SCADA je del vala Industry 4.0 – toda ali je to samo hype ali ima mesto v vašem podjetju?
To je vprašanje, ki si ga je vredno zastaviti in nanj odgovoriti, še posebej, če želite zdaj ostati konkurenčni. Imate možnosti in morate vedeti, katere so.
Aplikacija SCADA podpira poslovanje preko oddaljenega nadzora. Pogosto se uporablja za nadzor kritičnih funkcij in zbiranje vhodnih podatkov, ki pomagajo pri nemotenem delovanju vaših operacij.
SCADA je postala ključ do pametnejšega in stroškovno učinkovitejšega nadzora elektroenergetskega sistema. Tukaj je vse, kar morate vedeti, da se prepričate, da je pravi za vas.
Kaj je SCADA?
SCADA je akronim za Supervisory Control and Data Acquisition. SCADA označuje avtomatiziran nadzorni sistem, ki je priljubljen v velikih industrijah, kot so naftna in plinska, vodna, električna, farmacevtska in druge velike industrijske, proizvodne, gradbene in inženirske industrije.
Toda SCADA je težko določiti, ker ne gre za posebno tehnologijo - je proces. Zamislite si ga kot aplikacijski program, ki sprejema operativne podatke o vrsti sistemov. Aplikacija nato uporablja vhodne podatke za nadzor in optimizacijo delovanja sistema na proaktiven ali celo napoveden način.
Začnete s centraliziranim sistemom, ki spremlja in nadzoruje mesta, od enega samega obrata do zapletene serije obratov, razporejenih po vsej državi.
SCADA deluje tako, da obdeluje vhodne signale iz stikal in naprav. Oddaljeni uporabniki lahko preberejo dohodne podatke brez prisotnosti in nato nadzorujejo opremo.
Aplikacija se prav tako opira na porazdeljeno podatkovno bazo oznak ali točk po celotnem obratu. Te točke so informacije o posameznih vhodnih ali izhodnih vrednostih, ki sistemu SCADA sporočajo, kaj se dogaja z opremo, ki se spremlja in nadzoruje.
SCADA prav tako zajema in shranjuje metapodatke, kot so programabilni logični krmilniki (PLC), registrske poti in statistika alarmov. Arhitektura skupaj podpira:
- Nadzorujte industrijske procese z lokalnih ali oddaljenih lokacij.
- Spremljanje, zbiranje in obdelava podatkov v realnem času.
- Neposredno komunicirajte z napravami, kot so senzorji, ventili, črpalke in motorji prek programske opreme HMI.
- Beležite dogodke v dnevniške datoteke.
Ko si model SCADA ogledate grafično, je enostavno videti, da gre za povratno zanko z vzporednimi vejami analize. Na primer, z uporabo temperaturnih senzorjev in RTU-jev strežnik SCADA prejme informacije o informacijah za nadaljnjo analizo in sprejemanje odločitev.
Pogoste komponente sistema SCADA vključujejo:
- Oddaljena terminalska enota (RTU):Terenska naprava, kot je PLC, ki prenaša podatke senzorja/terenske naprave z uporabo industrijskih podatkovnih komunikacijskih protokolov. RTU-ji so močnejši od PLC-jev, ker so inteligentni krmilniki, ki se uporabljajo za uveljavljanje nadzora nad drugimi napravami, ki nato avtomatizirajo industrijske procese.
- Radio/modem:Z brezžičnim prenosom radijski sprejemniki in modemi pošiljajo in prejemajo podatke v realnem času na učinkovit in zanesljiv način.
- Senzorji/pretvorniki:Senzorji sprejemajo signale iz fizičnih sistemov in jih nato posredujejo prek telemetrije in nadzornih sistemov. Ti senzorji pomagajo tehniku/operaterju sistema SCADA pri merjenju in zbiranju podatkov na daljavo.
- Ponavljalci:Tako kot sateliti tudi repetitorji sprejemajo in ponovno oddajajo signale na velike razdalje, tudi v prisotnosti fizičnih ovir.
