SCADA Nedir ve Nasıl Çalışır?

Yayınlandı - Pazar Nisan 7th, 2024

Botek Otomasyon Endüstri 4.0

SCADA (süpervizyon, kontrol ve veri toplama) endüstriyel süreçleri kontrol etmek için kullanılan yazılım uygulamalarının bir kategorisidir. SCADA, ekipman ve koşulları kontrol etmek için uzaktaki yerlerden gerçek zamanlı veri toplamak için kullanılır. SCADA, endüstriyel süreçlerle ilgili verilere dayalı kararlar almak ve dağıtmak için organizasyonlara gereken araçları sağlar. Yeni yazımızda SCADA yazılımının amaçlarına ve doğru sistem oluşturmanın önemine bakacağız.

SCADA Sistemlerinin Bileşenleri

SCADA sistemleri donanım ve yazılım bileşenlerinden oluşur. Donanım, veriyi toplar ve saha kontrolör sistemlerine ileterek veriyi zamanında bir insan-makine arayüzüne (IPC, HMI, PC) sunar. SCADA sistemleri ayrıca olayları kaydeder ve raporlama için tüm durumu ve sorunları kaydeder. SCADA uygulamaları tehlikeli koşullar olduğunda alarmlar çalarak uyaran verir.

İlginizi Çekebilir: Fotoelektrik Sensör

SCADA sistemlerinin bileşenleri şunlardır:

  • Sensörler ve aktüatörler:Sensör, endüstriyel süreçlerden girdi algılayan bir cihazın veya sistemin özelliğidir. Aktüatör ise sürecin mekanizmasını kontrol eden cihazın veya sistemin özelliğidir. Sensörler bir makinenin durumunu gösteren bir gösterge veya ölçüm cihazı gibi işlev görürken, aktüatör bir anahtar, kadran veya kontrol valfi gibi bir cihazı kontrol etmek için kullanılır. Hem sensörler hem de aktüatörler SCADA saha kontrolörleri tarafından kontrol edilir ve izlenir.
  • SCADA saha kontrolörleri: Bunlar doğrudan sensörler ve aktüatörlerle bağlantı kurar. İki tür saha kontrol cihazı vardır:
    1. Uzaktan telemetri üniteleri, ayrıca uzaktan terminal üniteleri (RTU’lar) olarak da adlandırılır, telemetri verilerini toplamak ve bunları daha fazla işlem yapmak için birincil bir sisteme iletişim kurar.
    2. Programlanabilir mantık denetleyicileri (PLC’ler), RTU’lar tarafından toplanan mevcut telemetriye dayanarak süreçleri kontrol etmek için aktüatörlerle bağlantı kurar.
  • SCADA süpervizör bilgisayarları: Bunlar tüm SCADA süreçlerini kontrol eder ve saha cihazlarından veri toplamak ve bu cihazlara süreçleri kontrol etmek için komutlar gönderir.
  • HMI yazılımı: Bu, SCADA saha cihazlarından veriyi birleştiren ve sunan bir sistem sağlar ve SCADA tarafından kontrol edilen süreçlerin durumunu anlamak ve gerektiğinde değiştirmek için operatörlere olanak tanır.
  • Haberleşme altyapısı: Bu, SCADA süpervizör sistemlerinin saha cihazları ve saha kontrolörleriyle haberleşme kurmasını sağlar. Bu altyapı, SCADA sistemlerinin saha cihazlarından veri toplamasını ve bu cihazları kontrol etmesini sağlar.

SCADA, endüstriyel Nesnelerin İnterneti (IIoT) ile karşılaştırıldığında benzerlik gösterse de, iki terim farklıdır. SCADA satıcıları genellikle daha eksiksiz, monolitik sistemler sağlar ve seviyeler ve cihazlar arasında sıkı entegrasyon sağlar. IIoT satıcıları ise daha fazla etkileşim ve kuruluş genelinde sistemlerin ve cihazların dağıtımı için daha fazla seçenek sunar.

