Apa itu Sistem SCADA: Arsitektur & Cara Kerja

Sejumlah besar proses terjadi di perusahaan industri besar. Setiap proses, Anda perlu memantau sangat kompleks karena setiap mesin memberikan output yang berbeda. Sistem SCADA digunakan untuk mengumpulkan data dari sensor dan instrumen yang terletak di daerah terpencil. Komputer kemudian memproses data ini dan menyajikannya dengan segera. Sistem SCADA mengumpulkan informasi (seperti kebocoran pada pipa yang terjadi) dan mentransfer informasi kembali ke sistem sambil memberikan peringatan bahwa kebocoran telah terjadi dan menampilkan informasi dengan cara yang logis dan terorganisir. Sistem SCADA digunakan untuk berjalan pada sistem operasi DOS dan UNIX. Keseluruhan proses ini dikenal sebagai otomatisasi . Artikel ini membahas gambaran umum sistem SCADA.

Apa itu Sistem SCADA?

SCADA adalah singkatan dari pengawasan pengawasan dan akuisisi data. Ini adalah jenis program aplikasi perangkat lunak untuk pengendalian proses. SCADA adalah sistem kendali pusat yang terdiri dari pengendali antarmuka jaringan, input / output, peralatan komunikasi, dan perangkat lunak. Sistem SCADA digunakan untuk memantau dan mengontrol peralatan dalam proses industri yang meliputi manufaktur, produksi, pengembangan, dan fabrikasi. Proses infrastruktur meliputi distribusi gas dan minyak, tenaga listrik, distribusi air. Utilitas umum termasuk sistem lalu lintas bus, bandara. Sistem SCADA melakukan pembacaan meter dan memeriksa status sensor secara berkala sehingga membutuhkan gangguan manusia yang minimal.

Jaringan SCADA Umum

Sejarah SCADA

Sebelumnya, pengendalian pabrik industri dan lantai pabrik dapat dilakukan secara manual dengan bantuan peralatan analog dan tombol tekan. Seiring dengan pertumbuhan industri, mereka menggunakan pengatur waktu dan relai untuk memberikan kontrol pengawasan ke tingkat yang tetap untuk otomatisasi minimal. Jadi, diperlukan sistem otomatis penuh dengan sistem yang lebih efisien untuk semua industri.

Kita tahu bahwa, untuk keperluan pengendalian industri, komputer diimplementasikan pada tahun 1950. Setelah itu, konsep telemetri diimplementasikan untuk transmisi data sekaligus virtual. komunikasi . Pada tahun 1970, sistem SCADA dikembangkan bersama dengan mikroprosesor serta PLC.

Jadi konsep ini sepenuhnya terbantu saat mengembangkan otomasi yang dioperasikan di industri dari jarak jauh. Sistem SCADA terdistribusi diterapkan pada tahun 2000. Setelah itu, sistem SCADA baru dikembangkan untuk memantau & mengontrol data waktu nyata di mana saja di dunia.

Arsitektur Sistem SCADA

Secara umum, sistem SCADA adalah sistem terpusat yang memantau dan mengontrol seluruh area. Ini adalah paket perangkat lunak murni yang ditempatkan di atas perangkat keras. Sistem pengawasan mengumpulkan data tentang proses dan mengirimkan kontrol perintah ke proses. SCADA adalah unit terminal jarak jauh yang juga dikenal sebagai RTU.

Sebagian besar tindakan kontrol secara otomatis dilakukan oleh RTU atau PLC. RTU terdiri dari konverter logika yang dapat diprogram yang dapat diatur ke kebutuhan tertentu. Misalnya, pada pembangkit listrik termal, aliran air dapat diatur ke nilai tertentu atau dapat diubah sesuai dengan kebutuhan.

Sistem SCADA memungkinkan operator untuk mengubah titik setel aliran, dan mengaktifkan kondisi alarm jika aliran hilang dan suhu tinggi, dan kondisi tersebut ditampilkan dan direkam. Sistem SCADA memantau kinerja loop secara keseluruhan. Sistem SCADA adalah sistem terpusat untuk berkomunikasi dengan teknologi kabel dan nirkabel ke perangkat Clint. Kontrol sistem SCADA dapat sepenuhnya menjalankan semua jenis proses industri.

