SCADA

Для улучшения этой статьи желательно: Проверить достоверность указанной в статье информации. На странице обсуждения должны быть пояснения. Исправить статью согласно стилистическим правилам Википедии. После исправления проблемы исключите её из списка. Удалите шаблон, если устранены все недостатки.

SCADA (аббр. от англ. Supervisory Control And Data Acquisition — диспетчерское управление и сбор данных) — программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. SCADA может являться частью АСУ ТП, АСКУЭ, системы экологического мониторинга, научного эксперимента, автоматизации здания и т. д. SCADA-системы используются во всех отраслях хозяйства, где требуется обеспечивать операторский контроль за технологическими процессами в реальном времени. Данное программное обеспечение устанавливается на компьютеры и, для связи с объектом, использует драйверы ввода-вывода или OPC/DDE серверы. Программный код может быть как написан на одном из языков программирования, так и сгенерирован в среде проектирования.

Иногда SCADA-системы комплектуются дополнительным ПО для программирования промышленных контроллеров. Такие SCADA-системы называются интегрированными и к ним добавляют термин SoftLogic.

Термин «SCADA» имеет двоякое толкование. Наиболее широко распространено понимание SCADA как приложения^[1], то есть программного комплекса, обеспечивающего выполнение указанных функций, а также инструментальных средств для разработки этого программного обеспечения. Однако часто под SCADA-системой подразумевают программно-аппаратный комплекс. Подобное понимание термина SCADA более характерно для раздела телеметрия.

Значение термина SCADA претерпело изменения вместе с развитием технологий автоматизации и управления технологическими процессами. В 80-е годы под SCADA-системами чаще понимали программно-аппаратные комплексы сбора данных в реальном времени. С 90-х годов термин SCADA больше используется для обозначения только программной части человеко-машинного интерфейса АСУ ТП.

SCADA-системы решают следующие задачи:

• Обмен данными с «устройствами связи с объектом» (то есть с промышленными контроллерами и платами ввода-вывода) в реальном времени через драйверы.
• Обработка информации в реальном времени.
• Логическое управление.
• Отображение информации на экране монитора в удобной и понятной для человека форме.
• Ведение базы данных реального времени с технологической информацией.
• Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями.
• Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса.
• Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК.
• Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д.).

В системе управления предприятием такими приложениями чаще всего являются приложения, относимые к уровню MES.

SCADA-системы позволяют разрабатывать АСУ ТП как автономные приложения, а также в клиент-серверной или в распределённой архитектуре.

• надёжность системы (технологическая и функциональная);
• безопасность управления;
• точность обработки и представления данных;
• простота расширения системы.

• более точного ведения технологического процесса, стабилизации качества продукции и уменьшения процента брака;
• уменьшения действий оператора, с целью концентрации его внимания на выработке более эффективных решений по управлению процессом;
• программного контроля правильности выработки команд дистанционного управления и, следовательно, минимизации количества ошибок, допускаемых операторами;
• автоматического выявления и оповещения об аварийных и предаварийных ситуациях;
• предоставления полной необходимой информации персоналу в виде различных отчётов;
• анализа факторов, влияющих на качество готовой продукции^[2].

SCADA-система обычно содержит следующие подсистемы:

• Драйверы или серверы ввода-вывода — программы, обеспечивающие связь SCADA с промышленными контроллерами, счётчиками, АЦП и другими устройствами ввода-вывода информации.
• Система реального времени — программа, обеспечивающая обработку данных в пределах заданного временного цикла с учётом приоритетов.
• Человеко-машинный интерфейс (HMI, англ. Human Machine Interface) — инструмент, который представляет данные о ходе процесса человеку оператору, что позволяет оператору контролировать процесс и управлять им.
• Программа-редактор для разработки человеко-машинного интерфейса.
• Система логического управления — программа, обеспечивающая исполнение пользовательских программ (скриптов) логического управления в SCADA-системе. Набор редакторов для их разработки.
• База данных реального времени — программа, обеспечивающая сохранение истории процесса в режиме реального времени.
• Система управления тревогами — программа, обеспечивающая автоматический контроль технологических событий, отнесение их к категории нормальных, предупреждающих или аварийных, а также обработку событий оператором или компьютером.
• Генератор отчетов — программа, обеспечивающая создание пользовательских отчетов о технологических событиях. Набор редакторов для их разработки.
• Внешние интерфейсы — стандартные интерфейсы обмена данными между SCADA и другими приложениями. Обычно OPC, DDE, ODBC, DLL и т. д.