SCADA Sistemlerinin Özellikleri

SCADA sistemleri özel endüstrilere veya uygulamalara yönelik özellikler içerebilir, ancak çoğu sistem aşağıdaki özellikleri destekler:

  • Veri toplama, SCADA sistemlerinin temelidir; sensörler veriyi toplar ve bunu SCADA bilgisayarlarına ileten saha kontrolörlerine veri besler.
  • Uzaktan kontrol, saha sensörlerinden toplanan verilere dayanarak saha aktüatörlerinin kontrolü ile elde edilir.
  • Ağ tabanlı veri iletişimi, tüm SCADA işlevlerini mümkün kılar. Sensörlerden toplanan veri SCADA saha kontrol cihazlarına iletilmelidir, bu da SCADA süpervizör bilgisayarlarıyla iletişim kurar; uzaktan kontrol komutları SCADA süpervizör bilgisayarlarından aktüatörlere geri iletilir.
  • Veri sunumu, SCADA saha cihazlarından toplanan veriyi ve SCADA tarafından kontrol edilen süreçlerin durumunu operatörlere gösteren HMI’lar vasıtasıyla gerçekleştirilir.
  • Gerçek zamanlı ve tarihsel veri, SCADA sisteminin önemli parçalarıdır, çünkü kullanıcıların mevcut performansı tarihsel trendlere göre takip etmelerini sağlar.
  • Alarmlar, SCADA operatörlerini sistemin potansiyel olarak önemli koşulları konusunda uyarır. Uyarılar, süreçler engellendiğinde, sistemler başarısız olduğunda veya SCADA süreçlerinin durdurulması, başlatılması veya ayarlanması gerektiğinde operatörlere bildirimde bulunacak şekilde yapılandırılabilir.
  • Raporlama, SCADA sistemi operasyonlarıyla ilgili raporlar, süreç performansı ve belirli kullanımlara özel raporlar dahil olmak üzere raporlama yapabilir.

İlginizi Çekebilir: Kestirimci Bakım ve Önemi

SCADA Mimarisi

  • 0. Seviye: Saha seviyesi, saha süreçleriyle ilgili verileri iletmek için kullanılan sensörler gibi saha cihazlarını içerir.
  • 1. Seviye: Doğrudan kontrol seviyesi, sensörlerden veri girişlerini kabul eden PLC’ler ve RTU’lar gibi yerel kontrol cihazlarını içerir.
  • 2. Seviye: Tesis denetim seviyesi, seviye kontrol cihazlarından veriyi toplayan ve bu cihazlara komutlar veren yerel denetim sistemlerini içerir.
  • 3. Seviye: Üretim kontrol seviyesi, seviye 2 sistemlerden veri toplayarak üretim planlama seviyesine sürekli raporlama yapacak şekilde toplama yapar ve diğer site veya bölge genelindeki işlevler gibi işlevler sağlar.
  • 4. Seviye: Üretim planlama seviyesi, sürekli süreçleri yönetmek için kullanılan iş sistemlerini içerir.

SCADA Kullanım Alanları ve Endüstri Örnekleri

SCADA, insan izleme ve kontrolü için çok karmaşık veya zor hale gelen endüstriyel süreçlerin otomasyonunu ve yönetimini desteklemek için kullanılır. SCADA, uzaktan izlenebilen ve kontrol edilebilen süreçler için özellikle kullanışlıdır.

SCADA endüstriyel otomasyonunun yaygın olarak kullanıldığı bazı endüstri örnekleri şunlardır:

  • Elektrik üretimi ve dağıtımı;
  • Petrol ve gaz rafineri işlemleri;
  • Telekomünikasyon altyapısı;
  • Ulaşım ve nakliye altyapısı;
  • İmalat ve diğer endüstriyel işlemler;
  • Gıda ve içecek işleme;
  • Kimya üretimi; ve
  • Su ve atık kontrolü de dahil olmak üzere hizmet altyapısı.

SCADA ile bu süreçler yakından izlenebilir ve zaman içinde performansı iyileştirmek için güncellenebilir.

