I sistemi Scada
fonte: 'Elettricoplus'
19.11.2007
Supponiamo di avere un semplice circuito elettrico, formato da una sorgente di alimentazione, un interruttore e una lampadina. Osservando la lampadina, l'operatore può sapere se l'interruttore è aperto o chiuso.
L'interruttore potrebbe indicare che un motore è in rotazione o è stato fermato, che una porta è aperta o chiusa o se un'apparecchiatura sta funzionando regolarmente o c'è un guasto. Finora non c'è niente di speciale.
Ma immaginiamo che l'interruttore e la lampadina siano distanti 100 chilometri fra loro.
Ovviamente, non è possibile realizzare un circuito elettrico così lungo. Nasce quindi un problema di comunicazione.
Ora rendiamo il problema un po' più complesso, immaginando di avere 2000 circuiti di questo tipo. Non potremmo certo realizzare 2000 circuiti di comunicazione. Si può quindi ricorrere alla condivisione (multiplexing) dello stesso circuito di comunicazione. Prima trasmetteremo lo stato (aperto/chiuso o 0/1) del primo circuito elettrico, poi lo stato del secondo, e così via. Ogni volta che trasmetteremo uno stato dovremo semplicemente indicare a quale circuito facciamo riferimento.
Rimane però ancora un problema: come tenere sotto controllo i 2000 circuiti? Per semplificare il lavoro, potremmo utilizzare un computer. Il computer terrà automaticamente sotto controllo tutti i circuiti e, nel caso si verifichi un evento particolare, segnalerà il circuito che richiede attenzione. E' sufficiente spiegare al computer, in fase di configurazione, quali stati sono da considerare normali e quali stati rappresentano un allarme.
Alcuni dei circuiti possono trasmettere anche dati numerici: per esempio, il livello in un serbatoio. In questi casi, è necessario indicare al computer quali sono i livelli minimo e massimo fra i quali il valore ricevuto può essere considerato normale. Quando un valore esce da questo intervallo, il computer lo considera un allarme e informa l'operatore.
Possiamo anche utilizzare il computer per presentare le informazioni in modo grafico (un'immagine vale più di mille parole...). Per esempio, una valvola può essere rappresentata con il colore rosso se è chiusa e verde se è aperta, ecc.
Uno Scada reale è molto più complesso. Spesso, è necessario tenere sotto controllo più siti, ciascuno dei quali può avere decine di migliaia di punti. Inoltre, alcune delle variabili possono essere lette (valori di stato), mentre altre variabili possono essere forzate dal computer (comandi). Si può utilizzare la potenza del computer anche per eseguire sequenze di controllo. Per esempio: comandare l'apertura di una valvola e avviare una pompa solo se la pressione è maggiore di un certo livello.
Il computer può anche essere utilizzato per riassumere e visualizzare i dati di processo. Per esempio, sono molto comuni i Trend (grafici di tendenza) di valori analogici nel tempo. Raccogliere i dati e riassumerli in rapporti-per l'operatore sono funzioni molto comuni di ogni sistema Scada.
Scarica in PDF le tabelle relative all'articolo
Terminologia e componenti base
Che cosa significa quindi Scada?-Scada è l'acronimo di "Supervisory Control And Data Acquisition system" (sistema di supervisione, controllo e acquisizione dati).
Un sistema Scada utilizza tecnologie informatiche e di comunicazione per automatizzare il monitoraggio e il controllo di processi industriali.
Un'altra definizione è la seguente: un sistema di misura e controllo industriale comprendente un computer centrale (normalmente chiamato stazione master, terminale master o Mtu), uno o più unità di raccolta dati e controllo distribuite sul campo (normalmente chiamate stazioni remote, terminali remoti o Rtu) e una serie di programmi standard o "su misura" (custom) utilizzati per monitorizzare e controllare elementi distribuiti sul campo.
In pratica, quindi, lo Scada consiste in un sistema che consente di acquisire dati, monitorizzare e controllare svariate funzioni e processi remoti distribuiti sul territorio, da una postazione centralizzata.
Nello stesso tempo, con il termine Scada si indica anche un pacchetto software di acquisizione di misure e stati che facilita la presentazione all'operatore delle informazioni provenienti dall'impianto.
Gli Scada sono in grado di raccogliere informazioni in modo molto rapido da un elevato numero di sorgenti e di presentarle all'operatore in modo intuitivo.
