SCADA wpisuje się w falę Przemysłu 4.0 – ale czy to tylko moda, czy też ma ona swoje miejsce w Twojej firmie?
To pytanie, które warto zadać i na które warto odpowiedzieć, zwłaszcza jeśli chcesz pozostać konkurencyjnym teraz. Masz opcje i musisz wiedzieć, jakie one są.
Aplikacja SCADA wspiera biznes poprzez zdalne monitorowanie. Często jest używana do kontrolowania funkcji krytycznych i zbierania danych przychodzących, aby pomóc utrzymać płynne działanie operacji.
SCADA stała się kluczem do inteligentniejszego, bardziej ekonomicznego sterowania systemem zasilania. Oto wszystko, co musisz wiedzieć, aby upewnić się, że jest to właściwe rozwiązanie dla Ciebie.
Czym jest SCADA?
SCADA to skrót od Supervisory Control and Data Acquisition (nadzorowanie kontroli i gromadzenia danych). SCADA oznacza zautomatyzowany system sterowania preferowany w dużych gałęziach przemysłu, takich jak przemysł naftowo-gazowy, wodny, energetyczny, farmaceutyczny oraz w innych gałęziach przemysłu, produkcji, budownictwa i inżynierii.
Ale SCADA może być trudna do określenia, ponieważ nie jest to konkretna technologia – jest to proces. Pomyśl o tym jako o programie aplikacji, który odbiera dane operacyjne dotyczące zakresu systemów. Następnie aplikacja wykorzystuje przychodzące dane do kontrolowania i optymalizacji działania systemu w sposób proaktywny lub nawet predykcyjny.
Zaczyna się od scentralizowanego systemu, który monitoruje i kontroluje różne obiekty – od pojedynczego zakładu po złożony system zakładów rozsianych po całym kraju.
SCADA działa poprzez przetwarzanie sygnałów wejściowych z przełączników i urządzeń. Zdalni użytkownicy mogą odczytywać przychodzące dane bez swojej obecności, a następnie sterować sprzętem.
Aplikacja opiera się również na rozproszonej bazie danych tagów lub punktów w całym zakładzie. Punkty te to informacje o poszczególnych wartościach wejściowych lub wyjściowych, które informują system SCADA, co dzieje się z monitorowanym i kontrolowanym sprzętem.
SCADA przechwytuje i przechowuje również metadane, takie jak programowalne sterowniki logiczne (PLC), ścieżki rejestrów i statystyki alarmów. Architektura zbiorczo obsługuje:
- Kontroluj procesy przemysłowe z lokalizacji lokalnych lub zdalnych.
- Monitorowanie, zbieranie i przetwarzanie danych w czasie rzeczywistym.
- Możliwość bezpośredniej interakcji z urządzeniami, takimi jak czujniki, zawory, pompy i silniki, za pośrednictwem oprogramowania HMI.
- Rejestruj zdarzenia w plikach dziennika.
Gdy oglądasz model SCADA graficznie, łatwo zauważyć, że jest to pętla sprzężenia zwrotnego z równoległymi gałęziami analizy. Na przykład, używając czujników temperatury i RTU, serwer SCADA otrzymuje informacje o informacjach do dalszej analizy i podejmowania decyzji.
Typowe komponenty systemu SCADA obejmują:
- Jednostka terminala zdalnego (RTU):Urządzenie polowe, takie jak PLC, które przesyła dane z czujników/urządzeń polowych za pomocą przemysłowych protokołów komunikacji danych. RTU są bardziej wydajne niż PLC, ponieważ są inteligentnymi sterownikami, które służą do sprawowania kontroli nad innymi urządzeniami, automatyzując tym samym procesy przemysłowe.
- Radio/Modem:Dzięki transmisji bezprzewodowej radia i modemy wysyłają i odbierają dane w czasie rzeczywistym w sposób wydajny i niezawodny.
- Czujniki/Przetworniki:Czujniki odbierają sygnały z systemów fizycznych, a następnie komunikują się z nimi za pośrednictwem systemów telemetrycznych i sterujących. Czujniki te pomagają technikowi/operatorowi systemu SCADA mierzyć i zbierać dane zdalnie.
- Powtarzacze:Podobnie jak satelity, przekaźniki odbierają i przesyłają sygnały na duże odległości, nawet w obecności przeszkód fizycznych.