Термин SCADA обычно относится к централизованным системам контроля и управления всей системой, или комплексами систем, осуществляемого с участием человека. Большинство управляющих воздействий выполняется автоматически УСО (RTU) или ПЛК (PLC). Непосредственное управление процессом обычно обеспечивается RTU или PLC, а SCADA управляет режимами работы. Например, PLC может управлять потоком охлаждающей воды внутри части производственного процесса, а SCADA система может позволить операторам изменять уставки для потока, менять маршруты движения жидкости, заполнять те или иные ёмкости, а также следить за тревожными сообщениями (алармами), такими как — потеря потока и высокая температура, которые должны быть отображены, записаны, и на которые оператор должен своевременно реагировать. Цикл управления с обратной связью проходит через RTU или PLC, в то время как SCADA система контролирует полное выполнение цикла.

Сбор данных начинается в RTU или на уровне PLC и включает показания измерительного прибора. Далее данные собираются и форматируются таким способом, чтобы оператор диспетчерской, используя HMI, мог принять контролирующие решения — корректировать или прервать стандартное управление средствами RTU/PLC. Данные также могут быть записаны в архив для построения трендов и другой аналитической обработки накопленных данных.

В зависимости от сложности управляемого технологического процесса, а также требований к надёжности, SCADA-системы строятся по одной из следующих архитектур:

При использовании данной архитектуры система состоит из одной или нескольких рабочих станций оператора, которые не «знают» друг о друге. Все функции системы выполняются на единственной (нескольких независимых) станции(ях). Преимущества:

• простота.

Недостатки:

• низкая отказоустойчивость;
• не обеспечивается истинность данных (исторические данные могут отличаться между разными станциями),

В данном случае система выполняется на сервере, а операторы используют клиентские станции для мониторинга и управления процессом. Высоконадёжные системы строятся на базе двойного либо тройного резервирования серверов и дублирования клиентских станций оператора, дублирования сетевых подключений сервер-сервер и клиент-сервер. При данной архитектуре уже возможно разделение функций SCADA-системы между серверами. Например, сбор данных и управление ПЛК выполняется на одном сервере, архивирование данных — на втором, а взаимодействие с клиентами — на третьем.

При использовании архитектуры распределенной системы управления (РСУ) вычисления осуществляются на нескольких взаимосвязанных вычислительных устройствах, часто с функцией взаимного резервирования. Распределенные SCADA-системы с взаимным резервированием отличаются повышенной надежностью.

В настоящее время существуют решения, основанные на открытом исходном коде.

Одной из первых систем с открытым кодом, является немецкая система Lintouch. Lintouch это HMI с открытым исходным кодом, который позволяет создавать пользовательские интерфейсы для автоматизации процесса. Lintouch работает на большинстве популярных аппаратных и программных платформ, легко и просто масштабируется. Lintouch является свободным программным обеспечением и распространяется под лицензией GNU General Public License. С использованием редактора Lintouch вы можете легко создать свой собственный HMI путем разработки и тестирования графических экранов. Позже вы можете перенести созданный проект Lintouch на устройстве, где она будет выполняться в Lintouch Runtime.

Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

SCADA-системы могут быть уязвимы для хакерских атак, так, в 2010 году с использованием вируса Stuxnet была осуществлена атака на центрифуги для обогащения урана в Иране^[3]. Таким образом, для защиты информационных комплексов, содержащих SCADA-системы, требуется соблюдение общих требований информационной безопасности.

26 мая 2016 года компьютерная группа реагирования на чрезвычайные ситуации (ICS-CERT) предупредила^[4] об уязвимостях в SCADA-системах на основе web-технологий, позволяющих удаленно вносить конфигурационные изменения и управлять процессами. Исправить их невозможно поскольку на устройствах (контроллеры Environmental Systems Corporation (ESC) 8832 Data Controller) некуда устанавливать патчи^[5].