SCADA là một phần của làn sóng Công nghiệp 4.0 - nhưng liệu đó chỉ là sự cường điệu hay nó thực sự có vị trí trong doanh nghiệp của bạn?
Đây là câu hỏi đáng để hỏi và trả lời, đặc biệt là nếu bạn muốn duy trì khả năng cạnh tranh ngay bây giờ. Bạn có nhiều lựa chọn và bạn cần biết chúng là gì.
Ứng dụng SCADA hỗ trợ doanh nghiệp thông qua giám sát từ xa. Ứng dụng này thường được sử dụng để kiểm soát các chức năng quan trọng và thu thập dữ liệu đầu vào để giúp hoạt động của bạn diễn ra suôn sẻ.
SCADA đã trở thành chìa khóa để kiểm soát hệ thống điện thông minh hơn, tiết kiệm chi phí hơn. Sau đây là mọi thứ bạn cần biết để đảm bảo nó phù hợp với bạn.
SCADA là gì?
SCADA là từ viết tắt của Supervisory Control and Data Acquisition (Kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu). SCADA dùng để chỉ hệ thống điều khiển tự động được ưa chuộng trong các ngành công nghiệp quy mô lớn như dầu khí, nước, điện, dược phẩm và các ngành công nghiệp, sản xuất, xây dựng và kỹ thuật quy mô lớn khác.
Nhưng SCADA có thể khó xác định vì nó không phải là một công nghệ cụ thể - nó là một quy trình. Hãy nghĩ về nó như một chương trình ứng dụng nhận dữ liệu hoạt động về một loạt các hệ thống. Sau đó, ứng dụng sử dụng dữ liệu đầu vào để kiểm soát và tối ưu hóa hoạt động của hệ thống theo cách chủ động hoặc thậm chí là dự đoán.
Bạn bắt đầu với một hệ thống tập trung giám sát và kiểm soát nhiều địa điểm, từ một nhà máy đơn lẻ đến một loạt nhà máy phức tạp trải dài khắp cả nước.
SCADA hoạt động bằng cách xử lý tín hiệu đầu vào từ các công tắc và thiết bị. Người dùng từ xa có thể đọc dữ liệu đến mà không cần có mặt và sau đó điều khiển thiết bị.
Ứng dụng này cũng dựa trên cơ sở dữ liệu phân tán của các thẻ hoặc điểm trên toàn bộ nhà máy. Các điểm này là thông tin về các giá trị đầu vào hoặc đầu ra riêng lẻ cho hệ thống SCADA biết những gì đang xảy ra với thiết bị đang được giám sát và kiểm soát.
SCADA cũng thu thập và lưu trữ siêu dữ liệu như bộ điều khiển logic lập trình (PLC), đường dẫn đăng ký và số liệu thống kê cảnh báo. Kiến trúc hỗ trợ chung:
- Kiểm soát các quy trình công nghiệp từ xa hoặc tại địa điểm cụ thể.
- Theo dõi, thu thập và xử lý dữ liệu theo thời gian thực.
- Tương tác trực tiếp với các thiết bị như cảm biến, van, máy bơm và động cơ thông qua phần mềm HMI.
- Ghi lại sự kiện vào tệp nhật ký.
Khi bạn xem mô hình SCADA dưới dạng đồ họa, bạn có thể dễ dàng thấy rằng đó là một vòng phản hồi với các nhánh phân tích song song. Ví dụ, sử dụng cảm biến nhiệt độ và RTU, máy chủ SCADA nhận thông tin về thông tin để phân tích và ra quyết định thêm.
Các thành phần phổ biến của hệ thống SCADA bao gồm:
- Thiết bị đầu cuối từ xa (RTU):Một thiết bị hiện trường, chẳng hạn như PLC, truyền dữ liệu cảm biến/thiết bị hiện trường bằng các giao thức truyền dữ liệu công nghiệp. RTU mạnh hơn PLC vì chúng là bộ điều khiển thông minh được sử dụng để khẳng định quyền kiểm soát đối với các thiết bị khác, sau đó tự động hóa các quy trình công nghiệp.
- Radio/Modem:Thông qua truyền dẫn không dây, radio và modem gửi và nhận dữ liệu thời gian thực một cách hiệu quả và đáng tin cậy.
- Cảm biến/Bộ chuyển đổi:Cảm biến nhận tín hiệu từ các hệ thống vật lý và sau đó truyền chúng qua hệ thống đo từ xa và điều khiển. Các cảm biến này giúp kỹ thuật viên/người vận hành hệ thống SCADA đo lường và thu thập dữ liệu từ xa.
- Bộ lặp:Giống như vệ tinh, bộ lặp nhận và truyền lại tín hiệu trên khoảng cách xa, ngay cả khi có chướng ngại vật.
