מהי מערכת SCADA?
SCADA ראשי תיבות של Supervisory Control and Acquisition Data, כלומר מערכת פיקוח שליטה ואיסוף נתונים.
הכוונה היא למערכת המשמשת לניטור ובקרה על תהליכים ותשתיות תעשייתיות בתעשיות שונות כגון ייצור, אנרגיה,
טיפול במים, תחבורה ועוד.
מערכות SCADA נועדו לאסוף נתונים בזמן אמת מחיישנים, מכשירים ומקורות אחרים הממוקמים במקומות מרוחקים שונים.
המרכיבים העיקריים של מערכת SCADA טיפוסית כוללים:
מחשבי פיקוח: אלו הן יחידות הבקרה המרכזיות האחראיות על איסוף הנתונים, ניהול המערכת ומתן ממשק משתמש
למפעילים ומהנדסים לניטור ובקרה על התהליכים.
יחידות מסוף מרוחקות (RTU) או בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות (PLC): אלו הם התקני חומרה שנפרסים באתרים מרוחקים או במקומות בשטח.
הם אחראים לאסוף נתונים מחיישנים וציוד, ולאחר מכן שליחתם למחשבי הפיקוח.
הם יכולים גם לקבל פקודות בקרה מהמערכת המרכזית ולהפעיל פעולות ספציפיות במכשירי השטח.
תשתית תקשורת: מערכות SCADA מסתמכות על תשתית רשת להעברת נתונים בין מחשבי הפיקוח לאתרים המרוחקים.
זה יכול לכלול חיבורים קוויים כגון Ethernet או תקשורת טורית, כמו גם טכנולוגיות אלחוטיות כמו רדיו או רשתות סלולריות.
ממשק אדם-מכונה (HMI): מערכות SCADA מספקות ממשק HMI למפעילים ומהנדסים להמחיש ולקיים אינטראקציה עם הנתונים.
זה יכול לכלול תצוגות גרפיות, אזעקות, מגמות וכלים אחרים המאפשרים ניטור, בקרה וניתוח של התהליכים.
המטרה העיקרית של SCADA היא לנטר את מצב הציוד, לאסוף נתונים בזמן אמת ולספק יכולות בקרה ואוטומציה.
זה מאפשר למפעילים לראות את המצב הנוכחי של המערכת, לזהות חריגות או בעיות ולנקוט פעולות מתאימות כדי להבטיח
ביצועים ובטיחות מיטביים.
מערכות SCADA התפתחו עם הזמן וכעת משלבות לעתים קרובות פונקציות נוספות כגון רישום נתונים, דיווח, ניתוח נתונים היסטוריים
ואינטגרציה עם מערכות אחרות כמו תכנון משאבים ארגוניים (ERP) או מערכות ניהול נכסים.
איך עובדת SCADA?
מערכות SCADA פועלות על ידי איסוף נתונים ממכשירים מרוחקים שונים, ניטור וניתוח נתונים אלה ומתן פקודות בקרה
לניהול תהליכים תעשייתיים.
להלן סקירה כללית של אופן הפעולה של SCADA:
רכישת נתונים: מערכות SCADA אוספות נתונים מחיישנים, מונים ומכשירים אחרים הנמצאים בשטח.
מכשירים אלו יכולים לכלול חיישני טמפרטורה, מדי לחץ, מדי זרימה ועוד.
הנתונים מתקבלים באמצעות RTU (Remote Terminal Units) או PLCs (בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות)
הפרוסים באתרים המרוחקים.
מכשירים אלו לוכדים את הנתונים ומשדרים אותם למערכת SCADA המרכזית.
העברת נתונים: הנתונים שנאספים על ידי RTU או PLC מועברים למערכת SCADA המרכזית דרך ערוצי תקשורת שונים.
זה יכול לכלול חיבורים קוויים כגון Ethernet, תקשורת טורית (RS-232, RS-485) או סיבים אופטיים.