Misalnya, jika terlalu banyak tekanan yang terbentuk dalam pipa gas, sistem SCADA dapat secara otomatis membuka katup pelepas.

Arsitektur Perangkat Keras

Secara umum sistem SCADA dapat diklasifikasikan menjadi dua bagian:

• Lapisan klien
• Lapisan server data

Lapisan Clint melayani interaksi manusia-mesin.

Lapisan server data menangani sebagian besar proses aktivitas data.

Stasiun SCADA mengacu pada server dan terdiri dari satu PC. Server data berkomunikasi dengan perangkat di lapangan melalui pengontrol proses seperti PLC atau RTU. PLC terhubung ke server data baik secara langsung atau melalui jaringan atau bus. Sistem SCADA menggunakan jaringan WAN dan LAN, WAN dan LAN terdiri dari protokol internet yang digunakan untuk komunikasi antara stasiun master dan perangkat.

Peralatan fisik seperti sensor yang terhubung ke PLC atau RTU. RTU mengubah sinyal sensor menjadi data digital dan mengirimkan data digital ke master. Menurut umpan balik master yang diterima oleh RTU, itu menerapkan sinyal listrik ke relai. Sebagian besar operasi pemantauan dan kontrol dilakukan oleh RTU atau PLC seperti yang dapat kita lihat pada gambar.

Arsitektur Perangkat Keras Sistem SCADA

Arsitektur Perangkat Lunak

Sebagian besar server digunakan untuk multitasking dan database real-time. Server bertanggung jawab untuk pengumpulan dan penanganan data. Sistem SCADA terdiri dari program perangkat lunak untuk memberikan tren, data diagnostik, dan mengelola informasi seperti prosedur pemeliharaan terjadwal, informasi logistik, skema terperinci untuk sensor atau mesin tertentu, dan panduan pemecahan masalah sistem pakar. Ini berarti operator dapat melihat representasi skematis dari instalasi yang dikendalikan.

Arsitektur Perangkat Lunak SCADA

Contohnya adalah pemeriksaan alarm, penghitungan, logging, dan pengontrol polling pengarsipan pada sekumpulan parameter, yang biasanya terhubung ke server.

Sistem SCADA Bekerja

Sistem SCADA melakukan fungsi berikut

• Akuisisi Data
• Komunikasi data
• Penyajian Informasi / Data
• Pemantauan / Kontrol

Fungsi-fungsi ini dilakukan oleh sensor, RTU, pengontrol, jaringan komunikasi. Sensor digunakan untuk mengumpulkan informasi penting dan RTU digunakan untuk mengirimkan informasi ini ke pengontrol dan menampilkan status sistem. Menurut status sistem, pengguna dapat memberikan perintah kepada komponen sistem lainnya. Operasi ini dilakukan oleh jaringan komunikasi.

Akuisisi Data

Sistem waktu nyata terdiri dari ribuan komponen dan sensor. Sangat penting untuk mengetahui status komponen dan sensor tertentu. Misalnya, beberapa sensor mengukur aliran air dari reservoir ke tangki air dan beberapa sensor mengukur nilai tekanan saat air dilepaskan dari reservoir.

Komunikasi data

Sistem SCADA menggunakan jaringan kabel untuk berkomunikasi antara pengguna dan perangkat. Aplikasi real-time menggunakan banyak sensor dan komponen yang harus dikontrol dari jarak jauh. Sistem SCADA menggunakan komunikasi internet. Semua informasi dikirimkan melalui internet menggunakan protokol tertentu. Sensor dan relai tidak dapat berkomunikasi dengan protokol jaringan sehingga RTU digunakan untuk mengkomunikasikan sensor dan antarmuka jaringan.

Penyajian Informasi / Data

Jaringan sirkuit normal memiliki beberapa indikator yang dapat dilihat untuk dikendalikan tetapi dalam sistem SCADA real-time terdapat ribuan sensor dan alarm yang tidak mungkin ditangani secara bersamaan. Sistem SCADA menggunakan antarmuka manusia-mesin (HMI) untuk menyediakan semua informasi yang dikumpulkan dari berbagai sensor .

Pemantauan / Kontrol

Sistem SCADA menggunakan sakelar yang berbeda untuk mengoperasikan setiap perangkat dan menampilkan status area kontrol. Setiap bagian dari proses dapat DIAKTIFKAN / MATI dari stasiun kontrol menggunakan sakelar ini. Sistem SCADA diimplementasikan untuk bekerja secara otomatis tanpa campur tangan manusia tetapi dalam situasi kritis ditangani oleh tenaga kerja.

