פרק 5-א': מערכות בקרה ומערכת Supervisory control and data acquisition SCADA

פרק 5-א': מערכות בקרה ומערכת Supervisory control and data acquisition SCADA

SCADA היא מערכת בקרה תעשייתית המשמשת לניטור ובקרה של תשתיות או תהליכים מבוססי מתקנים, לרוב על פני מרחקים גדולים. מערכות SCADA אוספות נתונים מחיישנים בזמן אמת, מה שמאפשר למפעילים לראות ולשלוט במצב של תהליכים תעשייתיים שונים. זוהי ארכיטקטורת מערכת בקרה הכוללת מחשבים, תקשורת נתונים ברשת וממשקי משתמש גרפיים לפיקוח ברמה גבוהה של מכונות ותהליכים. זה מכסה גם חיישנים והתקנים אחרים, כגון בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות, שמתממשקים עם מפעל תהליכים או מכונות.

מערכת בקרה היא קבוצה של מכשירים מכניים או אלקטרוניים המווסתים מכשירים או מערכות אחרות באמצעות לולאות בקרה. בדרך כלל, מערכות הבקרה ממוחשבות. מערכות בקרה מהוות חלק מרכזי בייצור והפצה בתעשיות רבות. טכנולוגיית אוטומציה משחקת תפקיד גדול במערכות אלו.

קיימים בעיקר 2 סוגי מערכת הבקרה:

• מערכות בקרת לולאה פתוחה (מערכות בקרת ללא משוב)
• מערכות בקרה במעגל סגור (מערכות בקרת משוב)

תפיסת SCADA פותחה כדי להיות אמצעי אוניברסלי לגישה מרחוק למגוון מודולי בקרה מקומיים, שיכולים להיות מיצרנים שונים ולאפשר גישה באמצעות פרוטוקולי אוטומציה סטנדרטיים. בפועל, מערכות SCADA גדולות הפכו דומות מאוד למערכות בקרה מבוזרות בתפקוד, תוך שימוש במספר אמצעי התממשקות עם המפעל. הם יכולים לשלוט בתהליכים בקנה מידה גדול שיכולים לכלול מספר אתרים, ולעבוד על מרחקים גדולים וגם על מרחקים קטנים. זהו אחד הסוגים הנפוצים ביותר של מערכות בקרה תעשייתיות, למרות החששות שמערכות SCADA יהיו פגיעות ללוחמת סייבר/טרור סייבר.

ממשקי המפעיל המאפשרים ניטור והנפקת פקודות תהליך, כמו שינויי נקודת קביעת בקר, מטופלים באמצעות מערכת המחשב SCADA. הפעולות הכפופות, למשל. לוגיקית הבקרה או חישובי הבקר בזמן אמת מבוצעים על ידי מודולים מחוברים לרשת המחוברים לחיישני השדה ולמפעילים.

תהליכים תשתיתיים שבהם מעורבת SCADA כוללים חלוקת גז ונפט, חשמל, חלוקת מים. שירותים ציבוריים כוללים מערכת תעבורת אוטובוסים, שדה תעופה. מערכת SCADA לוקחת את קריאת המונים ובודקת את מצב החיישנים במרווחי זמן קבועים כך שהיא דורשת התערבות מינימליות של בני אדם.

מרכיבי מפתח של מערכת SCADA

• ממשק אדם-מכונה (HMI): ממשק המשתמש שבו הנתונים מומחשים והפעולות נשלטות.
• RTUs (Remote Terminal Units): התקנים המופצים בשטח הממירים אותות חיישנים לנתונים דיגיטליים ושולחים אותם למחשב מרכזי.
• PLCs (בקרי לוגיקה מתוכנתים): מחשבים תעשייתיים קטנים המבצעים פעולות בקרה בשטח.
• יחידות מאסטר SCADA (מחשב בקרה ראשי): הרכז המרכזי של מערכת SCADA שאוסף נתונים ומנפיק פקודות בקרה.
• רשת תקשורת: התשתית המחברת את המערכת המרכזית של SCADA עם PLCs ו-RTUs.