זה יכול גם להשתמש בטכנולוגיות אלחוטיות כמו תדר רדיו (RF), מיקרוגל או רשתות סלולריות.
אחסון ועיבוד נתונים: ברגע שהנתונים מגיעים למערכת SCADA המרכזית, הם מאוחסנים ומעובדים.
המערכת משתמשת בבסיסי נתונים לאחסון נתונים בזמן אמת והיסטוריים.
ניתן להשתמש בנתונים שנאספים למטרות שונות, לרבות ניטור, ניתוח ודיווח.
ממשק אדם-מכונה (HMI): מערכות SCADA מספקות ממשק למפעילים ומהנדסים לניטור ובקרה של התהליכים התעשייתיים.
ממשק זה, המכונה HMI, מציג את הנתונים בפורמט ויזואלי, כגון תצוגות גרפיות, תרשימים ואזעקות.
ה-HMI מאפשר למשתמשים ליצור אינטראקציה עם הנתונים, להגדיר פרמטרים בקרה, לאשר אזעקות ולבצע פעולות אחרות לפי הצורך.
בקרה ואוטומציה: מערכות SCADA מאפשרות למפעילים לשלוח פקודות בקרה למכשירי השטח בהתבסס על ניתוח הנתונים
ודרישות המערכת.
ניתן להשתמש בפקודות אלה כדי להפעיל או לעצור ציוד, להתאים נקודות קבע, לשנות מצבי תפעול או לבצע פעולות אחרות
כדי לנהל את התהליכים התעשייתיים בצורה יעילה.
אזעקות והתראות: מערכות SCADA כוללות תכונת ניהול אזעקה כדי להודיע למפעילים על תנאים או אירועים חריגים.
כאשר תנאי סף או תנאים מסוימים מופרים, אזעקות מופעלות, והמפעילים מקבלים התראות חזותיות או קוליות.
המפעילים יכולים להכיר באזעקות ולנקוט פעולות מתאימות כדי לטפל בבעיות.
דיווח וניתוח: מערכות SCADA כוללות לרוב יכולות דיווח המאפשרות למפעילים ומהנדסים להפיק דוחות
מותאמים אישית ולנתח נתונים היסטוריים.
דוחות אלה יכולים לספק תובנות לגבי ביצועי המערכת, מגמות, יעילות ודרישות תחזוקה.
חשוב לציין שמערכות SCADA ניתנות להתאמה אישית רבה וניתן להתאים אותן לדרישות ויישומים ספציפיים בתעשייה.
הארכיטקטורה והפונקציונליות משתנות בהתאם ליישום הספציפי ולצרכים של התהליך התעשייתי המנוטר ומבוקר.
סוגי מערכות סקאדה
ניתן לסווג מערכות SCADA (סקאדה) לסוגים שונים על סמך הארכיטקטורה, הפונקציונליות והפריסה שלהן.
להלן כמה סוגים נפוצים של מערכות SCADA:
SCADA מונוליטי: למערכות SCADA מונוליטיות יש ארכיטקטורה מרכזית שבה כל הרכיבים, כולל רכישת הנתונים,
העיבוד וממשק המשתמש, כלולים בתוך שרת או מחשב בודד.
סוג זה של מערכת SCADA מתאימה ליישומים קטנים יותר ומציעה פתרון פשוט וקומפקטי.
SCADA מבוזרת: מערכות SCADA מבוזרות מפיצים את הרכיבים השונים של המערכת על פני מספר שרתים או מחשבים.
ארכיטקטורה זו מאפשרת מדרגיות טובה יותר וסובלנות תקלות.
ניתן לחלק את המערכת לשכבות שונות, כגון שרתי רכישת נתונים, שרתי עיבוד ושרתי HMI, הפועלים יחד
לניהול הפונקציונליות הכוללת של SCADA.
SCADA מבוסס אינטרנט: מערכות SCADA מבוססות אינטרנט משתמשות בטכנולוגיות אינטרנט כדי לספק גישה
לממשק SCADA דרך דפדפני אינטרנט.