- Chủ SCADA:Master là bảng điều khiển, trạm điều khiển trung tâm cho tất cả các hoạt động khác. Nó có thể là một máy tính hoặc nhiều máy chủ, ứng dụng phần mềm, RTU và PLC cho các hoạt động phức tạp hơn.
- Phần mềm giám sát:Phần mềm giám sát có trách nhiệm hướng dẫn hệ thống và thiết lập đường cơ sở cho các hướng dẫn dữ liệu. Các hướng dẫn này chỉ đạo cách hệ thống tương tác với tất cả phần cứng, những giá trị nào được mong đợi và những số liệu hiệu suất nào được yêu cầu.
- Giao diện người máy (HMI):Khi máy chủ SCADA quét dữ liệu, phần mềm HMI sẽ phát hiện tình trạng báo động và cho người vận hành biết cần tìm gì.
SCADA không chỉ là vấn đề tiện lợi. Nó cũng có thể là vấn đề bảo mật.
Các ngành công nghiệp như dầu khí, nhà máy điện và thủy điện, cơ sở xử lý nước và nước thải, và các trạm giám sát môi trường đều phụ thuộc vào truyền thông SCADA và thu thập dữ liệu vì những nguồn lực này ở rất xa.
Ngay cả khi có thể truy cập được, đôi khi việc người vận hành nhà máy thức vẫn an toàn hơn, đặc biệt là nếu hệ thống giám sát từ xa có thể thực hiện các nỗ lực đo lường và thu thập thông tin thường xuyên.
Giếng dầu, giếng nước và nhà máy điện chỉ là một vài ví dụ về tài sản dựa vào kiến trúc SCADA dựa trên hoạt động đo từ xa theo kiểu cũ.
Giám sát từ xa
Các ứng dụng SCADA sẽ chẳng có ý nghĩa gì nếu không có hệ thống giám sát từ xa.
Đo từ xa là một phần quan trọng trong việc thu thập, tiếp nhận, giám sát và phân tích dữ liệu đầu vào về tình trạng thiết bị theo thời gian thực.
Hệ thống thời tiết đo lường, giám sát và dự báo thời tiết là một ví dụ điển hình về hệ thống giám sát từ xa. Giám sát từ xa được thực hiện từ xa và yêu cầu một bộ công cụ thu thập dữ liệu được kết nối (thậm chí không dây) với một bộ hệ thống CNTT.
Việc giao tiếp giữa hai giao diện được thực hiện thông qua các công nghệ như vô tuyến, siêu âm, hồng ngoại, điện thoại hoặc mạng máy tính.
Có bốn loại thiết bị đo từ xa được sử dụng trong SCADA:
- Có dây:Nằm trong nhà máy và bao gồm Ethernet, đường dây điện thoại quay số và đường dây thuê bao đến các địa điểm từ xa.
- Không dây:Bao gồm các mạng không dây tại nhà máy như Wi-Fi, mạng di động, vệ tinh và mạng vô tuyến điểm-điểm có bộ lặp.
- Biểu quyết:việc báo cáo ở đây dựa trên các trường hợp ngoại lệ.
- Hỗn hợp:Sự kết hợp của một hoặc nhiều đơn vị trước đó.
Đo từ xa đang ngày càng trở nên hữu ích với sự ra đời của dữ liệu lớn. Nó cung cấp một hệ thống vận chuyển giàu dữ liệu có thể được tăng cường với trí thông minh phức tạp và chi tiết thông qua tổng hợp trong một hệ thống tập trung.
Hệ thống SCADA hiện đại
Các hệ thống SCADA hiện đại ngày càng dựa vào các ứng dụng SCADA trên nền tảng đám mây để tái thiết kiến trúc SCADA.
Các khái niệm trong mô hình là giống nhau, nhưng các thiết bị vật lý thường được số hóa và tự động hóa, giúp các hoạt động trực quan hơn, linh hoạt hơn và có khả năng mở rộng hơn.
Các hệ thống SCADA hiện đại ngày nay mang đến những thiết bị điều khiển tốt nhất cho tính linh hoạt và chức năng của CNTT. Các hệ thống SCADA hiện đại đều hướng đến các hoạt động thời gian thực: truy cập, minh bạch, kiểm soát và ra quyết định.
Bảy nguyên tắc vàng cho sự thành công của SCADA
Hiệu quả thực sự của SCADA nằm ở vai trò của nó trong các mục tiêu rộng hơn của tổ chức.
SCADA chiếm vị trí rất chiến lược ở trung tâm của kim tự tháp tự động hóa:
Thông qua hoạt động của mình, SCADA kiểm soát và giám sát dữ liệu và hoạt động đầu vào theo đúng mục đích.
Nó cũng phản hồi và gửi thông tin quan trọng đến phần mềm MES và ERP. Việc triển khai SCADA thành công cho phép bạn biến dữ liệu hoạt động thành thông tin kinh doanh và lập kế hoạch có thể hành động.
