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Sistemi di Controllo IndustrialiLezione 09

14 aprile 2015

Ing. Chiara [email protected]

Sistemi di Controllo per l’Automazione IndustrialeIngegneria Gestionale

A.A. 2014 - 2015Università degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale

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Chiara Foglietta

Introduzione

Le operazioni suisistemi di controlloindustriali

I componenti deisistemi di controlloindustriali

I sistemi SCADA

Generazioni dellearchitetture SCADA

Sistemi di Controllo perl’Automazione Industriale

Ingegneria GestionaleA.A. 2014 - 2015

Agenda

Introduzione

Le operazioni sui sistemi di controllo industriali

I componenti dei sistemi di controllo industriali

I sistemi SCADA

Generazioni delle architetture SCADA

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2Introduzione

Le operazioni suisistemi di controlloindustriali

I componenti deisistemi di controlloindustriali

I sistemi SCADA

Generazioni dellearchitetture SCADA

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Sistemi di controllo industriali

Il termine SCADA è l’acronimo di Supervisor Control and DataAcquisition, ossia controllo di supervisione e acquisizione deidati. Tali sistemi di controllo fanno parte dei sistemi di controlloindustriali (industrial control systems - ICS), che includono,oltre ai sistemi SCADA, anche i sistemi di controllo distribuiti(distributed control systems - DCS), e anche sistemi molto piùpiccoli come i controllori a logica programmabile(Programmable Logic Controller -PLC) si trovano negli impiantiindustriali.

I sistemi di controllo industriali sono usate in industrie cometrasmissione e distribuzione elettrica, idrica, del gas e delpetrolio, trasporti, chimica, farmaceutica, cartiera, cibo ebevande e manifatturiera, come automobilistica, aerospaziale,e di beni.

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Sistemi di controllo industriali

I sistemi SCADA sono generalmente usati per controllarerisorse che sono disperse usando acquisizione di daticentralizzati e controllo di supervisione.

I sistemi DCS sono generalmente usati per il controllo deisistemi di produzione all’interno di un’area locale come unafattoria usando controllo di supervisione e di regolazione.

I PLC sono generalmente usato per il controllo discreto perapplicazioni specifiche e generalmente forniscono controllo diregolazione.

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I sistemi SCADA

I sistemi SCADA sono sistemi fortemente distribuiti usati percontrollare beni geograficamente dispersi, spesso distribuiti sumigliaia di chilometri quadrati, dove l’acquisizione centralizzatadi dati e il controllo sono critici per l’operatività dei sistemi.Sono usati nei sistemi di distribuzione, come la distribuzioneidrica, e i sistemi di collezione delle acque reflue, i gasdotti e glioleodotti, le reti elettriche, e i sistemi di trasporto ferroviari. Uncentro di controllo SCADA esegue il monitoraggio e il controllocentralizzato dal campo su reti di telecomunicazione a lungadistanza, incluso il monitoraggio di allarmi e i dati di processo.Sulla base delle informazioni ricevute dalle stazioni remote, icomandi automatici o manuali (eseguiti dall’operatore) sonoinviati agli apparecchi di controllo nelle stazioni remote, chesono spesso chiamati apparecchi di campo. Gli apparecchi dicampo controllano le operazioni locali come l’apertura e lachiusura di valvole ed interruttori, la collezione di dati daisensori e il monitoraggio dell’ambiente locale per gli allarmi.

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I sistemi DCS

I DCS sono usati nei processi dei controllo industriali come lagenerazione elettrica, la raffinazione di petrolio e gas, iltrattamento di acque chiare e nere, e la produzioneautomobilistica, alimentare e chimica. I DCS sono integraticome un’architettura di controllo che contiene un livello dicontrollo che supervisiona molteplici ed integrati sottosistemiche sono responsabili di controllare i dettagli di un processolocalizzato. Il controllo dei processi e dei prodotti sono di solitoottenuti impiegando cicli di controllo in retroazione e in avantidove le condizioni di processo e/o dei prodotti chiave sonoautomaticamente mantenuti intorno ad un desiderato set-point.I DCS sono usati intensamente nelle industrie basate sulprocesso.

