Ολοκληρωμένος Βιομηχανικός Έλεγχος

Transcript

1 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Ολοκληρωμένος Βιομηχανικός Έλεγχος Ενότητα 5: Πρακτικές Εφαρμογές Των Συστημάτων SCADA Στην Βιομηχανία Αναστασία Βελώνη Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Συστημάτων

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Σκοπος Ενότητας Ανάπτυξη δεξιοτήτων προγραμματισμού με χρήση της γραφικής γλώσσας LabVIEW της National Instruments για ανάπτυξη εφαρμογών σε συστήματα μετρήσεων και ελέγχου. 4

5 Περιεχόμενα Ενότητας Βασικές Αρχές Του Ελέγχου Εισαγωγή Στα Συστήματα SCADA Εφαρμογές Των Συστημάτων SCADA Αρχιτεκτονικές Συστημάτων SCADA Συνιστώσες Των Συστημάτων SCADA Πως Λειτουργούν Τα Συστήματα SCADA SCADA, DCS, PLC Ασφάλεια Και Ευπάθεια Του Συστήματος SCADA 5

6 Βασικές Αρχές Του Ελέγχου

7 Βασικές Αρχές Του Ελέγχου 7

8 Βασικές Αρχές Του Ελέγχου Συστατικά Ελέγχου : 1. Διακομιστής Ελέγχου 2. Διακομιστής SCADA ή Κύρια Μονάδα Σταθμού (MTU) 3. Απομακρυσμένη Μονάδα Σταθμού(RTU) 4. Ελεγκτής Προγραμματιζόμενης Λογικής(PLC) 5. Ευφυείς Ηλεκτρονικές Συσκευές (IED) 6. Διεπαφή Ανθρώπου-Μηχανής(HMI) 7. Ιστορικό Δεδομένων 8. Διακομιστής Εισόδου / Εξόδου (IO) 8

9 Βασικές Αρχές Του Ελέγχου Συστατικά Ελέγχου : 1. Fieldbus Δίκτυο 2. Δίκτυο Ελέγχου 3. Δρομολογητές Επικοινωνίας 4. Τείχος Προστασίας 5. Μόντεμ 6. Σημεία Απομακρυσμένης Πρόσβασης 9

10 Εισαγωγή Στα Συστήματα SCADA

11 Εισαγωγή Στα Συστήματα SCADA Ακρωνύμιο του Εποπτικού Ελέγχου και Συλλογής Δεδομένων Δεν είναι ένα πλήρες σύστημα ελέγχου, αλλά κυρίως εστιάζει στο εποπτικό επίπεδο Καθαρό πακέτο λογισμικού που τοποθετείται πάνω από το υλικό Συνδυασμός τηλεμετρίας και απόκτησης δεδομένων με τα οποία διασυνδέεται, γενικά μέσω (PLC) ή (DCS) Οι πληροφορίες, μεταφέρονται πίσω στην κεντρικό σταθμό, όπου πραγματοποιούνται όλες οι απαραίτητες ενέργειες ανάλυσης και ελέγχου και, στη συνέχεια, οι πληροφορίες εμφανίζονται σε μια σειρά από οθόνες ή οθόνες χειριστή. 11

12 Εισαγωγή Στα Συστήματα SCADA Τυπική Διασύνδεση Αισθητήρων Με Το Πάνελ Του Σύστηματος 12

13 Εισαγωγή Στα Συστήματα SCADA Σύνδεση Ηλεκτρονικού Υπολογιστή με PLC ή DCS Και Αισθητήρες Μέσω Fieldbus 13

14 Εισαγωγή Στα Συστήματα SCADA Τα συστήματα SCADA έχουν ως στόχο τη συλλογή του πεδίου πληροφοριών, το οποίο μεταφέρετε σε μια κεντρική μονάδα υπολογιστή, και εμφανίζει τις πληροφορίες στο χειριστή είτε γραφικά είτε με λέξεις, επιτρέποντας έτσι στον χειριστή να παρακολουθεί ή να ελέγχει ένα ολόκληρο σύστημα από μια κεντρική τοποθεσία, σε πραγματικό χρόνο. 14

15 Εισαγωγή Στα Συστήματα SCADA 15

16 Εισαγωγή Στα Συστήματα SCADA O όρος SCADA αναφέρεται σε ολόκληρο το κεντρικό σύστημα. Το κεντρικό σύστημα παρακολουθεί συνήθως τα δεδομένα από διάφορους αισθητήρες που βρίσκονται είτε σε κοντινή απόσταση ή εκτός του χώρου. 16

17 Εφαρμογές Των Συστημάτων SCADA

18 Εφαρμογές των Συστημάτων SCADA Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, μεταφοράς και διανομής: Ύδρευσης και αποχέτευσης: Κτίρια, εγκαταστάσεις και περιβάλλοντα: Βιομηχανία: Σήματα κυκλοφορίας 18

19 Αρχιτεκτονικές Συστημάτων SCADA

20 Αρχιτεκτονικές των Συστημάτων SCADA Τρεις γενιές των συστημάτων SCADA: 1. Πρώτης Γενιάς Μονολιθικά Συστήματα SCADA 2. Δεύτερης Γενιάς Κατανεμημένα Συστήματα SCADA 3. Τρίτης Γενιάς - Δικτυακά Συστήματα SCADA 20

