SCADA

SCADA (аббр. від англ. Supervisory Control And Data Acquisition — диспетчерське управління і збір даних) — програмний пакет, призначений для розробки або забезпечення роботи в реальному часі систем збору, обробки, відображення та архівування інформації про об'єкт моніторингу або управління. SCADA може бути частиною АСК ТП, (АСКОЕ), системи екологічного моніторингу, наукового експерименту, автоматизації будівлі тощо.

Анімація роботи графічного інтерфейсу SCADA-системи

SCADA-системи використовують у всіх галузях господарства, де потрібно забезпечувати операторський контроль за технологічними процесами в реальному часі. Це програмне забезпечення встановлюється на комп'ютери і, для зв'язку з об'єктом, використовує драйвери введення-виведення або OPC/DDE сервери. Програмний код може бути як написаний на одній з мов програмування, так і згенерований в середовищі проектування.

Іноді SCADA-системи комплектуються додатковим ПЗ для програмування промислових контролерів. Такі SCADA-системи називаються інтегрованими і до них додають термін SoftLogic.

Термін «SCADA» має двояке тлумачення. Найбільш широко поширене розуміння SCADA як програмного комплексу, що забезпечує виконання зазначених функцій, а також інструментальних засобів для розробки цього програмного забезпечення. Однак часто під SCADA-системою мають на увазі програмно-апаратний комплекс. Подібне розуміння терміна SCADA більш характерно для телеметрії.

Основні завдання

SCADA-системи вирішують такі завдання:^[]

• Обмін даними з «пристроями зв'язку з об'єктом» (тобто з промисловими контролерами і платами вводу-виводу) в реальному часі через драйвери.
• Обробка інформації в реальному часі.
• Логічне управління.
• Відображення інформації на екрані монітора в зручній і зрозумілій для людини формі.
• Ведення бази даних реального часу з технологічною інформацією.
• Аварійна сигналізація і управління тривожними повідомленнями.
• Підготовка та генерування звітів про хід технологічного процесу.
• Здійснення мережевої взаємодії між SCADA ПК.
• Забезпечення зв'язку з зовнішніми додатками (СУБД, електронні таблиці, текстові процесори і т. д.).

В системі управління підприємством такими додатками найчастіше є додатки, які відносять до рівня (MES).

SCADA-системи дозволяють розробляти АСК ТП як автономні програми, а також в клієнт-серверної або в розподіленої архітектурі.

Основні компоненти SCADA

SCADA-система зазвичай містить такі підсистеми:^[]

• Драйвери або сервери введення-виведення — програми, що забезпечують зв'язок SCADA з промисловими контролерами, лічильниками, АЦП і іншими пристроями введення-виведення інформації.
• Диспетчерська система (головний термінал) (MTU англ. Master Terminal Unit) — збирає дані про процес і відправляє команди процесору (керування).
• Програмований логічний контролер (PLC англ. Programmable Logic Controller) використовується як польовий пристрій у зв'язку з вищою ніж у RTU спеціального призначення економічністю, універсальністю і гнучкістю.
• Комунікаційна інфраструктура (CS англ. Communication System) для реалізації промислової мережі.
• Система реального часу — програма, що забезпечує обробку даних в межах заданого тимчасового циклу з урахуванням пріоритетів.
• Людино-машинний інтерфейс (HMI англ. Human Machine Interface) — інструмент, який подає дані про хід процесу людині операторові, що дозволяє операторові контролювати процес і управляти ним.
• Абонентський кінцевий блок (віддалений термінал) (RTU англ. Remote Terminal Unit), що під'єднується до датчиків процесу, перетворює сигнал з датчика в цифровий код і відправляє дані в диспетчерську систему.
• Програма-редактор для розробки людино-машинного інтерфейсу.
• Система логічного управління — програма, що забезпечує виконання призначених для користувача програм (скриптів) логічного управління в SCADA-системі. Набір редакторів для їх розробки.
• База даних реального часу — програма, що забезпечує збереження історії процесу в режимі реального часу.
• Система управління тривогами — програма, що забезпечує автоматичний контроль технологічних подій, віднесення їх до категорії нормальних, що попереджають або аварійних, а також обробку подій оператором або комп'ютером.
• Генератор звітів — програма, що забезпечує створення призначених для користувача звітів про технологічні події. Набір редакторів для їх розробки.
• Зовнішні інтерфейси — стандартні інтерфейси обміну даними між SCADA та іншими додатками. Зазвичай (OPC), DDE, (ODBC), DLL і т. д.