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I PLC

I PLC sono apparecchi basati su computer che controllano idispositivi e i processi industriali. Mentre i PLC sonocomponenti dei sistemi di controllo usati nei sistemi SCADA eDCS, essi sono spesso i componenti primari in configurazionidi sistemi di controllo più piccole per fornire il controllo diregolazione di processi discreti come nelle linee diassemblaggio delle automobili e negli aeratori delle centralielettriche. I PLC sono usati in tutti i processi industriali.

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Processi industriali

Le industrie manifatturiere utilizzano due processi industriali:I Processi continui. Questi processi girano continuamente,

spesso con transizioni per eseguire diversi gradi di unprodotto. I processi manifatturieri continui sonotipicamente il flusso di vapore o del carburante in unacentrale elettrica, di petrolio in una raffineria, e ladistillazione in un impianto chimico.

I Processi batch (a lotti). Questi processi hanno distinti stepdi processamento, basati sulla quantità di materiale.Esiste uno step di inizio e di fine con la possibilità dioperazioni a regime durante gli step intermedi. I processia lotti sono di solito l’assemblaggio di parti meccaniche edelettroniche.

Entrambi le industrie, quelle basate sul processo e quellebasate sui lotti, utilizzano il medesimo tipo di sistemi dicontrollo, sensori e reti. Alcune fabbriche sono ibride.

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SCADA vs DCS/PLC I

Mentre i sistemi di controllo usate nelle industrie manifatturieree di distribuzione sono molto simili nel funzionamento, essisono differenti in alcuni aspetti.

I DCS o i sistemi controllati da PLC sono di solito locatiall’interno di un’industria o di un’area di impianto, comparati aisiti geograficamente distanti degli SCADA.

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SCADA vs DCS/PLC II

Le comunicazioni dei DCS e dei PLC sono basati su tecnologieLAN (Local Area Network) che sono tipicamente più affidabili ea maggiore velocità comparate con i sistemi di comunicazionea lunga distanza usati nei sistemi SCADA. I sistemi SCADAsono specificatamente progettati per gestire le sfide dellecomunicazioni a lunga distanza come ritardi e perdita dipacchetti.

I DCS e i PLC utilizzano un numero maggiore di ciclo chiusi dicontrollo rispetto ai sistemi SCADA poichè il controllo deiprocessi industriali è tipicamente più complicato rispetto alcontrollo di supervisione dei processi distribuiti.

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Funzionamento di un sistema di con-trollo industriale I

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Funzionamento di un sistema di con-trollo industriale II

I componenti chiave sono i seguenti:I Ciclo di controllo: un ciclo di controllo consiste di sensori

per la misura, di un controllore hardware come il PLC, diattuatori come valvole , interruttori, switches e motori, e dicomunicazione di variabili.

I Interfaccia Uomo-Macchina (Human Machine Interface -HMI). Gli operatori e gli ingegneri usano HMI perconfigurare i set points, gli algoritmi di controllo, e permodificare e stabilire i parametri nel controllore.L’interfaccia mostra anche le informazioni sullo stato delprocesso e le informazioni storiche.

I Diagnostica remota e utilità di manutenzione. Le utilità dimanutenzione e diagnostica sono usate per prevenire,identificare e ripristinare dai guasti.

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Funzionamento di un sistema di con-trollo industriale III

Un tipico sistema di controllo industriale contiene unaproliferazione di cicli di controllo, HMI, e unità di diagnostica emanutenzione, usando i protocolli di rete su architetture di reti.Spesso questi cicli sono annidati uno dentro l’altro, e/o sono incascata, dove il set point di un ciclo è basato sulla variabile diprocesso determinata da un altro ciclo. I cicli lavoranocontinuamente per l’intera durata del processo con tempi diciclo che variano dal millisecondo al minuto.