SCADA Mimarisinin Evrimi

SCADA’nın tarihi, işletme bilişimi tarihine paralel olarak gelişmiştir. İlk SCADA sistemleri büyük endüstriyel işletmelerde uygulandı, çünkü ana bilgisayar kaynaklarını endüstriyel süreçlerle entegre etmeye başladıklarında ortaya çıktı.

Bilgisayar, ağ ve süreç izleme ve kontrol sistemleri ilerledikçe, SCADA aşağıdaki dört aşamayı geçerek evrimleşti:

  1. Birinci nesil: Monolitik sistemler. 1960’ların ve 1970’lerin SCADA sistemleri genellikle endüstriyel sitelerdeki RTU’ları ana bilgisayar veya minibilgisayar sistemlerine doğrudan bağlayarak uygulandı.
  2. İkinci nesil: Dağıtık sistemler. 1980’lerde SCADA sistemleri, özel yerel ağların ve daha küçük, daha güçlü bilgisayarların yaygın olarak kullanılabilir olmasından faydalanarak tesis düzeyinde operasyonel verilerin daha fazla paylaşımını sağladı. Ancak, açık ağ standartlarının eksikliği, SCADA ürün satıcıları arasında uyumluluğu engelledi.
  3. Üçüncü nesil: Ağ tabanlı sistemler. 1990’larda endüstri tarafından kabul edilen ve standart ağ protokollerinin kullanımını sağlayan daha büyük uyumluluk sayesinde SCADA sistemleri daha kolay ölçeklendirilebilir hale geldi. Kuruluşlar kendi endüstriyel altyapılarına sistemleri entegre edebilirken, çeşitli cihazlar ve sistemler kullanma seçeneklerine sahip oldular.
  4. Dördüncü nesil: Web veya IIoT tabanlı sistemler. SCADA sistemleri 2000’lerin başından itibaren web yazılım geliştirme araçlarını benimseyen SCADA satıcıları tarafından ortaya çıkmaya başladı. Bu sayede, evrensel olarak erişilebilen arabirimlerde (el cihazlarında, dizüstü bilgisayarlarda ve masaüstü bilgisayarlarda çalışan web tarayıcıları gibi) şeffaf uyumluluk ve erişim sağladılar.

Bulut bilişim kurumsal bilişim dünyasında giderek daha fazla hakimiyet kazandıkça, SCADA sistemleri de değişiyor. SCADA sistemleri, talep arttığında bulut bilişim kaynaklarını tahsis ederek daha hızlı ve daha kolay ölçeklendirilebilir.

Eski ve Modern SCADA

Organizasyonlar hala ana bilgisayarlar ve eski özel sensörler ve aktüatörler gibi eski SCADA bilişim kaynaklarını kullanmaktadır. Bu sistemler hala işlevselse, organizasyonlar daha modern SCADA sistemlerine yatırım yapmaktan çekinebilirler.

Ağ uyumluluğuna, dağıtık hesaplama ve modern iletişim altyapısına dayanan modern SCADA sistemleri, zaman ve kaynakların daha iyi bir getirisini sağlar.

Modern SCADA’nın Faydaları

Eski SCADA sistemlerini güncellemek, aşağıdaki faydaları içerir:

  • Ölçeklenebilirlik: Modern SCADA sistemleri, desteklenen donanım ve yazılımın daha iyi mevcut olması ve iş yükü talebini karşılamak için bulut bilişim kullanılması gibi nedenlerle eski sistemlere göre daha ölçeklenebilir.
  • Uyumluluk: Eski SCADA sistemleri, özel donanım ve yazılıma dayandığı için satıcı bağımlılığına neden olur.
  • Haberleşme: Modern SCADA sistemleri, daha yaygın olarak desteklenen ve modern iletişim protokollerini destekler, bu da SCADA veri ve kontrolüne daha fazla erişilebilirlik sağlar.
  • Destek: Eski SCADA sistemleri için sınırlı destek seçenekleri olabilirken, modern sistemler genellikle satıcılar tarafından iyi desteklenir. Ticari olarak temin edilen donanım, açık ağ standartları ve modern yazılım geliştirme platformlarının kullanımı, üçüncü taraf desteğini daha erişilebilir hale getirir.