מבנה מערכת SCADA

מבחינת חומרה, ניתן חלק בגסות את מערכת SCADA לשני חלקים:

1. שכבת לקוח: נותנת מענה לאינטראקציה בין אדם למכונה.
2. שכבת שרת נתונים: מטפלת ברוב התהליך של פעילויות הנתונים

מבחינת תוכנה, רוב השרתים משמשים לריבוי משימות ומסד נתונים בזמן אמת. חלק מהשרתים אחראים על איסוף וטיפול בנתונים. שאר השרתים מרכזים נתוני מגמה, אבחון וניהול מידע כגון נהלי תחזוקה מתוזמנים, מידע לוגיסטי, שרטוטים מפורטים עבור חיישן או מכונה מסוימים ומדריכיםלפתרון בעיות במערכת מומחה. המשמעות היא שהמפעיל יכול לראות ייצוג סכמטי של המפעל הנשלט.

מערכת SCADA מבצעת את הפונקציות הבאות:

• רכישות נתונים
• תקשורת נתונים
• הצגת מידע/נתונים
• ניטור/בקרה

פונקציות אלו מבוצעות על ידי חיישנים, RTUs, בקרים, רשת תקשורת. החיישנים משמשים לאיסוף המידע, ה-RTUs משמשים לשליחת המידע לבקר ולהצגת מצב המערכת. בהתאם למצב המערכת המוצג, המשתמש יכול לתת את הפקודה לרכיבי מערכת אחרים. פעולה זו נעשית על ידי רשת התקשורת.

• רכישות נתונים: המערכת בזמן אמת מורכבת מאלפי רכיבים וחיישנים. חשוב מאוד לדעת את המצב של רכיבים וחיישנים מסוימים. לדוגמה, חלק מהחיישנים מודדים את זרימת המים מהמאגר למיכל המים וחלק מהחיישנים מודדים את לחץ הערך בזמן שהמים משתחררים מהמאגר.
• תקשורת נתונים: מערכת SCADA משתמשת ברשת קווית כדי לתקשר בין משתמשים והתקנים. יישומים בזמן אמת משתמשים בהרבה חיישנים ורכיבים שיש לשלוט בהם מרחוק. מערכת SCADA משתמשת בתקשורת אינטרנט. כל המידע מועבר דרך האינטרנט באמצעות פרוטוקולים ספציפיים. חיישנים וממסרים אינם מסוגלים לתקשר עם פרוטוקולי הרשת ולכן RTUs משמשים לתקשורת חיישנים וממשקי רשת.
• הצגת מידע/נתונים: לרשתות המעגלים הרגילות יש כמה אינדיקטורים שיכולים להיות גלויים לשליטה אבל במערכת SCADA בזמן אמת, ישנם אלפי חיישנים ואזעקה שאי אפשר לטפל בהם בו זמנית. מערכת SCADA משתמשת בממשק אדם-מכונה (HMI) כדי לספק את כל המידע שנאסף מהחיישנים השונים.
• פעולות בקרה: מערכת SCADA משתמשת במתגים שונים להפעלת כל מכשיר ומציגה את מצב אזור הבקרה. ניתן להפעיל/לכבות כל חלק בתהליך מתחנת הבקרה באמצעות מתגים אלה. מערכת SCADA מיושמת כך שתעבוד אוטומטית ללא התערבות אנושית אך במצבים קריטיים היא מטופלת על ידי כוח אדם.

התכונה המרכזית של מערכת SCADA היא היכולת שלה לבצע פעולת פיקוח על מגוון מכשירים קנייניים אחרים.

• רמה 0 מכילה את התקני השטח כגון חיישני זרימה וטמפרטורה, ורכיבי בקרה סופיים, כגון שסתומי בקרה.
• רמה 1 מכילה את מודולי הקלט/פלט המתועשים (I/O) ואת המעבדים האלקטרוניים המבוזרים המשויכים אליהם.
• רמה 2 מכילה את מחשבי הפיקוח, אשר אוספים מידע מצמתי מעבד במערכת, ומספקים למפעיל מסכי שליטה.
• רמה 3 היא רמת בקרת הייצור, שאינה שולטת ישירות בתהליך, אלא עוסקת בניטור ייצור ויעדים.
• רמה 4 היא רמת תזמון הייצור.