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Componenti di controllo I

I Server di controllo. Il server di controllo ospita il softwaredi controllo di supervisione del DCS o eventualmente delPLC che è progettato per comunicare con gli apparati dicontrollo a livello più basso. Il server di controllo accedead eventuali ulteriori moduli di controllo tramite una rete dicomunicazione

I SCADA server o Master Terminal Unit (MTU). Lo SCADAserver è un dispositivo che agisce come master in unsistema SCADA. Le Remote Terminal Unit e i PLC sonolocati remotamente nel campo e agiscono di solito comeslaves.

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Componenti di controllo II

I Remote Terminal Unit (RTU). Le RTU, chiamate ancheremote telemetry unit, hanno come compito specificoquello di essere unità di controllo e di acquisizione dati,per il supporto delle stazioni remoto SCADA. Le RTU sonodispositivi da campo spesso equipaggiati con interfacceradio wireless per supportare la connessione remota dovele connessioni basate su cavo sono indisponibili. Spesso iPLC hanno la funzione di apparecchi da campo perfunzionare come RTU; in questo caso, il PLC vienechiamato RTU.

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Componenti di controllo III

I Controllore a logica programmabile (Programmable LogicController - PLC). Il PLC è un piccolo computer industrialeoriginariamente pensato per eseguire le funzioni logicheeseguite da hardware elettrico, ossia relays, interruttore, econtatori o timer meccanici. I PLC si sono evoluti incontrollori con la capacità di controllare processicomplessi, e sono usati sostanzialmente in sistemiSCADA e DCS. Altri controllori usati a livello di camposonno i controllori di processo e le RTU; questi fornisconoil medesimo controllo dei PLC ma sono progettati perspecifiche applicazioni di controllo. Negli ambienti SCADA,i PLC sono spesso usati come dispositivi di campo perchèsono più economici, versatili, flessibili e configurabilirispetto alle RTU con scopi specifici.

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Componenti di controllo IV

I Dispositivi elettronici intelligenti (Intelligent ElectronicDevice - IED). Un IEC è un sensore/attuatore intelligenteche contiene l’intelligenza richiesta per acquisire dati,comunicare con altri dispositivi, ed eseguire calcoli locali econtrollo. Un IED può contenere un sensore di inputanalogico, un output analogici, capacità di controllo abasso livello, un sistema si comunicazione e una memoriadi programma in un unico apparato. L’uso di un IED neisistemi SCADA e DCS consente un controllo automatico alivello locale.

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Componenti di controllo V

I Interfaccia uomo macchina (HMI). L’interfaccia è unsoftware e un hardware che consente all’operatore umanodi monitorare lo stato di un processo sotto controllo,modificare le impostazioni di controllo per cambiare loscopo del controllo e manualmente disabilitare il controlloautomatico nel caso di emergenza. L’interfaccia permettead un ingegnere o ad un operatore di configurare i setpoint, gli algoritmi di controllo e i parametri del controllore.L’interfaccia mostra le informazioni sullo stato del display,le informazioni storiche, i report, ma anche altreinformazioni per gli operatori, gli amministratori, imanager, i partner industriali e altri utenti autorizzati.L’interfaccia potrebbe essere una piattaforma dedicata nelcentro di controllo, un laptop su una rete wireless o unbrowser connesso ad internet.

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Componenti di controllo VI

I Storico dei dati. Lo storico dei dati è un databasecentralizzato per immagazzinare tutte le informazioni diprocesso in un sistema di controllo industriale. Leinformazioni ottenute possono essere analizzate inmaniera diversa, dall’analisi stocastica alla pianificazionedell’azienda.