Концепції систем

Термін SCADA зазвичай відноситься до централізованих систем контролю і управління всією системою, або комплексами систем, здійснюваного за участю людини. Більшість керуючих впливів виконується автоматично УСО (RTU) або ПЛК (PLC). Безпосереднє управління процесом зазвичай забезпечується RTU або (PLC), а SCADA управляє режимами роботи. Наприклад, PLC може управляти потоком води, що охолоджує всередині частини виробничого процесу, а SCADA система може дозволити операторам змінювати уставки для потоку, змінювати маршрути руху рідини, заповнювати ті або інші ємності, а також стежити за тривожними повідомленнями (алармами), такими як — втрата потоку і висока температура, які повинні бути відображені, записані, і на які оператор повинен своєчасно реагувати. Цикл управління зі зворотним зв'язком проходить через RTU або PLC, в той час як SCADA система контролює повне виконання циклу.

Збір даних починається в RTU або на рівні PLC і включає свідчення вимірювального приладу. Далі дані збираються і форматуються таким способом, щоб оператор диспетчерської, використовуючи HMI, міг прийняти контролюючі рішення — коригувати або перервати стандартне управління коштами RTU / PLC. Дані також можуть бути записані в архів для побудови трендів та іншої аналітичної обробки накопичених даних.

Архітектура SCADA-систем

Залежно від складності керованого технологічного процесу, а також вимог до надійності, SCADA-системи будуються по одній з наступних архітектур:

Автономні

При використанні даної архітектури система складається з однієї або декількох робочих станцій оператора, що не «знають» один про одного. Всі функції системи виконуються на єдиною (декількох незалежних) станцій. переваги:

• простота.

Недоліки:

• низька відмовостійкість;
• не забезпечується істинність даних (історичні дані можуть відрізнятися між різними станціями),

Клієнт-Серверні

В даному випадку система виконується на сервері, а оператори використовують клієнтські станції для моніторингу та управління процесом. Високонадійні системи будуються на базі подвійного або потрійного резервування серверів і дублювання клієнтських станцій оператора, дублювання здійснювати підключення до мережі сервер-сервер і клієнт-сервер. При даній архітектурі вже можливо поділ функцій SCADA-системи між серверами. Наприклад, збір даних і управління ПЛК виконується на одному сервері, архівування даних — на другому, а взаємодія з клієнтами — на третьому.

Розподілені

При використанні архітектури розподіленої системи управління (РСУ) обчислення здійснюються на декількох взаємопов'язаних обчислювальних пристроях, часто з функцією взаємного резервування. Розподілені SCADA-системи з взаємним резервуванням відрізняються підвищеною надійністю.

SCADA-системи з відкритим кодом

В даний час^[] існують рішення, засновані на відкритому вихідному коді.

Уразливість

SCADA-системи можуть бути уразливі для атак хакерів, так, в 2010 році з використанням вірусу Stuxnet була здійснена атака на центрифуги для збагачення урану в Ірані. Таким чином, для захисту інформаційних комплексів, що містять SCADA-системи, потрібне дотримання загальних вимог інформаційної безпеки.

26 травня 2016 року комп'ютерна група реагування на надзвичайні ситуації (ICS-CERT) попередила про залежності в SCADA-системах на основі web-технологій, що дозволяють віддалено вносити конфігураційні зміни та керувати процесами. Виправити їх неможливо, оскільки на пристроях нікуди встановлювати патчі.

В грудні 2015 року сталась кібератака на енергетичні компанії України — перша відома хакерська атака на енергосистему з виведенням її із ладу. Наступного, 2016 року, сталась (повторна атака) на енергетичні компанії України.

Примітки

Див. також

• Теорія керування
• (DNP3)
• Stuxnet
• (VPNFilter)

Посилання

• Dmoz: Data Acquisition and Control Software [ 12 січня 2008 у Wayback Machine.](англ.) — перелік посилань.