21 Αρχιτεκτονικές των Συστημάτων SCADA Μονολιθικά Συστήματα SCADA Αρχιτεκτονική SCADA Πρώτης Γενιάς 21

22 Αρχιτεκτονικές των Συστημάτων SCADA Κατανεμημένα Συστήματα SCADA Αρχιτεκτονική SCADA Δεύτερης Γενιάς 22

23 Αρχιτεκτονικές των Συστημάτων SCADA Δικτυακά Συστήματα SCADA Αρχιτεκτονική SCADA Τρίτης Γενιάς 23

24 Συνιστώσες Των Συστημάτων SCADA

25 Συνιστώσες των Συστημάτων SCADA Υλικό Συστημάτων SCADA Το σύστημα SCADA ουσιαστικά περιλαμβάνει πέντε επίπεδα ή ιεραρχίες: 1. Επίπεδο Τομέα Οργάνων Και Συσκευές Ελέγχου 2. Τερματικά Διαλογής Και RTU 3. Σύστημα Επικοινωνίας 4. Ο Κεντρικός Σταθμός 5. Η Εμπορική Επεξεργασία Των Δεδομένων Του Συστήματος 25

26 Συνιστώσες των Συστημάτων SCADA 26

27 Συνιστώσες των Συστημάτων SCADA Τα Συστήματα SCADA μπορούν να ταξινομηθούν ως εξής: Ιδιόκτητα και Ανοικτά Βασικά Χαρακτηριστικά Του Λογισμικού SCADΑ Διεπαφή Χρήστη Οθόνες Γραφικών Συναγερμός Τάσεις Διεπαφή RTU (και PLC) Επεκτασιμότητα Πρόσβαση Στα Δεδομένα Βάση Δεδομένων Δικτύωση Ανοχή Σφαλμάτων Client / Server Κατανεμημένη Επεξεργασία 27

28 Πως Λειτουργούν Τα Συστήματα SCADA

29 Πως Λειτουργούν Τα Συστήματα SCADA Εκτελεί Τέσσερις Λειτουργίες: Την Απόκτηση Των Δεδομένων Την Επικοινωνία Των Δεδομένων Την Παρουσίαση Των Δεδομένων Τον Έλεγχο Επιτελούνται Από Τέσσερα Συστατικά : 1. Αισθητήρες Και Ρελέ 2. Μονάδες Τηλεμετρίας (RTU) 3. Κεντρικές Μονάδες SCADA 4. Δίκτυο Επικοινωνιών 29

30 SCADA, DCS, PLC

31 SCADA, DCS, PLC Κατανεμημένο Σύστημα Ελέγχου (DCS) 31

32 SCADA, DCS, PLC 32

33 SCADA, DCS, PLC Τα PLC χρησιμοποιούνται και στα δύο συστήματα SCADA και DCS ως στοιχεία ελέγχου του συνολικού ιεραρχικού συστήματος για την παροχή τοπικής διαχείρισης των διαδικασιών μέσω ελέγχου ανάδρασης. 33

34 SCADA, DCS, PLC Ορισμένοι λόγοι για την εφαρμογή ενός συστήματος SCADA είναι: Βελτιωμένη λειτουργία της μονάδας ή της διαδικασίας Αυξημένη παραγωγικότητα του προσωπικού Βελτίωση της ασφάλεια του Βελτίωση της εξοικονόμησης Βελτιωμένη και ταχύτερη λήψη των δεδομένων 34

35 Ασφάλεια Και Ευπάθεια Του Συστήματος SCADA

36 Ασφάλεια Και Ευπάθεια Του Συστήματος SCADA Απειλές για τα Συστήματα SCADA : 1. Οι εγκληματικές ομάδες 2. Ξένες υπηρεσίες πληροφοριών 3. Οι Insiders 4. Οι Phishers 5. Οι spammers 6. Οι συγγραφείς Spyware / malware 36

37 Ασφάλεια Και Ευπάθεια Του Συστήματος SCADA Βιομηχανικά Περιστατικά Ασφαλείας ανά έτος 37

38 Ασφάλεια Και Ευπάθεια Του Συστήματος SCADA Πιθανές Επιπτώσεις Από Συμβάντα Ασφαλείας 1.Φυσικές επιπτώσεις. 2.Οικονομικές επιπτώσεις. 3.Κοινωνικές Επιπτώσεις 38

39 Ασφάλεια Και Ευπάθεια Του Συστήματος SCADA Ανάπτυξη Στρατηγικών Ασφαλείας SCADA Δρομολογητές και Τείχος Προστασίας Διακομιστές Μεσολάβησης Λειτουργικά Συστήματα Τείχος Προστασίας SCADA Εσωτερικό Δίκτυο Σχεδιασμού SCADA Λειτουργικά Συστήματα Διακομιστών Τείχος Προστασίας Μεταξύ Εταιρικού Δικτύου Και Δικτύου Ελέγχου 39