System SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) to oprogramowanie mogące współpracować z wieloma elementami automatyki przemysłowej. Pozwala uzyskać wielowymiarowy wgląd w pracę maszyn oraz śledzić przebieg procesów produkcyjnych i technologicznych. Do podstawowych celów jego wdrożenia zazwyczaj należą: poprawa kontroli nad zdarzeniami w hali produkcyjnej, uzyskanie rozległej, rzetelnej i wiarygodnej wiedzy o przebiegu procesów, a także automatyzacja tych czynności i decyzji, które wymagają dużej dokładności i szybkości reakcji.
Wśród wielu ról, jakie spełniają systemy SCADA we współczesnych fabrykach, wyodrębnić można cztery główne grupy zadań:
Akwizycja danych z maszyn i danych procesowych
Systemy SCADA są przystosowane do pobierania i przetwarzania szerokiego zakresu danych analogowych (ciągłych) i cyfrowych (dyskretnych). Aplikacje mogą czerpać wiedzę o przebiegu procesów produkcyjnych i technologicznych z wielu źródeł, wykorzystując w tym celu komponenty automatyki przemysłowej:
- sterowniki PLC (Programmable Logic Controller)
- sterowniki RTU (Remote Terminal Unit)
- moduły I/O (Input/Output)
- moduły kontrolno-pomiarowe
Proste moduły I/O stosuje się w celu łączenia i przetwarzania danych pochodzących z czujników. Na przykład tych do pomiaru temperatury (termorezystancyjnych – RTD, termoparowych). Bardziej złożone moduły kontrolno-pomiarowe pozwalają m.in. śledzić zmiany w natężeniu prądu, towarzyszące realizacji kolejnych cykli produkcyjnych. Dane z zainstalowanego w urządzaniu licznika impulsów trafiają do systemu SCADA, który dzięki temu może w czasie rzeczywistym informować ile cykli pracy wykonała maszyna i jaką ilość produktów wykonała.
Wizualizacja procesów
System SCADA prezentuje w sposób czytelny i syntetyczny aktualny przebieg procesów produkcyjnych i technologicznych. Wizualizacja jest dostosowana do potrzeb konkretnego użytkownika, tak aby otrzymywał on informacje tylko z tego obszaru za jaki odpowiada. Przykładowo, operator maszyny dysponuje wizualizacją dotyczącą tylko i wyłącznie obsługiwanego przez niego urządzenia, a kierownik zmiany posiada zbiorczy wgląd w sytuację na całej hali produkcyjnej.
System SCADA – obsługa alarmów
Innym ważnym zadaniem wykonywanym przez systemy SCADA jest detekcja i sygnalizacja zdarzeń alarmowych. Mogą być one związane z awarią sprzętu lub nieprawidłowym przebiegiem procesów produkcyjnych i technologicznych. Każde takie zdarzenie zostaje natychmiast graficznie odzwierciedlone w systemie. Dodatkowe opcje informowania pracowników o zdarzeniach to przesłanie wiadomości e-mail i sms, sygnał dźwiękowy oraz komunikat na tablicy świetlnej (Andon).
Sterowanie nadzorcze
Za sprawą sterowników system SCADA posiada zdolność dwukierunkowej komunikacji z maszynami. W przypadku detekcji nieprawidłowości w działaniu urządzenia albo przebiegu procesów, program może samodzielnie wyłączyć problematyczną maszynę. W praktyce system SCADA jest najczęściej konfigurowany w taki sposób, aby wyłączył maszynę w przypadku przekroczenia określonych zakresów temperatury, ciśnienia czy natężenia prądu.
Dzięki monitorowaniu w czasie rzeczywistym parametrów produkcji i możliwości podjęcia reakcji, system SCADA pozwala w pełni zautomatyzować zadania związane ze statystyczną kontrolą procesu (SPC – Statistical Process Control).
Systemy SCADA w dobie Przemysłu 4.0
Podobnie jak wszystkie użytkowane dziś systemy informatyczne, SCADA także podlega ciągłym zmianom. Obecnie głównym motorem rozwoju tej rodziny oprogramowania jest dostosowywanie go do wymagań Przemysłu 4.0. W efekcie wśród najważniejszych kierunków, jakimi podąża ewolucja systemów SCADA można wymienić:
System SCADA w chmurze obliczeniowej
Nabierająca rozpędu migracja aplikacji do chmury obliczeniowej nie omija systemów dla produkcji. Możliwość korzystania z systemu SCADA w chmurze jest szczególnie interesująca dla tych przedsiębiorstw, które dysponują większą liczbą geograficznie rozproszonych zakładów produkcyjnych. Dzięki chmurze obliczeniowej przedsiębiorstwa mogą zbierać w czasie rzeczywistym i łączyć dane z wielu fabryk, a następnie zestawiać i porównywać je ze sobą. Pozwala to na odnajdywanie złożonych zależności i globalnie zarządzanie całą siecią zakładów.
Łatwa integracja
Ważną cechą nowoczesnego systemu SCADA jest możliwość łatwej, wszechstronnej integracji z różnymi systemami informatycznymi stosowanymi w zakładzie. Do aplikacji, które obecnie najczęściej łączy się z oprogramowaniem SCADA należą:
- oprogramowanie paneli sterowniczych HMI (Human Machine Interface),
- systemy realizacji produkcji MES (Manufacturing Execution System),
- systemy zarządzania ERP (Enterprise Resource Planning).
W przyszłości coraz częściej będzie można spotkać połączenie oprogramowania SCADA i systematów uczenia maszynowego. Przykładowym celem takiej integracji może być predykcyjne utrzymanie ruchu. Zebrane przez systemy SCADA dane o pracy maszyn będą transferowane i analizowane przez systemy wykorzystujące algorytmy sztucznej inteligencji. Analizy te posłużą do oceny prawdopodobieństwa wystąpienia awarii, czy określenia momentu wyeksploatowania podzespołu.
System SCADA a User Experience
Przyjazny w obsłudze system to krótszy czas wdrożenia użytkownika i lepsze wyniki pracy. Prawidłowo dobrana forma i zakres prezentowanych informacji pozwalają uniknąć chaosu informacyjnego i wynikających z niego błędów. Nowoczesny system SCADA powinien pozwolić na precyzyjne i optymalne dostosowanie wizualizacji dla konkretnego użytkownika. Powinien także nadać pracownikowi odpowiedni zakres uprawnień.
Dostęp z poziomu przeglądarki
Urządzenia mobilne odgrywają coraz większą rolę na halach produkcyjnych. Obecnie nowoczesne systemy SCADA obsługują standard HTML5. Dzięki temu prezentowane przez program dane są dostępne dla wszelkich urządzeń mobilnych, w tym tabletów i smartfonów. Technologia HTML5 pozwala korzystać z systemu SCADA na wielu urządzeniach końcowych, bez potrzeby instalowania na nich dodatkowego oprogramowania czy konfiguracji.