- SCADA Master:Master je armaturna plošča, centralna nadzorna postaja za vse druge operacije. Lahko je en sam računalnik ali več strežnikov, programske aplikacije, RTU-ji in PLC-ji za bolj zapletene operacije.
- Programska oprema za spremljanje:Programska oprema za spremljanje je odgovorna za dajanje navodil sistemu in vzpostavitev izhodišča podatkovnih navodil. Ta navodila določajo, kako sistem deluje z vso strojno opremo, katere vrednosti so pričakovane in katere metrike zmogljivosti so potrebne.
- Vmesnik človek stroj (HMI):Ko gostitelj SCADA skenira podatke, programska oprema HMI zazna stanje alarma in operaterju pove, kaj naj išče.
SCADA ni samo stvar udobja. Lahko je tudi varnostna težava.
Industrije, kot so nafta in plin, elektrarne in hidroelektrarne, naprave za čiščenje vode in odpadne vode ter postaje za spremljanje okolja, se zanašajo na komunikacije in zbiranje podatkov SCADA, ker so ti viri tako oddaljeni.
Tudi če je do njih mogoče dostopati, je za upravljavce obratov včasih varneje, da ostanejo budni – še posebej, če lahko sistem za daljinsko spremljanje izvaja redne meritve in zbiranje.
Naftne vrtine, vodne vrtine in elektrarne so le nekateri primeri sredstev, ki temeljijo na arhitekturah SCADA, ki temeljijo na staromodnih telemetričnih operacijah.
Nadzor telemetrije
Aplikacije SCADA ne bi bile nič brez nadzora telemetrije.
Telemetrija je ključni del pridobivanja, prejemanja, spremljanja in analiziranja dohodnih podatkov o stanju opreme v realnem času.
Vremenski sistemi, ki merijo, spremljajo in napovedujejo vreme, so dober primer telemetričnega nadzornega sistema. Spremljanje telemetrije se izvaja na daljavo in zahteva niz instrumentov za zbiranje podatkov, povezanih (tudi brezžično) z nizom IT sistemov.
Komunikacija med obema vmesnikoma poteka prek tehnologij, kot so radio, ultrazvok, infrardeča povezava, telefon ali računalniška omrežja.
V SCADA se uporabljajo štiri vrste telemetričnih enot:
- Žično:Fizično se nahaja znotraj obrata in vključuje Ethernet, klicne telefonske linije in zakupljene linije do oddaljenih mest.
- Brezžično:Vključuje brezžična omrežja v obratu, kot so Wi-Fi, mobilna, satelitska in radijska omrežja od točke do točke z repetitorji.
- Glasovanje:poročanje tukaj temelji na izjemah.
- Hibrid:Kombinacija ene ali več predhodnih enot.
Telemetrija s prihodom velikih podatkov postaja vse bolj uporabna. Zagotavlja podatkovno bogat transportni sistem, ki ga je mogoče izboljšati s kompleksno in podrobno inteligenco prek združevanja v centraliziran sistem.
Sodobni sistemi SCADA
Sodobni sistemi SCADA se vedno bolj zanašajo na aplikacije SCADA, ki temeljijo na oblaku, da bi ponovno zamislili arhitekturo SCADA.
Koncepti v modelu so enaki, vendar so fizične naprave pogosto digitalizirane in avtomatizirane, zaradi česar so operacije bolj intuitivne, prilagodljive in razširljive.
Današnji sodobni sistemi SCADA prinašajo najboljše krmilne naprave za prilagodljivost in funkcionalnost IT-ja. Sodobni sistemi SCADA se ukvarjajo z delovanjem v realnem času: dostopom, preglednostjo, nadzorom in odločanjem.
Sedem zlatih pravil za uspeh SCADA
Resnična učinkovitost SCADA je v njeni vlogi pri doseganju širših ciljev organizacije.
SCADA zavzema zelo strateški položaj v središču piramide avtomatizacije:
S svojim delovanjem SCADA nadzoruje in spremlja vhodne podatke in operacije, kot je predvideno.