רמה 1 מכילה את בקרי הלוגיקה הניתנים לתכנות (PLC) או יחידות מסוף מרוחקות (RTUs).

רמה 2 מכילה את קריאות SCADA לקריאות ודוחות מצב ציוד המועברים לרמה 2 SCADA כנדרש. לאחר מכן, הנתונים נאספים ומעצבים בצורה כזו שמפעיל חדר בקרה המשתמש ב-HMI (ממשק מכונה אנושי) יכול לקבל החלטות פיקוח כדי להתאים או לעקוף בקרות RTU (PLC) רגילות. נתונים עשויים להיות מוזנים גם להיסטוריון, הבנויים לרוב על מערכת ניהול מסדי נתונים של סחורות, כדי לאפשר ביקורת מגמה וביקורת אנליטית אחרת.

מערכות SCADA משתמשות בדרך כלל במסד נתונים של תגים, המכיל רכיבי נתונים הנקראים תגים או נקודות, המתייחסים למכשור או מפעילים ספציפיים בתוך מערכת התהליך. נתונים מצטברים על רקע הפניות ייחודיות אלה לתג ציוד בקרת תהליך.

יישומים של מערכות SCADA במגזרים

דוגמאות למערכות בקרה בחיי היום יום כוללות מזגן, מקרר, מזגן, מיכל שירותים לאמבטיה, מגהץ אוטומטי ותהליכים רבים בתוך מכונית - כמו בקרת שיוט.

ייצור והפצת חשמל

ניהול מים ושפכים

תעשיית שמן וגז

ייצור וייצור

מערכות ניהול מבנים

רשתות תחבורה

חקלאות והשקיה

דוגמאות לשימוש

ניתן לבנות מערכות גדולות וקטנות כאחד באמצעות תפיסת SCADA. מערכות אלו יכולות לנוע בין עשרות לאלפי לולאות בקרה בלבד, תלוי באפליקציה. תהליכים לדוגמה כוללים תהליכים תעשייתיים, תשתיות ומתקנים, כמתואר להלן:

• תהליכים תעשייתיים כוללים ייצור, בקרת תהליכים, ייצור חשמל, ייצור וזיקוק, ועשויים לפעול במצבים מתמשכים, אצווה, חוזרים או נפרדים.
• תהליכי תשתית עשויים להיות ציבוריים או פרטיים, וכוללים טיפול והפצת מים, איסוף וטיפול בשפכים, צינורות נפט וגז, הולכה והפצה של חשמל וחוות רוח.
• תהליכי מתקנים, כולל מבנים, שדות תעופה, ספינות ותחנות חלל. הם מפקחים ובקרה על מערכות חימום, אוורור ומיזוג אוויר (HVAC), גישה וצריכת אנרגיה.

היתרונות של מערכות SCADA

• ניתוח ובקרה של נתונים בזמן אמת: מערכות SCADA מספקות למפעילים נתונים חיים, המאפשרים תגובה מהירה לתנאים משתנים.
• יעילות ופרודוקטיביות משופרים: על ידי אוטומציה של משימות שחוזרות על עצמן ואופטימיזציה של בקרת התהליך, מערכות SCADA מגדילות את היעילות התפעולית.
• בטיחות משופרת: מערכות SCADA יכולות לכבות באופן אוטומטי חלקים בתהליך במקרה של תקלה, ועלולה למנוע מצבים מסוכנים.
• הפחתת עלויות: צורך מופחת בהתערבות אנושית מתורגם לחיסכון בעלויות לאורך זמן.

נתונים היסטוריים לניתוח: מערכות SCADA מאחסנות נתונים היסטוריים, שיכולים לשמש לניתוח מגמות ותכנון עתידי.

אתגרים ודאגות אבטחה

• סיכוני אבטחת סייבר: כמערכות מחוברות, רשתות SCADA חשופות לפריצות והתקפות סייבר אחרות.
• אינטגרציה עם מערכות קיימות: לא כל המערכות מדור קודם תואמות לטכנולוגיית SCADA חדשה, מה שעלול להוביל לאתגרי אינטגרציה מורכבים.
• עלות הטמעה ותחזוקה: העלויות הראשוניות עבור הטמעת מערכת SCADA יכולות להיות גבוהות, ותחזוקה שוטפת היא חיונית.