Komponen SCADA

Komponen sistem SCADA meliputi berikut ini.

Sistem Pengawasan

Sistem pengawasan bekerja seperti server komunikasi antara perangkat lunak antarmuka manusia-mesin di dalam ruang kendali workstation serta peralatannya seperti RTU, Sensor, PLC, dll. Sistem SCADA yang lebih kecil mencakup satu komputer pribadi untuk berfungsi seperti master sistem selain pengawasan sedangkan, sistem SCADA besar mencakup banyak server, situs untuk pemulihan tragedi serta aplikasi perangkat lunak terdistribusi. Server terhubung seperti formasi siaga panas atau dual-redundan untuk memantau kegagalan server secara terus menerus.

RTU (Unit Terminal Jarak Jauh)

RTU atau unit terminal jarak jauh adalah perangkat elektronik dan juga dikenal sebagai unit telemetri jarak jauh. Sistem ini terdiri dari objek fisik yang dihubungkan melalui RTU.

Pengendalian perangkat ini dapat dilakukan melalui mikroprosesor. Di sini, mikroprosesor digunakan untuk mengontrol RTU yang digunakan untuk mengirimkan data yang direkam ke sistem pengawasan. Data dapat diterima dari sistem master untuk mengontrol objek yang terhubung.

PLC (Pengontrol Logika yang Dapat Diprogram)

Istilah PLC adalah singkatan dari pengontrol logika yang dapat diprogram yang digunakan dalam sistem SCADA dengan bantuan sensor. Pengontrol ini terhubung ke sensor untuk mengubah sinyal keluaran dari sensor menjadi data digital. Dibandingkan dengan RTU, ini digunakan karena fleksibilitas, konfigurasi, keserbagunaan & keterjangkauannya.

Infrastruktur Komunikasi

Dalam sistem SCADA, campuran radio & koneksi kabel langsung digunakan. Namun, SONET atau SDH juga dapat digunakan untuk sistem yang lebih unggul seperti pembangkit listrik & rel kereta api. Beberapa protokol standar yang diakui 7 digunakan antara protokol SCADA kompak untuk menyampaikan informasi hanya setelah RTU disurvei melalui stasiun pengawas.

Pemrograman SCADA

Di HMI atau stasiun master, pemrograman SCADA terutama digunakan untuk membuat peta, diagram untuk memberikan informasi yang sangat penting sepanjang perkembangan jika tidak terjadi kegagalan acara. Sebagian besar sistem SCADA komersial menggunakan antarmuka yang konsisten dalam bahasa pemrograman C, jika tidak, bahasa pemrograman turunan juga dapat digunakan.

Antarmuka Mesin Manusia

Sistem SCADA menggunakan antarmuka manusia-mesin. Informasi tersebut ditampilkan dan dipantau untuk diproses oleh manusia. HMI menyediakan akses ke beberapa unit kontrol yang dapat berupa PLC dan RTU. HMI menyediakan presentasi grafis dari sistem.

Misalnya, ini memberikan gambar grafis dari pompa yang terhubung ke tangki. Pengguna dapat melihat aliran air dan tekanan air. Bagian penting dari HMI adalah sistem alarm yang diaktifkan sesuai dengan nilai yang telah ditentukan.

Antarmuka Mesin Manusia

Sebagai contoh , Alarm ketinggian air tangki disetel dengan nilai 60% dan 70%. Jika ketinggian air mencapai di atas 60% alarm memberikan peringatan normal dan jika ketinggian air mencapai di atas 70% alarm memberikan peringatan kritis.

Jenis Sistem SCADA

Sistem SCADA diklasifikasikan menjadi empat jenis yang meliputi berikut ini.

• Sistem SCADA Monolitik
• Sistem SCADA Terdistribusi
• Sistem SCADA Jaringan
• Sistem IoT SCADA

Sistem SCADA Monolitik

Sistem SCADA monolitik disebut sebagai sistem awal atau generasi pertama. Dalam jenis sistem ini, komputer mini digunakan. Pengembangan sistem ini dapat dilakukan ketika layanan jaringan umum tidak tersedia. Perancangan sistem ini dapat dilakukan seperti sistem independen tanpa ada kaitannya dengan sistem lain.

