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利用SCADA系統有效達成遠端監控

  • 李威德台北

三惟科技所研發的SCADA系統應用於太陽能系統發電。
三惟科技所研發的SCADA系統應用於太陽能系統發電。

隨著科技的進步,技術精密度的增加,傳統的人力生產方式,再也無法滿足科技產業的需求,以機器來取代傳統的人力,邁入無人化工廠的階段勢必來臨,只是在邁入無人工廠的階段,自動化發展程度的高低是其中的關鍵因素。

在偌大的生產線中,如果沒有遠端監控設備,就會花費多餘的時間,當狀況發生時也無法即時處理,在溫度高或危險性高廠區中,保障廠區人員的作業安全是優先條件,如果工廠出現有毒氣體外洩,人員如要即時撤出,就得依賴遠端監控,才能讓損失降到最低。藉由資料蒐集與監控系統(supervisory control and data acquisition;SCADA),除可避免災害發生,也可有效提升生產效率。

凡是具有資料蒐集與監控系統的軟體都可稱之為SCADA,此類型的軟體應用範圍廣,包含電力、玻璃業、水力甚至是太陽能、半導體等科技產業。

SCADA的架構主要可分成三部分,首先是中央的監控系統,控制的主要核心,包含監控程式或數據蒐集的執行。其次是可程式控制器(programmeable logic controller;PLC),此控制器常用作現場設備。最後則是遠程終端單元(Remote Terminal Unit;RTU),將生產線中各式感測器所蒐集的資料,再回傳給中央的監控系統。

PLC除管理現場遠程終端單元如何工作外,還扮演中央監控和遠端終端控制的橋梁,中央的監控系統可根據生產線狀況設計某些條件,再透過網路傳遞給PLC,PLC便根據命令進行工作安排。在生產線上,由PLC或RTU來控制生產線的生產環境,藉由SCADA系統可讓管理者了解生產情形,並設定需記錄或注意的警告條件,如溫度過低,當PLC或RTU會利用溫度、壓力等感測器來控制溫度或壓力,而SCADA則是扮演監控系統的角色。

在操作上SCADA非常簡單,依據可顯示狀態的裝置,管理者可依此裝置監控廠區或控制生產線狀況,這種人與機器互動的模式,又稱之人機介面(human machine interface;HMI),藉由人機介面可將廠區的管線、設備或是生產線或廠區設備運轉的流程,以圖像化的方式呈現。

在生產線或廠區中,SCADA扮演關鍵性的監控角色,藉由資料蒐集器所蒐集到的資料,會傳遞到SCADA系統上,SCADA可根據歷史的紀錄,記錄正常環境下的生產條件,當生產環境改變時,SCADA可提出相關的警報,藉由警報系統能夠立即以多種方式發出警報訊息通知管理者,以簡訊、Skype及E-mail方式告知管理者,或是無人監控工作站,以確保操作者對監控現場訊息之掌握。

為了更有效精確掌握監控的環境,部分SCADA系統更結合視訊監控技術進行整合,SCADA除本身可接收各系統相關的資料,也可接收到視覺化的影像資訊。藉由即時的視訊監控,可確保廠區的正常運作,當設備因電路問題而造成設備冒煙或未經申請而入侵廠區的人員,管理者都可透過視訊畫面達到遠端監控的目的,設備發生問題也可藉由視訊與SCADA的搭配,降低設備故障的機率,增加即時處理的效率。

自動化時代,SCADA扮演重要的角色,除了遙控外,遠端控管還可以做到廠區或生產線上的自動監控或資料蒐集,並適時利用警報系統或搭配視訊監控技術,達到有效遠端監控的目的。