SCADA ו- Industry 4.0

הרעיון של Industry 4.0 מייצג עידן חדש במהפכה התעשייתית המתמקד בקישוריות, אוטומציה ונתונים בזמן אמת. מערכות SCADA מתפתחות באופן טבעי כדי להשתלב במסגרת זו, משתלבות במכשירי IoT וממנפות ניתוח נתונים גדולים, למידת מכונה וטכנולוגיות ענן. אבולוציה זו מעצימה תעשיות לקבל החלטות מושכלות יותר מונעות נתונים ולהפוך את התהליכים שלהן לאוטומטיים יותר.

מערכות SCADA הן חלק הכרחי מפעילות תעשייתית מודרנית. הם מאפשרים לעסקים לתחזק ולשלוט בתהליכים מורכבים, לנטר תנאים בזמן אמת, לשפר את הפרודוקטיביות ולהבטיח את בטיחות הפעילות והעובדים. ככל שתעשיות מתקרבות לחזון של Industry 4.0, ככל הנראה מערכות SCADA ימשיכו להתפתח, תוך התאמה לאתגרים של הנוף התעשייתי החדש, תוך המשך למלא תפקיד מרכזי בתעשיות הקריטיות ביותר בעולם.

ממשק אדם-מכונה (Human Machine Interface: HMI)

ממשק מכונה אנושית HMI הוא התקן I/O הנשלט באופן ידני להצגת נתוני התהליך על ידי מפעיל אנושי. הוא משמש כדי להנפיק את מידע הניהול יחד עם נהלי תחזוקה מתוזמנת, סכמטיקה מפורטת, מידע לוגיסטי ונתוני מגמה עבור חיישן או מכונה ספציפיים, על ידי חיבורו לתוכנות ולמסדי הנתונים של מערכת SCADA.

ממשק האדם-מכונה (HMI) ממלא תפקיד הכרחי כנקודת האינטראקציה הקדמית בין המפעיל למערכת. בסביבת בקרה ואיסוף נתונים (SCADA), ה-HMI קריטי במיוחד.

בבסיסו, HMI הוא ממשק משתמש או לוח מחוונים המחבר אדם למכונה, מערכת או מכשיר. במערכות SCADA, ה-HMI משמש כמרכיב הוויזואלי המייצג את הסטטוס של פרמטרים שונים של המערכת ומאפשר למפעילים לשלוט בהם. זהו למעשה 'הפנים' של מערכת SCADA, המציגה נתונים מחיישנים שונים ומאפשרת שליטה באמצעות ממשק גרפי.

תכונות עיקריות של HMI ב-SCADA

• ניטור בזמן אמת: HMI מציג נתונים בזמן אמת על מצב התהליך התעשייתי, שהוא חיוני למפעילים כדי לקבל החלטות מושכלות.
• פונקציות בקרה: הוא מספק את הממשק שדרכו יכולים המפעילים לשלוט בתהליך התעשייתי - הפעלה או כיבוי של מכשירים, הגדרת ספים וכו'. מאפשר למפעילים לשלוט בתהליכים התעשייתיים על ידי מתן בקרות ופקודות להפעלה או התאמת פעולות.
• ניהול אזעקות: HMIs מתריעים למפעילים על תנאים חריגים או קריטיים, ומאפשרים התערבות בזמן. מציג אזעקות והתראות שנוצרו על ידי מערכת SCADA. אזעקות אלו מודיעות למפעילים על מצבים חריגים, כשלים בציוד או אירועים קריטיים אחרים
• ניתוח נתונים היסטורי: לעתים קרובות הם מאפשרים למפעילים לצפות במגמות נתונים קודמות כדי לנתח את הביצועים לאורך זמן,. וכולל לרוב יכולות דיווח המאפשרות למפעילים להפיק דוחות מותאמים אישית על סמך נתונים בזמן אמת או היסטוריים. דוחות אלה יכולים לכלול פרמטרים כגון מדדי ייצור, צריכת אנרגיה וביצועי ציוד.
• קלות שימוש: HMI טוב תוכנן להיות אינטואיטיבי, להפחית את עקומת הלמידה למפעילים ולהפחית את הסיכון לשגיאות.
• בקרת גישה: מאפשר למנהלי מערכת לנהל גישת משתמשים והרשאות. ניתן להגדיר רמות גישה שונות עבור מפעילים, מהנדסים, מפקחים או מנהלים, מה שמבטיח גישה מתאימה לנתונים ולפונקציות בקרה במערכת SCADA