- Mistrz SCADA:Master to deska rozdzielcza, centralna stacja kontrolna dla wszystkich innych operacji. Może to być pojedynczy komputer lub wiele serwerów, aplikacji programowych, RTU i PLC dla bardziej złożonych operacji.
- Oprogramowanie monitorujące:Oprogramowanie monitorujące jest odpowiedzialne za instruowanie systemu i ustalanie bazowej linii instrukcji danych. Instrukcje te kierują interakcją systemu ze wszystkimi urządzeniami, oczekiwanymi wartościami i wymaganymi metrykami wydajności.
- Interfejs człowiek-maszyna (HMI):Gdy host SCADA skanuje dane, oprogramowanie HMI wykrywa stan alarmowy i informuje operatora, na co ma zwrócić uwagę.
SCADA to nie tylko kwestia wygody. Może to być również kwestia bezpieczeństwa.
Branże takie jak przemysł naftowy i gazowy, elektrownie i hydroelektrownie, zakłady uzdatniania wody i ścieków oraz stacje monitorowania środowiska polegają na komunikacji SCADA i gromadzeniu danych ze względu na dużą odległość, jaka dzieli te zasoby.
Nawet jeśli istnieje do nich dostęp, czasami dla operatorów elektrowni bezpieczniej jest pozostać czujnym, zwłaszcza jeśli zdalny system monitorowania może wykonywać regularne pomiary i zbierać dane.
Szyby naftowe, studnie wodne i elektrownie to tylko kilka przykładów aktywów, które opierają się na architekturach SCADA, które bazują na tradycyjnych operacjach telemetrycznych.
Monitorowanie telemetryczne
Aplikacje SCADA nie miałyby żadnego znaczenia bez monitorowania telemetrycznego.
Telemetria stanowi istotny element pozyskiwania, odbierania, monitorowania i analizowania danych przychodzących o stanie sprzętu w czasie rzeczywistym.
Systemy pogodowe, które mierzą, monitorują i przewidują pogodę, są dobrym przykładem systemu monitorowania telemetrycznego. Monitorowanie telemetryczne odbywa się zdalnie i wymaga zestawu instrumentów do zbierania danych podłączonych (nawet bezprzewodowo) do zestawu systemów informatycznych.
Komunikacja między dwoma interfejsami odbywa się za pomocą technologii takich jak radio, ultradźwięki, podczerwień, telefon lub sieci komputerowe.
W systemach SCADA stosuje się cztery typy jednostek telemetrycznych:
- Przewodowy:Znajduje się fizycznie na terenie zakładu i obejmuje sieć Ethernet, linie telefoniczne dial-up i linie dzierżawione do odległych lokalizacji.
- Bezprzewodowy:Obejmuje wewnętrzne sieci bezprzewodowe, takie jak Wi-Fi, sieci komórkowe, satelitarne i sieci radiowe typu punkt-punkt z wzmacniaczami sygnału.
- Głosowanie:raportowanie w tym miejscu opiera się na wyjątkach.
- Hybrydowy:Połączenie jednej lub więcej wcześniejszych jednostek.
Telemetria staje się coraz bardziej użyteczna wraz z pojawieniem się big data. Zapewnia bogaty w dane system transportowy, który można wzbogacić o złożoną i szczegółową inteligencję poprzez agregację w scentralizowanym systemie.
Nowoczesne systemy SCADA
Nowoczesne systemy SCADA coraz częściej wykorzystują aplikacje SCADA oparte na chmurze, które mają na celu przeobrażenie architektury SCADA.
Koncepcje zastosowane w tym modelu są takie same, ale urządzenia fizyczne są często zdigitalizowane i zautomatyzowane, dzięki czemu operacje są bardziej intuicyjne, elastyczne i skalowalne.
Dzisiejsze nowoczesne systemy SCADA wprowadzają najlepsze urządzenia sterujące do elastyczności i funkcjonalności IT. Nowoczesne systemy SCADA to przede wszystkim operacje w czasie rzeczywistym: dostęp, przejrzystość, kontrola i podejmowanie decyzji.
Siedem złotych zasad sukcesu SCADA
Prawdziwa skuteczność SCADA leży w jej roli w realizacji szerszych celów organizacji.
SCADA zajmuje bardzo strategiczne miejsce w centrum piramidy automatyzacji:
Poprzez swoje działania SCADA kontroluje i monitoruje przychodzące dane i operacje zgodnie z ich przeznaczeniem.