Essi migliorano l'efficienza del processo di monitoraggio e controllo offrendo informazioni tempestive che permettono di prendere le decisioni più appropriate. Negli stabilimenti di produzione, negli impianti di trasporto, ecc. si utilizzano spesso sistemi simili agli Scada. Essi vengono chiamati Dcs: Distributed Control System (sistemi di controllo distribuito).
I Dcs hanno funzioni analoghe a quelle degli Scada, ma le unità di raccolta dati dal campo o controllo sono generalmente situate in un'area più limitata. Le comunicazioni avvengono tramite una rete locale (Lan).
I primi Scada erano semplici sistemi di telemetria-che fornivano rapporti periodici delle condizioni sul campo monitorizzando segnali che rappresentavano misure e/o condizioni di stato in punti remoti sul campo. Questi sistemi offrivano capacità di monitoraggio e controllo molto semplici, senza alcuna funzione applicativa. La visione dell'operatore sul processo si basava su pannelli pieni di indicatori, scale e spie luminose.
Con l'evoluzione della tecnologia, i computer hanno assunto un ruolo di gestione della raccolta dati ed emissione dei comandi di controllo, presentando le informazioni sullo schermo di un monitor. Inoltre, i computer hanno aggiunto la capacità di programmazione del sistema, in modo da eseguire funzioni di controllo più complesse.
I primi sistemi Scada computerizzati erano fortemente customizzati, con programmi specifici all'applicazione. Solo successivamente l'esperienza raccolta è stata messa a disposizione di settori diversi da quello di destinazione originale. Oggi, i fornitori di Scada offrono sistemi in grado di soddisfare le esigenze di molti settori, con serie di moduli software specifici che forniscono le capacità normalmente richieste nei vari settori.
Molti degli attuali sistemi Scada, inoltre, tendono a integrarsi nella struttura del sistema informativo aziendale. Questi sistemi non vengono più considerati semplici strumenti operativi, ma importanti sorgenti di informazione.
Scarica in PDF le Figure 1-7 relative all'articolo
Componenti fondamentali: host system
Per descrivere un sistema Scada si può fare riferimento ad alcuni componenti di base, che combinati insieme possono costituire architetture complesse ed oltremodo differenziate a seconda della tipologia applicativa.
Host System: è il cuore dei sistema Scada, dove la raccolta dati e le funzioni di controllo e supervisione vengono concentrate.
Usualmente è costituito da una piattaforma di calcolo basata su tecnologia PC, con opportuno pacchetto software che consente di effettuare tutte le attività di monitoraggio e controllo.
L'Host System si interfaccia da un lato con l'architettura di acquisizione e controllo distribuita, costituita da Mtu e Rtu (descritte nel paragrafo precedene), dall'altro lato, mediante reti di comunicazione, con l'architettura software di livello più elevato.-
In particolare quest'ultimo aspetto ha ricevuto notevole impulso nel corso degli ultimi anni, dove l'integrazione software tra il livello acquisizione e controllo ed il livello gestionale (Erp) ha visto una notevole evoluzione, dovuta allo sviluppo delle reti di comunicazione.
Mtu (Master Terminal Unit): può essere considerato come un "concentratore" di dati di campo provenienti dalle stazioni di controllo remote (Rtu).-
Tipicamente "parla" con l'Host System o su rete di comunicazione locale, o per via seriale utilizzando trasmissioni a distanza.
Recentemente i sistemi Scada hanno visto una evoluzione nell'ottica di concentrare le funzioni di Host System e di Mtu in una unica entità (tipicamente un PC), grazie allo sviluppo di funzionalità Scada presenti nei pacchetti software di acquisitone dati, controllo e supervisione.-
Oggi il concetto di Mtu come unità separata è in qualche modo superato, ma si ritiene opportuno continuare a considerato perché a volte presente o previsto in particolare circostanze.
RTU (Remote Terminal Unit)
Le Rtu sono le stazioni di controllo remote, fisicamente dislocate vicino alle entità da controllare, generalmente costituite da pochi segnati di ingresso/uscita.-
Esempi tipici di stazioni da controllare per cui è necessaria una Rtu possono essere stazioni di pompaggio nell'ambito di un sistema di trattamento acque, oppure stazioni di rilevamento parametri fisici distribuite lungo un oleodotto.
