Como bem sabemos SCADA é uma sigla que significa Supervisory Control And Data Acquisition ou em português o Controle de Supervisão e Aquisição de Dados. O SCADA hoje pode ser definido como um software para controle de processos que roda em um computador que realiza a aquisição de dados e interface de comunicação com um ou mais dispositivos.
Antigamente existiam estações SCADA, microcomputadores com um sistema digital embarcado próprio capaz de realizar um gerenciamento em tempo real da aquisição, e impressão dos dados numa tela ou em uma impressora matricial. Não havia o conceito de RTOS Runtime Operational System como o Windows e o Linux, trata-se que o próprio SCADA tinha em si os drivers para o teclado, tela, impressora e aquisição de dados. Com o passar do tempo o SCADA se tornou um software sobre um sistema operacional comercial.
Na década de 80 e 90 poucos hardwares existiam disponíveis, iniciativas como a Cobra computação associada ao Banco do Brasil faziam sentido. No final da década de 90 e até os dias atuais muitos fabricantes entraram no mercado e com uma variação de produtos quase impensável naquela época. Só a NVIDIA possui uma coletânea de 2 mil placas de vídeo com suporte ativo , não é atoa que existe um software que gerencia drivers da NVIDIA. Essa variação de hardwares fez com que o SCADA precisasse migrar para um software que operasse em conjunto com o sistema operacional em tempo real principalmente Windows e o Linux. Mais ainda, essa necessidade permitiu que as empresas direcionassem os esforços na evolução da sua própria plataforma e não mais na compatibilidade com o hardware.
SCADA é um sistema de controle central que consiste em interfaces de rede do controlador, equipamento de comunicação de entrada ou saída e software. O Sistema SCADA realiza o controle e monitoramento do processo industrial.
Nessa atribuição o SCADA coleta os dados de uma ou mais instalações, além de enviar comandos básicos de controle para as instalações O objetivo do SCADA é tornar desnecessário que um operador humano esteja permanentemente presente no local das instalações para as operações corriqueiras previstas no dia-a-dia da planta industrial.
Sendo assim podemos concluir que conceitualmente o SCADA é uma combinação de uma unidade de impressão de dados tela/impressora hoje tratado como telemetria e uma outra parte destinada a aquisição de dados.
Aquisição de dados:
Aquisição de dados refere-se ao método usado para coletar ou enviar dados/informações de/para o equipamento que está sendo controlado e monitorado. Os dados acessados são então encaminhados para um sistema de telemetria pronto para transferência das diferentes unidades de impressão como telas, gráficos, mostradores virtuais etc...
Naturalmente esses dados podem ser digitais ou analógicos coletados dos mais diversos sensores e equipamentos, podendo ser inclusive um dado com relativo temporal, ou seja, acompanhado de uma data e hora em que aquele dado foi recebido.
Monitoramento:
O monitoramento ou telemetria é simplesmente a maneira com que o SCADA mostra os dados coletados pelo sistema. Para tal finalidade o sistema SCADA geralmente é munido de um conjunto de base de dados onde os dados aquisitados são coletados e disponibilizados para as diferentes formas de telemetria disponíveis como apresentação gráfica em uma tela desenhada com o processo, ou rastreamento instantâneo de uma grandeza através de um gráfico. Outras formas também são possíveis, como uma tabela de variáveis ou um relatório instantâneo discretizado.
Naturalmente existem outros submódulos ligados a um sistema SCADA. Podemos destacar o armazenamento de dados de histórico de um processo. Geralmente os sistemas SCADA comerciais possuem módulos adicionais para armazenamento de dados durante longos períodos de tempo sem consumir tanto armazenamento e permitindo que esses dados sejam acessados através das janelas de telemetria.
É importante ressaltar que o conceito de SCADA, DCS, Supervisório e IHM às vezes se confunde. O SCADA seria um sistema de aquisição de dados, não é previsto grandes automatismos através de um célula de aquisição, entretanto os PLC’s atuais permitem ser esse “braço” de aquisição de dados ao mesmo tempo que realizam um controle e supervisão de unidades de I/O remotas. Os PLC’s incluem até mesmo controladores complexos PID.
Um distributed control system (DCS) completo seria um conceito mais válido para os sistemas atuais + um supervisório embarcado em computadores.
Podemos ver um exemplo para que esse conceito fique mais claro: imagine um sistema composto com um supervisório Elipse + PLC Schneider aquisitando dados ao mesmo tempo que possui um dispositivo de aquisição modbus da Altus. Esse conjunto é um SCADA.
Como é a arquitetura de um sistema SCADA ?
Podemos dividir o sistema SCADA em alguns componentes básicos que são comumente presentes na maior parte dos projetos:
- Estação remota (RTU -Remote Terminal Unit )
- Rede de comunicação
- Estação mestre (MTU - Master Terminal Unit)
- Unidade de processamento de dados (client)
RTU:
Os instrumentos de campo são conectados às RTU’s (Remote Terminal Unit) e ao circuito de controle, A RTU nada mais é do que um PLC dispositivo PLC dedicado para aplicações remotas que possui um terminal de comunicação e consegue exercer todas as funções de controle internamente. A RTU coleta dados dos instrumentos de campo sobre parâmetros de processo e status de alarme. Ele mantém as informações até que o MTU as solicite. E a MTU comanda a RTU para alterar o setpoint e alterar a variável de processo por meio de ações de controle, como fechar ou abrir válvulas, ligar/desligar a saída etc...
A RTU/PLC recebe todos os dispositivos de campo. E recebe ordens de controle discretas, instruções de configuração e transmite de volta aos equipamentos de campo provenientes de uma estação mestre MTU.
Normalmente RTU podem ser PLCs, DCS.
MTU:
MTU’s (Master Terminal Unit) lêem e gravam dados de/para a RTU, lidam com erros de comunicação e novas tentativas, varredura programada das RTUs. A MTU lê e varre as informações das interfaces de comunicação e verifica se ocorreu desvio do ponto de ajuste na variável de processo e produz ação de controle ou status de alarme. Também é através da unidade central que os comandos de operação são transferidos para as unidades remotas.
Em um sistema SCADA a MTU pode ser uma sala de operação com diversas estações de operador compartilhadas num mesmo nível de controle ou uma IHM local instalada em um determinado painel.
Rede de comunicação:
As UTRs no campo são conectadas entre si por meio de uma rede de controladores. Cada RTU possui um endereço único e a rede é conectada a um dispositivo tipo modem, hoje em dia, são sempre redes de switchy formando anéis ou estrelas. A transmissão de dados de RTUs para MTU pode ser por meio de conexão elétrica ou óptica muito embora existam conexões via wireless e IR.
Poderia ficar dias discutindo conceitualmente o que é um sistema SCADA mas em linhas gerais o conceito de SCADA é um sistema que se estende desde a aquisição do dado no campo até a apresentação do dado na tela, tudo isso é SCADA.
Espero que a explicação tenha sido útil, muitas vezes me deparo com debates longos e filosóficos sobre o tema seria interessante que todas as pessoas que atuam na automação tivesse firmemente definido os conceitos em sua mente.
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