محل هر تجهیز یک نفر حضور داشته باشد و اطلاعات مورد نیاز را ثبت کند. با این رویکرد چالش‌هایی نیز وجود دارد:
اگر تعداد تجهیزات و دستگاه‌ها زیاد باشد
اگر پراکندگی مکانی و جغرافیایی تجهیزات و دستگاه‌ها زیاد باشد
مسئله خطای انسانی در هنگام جمع‌آوری، ثبت و گزارش داده‌ها
مدیریت و هماهنگی بین افراد مختلف برای اینکه چه اطلاعاتی را ثبت کنند و در بازه‌های زمانی منظم و معین (مثلا در هر ساعت) اطلاعات ثبت شده را گزارش دهند و چه اطلاعات و وضعیت‌هایی را به صورت لحظه‌ای (مثلا از طریق بی‌سیم) گزارش دهند
حجم و تنوع داده‌های جمع‌آوری شده و همچنین تجزیه و تحلیل آن‌ها
گاهی جمع‌آوری داده و اطلاعات از تجهیزات به سادگی مقدور نیست، مثلا اطلاعات مربوط به میزان لرزش یک موتور الکتریکی
برای حل این چالش‌ها سامانه‌های SCADA متولد شدند. SCADA مخفف عبارت Supervisory Control And Data Acquisition به معنی نظارت، کنترل و جمع‌آوری داده‌ها است و به مجموعه‌ای از تجهیزات، سخت‌افزارها، نرم‌افزارها و شبکه ارتباطی بین آن‌ها به منظور کنترل فرایندهای صنعتی با جمع‌آوری اطلاعات به صورت بلادرنگ (real time) از مکان‌های راه دور برای کنترل تجهیزات و شرایط است اطلاق می‌شود. طبق این تعریف سامانه‌های SCADA شامل اجزای زیر است:
سنسورها (Sensors) و محرک‌ها یا عملگرها (Actuators)
از سنسورها برای نمایش وضعیت یک تجهیز (مثل میزان باز بودن دریچه) و از محرک‌ها برای کنترل یک تجهیز (مثل سوییچ برای باز یا بستن دریچه) استفاده می‌شود
واحد یا ایستگاه‌های کنترل از راه دور
به صورت کلی این واحدها یا ایستگاه‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند:
واحدهای پایانه از راه دور (RTU: Remote Terminal Unit): به سنسورها وصل می‌شوند تا داده‌های آن‌ها را جمع‌آوری کنند و به یک سامانه نظارت مرکزی ارسال می‌کنند
کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC: Programmable logic controllers): به محرک‌ها وصل می‌شوند تا فرایندها را کنترل کنند (برای مثال زمانی که موتور الکتریکی روشن بود، دریچه باز می‌شود)
سیستم نظارت مرکزی
این سیستم شامل کامپیوترهایی است که اطلاعات را از RTUها دریافت می‌کند و همچنین فرمان‌هایی به PLCها برای کنترل فرایندها ارسال می‌کند
رابط بین انسان و ماشین (HMI: Human-Machine Interface)
داده‌ها و اطلاعات را به شکل قابل فهم برای اپراتورها نمایش می‌دهد و در صورت نیاز اپراتور می‌تواند وضعیت یک تجهیز یا فرایند را تغییر دهد
شبکه و زیرساخت ارتباطی
تجهیزات، دستگاه‌ها، واحدهای کنترل از راه دور، سیستم نظارت مرکزی و HMIها از طریق یک بستر و زیرساخت ارتباطی با یکدیگر در ارتباط هستند
Photo by Simon Kadula on Unsplash
بیایید نگاه دقیق‌تری به بخش نرم‌افزاری سامانه‌های اسکادا بیندازیم.
داده‌ها از تجهیزات مختلف به وسیله سنسورها جمع‌آوری شده‌اند و به وسیله RTUها به یک سامانه کنترل مرکزی ارسال شده‌اند. نرم‌افزار اسکادا می‌بایست کارهای زیر را انجام دهد:
داده‌ها را به شکل بلادرنگ دریافت و ذخیره کند.
امکان نمایش داده‌ها را به صورت بلادرنگ به کاربران داشته باشد به شکلی که داده‌ها و اطلاعات نمایش داده شده برای کاربر، قابل فهم و تفسیر باشد.
داده‌ها را به شکلی به کاربر نمایش دهد که امکان تصمیم‌گیری صحیح براساس داده‌ها برای کاربر فراهم باشد.
امکان ارسال فرمان به شکل خودکار یا بنا به درخواست کاربر فراهم باشد.
امکان دسترسی به داده‌ها و همچنین ارسال فرمان در هر مکان و به صورت ۲۴ ساعت در هفت روز هفته (۲۴/۷) داشته باشد.
فرایندها را به شکل بصری به کاربر نمایش دهد.
کار کردن با آن راحت باشد (در اصطلاح user-friendly باشد)
امکان ارتباط به دیگر نرم‌افزارها و فرایندها را داشته باشد؛ برای مثال، به نرم‌افزار تعمیر و نگهداری وصل شود یا نرم‌افزار تعمیر و نگهداری بتواند به آن وصل شود. به عنوان مثال دیگر، در صورت وقوع رخداد خاصی (که قبلا توسط کاربر تعریف شده است) یک دستور کار (فرایند) برای واحد تعمیر و نگهداری ایجاد کند.
در یک جمع‌بندی کلی، یکی از پیشران‌های اقتصاد دنیای امروز و فردا، داده‌ها هستند که به تصمیم‌گیری‌های داده محور کمک می‌کنند. اگر بخواهیم بهره‌وری را در صنایع افزایش دهیم، سامانه‌های اسکادا کمک می‌کنند تا جمع‌آوری، نگهداشت و تجزیه و تحلیل داده‌ها در صنایع سریع‌تر، دقیق‌تر و قابل اعتمادتر باشد.