I Server di Input/Output. Il server di Input/Output è uncomponente di controllo responsabile per collezionare,accodare e fornire accesso alle informazioni del processodai sotto-componenti di controllo, come PLC, RTU e IED.Un server Input/Output può trovarsi nel server di controlloo in un computer esterno. Tale server può essere ancheusato per interfacciare componenti di controllo diterze-parti, come l’interfaccia uomo macchina e un serverdi controllo.

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Componenti di telecomunicazione I

Ci sono diverse caratteristiche di rete per ciascuno strato inuna gerarchia sistema di controllo. Topologie di rete attraversodiverse implementazioni di sistemi di controllo industrialevariano con i sistemi moderni usando strategie basate suInternet e di integrazione aziendale. Le reti di controllo si sonofuse con le reti aziendali per consentire ai tecnici di monitoraree controllare i sistemi al di fuori della rete del sistema dicontrollo. Il collegamento può anche consentire ai decisori alivello aziendale di ottenere l’accesso ai dati di processo. Diseguito è riportato un elenco delle principali componenti di unarete di controllo industriale, indipendentemente dalle topologiedi rete in uso:

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Componenti di telecomunicazione II

I Rete di campo. Le reti di campo collegano i sensori e glialtri apparecchi ad un PLC o ad un altro controllore. L’usodelle tecnologie di campo elimina il bisogno per uncollegamento punto-punto tra il controllore e ognidispositivo. Il messaggio inviato tra i sensori e il controlloreidentifica unicamente ognuno dei sensori.

I Rete di controllo. La rete di controllo connette il livello dicontrollo di supervisione ai moduli di controllo a livello piùbasso.

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Componenti di telecomunicazione III

I Router di comunicazione. Un router è un dispositivo dicomunicazione che trasferisce messaggi tra due reti. Gliusi più comuni per i router include la connessione da unaLAN a una WAN, e la connessione tra MTU e RTU su unarete di telecomunicazione per il sistema SCADA.

I Firewall. Un firewall protegge i componenti su una retemonitorando e controllando i pacchetti di comunicazioneusando politiche di filtraggio pre-definite. I firewall sonoanche utili nella gestione delle strategie dicompartimentazione dei sistemi di controllo industriali.

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Componenti di telecomunicazione IV

I Modem. Un modem è un dispositivo usato per convertireun dato digitale in un segnale che si possa trasmettere suuna linea telefonica per consentire ai dispositivi dicomunicare. I modem sono spesso usati nei sistemiSCADA per consentire comunicazioni a lunga distanza traMTU e i dispositivi nel campo. Sono anche usato neisistemi SCADA, DCS e nei PLC per ottenere l’accessoremoto per funzioni di operabilità, come mandare comandio modificare i parametri e per scopi diagnostici.

I Punti di accesso remoto. I punti di accesso remoto sonodispositivi, aree e luoghi distinti di una rete di controllo perconfigurare remotamente i sistemi di controllo e peraccedere ai dati di processo.

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I sistemi SCADA I

I sistemi SCADA sono usati per controllare asset dispersi la cuiacquisizione di dati centralizzata è importante quanto controllo.Questi sistemi sono utilizzati nei sistemi di distribuzione, comela distribuzione di acqua e i sistemi di raccolta delle acquereflue, gli oleodotti e i gasdotti, la trasmissione e ladistribuzione elettrica, il trasporto ferroviario e gli altri sistemi ditrasporto pubblico.

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I sistemi SCADA II

I sistemi SCADA integrano i sistemi di acquisizione dati con isistemi di trasmissione dati e i software HMI per fornire unsistema di monitoraggio e controllo centralizzato per processicon numerosi ingressi e uscite. I sistemi SCADA sonoprogettati per raccogliere informazioni sul campo, trasferirle inun computer centrale, e visualizzarle all’operatore in manieragrafica o testuale, consentendo all’operatore di monitorare ocontrollare un intero sistema da una sede centrale in temporeale. Sulla base della sofisticazione e la configurazione delsistema individuale, il controllo di ogni singolo impianto,operazione o l’attività può essere automatico, oppure puòessere eseguita da comandi dell’operatore.

