Mikä on SCADA?

SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) on lyhenne englanninkielisestä termistä, joka suomeksi tarkoittaa valvonta- ja ohjausjärjestelmää sekä datankeruuta. SCADA on tietokonepohjainen ohjelmisto- ja laitteistokokonaisuus, jota käytetään valvomaan ja ohjaamaan laajoja hajautettuja prosesseja ja järjestelmiä teollisuudessa, kuten voimalaitoksissa, vesihuoltolaitoksissa, öljynporauslautoilla, liikenteessä ja muilla vastaavilla aloilla.

Mikä on SCADA-järjestelmä?

SCADA-järjestelmä, toiselta nimeltään käytönohjausjärjestelmä, koostuu järjestelmästä, johon liittyy valvomon näyttöpäätteet, palvelimet sekä tiedonkeruulaitteisto. Järjestelmästä puhutaan myös HMI-järjestelmänä, joka tulee englanninkielen sanoista Human Machine Interface eli käyttäjän ja koneen välinen käyttöliittymä.

Mutta mikä Scada valvomo oikeastaan on?

Usein Scada valvomo rakentuu käyttäjien työasemista, joilla voidaan valvoa ja ohjata prosessia. Työasemia tai järjestelmää voidaan käyttää myös etänä esimerkiksi remote desktop protokollan avulla. Nykyaikaiset SCADA-sovellukset tukevat myös selainpohjaista hallintaa.

Mitä valvomo tekee?

Työaseman tarkoitus on visualisoida prosessin tilanne käyttäjälle sekä mahdollistaa ohjaukset sen näytöltä. Järjestelmä esimerkiksi tuottaa työasemalle myös indikaatioita virhetilanteista, jotka vaativat lisää huomiota.

Tälläinen tilanne voi olla esimerkiksi sähkön katkeaminen tietyltä alueelta, johon järjestelmä voi reagoida automaattisesti tai se voi vaatia käyttäjän toimenpiteitä.

Työasema hakee tietonsa palvelimesta, jossa sijaitsee tietokanta esimerkiksi mittausdatalle. Palvelimet voivat olla myös kahdennetut. Kahdennus voidaan tehdä esimerkiksi niin, että järjestelmän palvelimet on hajautettu esimerkiksi eri palotiloihin käytettävyyden parantamiseksi.

Scada-järjestelmään voi liittyä lisäksi palvelimia, jotka muuttavat tietoa eri kommunikointi protokollista järjestelmän ymmärtämään muotoon. Järjestelmä voi ottaa, teollisuudensalasta riippuen, yhteyttä kenttälaitteisiin usean eri protokollan avulla. Kenttälaitteina ja tiedon tuottajina toimivat prosessin eri laitteistot esimerkiksi pumput, katkaisijat, RTU tai PLC laitteet.  

Scadan tietoturva ja palomuurit

Palomuuripalvelut ovat olennainen osa SCADA-järjestelmien tietoturvaa. Ne toimivat ensilinjan puolustuksena valvomalla ja rajoittamalla verkkoliikennettä, suojaten näin kriittisiä teollisuusprosesseja ja infrastruktuuria luvattomalta pääsyltä ja potentiaalisilta uhilta. Oikein konfiguroitu ja päivitetty palomuuri varmistaa, että SCADA-järjestelmät toimivat turvallisesti ja tehokkaasti, mikä on elintärkeää yhteiskunnan kannalta kriittisten palveluiden jatkuvuudelle. Tutustu Save LAN palomuuripalveluun.

Katso video aiheesta What is Scada (supervisory control and data acquisition)?

Helpotusta tuotannonohjaukseen ja tilausten hallintaan

Valvomo-ohjelmisto pystyy lukemaan tietoverkon avulla ohjelmoitavan logiikan muistia ja rekistereitä. Ohjausjärjestelmissä työnjako SCADA-ohjelman ja logiikkaohjelman välillä tehdään niin, että logiikkaohjaus pystyy hoitamaan koneen toiminnan ilman SCADA-ohjelmaa ainakin työsekvenssin loppuun. Tuotteen vaihtuessa voidaan valvomosta lähettää uusi ohjelma tai muuttaa asetuksia seuraavalle tuotantokappaleelle.

Valvomoissa on monipuoliset grafiikkatyökalut, joten sen avulla voidaan toteuttaa tehokkaita graafisia käyttöliittymiä (GUI). Valvomolla on mahdollisuus lukea mittausta logiikan kautta yhtä nopeasti kuin logiikka saa mittaustiedon. Nykyaikaiset tiedonsiirtoväylät ja käyttöjärjestelmät mahdollistavat lähes reaaliaikaisen valvonnan prosessille.

Tehtaan ohjausjärjestelmät

Tehtaan ohjausjärjestelmät jaetaan usein kolmeen tai neljään hierarkkiseen tasoon.

Taso 1: Ohjelmoitavat logiikat eli PLC laitteet

Alimpana ovat koneiden ohjauksesta vastaavat ohjelmoitavat logiikat eli PLC laitteet.

Taso 2: Valvomo-ohjelmisto

Seuraavalla tasolla ovat valvomo-ohjelmisto, jotka siirtävät tiedot ylimmällä tasolla ohjaushierarkiassa olevista toiminnanohjausjärjestelmästä (Enterprise Resource Planning ERP) tuotannonohjaukseen liittyvää tietoa resepteinä ja asetusarvoina logiikoille ja raportteina toiseen suuntaan.