החשיבות של עיצוב HMI

העיצוב של HMI הוא קריטי. זה חייב להיות אינטואיטיבי וידידותי למשתמש, ומבטיח שמפעילים יכולים להבין ולהגיב במהירות לנתונים שהם רואים. HMIs המעוצבים בצורה גרועה יכולים להוביל לבלבול, זמני תגובה איטיים ושגיאות. לעומת זאת, HMI מעוצב היטב יכול לשפר משמעותית את יעילות ובטיחות המערכת.

אבטחה ו-HMI

כנקודת האינטראקציה העיקרית עם מערכת SCADA, HMIs הם דאגת אבטחה קריטית. הם יכולים להוות יעד להתקפות סייבר המכוונות למערכות תעשייתיות. הבטחת האבטחה של HMIs, באמצעות אמצעים כמו עדכונים שוטפים ופרוטוקולי אימות חזקים, היא בראש סדר העדיפויות לשמירה על שלמות מערכת SCADA כולה.

מגמות עתידיות עבור HMIs ב-SCADA

במבט קדימה, HMIs צפויים להמשיך להתפתח במהירות. אנו יכולים לצפות:

• ניידות מוגברת: עליית הטאבלטים והסמארטפונים הופכת ניטור ושליטה מרחוק לנפוצים יותר ויותר.
• אנליטיקה מתקדמת ושילוב למידת מכונה: HMI עתידיים עשויים להציע כלי ניתוח נתונים מתקדמים יותר, שיסייעו למפעילים לזהות מגמות וחריגות.
• התאמה אישית: ככל שהמערכות הופכות מורכבות יותר, היכולת של מפעילים להתאים אישית ולהתאים אישית את ה-HMI שלהם עשויה להיות חשובה יותר.

ממשק האדם-מכונה (HMI) הוא יותר מסתם מסך המציג נתונים - הוא הכלי העיקרי שדרכו מפעילים מבינים ולשלוט בתהליכים התעשייתיים המורכבים המנוהלים על ידי מערכת SCADA. ככל שהטכנולוגיה ממשיכה להתקדם, ה-HMI אמור להפוך לאינטגרלי עוד יותר, ולהתפתח לכלי יותר ויותר מתוחכם, מאובטח וידידותי למשתמש המותאם לצרכי המפעיל המודרני.

יחידות מאסטר SCADA: מרכז הפיקוד של אוטומציה תעשייתית

בליבה של כל מערכת SCADA נמצאת יחידת האב, או מחשב הבקרה הראשי, המשמש כמרכז הפיקוד של הרשת כולה. מאמר זה מתעמק בעולם המורכב של יחידות מאסטר SCADA, ושופך אור על הפונקציות, הארכיטקטורה והתפקיד המרכזי שלהן באוטומציה תעשייתית.

יחידת המאסטר של SCADA היא מערכת המחשוב המרכזית ברשת SCADA. הוא מתקשר עם התקני שטח כמו חיישנים, מפעילים ו-PLCs (בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות), אוסף מהם נתונים, מעבד את הנתונים הללו, ולאחר מכן מאפשר למפעילים אנושיים לשלוט בהתקנים אלה על סמך המידע המעובד. בעיקרו של דבר, המוח של מערכת SCADA הוא שמאפשר שליטה ריכוזית בתהליך תעשייתי.

פונקציות מפתח של יחידת מאסטר SCADA

1. איסוף נתונים: יחידת האב אוספת נתונים בזמן אמת ממכשירי שטח שונים המחוברים למערכת SCADA. נתונים אלה עשויים לכלול מדידות כגון טמפרטורה, לחץ, קצב זרימה ועוד.

2. עיבוד וניתוח נתונים: לאחר רכישת הנתונים הגולמיים, יחידת האב מעבדת ומנתחת מידע זה. הוא יכול לחשב ממוצעים, לזהות חריגות ולהפיק נתוני מגמה, ולהציע תובנות שבהן המפעילים יכולים להשתמש כדי לקבל החלטות מושכלות.