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I sistemi SCADA III

I sistemi SCADA sono costituiti da hardware e software.L’hardware tipico include una MTU collocato in un centro dicontrollo, i dispositivi di comunicazione (ad esempio, radio,linea telefonica, via cavo o via satellite), e uno o più siti dicampo geograficamente distribuiti rappresentati da una RTU oda un PLC, che controlla attuatori e/o monitora i sensori. MTUimmagazzina ed elabora le informazioni dagli ingressi e leuscite dell’RTU, mentre l’RTU o il PLC controlla il processolocale. L’hardware di comunicazione consente il trasferimentodi informazioni e dati avanti e indietro tra la MTU e la RTU o ilPLC.

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I sistemi SCADA IV

Il software è programmato per dire al sistema che cosa equando monitorare, quale intervallo del parametro èaccettabile, e quale risposta avviare quando i parametri vannofuori dai valori accettabili. Un IED, come ad esempio un relè diprotezione, può comunicare direttamente alla master stationSCADA, o una RTU locale può interrogare gli IED perraccogliere i dati e passare allo SCADA master. IED fornisconoun’interfaccia diretta per controllare e monitorare leapparecchiature e i sensori. IED possono essere interrogatidirettamente e controllati dal master SCADA e nella maggiorparte dei casi hanno la programmazione locale che consente aIED di agire senza istruzioni dirette dal centro di controlloSCADA. I sistemi SCADA sono generalmente progettati peressere sistemi fault-tolerant con ridondanza significativaintegrata nell’architettura del sistema.

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27I sistemi SCADA

Generazioni dellearchitetture SCADA

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Un esempio di sistema SCADA I

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Generazioni dellearchitetture SCADA

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Un esempio di sistema SCADA II

Il centro di controllo ospita un server di controllo (MTU) e unrouter di comunicazione. Altri componenti sono il centro dicontrollo HMI, una postazioni di lavoro, e lo storico dei dati, chesono tutti collegati da una rete LAN. Il centro di controlloraccoglie e registra le informazioni raccolte dai siti di campo,visualizza le informazioni per la HMI, e può generare azionibasate su eventi rilevati. Il centro di controllo è ancheresponsabile per l’allarme centralizzato, analisi delle tendenze,e i report. Il campo esegue il controllo locale di attuatori esensori monitor.

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Un esempio di sistema SCADA III

I campi sono spesso dotati di una funzionalità di accessoremoto per consentire agli operatori sul campo per effettuarediagnosi a distanza e le riparazioni di solito tramite unaconnessione dial-up a parte o WAN. Protocolli dicomunicazione standard e proprietari in esecuzione sucomunicazioni seriali vengono utilizzati per il trasporto diinformazioni tra il centro di controllo e siti di campo utilizzandotecniche di telemetria come telefono, cavo, fibra, e la frequenzadella radio, come broadcast, forno a microonde e TV satellitare.

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Topologie di comunicazione I

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Topologie di comunicazione II

Le architetture di comunicazione variano tra le diverseimplementazioni.Punto-punto è funzionalmente la più semplice, tuttavia ècostosa poichè i canali individuali sono necessari per le singoleconnessioni.In una configurazione in serie, il numero di canali è ridotto, mala condivisione dei canali ha un impatto sull’efficienza e lacomplessità delle operazioni SCADA.L’uso delle configurazione serie-star e multi drop generano unadiminuzione dell’efficienza e un aumento della complessità delsistema.