זה מאפשר למפעילים ומהנדסים לנטר ולשלוט בתהליכים מרחוק באמצעות מכשירים כמו מחשבים, טאבלטים או סמארטפונים.
מערכות SCADA מבוססות אינטרנט מציעות גמישות ונגישות מוגברת.
SCADA מבוסס ענן: מערכות SCADA מבוססות ענן ממנפות תשתית מחשוב ענן כדי לאחסן נתונים, לעבד מידע ולספק
גישה לפונקציונליות SCADA.
הנתונים הנאספים ממכשירי שטח מועברים לענן לצורך אחסון וניתוח. SCADA מבוסס ענן מציע מדרגיות,
גישה מרחוק ויכולת שילוב עם שירותים ויישומים אחרים מבוססי ענן.
אפליקציות SCADA: מערכות SCADA ניידות מאפשרות למפעילים לגשת ולשלוט בממשק SCADA באמצעות אפליקציות מובייל ייעודיות
המותקנות בסמארטפונים או בטאבלטים.
סוג זה של SCADA מאפשר ניטור ובקרה תוך כדי תנועה, ומספק גמישות וניידות למפעילים ומהנדסים.
SCADA משולבת: מערכות SCADA משולבות כוללות שילוב של פונקציונליות SCADA עם מערכות אחרות כגון תכנון משאבים ארגוניים (ERP),
מערכות ניהול נכסים או מערכות ניהול תחזוקה.
אינטגרציה זו מאפשרת חילופי נתונים ותיאום חלקים בין מערכות תפעול וניהול שונות, תוך שיפור היעילות הכוללת וקבלת ההחלטות.
אלו הן רק כמה דוגמאות לסוגי SCADA, ובפועל, יכולות להתקיים גם מערכות היברידיות או שילובים של סוגים אלו.
הבחירה בסוג ה-SCADA המתאים תלויה בגורמים כמו גודל האפליקציה, דרישות ספציפיות, צרכי מדרגיות,
דרישות גישה מרחוק ואינטגרציה עם מערכות אחרות.
מערכות SCADA נפוצות
קיימות מספר מערכות SCADA (בקרת פיקוח ורכישת נתונים) מוכרות בשוק. הנה כמה דוגמאות:
Wonderware System Platform: פותחה על ידי AVEVA, Wonderware System Platform היא מערכת SCADA בשימוש נרחב
הידועה ביכולות המדרגיות, הגמישות והאינטגרציה שלה.
היא מציעה תכונות כגון ניטור בזמן אמת, ניתוח נתונים ודיווח היסטורי.
סימנס WinCC: WinCC היא מערכת SCADA שפותחה על ידי סימנס.
היא מספקת יכולות הדמיה ובקרה עוצמתיות עבור תהליכים תעשייתיים.
WinCC תומכת במגוון רחב של יישומים ומציעה תכונות כמו ניהול אזעקות, מגמות וגישה מרחוק.
Schneider Electric EcoStruxure™: EcoStruxure™ היא פלטפורמה משולבת שפותחה על ידי שניידר אלקטריק.
היא כוללת פתרונות שונים עבור SCADA, ניהול אנרגיה ואוטומציה תעשייתית.
רכיב SCADA מספק הדמיית נתונים, בקרה וניתוח בזמן אמת.
GE Digital iFIX: iFIX, שפותחה על ידי GE Digital, היא מערכת SCADA המציעה פלטפורמה ניתנת להרחבה וחזקה להדמיית תהליכים,
בקרה וניתוח נתונים.
היא מספקת תכונות כגון גרפיקה בזמן אמת, מדאיג וניתוח נתונים היסטוריים.
Rockwell Automation FactoryTalk View: FactoryTalk View היא תוכנת SCADA/HMI שפותחה על ידי Rockwell Automation.
היא מאפשרת למשתמשים לפתח ולפרוס יישומים לניטור ובקרה של תהליכים תעשייתיים.