3. שליטה: יחידת האב מספקת פלטפורמה שדרכה מפעילים יכולים לשלוט במכשירי שטח. זה עשוי לכלול הגדרת פרמטרים, הפעלה/עצירה של תהליכים או שינוי מצב התקן.

4. ניטור והדמיה: רוב יחידות המאסטר של SCADA כוללות ממשק אדם-מכונה (HMI) הממחיש את הנתונים הנרכשים בפורמט ידידותי למשתמש, המאפשר למפעילים לנטר את מצב התהליך התעשייתי בזמן אמת.

5. התרעה והתראה: כאשר המערכת מזהה תנאים חריגים בהתבסס על פרמטרים מוגדרים מראש, יחידת האב יכולה ליצור אזעקות כדי להודיע למפעילים, מה שמאפשר פעולות תיקון מהירות.

ארכיטקטורה של יחידת המאסטר SCADA

יחידת אב טיפוסית מורכבת מ:

• מעבד: המעבד שמטפל בכל משימות עיבוד הנתונים.
• זיכרון: לאחסון התוכנית המשמשת את ה-CPU והנתונים שהוא משתמש/אוסף.
• ממשק קלט/פלט: לתקשורת עם התקני שטח ו-HMI.
• יציאות תקשורת: מתן אפשרות ליחידה הראשית לתקשר באמצעות סוגים שונים של רשתות, כמו Ethernet, חיבורים טוריים או אלחוטיים.
• תוכנה: כאן טמון הכוח האמיתי של יחידת האב. תוכנת SCADA מספקת את הכלים לרכישת נתונים, בקרה, ניתוח, הדמיה ועוד.

חשיבות באוטומציה תעשייתית

יחידת המאסטר SCADA היא הכרחית בסביבות תעשייתיות מודרניות בשל יכולתה לאפשר בקרה מרכזית ואוטומטית. זה מוביל למספר יתרונות מרכזיים:

• יעילות: ניטור ובקרה מרכזיים מייעלים תהליכים תעשייתיים.
• דיוק: איסוף נתונים אוטומטי מפחית את הסיכון לטעות אנוש.
• בטיחות: יחידת האב יכולה לזהות במהירות תנאים לא בטוחים וליזום פעולות מתקנות או התראות.
• עלות-תועלת: אוטומציה ובקרה מרכזית יכולים להוביל לחיסכון משמעותי בעלויות לאורך זמן.
• שיקולי אבטחה: בתור הליבה של מערכת SCADA, יחידת האב היא נכס קריטי. הגנה עליו מפני איומי סייבר חשובה ביותר. זה כרוך באמצעים כגון עדכוני אבטחה רגילים, חומות אש, פרוטוקולי תקשורת מאובטחים ובקרות גישה קפדניות.

יחידת הבסיס של SCADA, או מחשב הבקרה הראשי, היא החיבור של כל מערכת בקרה תעשייתית. הישות היא המאגדת נתונים ממקורות שונים, מעבדת אותם, ולאחר מכן מציגה אותם באופן המאפשר בקרה יעילה על מגוון רחב של תהליכים תעשייתיים. ככל שתעשיות ממשיכות לאמץ אוטומציה וטרנספורמציה דיגיטלית, תפקידן של יחידות מאסטר SCADA כמרכז העזר של מערכות בקרה תעשייתיות יישאר הכרחי.

מערכת פיקוח: Supervisory System

מערכת הפיקוח ב-SCADA היא מרכיב ליבה המאפשר את הפונקציה הריכוזית. למעשה, מערכת הפיקוח ב-SCADA היא עמוד השדרה של מערכות בקרה תעשייתיות מודרניות, המבטיחה פעילות יעילה, בטוחה ואמינה במגזרים שונים.

