SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), czyli nadzór nad kontrolą i pozyskiwaniem danych, to system składający się ze sprzętu i oprogramowania służącego do monitorowania i sterowania procesami przemysłowymi.

Dzięki systemowi producenci są w stanie zbierać i analizować dane produkcyjne w czasie rzeczywistym, monitorować alarmy i zarządzać nimi, a także programować reakcje automatycznego sterowania wyzwalane przez określone zdarzenia lub parametry systemu.

Funkcje SCADA

Podstawowe funkcje SCADA obejmują:

  • monitorowanie i zbieranie danych w czasie rzeczywistym
  • zautomatyzowana kontrola procesów przemysłowych i maszyn (wirtualne sterowanie procesem produkcyjnym)
  • gromadzenie zdarzeń i analiza danych
  • powiadomienia o zdarzeniach i alarmach
  • przechowywanie i raportowanie informacji

Aby wykonywać te funkcje, SCADA integruje się z czujnikami i innymi urządzeniami pomiarowymi, które mogą mieć postać cyfrową lub analogową, w celu gromadzenia danych. Zebrane dane są następnie przesyłane do zdalnego terminala (RTU) lub programowalnego sterownika logicznego (PLC) w celu przetłumaczenia na użyteczne informacje. Na koniec informacje są przekazywane do interfejsu człowiek-maszyna (HMI) lub innego rodzaju wyświetlaczy, które operatorzy mogą analizować i wchodzić z nimi w interakcje.

Systemy SCADA umożliwiają również automatyzację sterowania procesami przemysłowymi i maszynami, które w innym przypadku byłyby zbyt skomplikowane dla ręcznego sterowania przez czynnik ludzki. Dzięki zastosowaniu czujników i urządzeń pomiarowych systemy SCADA mogą wykrywać nieprawidłowe parametry lub alarmy i automatycznie reagować zaprogramowaną funkcją sterowania.

Na przykład, jeśli wystąpił alarm sygnalizujący zbyt wysokie ciśnienie w linii, system wyzwoli zaprogramowaną odpowiedź, aby otworzyć zawór bezpieczeństwa w celu przywrócenia poziomu ciśnienia do normalnej wartości.

Platformy i aplikacje SCADA

Na rynku istnieje wiele platform SCADA. Najpopularniejsze platformy to Rockwell FactoryTalk, Siemens WinCC, Wonderware Systems Platform, Citect, ExperionIgnition. Każda z tych platform może być zaprogramowana przy użyciu nowoczesnych języków, takich jak HTML5, Python i PHP, oraz zintegrowana z uogólnionym oprogramowaniem baz danych, takim jak SQL.

Monitorowanie i pomiary zużycia energii to typowa aplikacja dla systemu SCADA. W tej aplikacji system może pomóc operatorom analizować dane dotyczące zużycia energii pobrane z podłączonych urządzeń i wykorzystywać te dane do obniżania kosztów i strat energii. SCADA jest również często używany w oczyszczalniach wody / ścieków do zarządzania różnymi etapami uzdatniania wody, a także w zakładach produkujących żywność i napoje, aby zoptymalizować tempo produkcji i poprawić jakość produktu.

Kto korzysta z systemów SCADA?

System jest szeroko stosowany w różnych dziedzinach przemysłu:

Wytwarzanie, przesyłanie i dystrybucja energii elektrycznej
Wykorzystując systemy SCADA, zakłady energetyczne wykrywają przepływ prądu i napięcie w sieci, monitorują działanie wyłącznika i wprowadzają odcinki sieci energetycznej do trybu online lub offline.

Jednostki produkcyjne
Systemy SCADA służą do regulacji automatyki przemysłowej i robotów oraz monitorowania procesów i kontroli jakości

Transport zbiorowy i trakcja kolejowa
System wykorzystywany może być do regulowania energii elektrycznej w metrze, tramwajach i tramwajach; automatyzacja sygnalizacji ruchu kolejowego; monitorowanie i identyfikowanie pociągów i autobusów oraz kontrolowanie drzwi na przejazdach kolejowych

Woda, oczyszczalnie ścieków i HVAC
Miejskie zakłady wodociągowe wykorzystują system do monitorowania i kontrolowania przepływu wody, stężeń w zbiornikach, ciśnienia rurociągów i innych zmiennych

Budynki, obiekty 
Menedżerowie obiektów używają SCADA do regulacji systemów HVAC, chłodzenia, oświetlenia i systemów wejściowych

Bezpieczeństwo wodne: rola systemu SCADA
Wciąż prowadzi się wiele badań nad wdrażaniem nowoczesnych koncepcji SCADA w oczyszczalniach ścieków przy jednoczesnym minimalizowaniu ryzyka nieautoryzowanego dostępu do sieci ( cyberzagrożenie jest stałym problemem w dużych przedsiębiorstwach). Sieć komunikacyjna SCADA jest rozprowadzana w systemie dystrybucji wody. Stacje robocze, zazwyczaj oparte są na komputerach klasy PC, znajdują się w zakładzie przetwarzania w sterowni, umożliwiają operatorom przeglądanie całego procesu i podejmowanie działań kontrolnych.

Programowalne sterowniki logiczne (PLC) są wykorzystywane do oczyszczania chemicznego i filtrów. Do połączenia kontrolerów ze stacjami roboczymi wykorzystywana jest sieć lokalna (LAN). Jednostki RTU (Remote Terminal Unit) są używane w odległych lokalizacjach i zwykle znajdują się we wrażliwych obszarach, takich jak stacje pomp, zbiorniki magazynowe, sklepienia zaworów i centra oczyszczania.