היא מציעה תכונות כמו רישום נתונים, מגמות וניהול אזעקות.
Inductive Automation Ignition: Ignition, שפותחה על ידי Inductive Automation, היא פלטפורמת SCADA מבוססת אינטרנט
המספקת בקרה, ניטור וניתוח נתונים בזמן אמת.
היא מציעה ארכיטקטורה גמישה ומודולרית ותומכת באינטגרציה עם מערכות ומסדי נתונים אחרים.
OAS (תוכנת אוטומציה פתוחה): OAS היא פלטפורמת SCADA המציעה מגוון כלים לרכישת נתונים, הדמיה ובקרה.
OAS תומכת בפרוטוקולי תקשורת שונים ומספקת תכונות כמו מגמות בזמן אמת, דיווח וגישה מרחוק.
ראוי לציין ששוק SCADA הוא דינמי, ומערכות ופתרונות חדשים ממשיכים לצוץ.
הבחירה במערכת SCADA תלויה בין היתר בדרישות ספציפיות, צרכי התעשייה, מדרגיות, יכולות אינטגרציה ותמיכה בספקים.
הטמעת מערכת SCADA
הטמעת מערכת SCADA (סקאדה) כולל מספר שלבים להגדרה ופריסה של מערכת SCADA פונקציונלית.
להלן סקירה כללית של תהליך היישום:
הגדר דרישות: התחל בהגדרה ברורה של הדרישות והיעדים שלך עבור מערכת SCADA.
זהה את התהליכים התעשייתיים שיש לנטר ולבקר, את הנתונים שיש לאסוף, את תכונות ההדמיה והבקרה הרצויות,
וכל צרכי אינטגרציה ספציפיים.
עיצוב מערכת: בהתבסס על הדרישות, תכנן את הארכיטקטורה הכוללת של מערכת SCADA.
קבע את המספר והמיקום של יחידות מסוף מרוחקות (RTU) או בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות (PLC) בשטח.
תכנן את תשתית התקשורת, כולל טופולוגיית הרשת והפרוטוקולים שבהם יש להשתמש.
קחו בחשבון גורמים כמו יתירות, מדרגיות ואבטחה.
בחירת חומרה ותוכנה: בחר את רכיבי החומרה המתאימים, כגון RTU, PLC והתקני תקשורת, בהתבסס על תכנון
ודרישות המערכת שלך.
בחר את תוכנת SCADA שמתאימה לצרכים שלך, תוך התחשבות בגורמים כמו פונקציונליות, קלות שימוש,
מדרגיות ותמיכה בספקים.
התקנה ותצורה: התקן את רכיבי החומרה באתרים המרוחקים וחבר אותם לתשתית התקשורת.
הגדר את RTU או PLC לתקשורת עם מערכת SCADA המרכזית.
התקן והגדר את תוכנת SCADA בשרתים המרכזיים, הגדרת רכישת נתונים, ניהול אזעקות וזכויות גישה למשתמש.
מיפוי ואינטגרציה של נתונים: הגדר את נקודות הנתונים והמשתנים שיש לנטר ולשליטה במערכת SCADA.
הקמת פרוטוקולי תקשורת ומיפויים בין תוכנת SCADA לבין מכשירי השטח.
שלב את מערכת SCADA עם מערכות או מסדי נתונים אחרים, במידת הצורך, להחלפת נתונים חלקה.
עיצוב ממשק אדם-מכונה (HMI): תכנן את הממשק החזותי עבור מפעילים ומהנדסים כדי לנטר ולשלוט בתהליכים.
צור תצוגות גרפיות, מסכי אזעקה, טרנדים והדמיות אחרות בהתבסס על דרישות המערכת.
שקול עקרונות עיצוב ידידותיים למשתמש וספק ניווט ברור ואינטואיטיבי.
בדיקה והפעלה: בצע בדיקה יסודית של מערכת SCADA כדי להבטיח רכישת נתונים נאותה, פונקציונליות בקרה והתראות.