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Topologie di comunicazione III

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Topologie di comunicazione IV

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Topologie di comunicazione V

Mostra un esempio di implementazione del sistema SCADA.Questo particolare sistema SCADA consiste di un centro dicontrollo primario e tre siti di campo. Un secondo centro dicontrollo di backup fornisce ridondanza in caso dimalfunzionamento del centro di controllo primario.Connessioni point-to-point sono utilizzati dal centro di controlloper le comunicazioni verso il campo, con due connessioni cheutilizzano la radio telemetria. Il terzo sito campo è locale alcentro di controllo e utilizza la rete geografica (WAN) per lecomunicazioni.

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Topologie di comunicazione VI

Un centro di controllo regionale si trova sopra il centro dicontrollo primario per un più elevato livello di controllo disupervisione. La rete aziendale ha accesso a tutti i centri dicontrollo attraverso la WAN, e al campo si può accedere daremoto per le operazioni di risoluzione dei problemi e dimanutenzione. Il centro di controllo primario sonda i dispositividi campo per i dati a intervalli definiti (ad esempio, 5 secondi,60 secondi, ecc) e può inviare i nuovi set point per undispositivo di campo, come richiesto. Oltre a richiedere einviare i comandi ad alto livello, il server SCADA guarda ancheper gli interrupt di priorità provenienti da sistemi di allarme delsito campo.

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Topologie di comunicazione VII

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Topologie di comunicazione VIII

Questo esempio comprende un centro di controllo ferroviarioche ospita il sistema SCADA e tre sezioni di un sistemaferroviario. Il sistema SCADA sonda le sezioni ferroviarie perinformazioni, come lo stato dei treni, sistemi di segnali, sistemidi trazione di elettrificazione, e distributori automatici di biglietti.Queste informazioni sono anche mostrate alle consoleoperatore all’interno del centro di controllo ferroviario. Ilsistema SCADA controlla anche ingressi operatore presso ilcentro di controllo ferroviario e disperde comandi operatore dialto livello verso i componenti della sezione ferroviaria. Inoltre,il sistema SCADA monitora le condizioni nelle singole tratteferroviarie e manda comandi basati su queste questionicondizioni (ad esempio, arrestare il treno per evitare cheentrare in una zona che è stato determinato ad essere allagatain base alle condizioni di monitoraggio).

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Generazioni delle architetture SCADA

A partire dagli 1980, i sistemi SCADA sono stati impiegati eutilizzati. A partire da quel momento due grandi cambiamentinella progettazione complessiva dei sistemi SCADA sonoavvenuti, rappresentando un totale di tre diverse generazioni diarchitetture SCADA. Il primo cambiamento è avvenuto alla finedegli anni 80, mentre il secondo è avvenuto negli anni 2000.

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Prima generazione: Monolitica I

Quando i sistema SCADA sono stati sviluppati, il concetto dellacomputazione era centrata sul sistema ”mainframe”, ossia unsingolo sistema monolitico che esegue tutte le funzioniassociate con un dato processo.Le reti erano tutte generalmente non esistenti, e ogni sistemacentralizzato è singolo. Come risultato, i sistemi SCADA eranosistemi stand alone con nessuna connettività verso altrisistemi.

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Prima generazione: Monolitica II

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Prima generazione: Monolitica III

Le reti WAN (Wide Area Networks) che sono stateimplementate per comunicare con le Remote Terminal Unit(RTU), sono state progettate con un solo scopo in mente:comunicare con le RTU nel campo e niente altro. Inoltre, iprotocolli WAN che si usano oggi non erano conosciuti in quelmomento.I protocolli usati nelle reti SCADA sono stati sviluppati daivenditori di dispositivi RTU e sono stati spesso trattati comeproprietari. Questo significa che, per alcuni protocolli delleRTU, a nessun altro venditore era consentito costruireapparecchi che comunicano tramite questi protocolli. Inoltre,questi protocolli erano generalmente molto ”magri”, poichè nonsupportavano virtualmente nessuna altra funzionalità oltre alloscan e al controllo all’interno del dispositivo remoto. Questosignificava che era generalmente impossibile mischiare altri tipidi traffico di dati con le comunicazioni RTU sulla rete.