• בקרה מרכזית: מערכת הפיקוח מאפשרת למפעילים לשלוט בתהליכים ובמכונות ממקום מרכזי. הוא מספק מבנה היררכי שבו ניתן לקבל החלטות ברמות גבוהות יותר ולהעביר אותם למכשירים ברמת השטח.
• ניטור: אחת מתפקידי המפתח של מערכת הפיקוח היא ניטור רציף של נתונים מחיישנים, התקני שטח ורכיבי חומרה אחרים. זה יכול להציג נתונים בזמן אמת, לעקוב אחר שינויים ולהתריע למפעילים על כל חריגה.
• רכישת נתונים: מערכת הפיקוח אוספת נתונים ממקומות ומכשירים מרוחקים שונים, מעבדת ומאחסנת נתונים אלה לניתוח. נתונים אלה מסייעים בחיזוי כשלים בציוד, אופטימיזציה של תהליכים ושמירה על ביצועי המערכת.
• ממשק אדם-מכונה (HMI): חלק מהותי ממערכת הפיקוח, ה-HMI מציג נתונים למפעילים בפורמט מובן. מפעילים יכולים לקיים אינטראקציה עם המערכת באמצעות ה-HMI, הנפקת פקודות, אישור התראות או התאמת פרמטרי מערכת.
• אוטומציה ובקרה: בהתבסס על תנאים או אלגוריתמים מוגדרים מראש, מערכת הפיקוח יכולה לקבל החלטות אוטומטיות, כגון כיבוי משאבה כאשר המיכל מלא או התאמת קצב הזרימה בהתאם לביקוש. עם זאת, מפעילים יכולים לעקוף החלטות אוטומטיות אלה בעת הצורך.
• תקשורת: מערכת הפיקוח מתקשרת עם מכשירי שטח באמצעות פרוטוקולים שונים. תקשורת זו מבטיחה שפקודות נשלחות למכשירים המתאימים ושנתונים מהתקנים אלו מועברים חזרה למערכת המרכזית.
• יתירות ואמינות: לאור האופי הקריטי של יישומי SCADA רבים, מערכת הפיקוח כוללת לעתים קרובות רכיבים מיותרים כדי להבטיח פעולה רציפה. אם רכיב נכשל, הגיבוי שלו יכול להשתלט בצורה חלקה, ולהבטיח שירות ללא הפרעה.
• אבטחה: עם הגדלת איומי הסייבר, מערכות פיקוח מודרניות ב-SCADA מתמקדות חזק באבטחה. הם כוללים תכונות כגון תקשורת מוצפנת, תיקון מערכת רגיל ואימות רב-גורמי כדי להבטיח את שלמות וזמינות המערכת.

חיבור מערכת SCADA לרשת

כך מערכת SCADA מתחברת לרשת:

• רשת מקומית (LAN): לרוב, המערכות ה-SCADA מחוברות לרשת LAN באמצעות כבלי אתרנט או דרך תקשורת אלחוטית לאנשי התמיכה הטכנית והמשתמשים המקומיים.
• רשת רחוקה (WAN): במקרה שבו יש צורך לחבר בין מתקנים מרוחקים או לאפשר גישה מרחוק למערכת, מערכת ה-SCADA יכולה להתחבר לרשת WAN, אך זה יכול להיות דרך VPN (Virtual Private Network) או דרך קישורים מוגנים אחרים להבטחת הנתונים.
• תקשורת אלחוטית: במקרים בהם ישנם מתקנים מרוחקים או באזורים בהם הגישה באמצעות כבלים איננה אפשרית או עולה יקר, ניתן להשתמש בתקשורת אלחוטית כמו רדיו, סלולר או אף תקשורת לווינית.
• גישה מרוחקת: הגישה למערכת SCADA מחוץ לאתר היא נקודה קריטית מבחינת אבטחת המידע. כדי לאפשר גישה מרוחקת מבטוחה, משתמשים ברבים ב-VPNs, firewalls, ובמנגנוני אימות מתקדמים.
• פרוטוקולים: מערכת SCADA תתקשר עם ההתקנים בשטח באמצעות פרוטוקולים תעשייתיים מסוימים, כמו Modbus, DNP3, IEC 60870-5-101/104 ועוד, תלוי בטכנולוגיה ובצרכים.

החיבור של מערכת SCADA לרשת חייב להיות מאובטח ומוגן, מאחר והנתונים הנאספים והפקודות הנשלחות דרכה הם קריטיים לתהליכים התעשייתיים ולאבטחת המתקנים.