Taso 3: MES

ERP-ohjelmistojen ja valvomojen välissä voi olla MES (Manufacturing Execution System) eli tuotannonohjausohjelmistojen taso, joilla tietoa muokataan paremmin ERP-järjestelmiin sopiviksi.

Taso 4: ERP

ERP toiminnanohjausjärjestelmä, jolla ohjataan tuotantoa.

Valvomo-ohjelmistot keräävät myös toteutumatiedon ja laadunvalvontaan tarvittavat tiedot. Näitä siirretään tarvittavissa määrin ylös MES- ja ERP-tasolle. Laajemmat laaturaportit voivat jäädä vain valvomo- tai MES-tasoille.

Keskitä eri järjestelmät yhteen näkymään

SCADA-järjestelmän avulla voidaan tuoda usean eri järjestelmän tietoja yhteen keskitettyyn näkymään. Tämä helpottaa järjestelmän ylläpitoa, koska kaikki tieto saatavilla yhden keskitetyn järjestelmän kautta.

Tietoa kerätään järjestelmään myös esim. RTU laitteen avulla. Tämän tarkoitus on kerätä ja summata tietoa IED-laitteilta, jotka sähköasemaympäristössä ovat suurimmaksi osaksi suojareleitä. Yhden RTU:n alla voi olla IED-laitteita aina muutamasta jopa 30 kappaleeseen.

SCADA-järjestelmiä käytetään prosessien tehokkuuden parantamiseen, laitteiden turvallisuuden parantamiseen ja kustannusten säästöön. Ne voivat myös auttaa yrityksiä noudattamaan sääntöjä ja määräyksiä.

SCADA vs DCS – mikä niitä erottaa?

SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) ja DCS (Distributed Control System) ovat kaksi erilaista automaatiojärjestelmää, joita käytetään teollisuusprosesseissa ja infrastruktuurin valvonnassa. Vaikka molemmat ohjelmisto järjestelmät liittyvät valvontaan ja ohjaukseen, niiden toiminnot, sovellusalueet ja ominaisuudet ovat erilaisia. Tässä on vertailu SCADA:n ja DCS:n välillä:

Määritelmä

SCADA: SCADA on järjestelmä, joka koostuu valvomosta (tai valvontakeskuksesta) ja etäpisteistä, joissa prosessin valvonta ja ohjaus tapahtuvat. Se kerää, näyttää ja analysoi reaaliaikaista tietoa laajasta valvottavasta alueesta.

DCS: DCS on järjestelmä, joka keskittyy teollisen prosessin valvontaan ja ohjaukseen. Se koostuu hajautetuista ohjausyksiköistä, jotka toimivat yhdessä tehdas- tai prosessilaitoksen valvontakeskuksen kanssa.

Arkkitehtuuri

SCADA: SCADA-järjestelmä on yleensä hierarkinen ja keskitetty. Valvontakeskus vastaa datan keräämisestä, käsittelystä ja näyttämisestä, kun taas etäpisteet välittävät tietoa laitoksen kenttälaitteista valvontakeskukselle.

DCS: DCS-järjestelmä on hajautettu. Prosessin ohjausyksiköt ovat hajautettuja, ja ne ovat vastuussa paikallisesta valvonnasta ja ohjauksesta. DCS:n valvontakeskus koordinoi ja yhdistää nämä hajautetut yksiköt.

Sovellusalueet

SCADA: SCADA-järjestelmiä käytetään yleensä laajempien infrastruktuurien valvontaan, kuten voimalaitokset, vesihuolto, öljy- ja kaasuteollisuus sekä liikennevalvonta.

DCS: DCS-järjestelmiä käytetään prosessilaitoksissa, kuten kemian teollisuudessa, öljynjalostamoissa, voimalaitoksissa ja muissa teollisuusprosesseissa.

Tiedonsiirto

SCADA: SCADA-järjestelmä käyttää yleensä standardoituja tiedonsiirtoprotokollia, kuten IEC-104 tai DNP3, tiedon keräämiseen ja siirtämiseen etäpisteiden ja valvontakeskuksen välillä.

DCS: DCS-järjestelmissä käytetään usein valmistajan omia tiedonsiirtoprotokollia, jotka on optimoitu nopeaan ja luotettavaan viestintään hajautettujen ohjausyksiköiden ja valvontakeskuksen välillä.

Käyttöympäristö

SCADA: SCADA-järjestelmiä käytetään yleensä valvomoissa, joissa operaattorit tarkkailevat prosessien tilaa ja voivat tehdä manuaalisia toimenpiteitä tarvittaessa.

DCS: DCS-järjestelmiä käytetään prosessin automatisoimiseen ja valvontaan sekä automaattisen ohjauksen toteuttamiseen ilman jatkuvaa ihmisen valvontaa.

Vertailun lopputuloksena voidaan todeta, että SCADA ja DCS ovat molemmat tärkeitä teollisuuden valvonta- ja ohjausjärjestelmiä, mutta niitä käytetään erilaisissa sovellusalueissa ja niiden arkkitehtuuri ja laaja toiminnallisuus poikkeavat toisistaan. SCADA-järjestelmät ovat yleensä sopivia laajoille ja hajautetuille järjestelmille, kun taas DCS-järjestelmät ovat tehokkaita tietyn prosessin automatisointiin ja hallintaan teollisuuslaitoksissa.