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Prima generazione: Monolitica IV

La connettività alla stazione SCADA master era molto limitata;senza la connettività di rete, i collegamenti con il master eranostati in genere fatti a livello di bus tramite adattatori o controller,spesso proprietari, collegati alla backplane CPU.Ancora una volta, questo limita la connettività a quella fornitadal fornitore del sistema.

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Prima generazione: Monolitica V

La ridondanza in questi sistemi di prima generazione è statocompiuta mediante l’uso di due sistemi mainframeidenticamente attrezzati collegati a livello bus. Un sistema èconfigurato come sistema primario, mentre il secondo è statoconfigurato come sistema di standby. La funzione principaledel sistema di stand-by è di controllare il primario e sostituire incaso di guasto rilevato. Questo tipo di funzionamento instandby significava che poca o nessuna elaborazione è statofatto nel sistema standby.La connettività limitata a sistemi esterni è disponibile attraversoconnessioni seriali a bassa velocità utilizzando standard dicomunicazione, come ad esempio RS-232.In breve, la prima generazione di sistemi SCADA è statogeneralmente limitato a hardware, software, e i dispositivicorrelati periferici che sono stati forniti, o comunque scelti, dalvenditore SCADA.

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Seconda generazione: Distribuita I

La successiva generazione di sistemi SCADA ha cominciato aprendere vantaggio indirizzo di sviluppi e miglioramenti nellaminiaturizzazione del sistema e tecnologia di rete locale (LAN)per distribuire l’elaborazione su più sistemi. Stazioni multiple,ciascuno con una funzione specifica, sono stati collegati aduna LAN e reciprocamente informazioni in tempo realecondivisi. Queste stazioni sono tipicamente della classeminicomputer, piuttosto che mainframe, e erano più piccole emeno costosi rispetto ai loro predecessori prima generazione.

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Seconda generazione: Distribuita II

Alcune di queste stazioni distribuite servivano come processoridi comunicazione, comunicando soprattutto conapparecchiature da campo, come ad esempio RTU. Alcuniservivano come interfacce operatore, che fornisce l’interfacciauomo-macchina (HMI) per gli operatori del sistema. Altriancora servivano come processori di calcolo o databaseserver. La distribuzione delle funzioni dei sistemi SCADAindividuali su più sistemi fornisce più potenza per il sistema nelsuo complesso rispetto a quella che sarebbe stata disponibilein un singolo processore.

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Seconda generazione: Distribuita III

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Seconda generazione: Distribuita IV

Le reti che collegavano questi singoli sistemi sonogeneralmente basati su protocolli LAN e non erano in grado diraggiungere oltre i limiti dell’ambiente locale. Alcuni deiprotocolli LAN che sono stati utilizzati erano di naturaproprietaria, quando il venditore ha creato un proprio protocollodi rete o la versione di esso, piuttosto che utilizzare unoesistente dallo scaffale. Questo ha permesso un fornitore diottimizzare il suo protocollo LAN per il traffico in tempo reale,ma è limita (o effettivamente elimina) il collegamento didispositivi di rete da altri fornitori per la SCADA LAN.

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Seconda generazione: Distribuita V

La distribuzione della funzionalità del sistema di tutti i sistemi direte collegati serviva non solo per aumentare la potenza dielaborazione, ma anche per migliorare la ridondanza el’affidabilità del sistema nel suo complesso. Piuttosto che ilsemplice schema di failover primario/standby che è statoutilizzato in molti sistemi di prima generazione, l’architetturadistribuita spesso mantiene tutte le stazioni della LAN in unostato online per tutto il tempo. Ad esempio, se una stazioneHMI dovesse fallire, un’altra stazione HMI potrebbe essereusato per azionare il sistema senza aspettare per il failover dalsistema primario al secondario.