בדוק את ממשק HMI לשימושיות ותגובתיות. ודא את האינטגרציה עם התקני שטח ומערכות חיצוניות.
יש לטפל בכל בעיה או באג שהתגלו במהלך הבדיקה.
הדרכה ותיעוד: הדרכת מפעילים ומהנדסים כיצד להשתמש ולנווט ביעילות במערכת SCADA.
ספק תיעוד ומדריכי משתמש לעיון.
תעד את תצורת המערכת, פרוטוקולי התקשורת ופרטי האינטגרציה לצורך תחזוקה ופתרון בעיות עתידיים.
פריסה ותחזוקה: פריסת מערכת SCADA לשימוש תפעולי.
עקוב אחר ביצועי המערכת, הקפד על דיוק ואמינות נתונים, ובצע משימות תחזוקה שוטפות כגון עדכוני תוכנה, גיבויים וביקורות אבטחה.
להעריך באופן רציף את המערכת ולבצע אופטימיזציה כדי לענות על צרכים מתפתחים.
חשוב לציין שתהליך ההטמעה משתנות בהתאם למורכבות מערכת SCADA, דרישות התעשייה ושיקולי פרויקט ספציפיים.
עבודה עם שילובי מערכות SCADA מנוסים או יועצים יכולה לעזור להבטיח הטמעה מוצלחת.
עלויות מערכת SCADA
עלות הטמעת מערכת SCADA (בקרת פיקוח ורכישת נתונים) משתנות משמעותית בהתבסס על גורמים שונים, כגון גודל ומורכבות המערכת,
דרישות התעשייה, מספר מכשירי השטח, רכיבי החומרה והתוכנה שנבחרו, וכן רמת ההתאמה האישית והאינטגרציה הדרושה.
בנוסף, העלויות משתנות בהתאם למיקום הגיאוגרפי והספק או האינטגרטור הספציפי שנבחר.
להלן כמה שיקולי עלות הקשורים ליישום SCADA:
עלויות חומרה: זה כולל את העלות של RTU, PLC, התקני תקשורת, חיישנים, מפעילים ורכיבי חומרה אחרים הדרושים לרכישת נתונים ובקרה.
המחירים יכולים להשתנות בהתאם למספר המכשירים ולדרישות הספציפיות של התהליכים התעשייתיים.
עלויות תוכנה: עלויות רישוי תוכנת SCADA יכולות להשתנות בהתאם לגורמים כגון הספק הנבחר, הפונקציונליות הנדרשת,
מספר המשתמשים וכל מודולים או תכונות נוספים.
לחלק מהתוכנות יש דמי רישוי מראש, בעוד שלאחרות יש דגמי תמחור מבוססי מנוי.
עלויות שילוב מערכות: אם נדרשת אינטגרציה עם מערכות אחרות, מסדי נתונים או יישומים ארגוניים, יש עלויות נוספות הקשורות
לפיתוח והטמעה של ממשקים ומיפוי נתונים.
זה יכול לכלול מאמצי התאמה אישית ותכנות.
שירותי הטמעה ואינטגרציה: שיתוף של אינטגרלי מערכות או יועצים שיסייעו ביישום, תצורה ואינטגרציה של מערכת SCADA
עלולים לגרור עלויות.
רמת המומחיות והיקף השירותים הנדרשים ישפיעו על העלות.
הדרכה ותמיכה: מתן הדרכה למפעילים ומהנדסים כיצד להשתמש ולתחזק את מערכת SCADA בצורה יעילה יכולה להיות בעלת עלויות נלוות.
תמיכה טכנית שוטפת, עדכוני תוכנה ושירותי תחזוקה כרוכים בהוצאות נוספות.
עלויות תשתית: קחו בחשבון את העלויות של תשתית רשת, כגון כבלים, מתגים, נתבים ושרתים הנדרשים לתמיכה במערכת SCADA.
עלויות אלו משתנו בהתאם להיקף ומורכבות הפריסה.
