Como Sistemas SCADA Operam: Monitoramento e Controle de Processos Industriais

SCADA pode ser um dos acrônimos mais usados na indústria de controle, referindo-se a sistemas de Supervisory Control and Data Acquisition (Controle Supervisório e Aquisição de Dados). A aplicação de software é amplamente usada em controle de processo, composta por um sistema de controle central junto com interfaces de rede de controladores, entrada/saída e equipamentos de comunicação.

O propósito primário de sistemas SCADA é monitorar e controlar equipamentos em processos industriais que incluem produção, desenvolvimento, manufatura e fabricação. Além disso, esses sistemas também são usados em processos de infraestrutura como Petróleo & Gás, Distribuição de Energia e Controle de Água.

Arquitetura

Um sistema SCADA é geralmente construído sobre topologias centralizadas, monitorando e controlando uma área geográfica inteira. É um pacote de software que fica no topo de uma camada de hardware, coletando dados sobre o processo e enviando-os. Ações de controle são tomadas através de Unidades Terminais Remotas (RTUs), geralmente CLPs e controladores associados. Por exemplo, em uma usina termelétrica, temperatura é detectada através de uma matriz de sensores enquanto ação de controle apropriada (válvula) é tomada através de saídas analógicas de CLP.

Sistemas SCADA permitem que operadores alterem set points, modifiquem condições de alarme e configurem logs necessários para análise posterior. Os sistemas geralmente se comunicam através de uma malha de tecnologias com e sem fio e podem rodar em protocolos proprietários.

Hardware

Geralmente, sistemas SCADA podem ser divididos em dois:

• Camada cliente
• Camada de serviço de dados

A camada cliente lida com interação homem-máquina, enquanto a camada de serviço de dados lida com atividades de processamento de dados. O serviço de dados comunica-se com dispositivos de campo como RTUs, sensores, etc. sobre redes WAN ou LAN. RTUs convertem sinais de sensores para formato digital antes de enviá-los ao master, após o que sinais de controle apropriados são gerados para relés.

Software

Servidores usados em sistema SCADA são primariamente para multi-tasking e funções de banco de dados em tempo real. Eles são responsáveis por coletar e manipular dados, fornecer tendências e informações diagnósticas sobre a operação. Dependendo de suas características, também pode haver opções para configurar esquemas de manutenção preditiva, informações logísticas e assim por diante. As capacidades do lado de software dependem do fornecedor ou da equipe de desenvolvimento.

Procedimento de Funcionamento do Sistema SCADA

As funções primárias de sistemas SCADA podem ser divididas da seguinte forma. Estas funções são realizadas através de uma combinação de sensores, RTUs, controladores e redes de comunicação.

• Aquisição de dados:

Sistemas do mundo real consistem em milhares de nós, tornando seu gerenciamento uma tarefa desafiadora. É vital ter informação precisa sobre o status de sensores particulares. A precisão de sistemas de controle depende da qualidade da aquisição de dados.

• Comunicação de dados

Sistemas SCADA podem usar tecnologias de comunicação com ou sem fio entre dispositivos e usuários. Sistemas em tempo real têm sensores e dispositivos espalhados por uma ampla área geográfica, tornando redes sem fio a norma. Além disso, para sistemas SCADA que gerenciam múltiplas áreas remotas, comunicações via internet também podem ser utilizadas. Geralmente, sistemas SCADA têm protocolos específicos e a comunicação ocorre através de VPNs para prevenir intrusões.

• Apresentação de informação/dados

Uma HMI ou Interface Homem-Máquina é empregada pelo SCADA para fornecer ao usuário informação coletada de vários dispositivos em rede. A informação é exibida de maneira compreensível e acionável, pois pode haver momentos em que ação rápida do usuário possa ser necessária. A interface geralmente faz uso de imagens gráficas de objetos do mundo real, como a de uma bomba ou tanque, para tornar processos compreensíveis.

• Monitoramento/controle

Sistemas SCADA usam diferentes chaves para operação de múltiplos dispositivos e exibição de seu status na área de controle. Os processos podem ser ligados/desligados ou modificados baseados em um valor analógico através dessas chaves. A maioria dos processos é automatizada contra setpoints definidos pelo usuário, enquanto outras tarefas críticas podem exigir intervenções humanas adicionais.

Uma das maiores vantagens de sistemas SCADA é sua escalabilidade. Expandir sistemas SCADA é simples e não requer esforços extraordinários. Além disso, esses sistemas estão em desenvolvimento há décadas e, portanto, atingiram um nível de maturidade, tornando-os utilizáveis para aplicações de missão crítica.

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