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Seconda generazione: Distribuita VI

La WAN in uso per comunicare con i dispositivi in campo eranoin gran parte invariata dallo sviluppo della connettività LAN trale stazioni locali sul master SCADA. Queste reti dicomunicazione esterne erano ancora limitati a protocolli RTU enon erano disponibili per altri tipi di traffico di rete. Come nelcaso con la prima generazione di sistemi, la secondagenerazione di sistemi SCADA stato inoltre limitato ahardware, software, e periferiche che erano purchè, o almenoselezionato, dal venditore.

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Terza generazione: Networked I

La terza generazione dei sistemi SCADA è strettamente legataa quella della seconda generazione, con la differenzaprincipale di un’architettura a sistema aperto piuttosto che unambiente proprietario controllato dal venditore. Ci sono ancorasistemi collegati in rete che condividono le funzioni di stazionemaster. Ci sono ancora RTU che utilizzano i protocolli chesono proprietari. Il principale miglioramento della terzagenerazione è quella di aprire l’architettura del sistema, cheutilizza standard aperti e protocolli e che permettono didistribuire le funzionalità SCADA attraverso una rete WAN enon solo una LAN.

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Terza generazione: Networked II

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Terza generazione: Networked III

Gli standard aperti eliminano un certo numero di limitazionidelle precedenti generazioni di sistemi SCADA. L’utilizzo disistemi "pronti da utilizzare" rende più facile per l’utentecollegare periferiche di terze parti (come i personal computer,stampanti, unità disco, unità nastro, ecc) per il sistema e / o larete.Come si sono trasferiti a sistemi "aperti" o a sistemi "pronti", ivenditori SCADA si sono gradualmente tolti dal business dellosviluppo hardware. Questi venditori hanno guardato aivenditori di sistemi, quali Compaq, Hewlett-Packard e SunMicrosystems per la loro esperienza nello sviluppo dipiattaforme informatiche di base e software del sistemaoperativo. Questo consente ai fornitori SCADA di concentrare illoro sviluppo in una zona dove si possono aggiungere valorespecifico al sistema che di software stazione master SCADA.

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Terza generazione: Networked IV

Tenete a mente che le reti aperte, standard stabiliti, eoff-the-shelf sistemi non sono una panacea per tutti i limiti deisistemi chiusi o proprietari. I sistemi aperti miglioranonotevolmente la connettività a sistemi esterni, ma non cipossono essere ancora limitazioni di interconnessione, anchecon sistemi o apparecchiature che devono rispettare gli stessistandard.Il miglioramento importante nei sistemi SCADA di terzagenerazione deriva dall’uso di protocolli WAN, come TCP / IP,per la comunicazione tra la stazione master e apparecchiaturedi comunicazione. Questo permette alla porzione dellastazione master che è responsabile per la comunicazione condispositivi di campo, di essere separata dalla stazione master"propria" attraverso una WAN.

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Terza generazione: Networked V

Alcuni produttori stanno anche producendo RTU che sono ingrado di connettersi a reti Ethernet e la comunicazione con lastazione master tramite il protocollo IP. Un esempio sono queifornitori che stanno ora vendendo RTU che utilizzano ilDistributed Network Protocol (DNP) over IP.Un altro vantaggio determinata dalla distribuzione dellafunzionalità SCADA su una WAN è quella di disastrosopravvivenza. La distribuzione di elaborazione attraverso unaLAN SCADA nella seconda generazione ha miglioratol’affidabilità, ma nel caso di perdita totale della societàtelefonica che ospita il master SCADA, l’intero sistema puòessere perso pure. Distribuendo il trattamento di tuttiassicurare fisicamente luoghi separati, diventa possibilecostruire un sistema SCADA in grado di sopravvivere allaperdita totale di un qualsiasi locazione. Per alcuneorganizzazioni che vedono SCADA come funzionesuper-critico, questo può essere un vero vantaggio.


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