חשוב ליצור קשר עם ספקים, משלבי מערכות או יועצים כדי לקבל הערכות עלויות מדויקות עבור הטמעת SCADA הספציפית שלך.
הם יכולים להעריך את הדרישות שלך, לערוך סקרי אתרים ולספק הצעות מחיר מותאמות אישית על סמך היקף הפרויקט.
בנוסף, חשוב לשקול את היתרונות ארוכי הטווח ואת ההחזר על ההשקעה (ROI) של מערכת SCADA, מכיוון שהיא יכולה לשפר
את היעילות התפעולית, להפחית את זמן ההשבתה, לשפר את הבטיחות ולאפשר קבלת החלטות טובה יותר.
שאלות ותשובות בנושא SCADA
ש: מהם פרוטוקולי התקשורת הנפוצים במערכות SCADA?
ת: פרוטוקולי תקשורת נפוצים המשמשים במערכות SCADA כוללים Modbus, DNP3 (Distributed Network Protocol 3), OPC
(OLE לבקרת תהליכים), IEC 60870, Profibus ו-Ethernet/IP.
ש: האם ניתן לגשת למערכות SCADA מרחוק?
ת: כן, ניתן לגשת למערכות SCADA מרחוק באמצעות חיבורים מאובטחים.
גישה מרחוק מאפשרת למפעילים ומהנדסים לנטר ולשלוט בתהליכים תעשייתיים ממקומות מחוץ לאתר באמצעות מכשירים
מורשים כגון מחשבים, טאבלטים או סמארטפונים.
ש: כיצד מובטחת אבטחת מידע במערכות SCADA?
ת: אבטחת הנתונים במערכות SCADA מובטחת באמצעות אמצעים שונים כגון הטמעת חומות אש, שימוש בערוצי תקשורת מוצפנים,
אכיפת אימות משתמשים ובקרות גישה, עדכון שוטף של תוכנות ותיקוני אבטחה, ביצוע ביקורות אבטחה וביצוע שיטות עבודה מומלצות
בתעשייה לאבטחת מידע.
ש: מהם האתגרים הקשורים ליישום מערכת SCADA?
ת: אתגרים בהטמעת מערכת SCADA יכולים לכלול אינטגרציה מורכבת של מערכות, בחירת רכיבי החומרה והתוכנה הנכונים,
הבטחת תאימות למערכות קיימות, טיפול בסיכוני אבטחת סייבר, הדרכת מפעילים ומהנדסים, וניהול יעיל של מדרגיות והרחבה של המערכת.
ש: האם ניתן לשלב מערכות SCADA עם מערכות ניהול אחרות?
ת: כן, ניתן לשלב מערכות SCADA עם מערכות ניהול אחרות כגון תכנון משאבים ארגוניים (ERP), מערכות ניהול נכסים,
מערכות ניהול תחזוקה והיסטוריוני נתונים.
האינטגרציה מאפשרת תיאום ושיתוף נתונים טובים יותר בין מערכות תפעול וניהול שונות.
ש: האם קיימות מערכות SCADA בקוד פתוח?
ת: כן, קיימות מערכות SCADA בקוד פתוח, כגון OpenSCADA, Mango Automation ו-ScadaBR.
מערכות אלו מספקות אפשרויות גמישות והתאמה אישית, אך דורשות לרובמומחיות טכנית נוספת לצורך הטמעה ותמיכה.
ש: כיצד מבוצע הדמיה וניתוח נתונים במערכות SCADA?
ת: מערכות SCADA מספקות כלים להדמיה וניתוח נתונים, דרך ממשק HMI.
מפעילים ומהנדסים יכולים להציג נתונים בזמן אמת בצורה של תצוגות גרפיות, תרשימים, מגמות ואזעקות.
ניתן לבצע ניתוח נתונים היסטוריים כדי לזהות דפוסים, מגמות וחריגות לצורך אופטימיזציה של תהליכים וקבלת החלטות.
מחפש מערכת SCADA? פנה עכשיו!