Istotną zaletą programów SCADA jest koordynacja środków bezpieczeństwa z działaniami. System połączony z obwodowymi systemami nadzoru może znacznie zmniejszyć zapotrzebowanie na patrole załogowe lub je całkowicie wyeliminować.

Schemat SCADA może zapewniać stały nadzór wszystkich miejsc, w przeciwieństwie do patroli. Można łatwo łączyć systemy lub urządzenia bezpieczeństwa, w tym kamery wideo, czujniki ruchu, przełączniki stykowe, urządzenia wejściowe z klawiaturą i czytniki kart, bezpośrednio do sieci SCADA lub za pośrednictwem sąsiedniego zdalnego terminala (RTU). Dzisiejsze systemy SCADA umożliwiają również zarządzanie alarmami w przypadkach, gdy wiele alarmów pojawia się w krótkim momencie.

Elektrociepłownie
Większość przeglądów eksploatacyjnych elektrociepłowni odbywa się automatycznie. Jednak czasami może być konieczne ręczne podjęcie działań. Zakład jest zatem wyposażony w systemy monitorujące i alarmowe, które ostrzegają operatorów instalacji, gdy niektóre parametry robocze znacznie odbiegają od ich normalnego zakresu.

W elektrociepłowniach rośnie zapotrzebowanie na większą niezawodność i efektywność. Po okresowych odstępach czasu elektrownia wymaga ciągłej kontroli i śledzenia. Mogą wystąpić błędy, gdy pracownicy wykonują pomiary na różnych etapach.

Aby poprawić niezawodność, wymagana jest automatyzacja, aby poprawić ogólną wydajność elektrociepłowni. Automatyzacja jest realizowana za pomocą PLC i SCADA, co zmniejsza liczbę błędów ludzkich pracowników. System SCADA tutaj służy do nadzorowania całego procesu

Leśnictwo, przemysł celulozowy i papierniczy
Przemysł leśny, celulozowo-papierniczy również polega na tych systemach. Od automatyzacji i sterowania procesami, zarządzania energią, sterowania napędami, ochrony zasilania, systemów szaf sterowniczych i bezpieczeństwa.

Systemy SCADA są używane w całym łańcuchu dostaw papieru. Złożona obróbka drzew na papier jest od początku do końca zautomatyzowana dzięki zastosowaniu sprawdzonych systemów SCADA.

Jak SCADA może Ci pomóc?

Zastosowanie systemu SCADA w zakładzie może pomóc zmniejszyć straty produkcyjne i zwiększyć ogólną wydajność, zapewniając operatorom i kierownictwu przydatne informacje o produkcji. Informacje pochodzące z systemu SCADA mogą ułatwiać decyzje oparte na danych i prowadzić do zwiększonej wydajności, obniżenia kosztów i lepszej kontroli nad procesami.

Kolejną zaletą jest natychmiastowe powiadamianie i automatyczna reakcja na alarmy systemowe. Dzięki natychmiastowej znajomości problemów w procesie produkcyjnym operatorzy i systemy zapasowe są w stanie szybciej reagować, aby skrócić przestoje sprzętu i zmarnowany produkt.

 

Ewolucja SCADA
Pierwsza iteracja SCADA rozpoczęła się od komputerów typu mainframe. Sieci, jakie znamy dzisiaj, nie były dostępne, a każdy system SCADA działał samodzielnie. Systemy te były obecnie określane jako monolityczne systemy SCADA.W latach 80-tych i 90-tych SCADA nadal ewoluowała dzięki mniejszym systemom komputerowym, technologii sieci lokalnych (LAN) i oprogramowaniu HMI na PC. Systemy SCADA wkrótce można było łączyć z innymi podobnymi systemami. Wiele protokołów LAN używanych w tych systemach było zastrzeżonych, co dawało producentom kontrolę nad sposobem optymalizacji transferu danych. Niestety systemy te nie były w stanie komunikować się z systemami innych dostawców. Systemy te nazwano rozproszonymi systemami SCADA.

W latach 90. i na początku 2000 r., opierając się na modelu systemu rozproszonego, SCADA przyjęła stopniową zmianę, obejmując otwartą architekturę systemu i protokoły komunikacyjne, które nie były specyficzne dla dostawcy. Ta iteracja SCADA, zwana sieciowym systemem SCADA, wykorzystywała technologie komunikacyjne, takie jak Ethernet. Sieciowe systemy SCADA umożliwiały systemom innych dostawców komunikowanie się ze sobą, zmniejszając ograniczenia nakładane przez starsze systemy SCADA i umożliwiając organizacjom podłączenie większej liczby urządzeń do sieci.

Podczas gdy systemy SCADA przeszły znaczne zmiany ewolucyjne, wiele organizacji przemysłowych nadal borykało się z problemem dostępu do danych przemysłowych z poziomu przedsiębiorstwa. Pod koniec lat 90. do początku XXI wieku nastąpił boom technologiczny, a rozwój komputerów osobistych i technologii informatycznych przyspieszył. Bazy danych w strukturalnym języku zapytań (SQL) stały się standardem dla baz danych IT, ale nie zostały przyjęte przez programistów SCADA. Spowodowało to rozdźwięk między sterowaniem a IT, a technologia SCADA z czasem stała się przestarzała.

Tradycyjne systemy SCADA nadal wykorzystują zastrzeżoną technologię do obsługi danych. Niezależnie od tego, czy jest to historia danych, złącze danych, czy inny sposób przesyłania danych, rozwiązanie jest nieuporządkowane i niezwykle drogie. Nowoczesne systemy SCADA mają na celu rozwiązanie tego problemu poprzez wykorzystanie najlepszych elementów sterowania i technologii IT.