Le Rtu sono normalmente stazioni 'unattended', non presidiate quindi da operatori, e dislocate a volte anche a notevole distanza dalla postazione di controllo centrale.-
A causa della caratteristica fondamentale di un sistema di controllo distribuito che è quella della dislocazione sul territorio, è di fondamentale importanza l'aspetto della comunicazione tra le Rtu ed il sistema di controllo centralizzato, ovvero il sistema di telemetria.
Infine, il Sistema di Telemetria: è costituito dalla modalità di comunicazione tra l'Host (Mtu) e le Rtu, oltre ai mezzi trasmessivi utilizzati.
Topologie e mezzi trasmissivi
La topologia è la disposizione geometrica dei nodi e dei collegamenti che compongono una rete Scada.
Vediamo in tabella 1 quali sono le due principali topologie.
Il mercato
Vediamo ora le caratteristiche principali di alcuni Scada disponibili sul mercato.
Super-Flash-(figura 5) è lo Scada di Automa, cioè il sistema di sviluppo per la creazione di applicativi real time per la supervisione industriale e l'interfaccia uomo-macchina (Hmi).
Super-Flash è versatile ed è adatto per creare applicativi per la gran parte dei settori industriali e per gli ambiti più specifici, come quello della demotica, della Building Automation, delle infrastrutture e dei servizi.
Super-Flash è facile da utilizzare anche da parte di utenti che non conoscono alcun linguaggio di programmazione.
Super-Flash mantiene la compatibilità nel tempo; è sempre possibile aggiornare un applicativo da una versione datata ad una più recente senza avere problemi.
Gli applicativi realizzati con Super-Flash possono limitarsi a monitorare l'andamento di un impianto o di una macchina, oppure spingersi fino a comprendere funzionalità di supervisione e controllo, con l'obiettivo di "gestire" la realtà produttiva attraverso un PC.
Grazie alla formula commerciale Runtime, è possibile scaricare gratuitamente Super-Flash, direttamente dal sito Automa.
CitectScada - commercializzato in Italia da Efa Automazione - è un sistema scalabile, flessibile e affidabile per il monitoraggio di una qualunque automazione industriale e per applicazioni di controllo. Basato su tecnologie Microsoft, il software di CitectScada è stato progettato con una struttura scalabile che consente al sistema di crescere con le esigenze dell'utilizzatore, preservando l'investimento iniziale.
Dotato di una architettura client/server, il server CitectScada è suddiviso in "compiti" separati - I/O Processing, Trend, Sistema Allarmi, e Report - per garantire alte prestazioni e integrità di dati. Quando richiesto, ognuna di queste funzioni può operare indipendentemente su diversi computer in modo da distribuire il carico su diversi processori.
Tra le altre caratteristiche la ridondanza stile DCS con backup di tutti i dati e comunicazione degli I/O attraverso oltre 150 driver di dispositivi diversi. Sono possibili anche applicazioni con più di 450.000 I/O.
La comunicazione flessibile semplifica la configurazione di un sistema, una comunicazione LAN/WAN ridondante, nodi manager remoti - e reti multiple in impianti remoti possono essere monitorati anche dalla sede centrale.
CitectScada è disponibile anche in versione Pocket (figura 6): una interfaccia operatore facile da usare fornisce agli operatori, ai manager della manutenzione e di impianto la massima mobilità per monitorare e controllare l'impianto da un sito remoto tramite un Pocket PC.
Una volta che CitectScada Pocket è stato installato, andrà semplicemente connesso a CitectScada, si scaricano i Tag ed è pronto per l'uso.
Il Log-in autenticato offre inoltre una protezione aggiuntiva.
Progea (figura 7) offre il software Scada/Hmi per Windows XP e Windows CE Movicon X per la supervisione ed il controllo. Grazie alle sue caratteristiche di scalabilità ed apertura, Movicon X è oggi un punto di riferimento per il mondo della supervisione, del monitoraggio e del controllo.
Movicon X offre un ambiente grafico e consente la generazione guidata sia di applicativi Hmi (interfaccia uomo-macchina), sia di sistemi di visualizzazione e supervisione, permettendo di creare interfacce grafiche potenti in modo semplice. Tutto il progetto e le risorse sono basati sul linguaggio XML. Gli strumenti integrati per la comunicazione e l'acquisizione dati offrono la possibilità di connettersi a qualsiasi dispositivo o rete per l'automazione industriale.