Odpowiada również i wysyła krytyczne informacje do oprogramowania MES i ERP. Udana implementacja SCADA pozwala przekształcić dane operacyjne w użyteczną inteligencję biznesową i planowanie.
1) Problemy systemowe
Wybór systemu powinien być zgodny z wymaganiami Twojego sektora i branży, a także powinien pochodzić od dostawcy cieszącego się ugruntowaną reputacją w zakresie skalowalnych rozwiązań.
2) Prawidłowa integracja sieci
Czy przestoje są nieuniknione podczas migracji z jednego systemu do drugiego? Poważne przestoje mogą oznaczać utratę danych, naruszoną integralność danych lub możliwy niedokładny transfer danych. Zaplanuj te ewentualności, ponieważ każda strata może być katastrofalna.
3) Przygotuj się na zagrożenia środowiskowe
RTU zapewniają operatorom bezpieczniejszy dostęp do istotnych informacji. Jednak nawet RTU mogą zostać uszkodzone, gdy są wystawione na trudne warunki. Wybierz sprzęt, który spełnia wymagania regionalnego klimatu i regularnego (lub nawet predykcyjnego) harmonogramu konserwacji.
4) Zaplanuj wymianę przestarzałych jednostek
Jednostka planowanej przestarzałości oznacza, że możesz zaplanować wymianę. Upewnij się również, że wybierasz komponenty SCADA zaprojektowane z myślą o przyszłej rozbudowie i maksymalizacji elastyczności sprzętu.
5) Unikaj zagrożeń bezpieczeństwa
Działanie oprogramowania jest tak samo ważne jak jego wdrożenie.
68% specjalistów IT uważa, że ataki typu „odmowa usługi” (DDoS) są najczęstszym sposobem zakłócania działania i wykorzystywania systemów SCADA.
Mimo że SCADA jest potężnym systemem, nadal jest podatny na ataki.
Część podatności wynika ze sposobu, w jaki Przemysłowy Internet Rzeczy (IIOT) zmienia dziedzinę pomiarów i kontroli.
Cyberbezpieczeństwo systemów SCADA musi być tak samo proaktywne i predykcyjne jak monitorowanie i konserwacja urządzeń.
6) Regularna ocena podatności
Rozważ ocenę zagrożeń i podatności, taką jak rutynowa i zapobiegawcza konserwacja sprzętu. Samo zgłaszanie ataków nie wystarczy — aby chronić sieć systemu SCADA, potrzebujesz specjalnego programu zapobiegawczego.
Nawet zamknięte systemy bez zewnętrznych interfejsów komunikacyjnych są zagrożone.
Jest to niezbędne, nieuniknione i konieczne. Przeprowadź wszystkie możliwe scenariusze i rodzaje ataków, korzystając z wewnętrznych lub zewnętrznych ekspertów, a także doświadczonych techników, którzy wiedzą, jak reagować na ataki zewnętrzne.
7) Znajdź równowagę
Strategiczne miejsce SCADA pomiędzy technologią operacyjną a inicjatywami zaawansowanego planowania sprawia, że jest to potężne narzędzie do analizy biznesowej.
Ale tylko wtedy, gdy osiągniesz równowagę między bezpieczeństwem a integracją. Upewnij się, że różne systemy w rozległej sieci są interoperacyjne, jednocześnie upewniając się, że nie jest ona wystarczająco otwarta, aby ryzykować infiltrację przez urządzenia typu rogue.
Wniosek
Industrial MAX wie, że oprogramowanie SCADA jest kluczowe dla misji. Jako certyfikowany integrator instrumentów i kontroli, widzieliśmy, jak SCADA jest gotowa, aby przenieść swoją rolę jako cennego centrum inteligencji na wyższy poziom.
Zamiast tego, aby IIoT doprowadził do upadku systemów SCADA, obserwujemy, jak priorytety takie jak elastyczność i podejmowanie decyzji w oparciu o dane zmieniają możliwości nowoczesnych systemów SCADA.
Ponieważ integracja jest sprawą rodzinną, systemy SCADA nie mają przyszłości.
Zamiast tego przyjrzymy się, w jaki sposób cechy charakterystyczne IIoT, takie jak przetwarzanie w chmurze, mobilność i analityka, sztuczna inteligencja, uczenie maszynowe i inne, są wskaźnikami udanego wyboru i wdrożenia oprogramowania HIM/SCADA.