Промышленный IoT против SCADA: определение превосходной системы управления

Почти каждая отрасль работает через системы SCADA (диспетчеризация и сбор данных). На них опирается вся промышленная работа. SCADA — система автоматизированного управления, дающая диспетчерам представление об состоянии завода. Используется во всех вертикалях для доступа ко всему заводу из диспетчерской. Разберем SCADA и его историю.

До SCADA промышленная революция сделала виток как Индустрия 3.0 — частичная автоматизация с памятью-программируемыми контроллерами и компьютерами. Интернет стал прорывом. Изобретение компьютеров и ПО названо революционным, приведшим к автоматизации задач (интеллектуальной автоматизации).

SCADA — программно-аппаратная система диспетчеризации и сбора данных, позволяющая управлять процессами локально и удаленно. Отрасли (вода, сточные воды, энергетика, нефть и газ, производство, пищевая промышленность) используют SCADA для сбора, мониторинга и обработки данных в реальном времени. Упростило управление процессами и прямое взаимодействие с устройствами: клапаны, насосы, моторы. SCADA помогло мониторить и контролировать оборудование на всех этапах: разработка, производство, фабрикация. Базовая SCADA включает:

• Интерфейс человек-машина (HMI)
• Диспетчерскую систему
• Удаленные терминальные блоки (RTU)
• Программируемые логические контроллеры (PLC)
• Коммуникационную инфраструктуру
• SCADA-программирование

Все компоненты вместе образуют функциональную SCADA: HMI — ввод-вывод для оператора; диспетчерская система — коммуникационный сервер, связывающий HMI с PLC и датчиками; RTU передают данные в диспетчерские системы; PLC работают через датчики, обеспечивая мониторинг в реальном времени.

Как работает SCADA:

1. Сбор данных:

SCADA важны и надежны: дают большой объем данных для интеллектуальных бизнес-решений. Датчики, контроллеры, RTU играют ключевую роль. RTU включают множество датчиков для сбора данных в реальном времени. Важно мониторить эти датчики для бесперебойной работы.

2. Коммуникация данных:

SCADA использует проводную сеть для эффективной коммуникации пользователь-устройство. Повышает эффективность датчиков, много данных извлекается, их нужно защищать. SCADA использует сетевую коммуникацию для передачи.

3. Представление данных:

С большой объемом данных от датчиков преобразование в полезную информацию — главная задача. Сложно обрабатывать множество датчиков одновременно, SCADA использует HMI для сбора данных и превращения в эффективную информацию.

4. Интерфейс человек-машина:

HMI требует человеческого мониторинга. Дает доступ к множеству блоков управления и PLC.

5. Управление и мониторинг:

SCADA использует коммутаторы для операций с каждым устройством (ON/OFF). Работает автоматически без человеческого вмешательства, но в определенных ситуациях требует ручного управления.

Технологическое будущее промышленной автоматизации: роботы заменяют людей. Время большей революции с Промышленным интернетом вещей (IIoT) или Индустрией 4.0.

IoT — продвинутая концепция, широко принимаемая промышленностью благодаря сенсорным техникам и дата-драйвенному подходу. Позволяет стратегизировать решения и улучшать слабые места для лучшего качества. Например, если SCADA генерирует детальные отчеты, IoT может улучшить формат и дать их проще и эффективнее. Технологии помогают делиться отчетами прямо с HQ или конкретным лицом. Разберем, как IoT вытеснил PLC и SCADA.

Прогнозируются триллионы подключенных устройств в ближайшие годы. Индустрия 4.0 — эра и революция, автоматизировавшая всё и изменившая динамику каждой вертикали.

Как IoT вытеснил SCADA и PLC:

PLC десятилетиями был спутником SCADA, но устарел из-за технологического прогресса.

PLC тоже получал данные от датчиков, обрабатывал и передавал по заданным параметрам. Записывал и мониторил данные в реальном времени (температура), автоматически запускал/останавливал процессы, генерировал аварийные сигналы.

Однако Промышленный IoT появился на рынке и эволюционировал как лучшая технология по сравнению с традиционными SCADA и PLC. Его интеллектуальные возможности высокоадаптивны для современных промышленностей. Статистика многих отраслей: сила SCADA была актуальна в Индустрии 4.0, но ограничение — отсутствие полностью коннектед экосистемы для обработки данных остального бизнеса.

Промышленный IoT внедрился поверх SCADA. Параметры: масштабируемость, аналитика данных — появились с деструктивной технологией IoT.

Данные от SCADA всё еще служат источником для промышленного IoT. Промышленный IoT фокусируется на анализе гранулярных машинных данных для продуктивности, тогда как SCADA фокусировался на мониторинге и контроле. IoT принес волну нового бизнеса, изменив ландшафт SCADA.

Отличия IoT от SCADA:

Таблица иллюстрирует различия:

№	ФУНКЦИИ	SCADA	IoT
1	Масштабируемость	Традиционная архитектура: при росте пользователей производительность падает. Отчеты с удаленных заводов формируются дольше.	IoT принимает и обрабатывает огромные объемы данных от датчиков, подключает всё релевантное через MQTT, HTTPS, XMPP, CoAP, REST на базе on-demand масштабируемости благодаря serverless архитектуре.
2	Аналитика данных	Основное использование — ежедневные операции завода, прием и хранение конечного объема данных без сохранения истории для глубокой аналитики.	IoT подразумевает долгосрочное хранение данных для предиктивного обслуживания, снижения простоев, продления жизни оборудования. Предиктивная аналитика и превентивное обслуживание поддерживаются Machine Learning.
3	Стандартизация	SCADA использует OPC для сбора данных — стандарт, выдержавший испытание временем, но опирается на DCOM, устройства не могут обмениваться данными независимо от фуутпринта.	Цель промышленного IoT — стандартизировать сенсорные сети, сбор и агрегацию. Стандарты вроде OPC UA уже определяют безопасную real-time коммуникацию в заводе с разными контроллерами/датчиками от разных вендоров. Безопасность встроена в стандарты с поддержкой MQTT, HTTPS, RAML.
4	Интероперабельность	Устройства разных производителей не интегрируются легко. Даже разные версии от одного вендора создают проблемы. SCADA дает распределенные бизнес-процессы в силосах.	Промышленные IoT-экосистемы все еще фрагментированы, но протоколы вроде MQTT позволяют платформам общаться через устройства независимо от вендора.

Что будущее несет после сравнительного анализа?

Итогово: и SCADA, и IoT включают датчики и сбор данных. Различаются во многом, но делят общую цель. SCADA — не полная система управления, тогда как Промышленный интернет вещей состоит из множества взаимосвязанных устройств. Позволяет удаленное управление объектами через разные сети и архитектуры. Но интеграция IoT с SCADA дает целостное понимание всего промышленного объекта в упрощенном виде. Там, где SCADA требует ручной генерации аналитических отчетов, IoT-решение автоматизирует процесс, экономя время и давая качественный вывод.