Il prodotto ha un database realtime e la connettibilità a reti di comunicazione. I DataLogger offrono potenti gestioni degli storici quali Trend, Report e Tabelle. La tecnologia Web Client basata su Java e sui Web Service consente la massima sicurezza negli accessi agli impianti via web, sia tramite browser che tramite telefoni (Javaphone).
Numerosi wizard, oggetti e funzioni di comando consentono di configurare qualsiasi necessità applicativa. I motori logici integrati, inoltre, offrono un potente motore che consente di gestire qualsiasi esigenza di personalizzazione o logiche di gestione ed interfaccia con linguaggio di tipo PLC.
Proficy Hmi/Scada iFIX di Servitecno è una soluzione Hmi/Scada robusta e affidabile che consente l'acquisizione e la visualizzazione dei dati, la supervisione e il controllo dell'intero impianto.
iFIX ha le funzionalità per realizzare qualsiasi tipo di sistema di controllo e i requisiti di sicurezza necessari alla gestione degli aspetti non soltanto di processo, ma anche riguardanti la gestione di macchinari e risorse.
È possibile ad esempio monitorare alcuni file strategici di sistema e dell'applicazione; ogni variazione verrà tracciata e potrà generare azioni, come ad esempio l'avvio di programmi.
Con l'impiego di iFIX è possibile pianificare e ottenere una riduzione degli sprechi, una maggiore qualità di produzione, un minore time-to-market per nuovi prodotti e, nel complesso, aumentare il ritorno sugli investimenti.
Grazie all'integrazione stretta con tutti gli altri prodotti della suite Proficy, tutti modulari e indipendenti, iFIX offre la possibilità di estendere il sistema esistente in qualsiasi momento, con qualsiasi nuova funzionalità serva, mantenendo la stessa interfaccia di programmazione e senza adattamenti.
Le funzionalità di iFIX, quali la potente grafica e il Secure Containment sono ideali per essere usate in combinazione con Microsoft Terminal Server o Citrix . Con la versione 4.0, più utenti potranno accedere allo stesso progetto via Terminal Server.
iFix ha ottime doti di connettività con i dispositivi di campo grazie al supporto Dcom per gli OPC Client e Server, al supporto alla piattaforma .NET, al supporto di Windows Server 2003, all'utilizzo di VBA 6.4.
Proficy Hmi/Scada iFIX, come gli altri prodotti della famiglia, è costruito per conformarsi alle direttive vigenti in ambienti regolamentati 21 CFR Part11.
Winlog Pro di Sielco Sistemi-è un pacchetto software real-time per la supervisione di impianti industriali e civili (Scada/Hmi) che si caratterizza per semplicità, flessibilità e convenienza. Un ambiente di sviluppo integrato mette a disposizione un insieme di strumenti (Gate Builder, Template Builder, Code Builder) per costruire applicazioni multilingua in modo facile e intuitivo; un'ampia libreria di driver assicura la comunicazione con la maggior parte dei dispositivi commerciali come PLC, regolatori, azionamenti, moduli di acquisizione dati; funzionalità speciali possono essere sviluppati ed integrati direttamente dall'utilizzatore; le funzioni di esportazione garantiscono l'accesso ai dati da parte dei principali pacchetti commerciali (Excel, Access, ecc.). Con Winlog Pro si possono realizzare architetture distribuite Intranet/Internet e utilizzare la rete telefonica per comunicare con dispositivi remoti o inviare SMS. Winlog Pro viene proposto ad un prezzo particolarmente conveniente e si avvale di un servizio tecnico di assistenza personalizzato per ogni cliente.
Si possono realizzare architetture distribuite di tipo Client/Server, basate su protocollo TCP/IP e collegamento INTRANET o INTERNET; si possono anche realizzare strutture multi-master, nelle quali ogni postazione può comunicare con le altre postazioni sia in lettura che in scrittura. E' inoltre possibile utilizzare la rete telefonica fissa o mobile (GSM) per comunicare con dispositivi remoti o inviare SMS; in questo modo si può realizzare una rete di teleassistenza fra un centro di supervisione e più siti periferici distribuiti sul territorio.
|
|