Hoe werken SCADA-systemen?

SCADA is misschien wel een van de meest gebruikte acroniemen in de controle-industrie, verwijzend naar systemen voor toezichtcontrole en gegevensverzameling. De softwaretoepassing wordt veel gebruikt in procesbesturing en bestaat uit een centraal besturingssysteem samen met controllernetwerkinterfaces, invoer/uitvoer en communicatieapparatuur.

Het primaire doel van SCADA-systemen is het bewaken en besturen van apparatuur in de industriële processen, waaronder productie, ontwikkeling, productie en fabricage. Bovendien worden deze systemen ook toegepast in infrastructurele processen zoals Oil &Gas, Power Distribution en Water Control.

Architectuur

Een SCADA-systeem is over het algemeen gebouwd op gecentraliseerde topologieën, die een heel geografisch gebied bewaken en besturen. Het is een softwarepakket dat bovenop een laag hardware zit, gegevens over het proces verzamelt en verzendt. Besturingsacties worden uitgevoerd via Remote Terminal Units (RTU's), over het algemeen PLC's en bijbehorende controllers. In een thermische energiecentrale wordt de temperatuur bijvoorbeeld gemeten via een reeks sensoren, terwijl de juiste regelactie (klep) wordt uitgevoerd via analoge PLC-uitgangen.

Met SCADA-systemen kunnen operators instelpunten wijzigen, alarmcondities wijzigen en de nodige logboeken instellen voor analyse later. De systemen communiceren meestal via een netwerk van draadloze en bedrade technologieën en kunnen op propriëtaire protocollen draaien.

Hardware

Over het algemeen kunnen SCADA-systemen in tweeën worden onderverdeeld:

• Klantlaag
• Dataservicelaag

De clientlaag houdt zich bezig met mens-machine-interactie, terwijl de dataservicelaag gegevensverwerkingsactiviteiten afhandelt. De dataservice communiceert met veldapparatuur zoals RTU's, sensoren, enz. via WAN- of LAN-netwerken. RTU's zetten sensorsignalen om naar digitaal formaat voordat ze naar de master worden gestuurd, waarna de juiste stuursignalen naar relais worden gegenereerd.

Software

Servers die in het SCADA-systeem worden gebruikt, zijn voornamelijk bedoeld voor multitasking en realtime databasefuncties. Zij zijn verantwoordelijk voor het verzamelen en overhandigen van gegevens, het verstrekken van trends en diagnostische informatie over de operatie. Afhankelijk van hun kenmerken kunnen er ook opties zijn om voorspellende onderhoudsschema's, logistieke informatie enzovoort op te zetten. De mogelijkheden van de softwarekant zijn afhankelijk van de leverancier of het ontwikkelteam.

Werkingsprocedure van SCADA-systeem

De primaire functies van SCADA-systemen kunnen als volgt worden onderverdeeld. Deze functies worden uitgevoerd door een combinatie van sensoren, RTU's, controllers en communicatienetwerken.

• Data-acquisities:

Systemen in de echte wereld bestaan ​​uit duizenden knooppunten, waardoor het beheer ervan een uitdagende taak is. Het is essentieel om nauwkeurige informatie te hebben over de status van bepaalde sensoren. De nauwkeurigheid van controlesystemen hangt af van de kwaliteit van de data-acquisitie.

• Datacommunicatie

SCADA-systemen kunnen bedrade of draadloze communicatietechnologieën tussen apparaten en gebruikers gebruiken. Realtime systemen hebben sensoren en apparaten verspreid over een groot geografisch gebied, waardoor draadloze netwerken de norm zijn. Bovendien kan voor SCADA-systemen die meerdere afgelegen gebieden beheren, ook internetcommunicatie worden gebruikt. Over het algemeen hebben SCADA-systemen specifieke protocollen en vindt de communicatie plaats via VPN's om inbraken te voorkomen.

• Informatie/gegevenspresentatie

Een HMI of Human Machine Interface wordt door SCADA gebruikt om de gebruiker te voorzien van informatie die is verzameld van verschillende netwerkapparaten. De informatie wordt weergegeven op een manier die begrijpelijk en bruikbaar is, aangezien er momenten kunnen zijn waarop snelle actie van de gebruiker vereist kan zijn. De interface maakt meestal gebruik van grafische afbeeldingen van objecten uit de echte wereld, zoals die van een pomp of tank om processen begrijpelijk te maken.

• Bewaking/controle

SCADA-systemen gebruiken verschillende schakelaars voor de bediening van meerdere apparaten en het weergeven van hun status in het controlegebied. Via deze schakelaars kunnen de processen aan/uit of aangepast worden op basis van een analoge waarde. De meeste processen zijn geautomatiseerd op basis van door de gebruiker gedefinieerde instelpunten, terwijl voor andere kritieke taken mogelijk extra menselijke tussenkomst nodig is.

Een van de grootste voordelen van SCADA-systemen is hun schaalbaarheid. Het uitbreiden van SCADA-systemen is eenvoudig en vereist geen buitengewone inspanningen. Bovendien zijn deze systemen al tientallen jaren in ontwikkeling en hebben ze daarmee een volwassenheid bereikt, waardoor ze bruikbaar zijn voor missiekritieke toepassingen.