Prav tako se odziva in pošilja kritične informacije programski opremi MES in ERP. Uspešna implementacija SCADA vam omogoča, da operativne podatke spremenite v uporabno poslovno inteligenco in načrtovanje.
1) Sistemske težave
Vaša izbira sistema mora biti v skladu z zahtevami vašega sektorja in panoge, kot tudi prodajalca z močnim slovesom razširljivih rešitev.
2) Pravilna integracija vašega omrežja
Ali so izpadi neizogibni pri prehodu iz enega sistema v drugega? Hude izpade lahko pomenijo izgubo podatkov, ogroženo celovitost podatkov ali možen netočen prenos podatkov. Načrtujte te nepredvidene situacije, saj je vsaka izguba lahko katastrofalna.
3) Pripravite se na okoljske nevarnosti
RTU operaterjem omogočajo varnejši dostop do ustreznih informacij. Toda tudi RTU-ji se lahko poškodujejo, če so izpostavljeni težkim okoljem. Izberite opremo, ki ustreza vašemu regionalnemu podnebju in urniku rednega (ali celo predvidenega) vzdrževanja.
4) Načrtujte zamenjavo zastarelih enot
Načrtovana enota zastarelosti pomeni, da lahko načrtujete zamenjavo. Prav tako se prepričajte, da izberete komponente SCADA, zasnovane za prihodnjo širitev in povečate prilagodljivost opreme.
5) Izogibajte se varnostnim grožnjam
Delovanje programske opreme je enako pomembno kot njena implementacija.
68 % IT strokovnjakov pravi, da so napadi z zavrnitvijo storitve (znani kot DDOS) najpogostejši način motenj in izkoriščanja sistemov SCADA.
Čeprav je SCADA močna, je še vedno ranljiva za napade.
Del ranljivosti izvira iz načina, kako industrijski internet stvari (IIOT) spreminja področje instrumentacije in nadzora.
Kibernetska varnost za SCADA mora biti tako proaktivna in napovedna kot spremljanje in vzdrževanje njenih naprav.
6) Redno ocenjevanje ranljivosti
Razmislite o ocenah groženj in ranljivosti, kot je redno in preventivno vzdrževanje opreme. Ni dovolj prijaviti napade – za zaščito vašega omrežja SCADA sistema potrebujete poseben preventivni program.
Tudi zaprti sistemi brez zunanjih komunikacijskih vmesnikov so ogroženi.
To je nujno, neizogibno in potrebno. Izvedite vse možne scenarije in vrste napadov z uporabo notranjih ali zunanjih strokovnjakov ter izkušenih tehnikov, ki vedo, kako se odzvati na zunanje napade.
7) Vzpostavite ravnovesje
Zaradi strateškega položaja SCADA med operativno tehnologijo in pobudami za napredno načrtovanje je močno orodje za poslovno inteligenco.
A le, če najdete ravnotežje med varnostjo in integracijo. Prepričajte se, da so različni sistemi v širokem omrežju interoperabilni, hkrati pa poskrbite, da ni dovolj odprto, da bi tvegali infiltracijo lažnih naprav.
Zaključek
Industrial MAX ve, da je programska oprema SCADA ključnega pomena. Kot certificirani integrator instrumentov in krmiljenja smo videli, kako je SCADA pripravljena prenesti svojo vlogo dragocenega obveščevalnega centra na naslednjo raven.
Namesto da bi IIOT izrinil sisteme SCADA iz poslovanja, opažamo, kako prednostne naloge, kot sta prilagodljivost in odločanje na podlagi podatkov, na novo predstavljajo zmogljivosti sodobnih sistemov SCADA.
Ker je integracija družinska zadeva, sistemi SCADA ne vodijo nikamor.
Namesto tega bomo videli, kako so značilnosti IIOT, kot so računalništvo v oblaku, mobilnost in analitika, umetna inteligenca, strojno učenje in drugo, pokazatelji uspešne izbire in uvajanja programske opreme HIM/SCADA.