3 gerações de arquiteturas de sistemas SCADA que você deve conhecer
Gerações
Os sistemas SCADA evoluíram em paralelo com o crescimento e a sofisticação da tecnologia de computação moderna.
Terceira geração de Sistemas de Controle e Aquisição de Dados (SCADA) e Sistemas de Controle Digital (DCS) - Em foto Sistema de Distribuição de Elektrovojvodina, Instituto Sérvia ‘Mihailo Pupin’
As seções a seguir fornecerão uma descrição das seguintes três gerações de sistemas SCADA:
- Primeira Geração - Monolítico
- Segunda Geração - Distribuída
- Terceira geração - em rede
- Estação de tratamento de águas residuais - SCADA (VIDEO)
1. Sistemas SCADA Monolíticos
Quando os sistemas SCADA foram desenvolvidos pela primeira vez, o conceito de computação em geral Sistemas de “mainframe”. As redes geralmente não existiam, e cada sistema centralizado estava sozinho. Como resultado, os sistemas SCADA eram sistemas independentes, praticamente sem conectividade com outros sistemas.
Os protocolos de comunicação em uso nas redes SCADA foram desenvolvidos por fornecedores de equipamentos RTU e eram frequentemente proprietários.
Além disso, esses protocolos foram geralmente muito “magra”, suportando virtualmente nenhuma funcionalidade alémque requeria escaneamento e controle de pontos dentro do dispositivo remoto. Além disso, geralmente não era viável misturar outros tipos de tráfego de dados com comunicações RTU na rede.
Conectividade à própria estação mestre SCADAfoi muito limitado pelo fornecedor do sistema. Conexões com o mestre normalmente eram feitas no nível do barramento através de um adaptador proprietário ou controlador conectado ao Unidade de processamento central (CPU) backplane.
Figura 1 - Arquitetura SCADA de Primeira Geração
A redundância nestes sistemas de primeira geração foi alcançada o uso de dois sistemas de mainframe equipados de forma idêntica, um primário e um backup, conectados no nível do barramento.
A principal função do sistema de espera eramonitore o primário e assuma o controle em caso de falha detectada. Esse tipo de operação em espera significava que pouco ou nenhum processamento era feito no sistema em espera. figura 1 mostra uma arquitetura SCADA típica de primeira geração.
2. Sistemas SCADA Distribuídos
A próxima geração de sistemas SCADA aproveitou os desenvolvimentos e melhorias em miniaturização do sistema e Tecnologia de rede local (LAN) para distribuir o processamento em vários sistemas. Várias estações, cada uma com uma função específica, eram conectadas a uma LAN e compartilhavam informações umas com as outras em tempo real.
Algumas dessas estações distribuídas serviram como processadores de comunicações, comunicando-se principalmente com dispositivos de campo, como RTUs. Alguns serviram como interfaces de operador, fornecendo interface homem-máquina (IHM) para operadores de sistema. Outros ainda serviram como processadores de cálculo ou servidores de banco de dados.
Unidade terminal remota (RTU)
A distribuição de funções individuais do sistema SCADA em vários sistemas fornecidos mais poder de processamento para o sistema como um todo do que teria sido disponível em um únicoprocessador. As redes que conectavam esses sistemas individuais eram geralmente baseadas em protocolos de LAN e não eram capazes de ultrapassar os limites do ambiente local.
Alguns dos protocolos de LAN usados foram deuma natureza proprietária, em que o fornecedor criou seu próprio protocolo de rede ou sua versão, em vez de retirar um existente da prateleira. Isso permitiu que um fornecedor otimizasse seu protocolo LAN para tráfego em tempo real, mas limitou (ou efetivamente eliminou) a conexão de rede de outros fornecedores para a rede local SCADA.
Figura 2 retrata arquitetura SCADA típica de segunda geração.
Figura 2 - Arquitetura SCADA de Segunda Geração
A distribuição da funcionalidade do sistema em sistemas conectados à rede serviu não apenas para aumentar a capacidade de processamento, mas também para melhorar a redundância e confiabilidade do sistema como um todo. Em vez de a simples falha primária / de esperaAcima do esquema que foi utilizado em muitos sistemas de primeira geração, a arquitetura distribuída freqüentemente mantinha todas as estações na LAN em um estado on-line o tempo todo.
Por exemplo, se uma estação IHM falhar, outra estação IHM poderia ser usada para operar o sistema, sem esperar pelo failover do sistema primário para o secundário.
A WAN usada para se comunicar com dispositivos nocampo foram praticamente inalterados pelo desenvolvimento de conectividade LAN entre estações locais no mestre SCADA. Essas redes de comunicações externas ainda estavam limitadas a protocolos RTU e não estavam disponíveis para outros tipos de tráfego de rede.
3. Sistemas SCADA em Rede
A geração atual da estação mestre SCADAa arquitetura está intimamente relacionada à da segunda geração, com a principal diferença sendo a de uma arquitetura de sistema aberto em vez de um ambiente proprietário controlado pelo fornecedor.
Ainda existem vários sistemas em rede, compartilhando funções da estação mestre. Ainda há UTRs utilizando protocolos que são proprietários de fornecedores.
Padrões abertos eliminam uma série delimitações das gerações anteriores de sistemas SCADA. A utilização de sistemas off-the-shelf torna mais fácil para o usuário conectar dispositivos periféricos de terceiros (como monitores, impressoras, unidades de disco, unidades de fita, etc.) ao sistema e / ou à rede.
Como eles se mudaram para "abrir”Ou“da prateleira”Sistemas, os fornecedores de SCADA gradualmente saíram do negócio de desenvolvimento de hardware. Esses fornecedores procuraram fornecedores de sistemas como Compaq, Hewlett-Packarde Sun Microsystems por sua experiência no desenvolvimento de plataformas básicas de computador e software de sistema operacional.
Isso permite que os fornecedores de SCADA concentrem seu desenvolvimento em uma área onde possam agregar valor específico ao sistema do software da estação mestre SCADA.
A principal melhoria nos sistemas SCADA de terceira geração vem do uso de protocolos de WAN, como o Protocolo de Internet (IP) para comunicação entre a estação mestre eequipamentos de comunicação. Isso permite que a parte da estação mestre responsável pelas comunicações com os dispositivos de campo seja separada da estação mestre “adequada” por uma WAN.
Os fornecedores agora estão produzindo UTRs que pode se comunicar com a estação mestre usando uma conexão Ethernet.
Figura 3 representa um sistema SCADA em rede.
Figura 3 - Sistema SCADA de Terceira Geração
Outra vantagem trazida pela distribuição da funcionalidade do SCADA em uma WAN é a de sobrevivência a desastres. A distribuição do processamento SCADA em uma LAN em sistemas de segunda geração melhora a confiabilidade, mas no caso de uma perda total da instalação que abriga o mestre SCADA, todo o sistema pode ser perdido também.
Para algumas organizações que vêem o SCADA como uma função supercrítica, esse é um benefício real.
Estação de tratamento de águas residuais - SCADA (VIDEO)
Recurso: Sistemas de Controle de Supervisão e Aquisição de Dados (SCADA) - Communication Technologies, Inc.