Data dapat dikumpulkan dari semua RTU menggunakan mainframe cadangan. Fungsi utama dari sistem generasi pertama ini terbatas pada proses penandaan dalam kasus krisis & untuk memantau sensor.

Sistem SCADA Terdistribusi

Sistem SCADA terdistribusi disebut sistem generasi kedua. Distribusi fungsi kontrol dapat dilakukan di berbagai sistem dengan menghubungkan dengan jaringan area lokal. Operasi kontrol dapat dilakukan dengan berbagi data waktu nyata & pemrosesan perintah.

Dalam jenis sistem ini, ukuran dan biaya setiap stasiun dikurangi namun tidak ada protokol jaringan yang konsisten. Karena protokolnya adalah hak milik, lebih sedikit orang yang memahami keamanan sistem SCADA saat instalasi & faktor ini sebagian besar diabaikan.

Sistem SCADA Jaringan

Sistem SCADA berjaringan juga dikenal sebagai sistem generasi ketiga. Jaringan dan komunikasi sistem SCADA saat ini dapat dilakukan dengan menggunakan sistem WAN melalui jalur data atau telepon. Transmisi data antara dua node dapat dilakukan dengan bantuan koneksi Ethernet atau Fiber-optic.

Jenis sistem SCADA yang digunakan PLC untuk menyesuaikan dan memantau operasi penandaan hanya setelah ada kebutuhan untuk pilihan utama.

Sistem IoT SCADA

Sistem IoT SCADA adalah sistem generasi keempat. Dalam sistem ini, biaya infrastruktur sistem dikurangi dengan menerapkan IoT melalui komputasi awan . Memelihara serta mengintegrasikan sistem ini mudah dibandingkan dengan yang lain.

Secara real-time, kondisi sistem ini dapat dilaporkan melalui komputasi awan. Oleh karena itu, implementasi algoritma seperti kontrol rumit dapat dilakukan yang sering digunakan pada PLC biasa.

Keamanan SCADA

Saat ini, jaringan SCADA digunakan secara luas di industri saat ini untuk memeriksa & memeriksa data waktu nyata, proses industri dapat dikontrol, berkomunikasi dengan perangkat. Jadi sistem SCADA sangat penting untuk organisasi industri karena sistem ini mencakup perangkat keras & perangkat lunak. Jadi, keamanan SCADA juga penting dalam industri.

Istilah keamanan SCADA digunakan untuk melindungi jaringan SCADA yang dibuat dengan perangkat keras komputer. Jaringan SCADA yang digunakan oleh beberapa sistem adalah listrik , gas alam, dll. Organisasi swasta dan pemerintah telah mengambil langkah-langkah jaringan ini karena perannya yang berharga untuk memastikan keamanan sistem SCADA.

Contoh Keamanan SCADA

Ancaman yang terjadi pada sistem SCADA antara lain sebagai berikut.

• Peretas
• Teroris
• Malware
• Error Inside

Kelemahan keamanan SCADA terutama terjadi karena alasan berikut.

• Pelatihan yang Buruk
• Pengembangan Aplikasi Celah
• Masalah saat Memantau
• Lebih Sedikit Perawatan

Sistem SCADA dapat dilindungi dengan memetakan semua sistem yang ada, memantau, dan mendeteksi institut, dan membuat proses untuk keamanan jaringan.

Perbedaan antara PLC dan SCADA

Perbedaan antara PLC dan SCADA adalah sebagai berikut.

SCDA untuk Pabrik Industri Jarak Jauh

Di perusahaan industri besar, banyak proses terjadi secara bersamaan dan masing-masing perlu dipantau, yang merupakan tugas yang kompleks. Sistem SCADA digunakan untuk memantau dan mengontrol peralatan dalam proses industri yang meliputi distribusi air, distribusi minyak, dan distribusi daya. Tujuan utama dari proyek ini adalah untuk memproses data real-time dan mengontrol lingkungan industri jarak jauh berskala besar. Dalam skenario waktu nyata, sistem pencatatan suhu untuk operasi pabrik jarak jauh diambil.