1) Vấn đề hệ thống
Hệ thống bạn chọn phải phù hợp với yêu cầu của ngành và lĩnh vực của bạn, cũng như phải là nhà cung cấp có uy tín về các giải pháp có khả năng mở rộng.
2) Tích hợp mạng lưới của bạn một cách chính xác
Thời gian chết có phải là điều không thể tránh khỏi khi di chuyển từ hệ thống này sang hệ thống khác không? Thời gian chết nghiêm trọng có thể có nghĩa là mất dữ liệu, tính toàn vẹn của dữ liệu bị xâm phạm hoặc có thể truyền dữ liệu không chính xác. Hãy lập kế hoạch cho những tình huống bất trắc này, vì bất kỳ mất mát nào cũng có thể là thảm họa.
3) Chuẩn bị cho các mối nguy hiểm về môi trường
RTU cung cấp cho người vận hành quyền truy cập an toàn hơn vào thông tin có liên quan. Nhưng ngay cả RTU cũng có thể bị hư hỏng khi tiếp xúc với môi trường khắc nghiệt. Hãy chọn thiết bị đáp ứng được khí hậu khu vực của bạn và lịch bảo trì thường xuyên (hoặc thậm chí là dự đoán).
4) Kế hoạch thay thế các đơn vị lỗi thời
Một đơn vị lỗi thời theo kế hoạch có nghĩa là bạn có thể lập kế hoạch thay thế. Ngoài ra, hãy chắc chắn chọn các thành phần SCADA được thiết kế để mở rộng trong tương lai và tối đa hóa tính linh hoạt của thiết bị.
5) Tránh xa các mối đe dọa an ninh
Việc vận hành phần mềm cũng quan trọng như việc triển khai nó.
68% chuyên gia CNTT cho biết các cuộc tấn công từ chối dịch vụ (còn gọi là DDOS) là cách phổ biến nhất để phá vỡ và khai thác các hệ thống SCADA.
Mặc dù SCADA rất mạnh mẽ, nhưng nó vẫn dễ bị tấn công.
Một phần của lỗ hổng này xuất phát từ cách Internet công nghiệp vạn vật (IIOT) đang thay đổi lĩnh vực đo lường và kiểm soát.
An ninh mạng cho SCADA cần phải chủ động và có tính dự đoán như việc giám sát và bảo trì các thiết bị.
6) Đánh giá lỗ hổng thường xuyên
Hãy xem xét đánh giá mối đe dọa và lỗ hổng, chẳng hạn như bảo trì thiết bị thường xuyên và phòng ngừa. Báo cáo các cuộc tấn công là không đủ - để bảo vệ mạng hệ thống SCADA của bạn, bạn cần một chương trình phòng ngừa cụ thể.
Ngay cả những hệ thống khép kín không có giao diện truyền thông bên ngoài cũng có nguy cơ.
Điều này rất quan trọng, không thể tránh khỏi và cần thiết. Chạy tất cả các kịch bản và loại tấn công có thể xảy ra bằng cách sử dụng các chuyên gia nội bộ hoặc bên ngoài, cũng như các kỹ thuật viên giàu kinh nghiệm biết cách ứng phó với các cuộc tấn công bên ngoài.
7) Đạt được sự cân bằng
Vị trí chiến lược của SCADA giữa công nghệ vận hành và các sáng kiến lập kế hoạch tiên tiến khiến nó trở thành một công cụ mạnh mẽ cho trí tuệ kinh doanh.
Nhưng chỉ khi bạn cân bằng được giữa bảo mật và tích hợp. Đảm bảo rằng các hệ thống khác nhau trên một mạng lưới rộng có thể tương tác với nhau, đồng thời vẫn đảm bảo rằng nó không đủ mở để có nguy cơ bị xâm nhập bởi các thiết bị độc hại.
Phần kết luận
Industrial MAX biết rằng phần mềm SCADA là nhiệm vụ quan trọng. Là một đơn vị tích hợp thiết bị và điều khiển được chứng nhận, chúng tôi đã thấy SCADA sẵn sàng đưa vai trò của mình như một trung tâm tình báo có giá trị lên một tầm cao mới.
Thay vì IIOT đẩy các hệ thống SCADA ra khỏi hoạt động, chúng ta đang thấy các ưu tiên như tính linh hoạt và ra quyết định dựa trên dữ liệu đang định hình lại khả năng của các hệ thống SCADA hiện đại.
Vì tích hợp là vấn đề gia đình nên hệ thống SCADA không đi đến đâu cả.
Thay vào đó, chúng ta sẽ xem các đặc điểm của IIOT như điện toán đám mây, tính di động và phân tích, trí tuệ nhân tạo, máy học, v.v. là những chỉ báo cho việc lựa chọn và triển khai phần mềm HIM/SCADA thành công.