Diagram Blok Pabrik Industri Pengatur Suhu

Sensor suhu terhubung ke mikrokontroler, yang terhubung ke PC di ujung depan, dan perangkat lunak dimuat ke komputer. Data dikumpulkan dari sensor suhu. Sensor suhu terus mengirimkan sinyal ke mikrokontroler yang kemudian menampilkan nilai-nilai ini di panel depannya.

Satu dapat mengatur parameter seperti batas bawah dan batas atas di layar komputer. Ketika suhu sensor berada di atas titik setel, mikrokontroler mengirimkan perintah ke relai yang sesuai. Pemanas yang terhubung melalui kontak relai dimatikan dan dinyalakan.

Ini adalah sistem pencatatan suhu. Disini 8 sensor suhu dalam mode multiplexing dihubungkan ke mikrokontroler melalui ADC 0808. Kemudian nilai dari semua sensor tersebut dikirim secara serial oleh mikrokontroler melalui Max 32 ke port com dari PC. Perangkat Lunak 'Sistem DAQ' yang dimuat pada PC mengambil nilai-nilai ini dan menampilkannya pada panel depannya, dan juga mencatatnya ke database 'daq.mdb'.

Seseorang dapat mengatur dengan cara interaktif beberapa parameter seperti set point, batas bawah, dan batas tinggi pada layar komputer. Ketika suhu beberapa sensor meningkat melebihi setpoint, mikrokontroler mengirimkan perintah ke IC driver relay. Pemanas yang terhubung melalui kontak relai (khusus untuk sensor itu) dimatikan (atau ON dalam kasus sebaliknya). Batas tinggi dan batas bawah untuk alarm. Jika suhu melebihi batas atas atau di bawah batas bawah, alarm akan dinyalakan.

SCADA untuk Pabrik Industri Jarak Jauh

Keuntungan

Keuntungan dari sistem SCADA meliputi yang berikut ini.

• Kualitas pelayanan bisa ditingkatkan
• Keandalan dapat ditingkatkan
• Biaya perawatan lebih murah
• Operasi bisa dikurangi
• Parameter sistem yang besar dapat dipantau
• Tenaga kerja bisa dikurangi
• Waktu perbaikan bisa dikurangi
• Deteksi kesalahan & lokalisasi kesalahan
• Ini menyimpan sejumlah besar data
• Sesuai kebutuhan pengguna, ini menampilkan data dalam berbagai format.
• Ribuan sensor dapat dihubungkan dengan SCADA untuk pengendalian dan pemantauan
• Simulasi data nyata dapat diperoleh oleh operator
• Memberi respon cepat
• Ini fleksibel serta dapat diskalakan sambil menambahkan sumber daya tambahan.
• Sistem SCADA menyediakan informasi mekanis dan grafis onboard
• Sistem SCADA mudah dikembangkan. Kami dapat menambahkan satu set unit kontrol dan sensor sesuai dengan kebutuhan.
• Sistem SCADA mampu beroperasi dalam situasi kritis.

Kekurangan

Kerugian dari sistem SCADA meliputi yang berikut ini.

• Ini kompleks dalam hal modul dependen & unit perangkat keras.
• Perlu analis, pemrogram & operator terampil untuk mempertahankannya
• Biaya pemasangan tinggi
• Tingkat pengangguran bisa dinaikkan
• Sistem ini mendukung perangkat keras dan perangkat lunak terbatas

Aplikasi

Aplikasi sistem SCADA meliputi yang berikut ini.

• Pembangkitan dan Distribusi Tenaga Listrik
• Transportasi umum
• Sistem Air dan Limbah
• Manufaktur
• Industri & Bangunan
• Jaringan Komunikasi
• Industri Minyak & Gas
• Pembangkit listrik, transmisi, dan distribusi
• Distribusi air dan sistem reservoir
• Bangunan umum seperti pemanas listrik dan sistem pendingin.
• Generator dan turbin
• Sistem kendali lampu lalu lintas

Jadi, ini semua tentang gambaran umum dari sistem SCADA (Kontrol Pengawasan dan Akuisisi Data). Sistem ini dikendalikan oleh komputer, digunakan untuk mengontrol serta memantau berbagai proses di pabrik. Sistem ini menggunakan GUI (antarmuka pengguna grafis), komunikasi data & manajemen tambahan untuk sistem pemantauan. Berikut pertanyaan untuk Anda, apa itu PLC?

Kredit Foto:

• Jaringan SCADA Umum oleh mycpanel.dll