SCADA

SCADA

Nel campo dell'Automazione Industriale a livello di supervisione e di gestione vengono utilizzati in molte applicazioni sistemi del tipo SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition).

Gli apparati hardware attualmente disponibili offrono un’elevata efficienza e sono in grado di acquisire, gestire e controllare migliaia di segnali di ingresso e di uscita (I/O). Software specialistici consentono di rendere operativi strutture efficaci di supervisione e di gestione. I sistemi SCADA sono utilizzati in diversi ambiti industriali grazie alle architetture aperte e flessibili, alle interfacce standard basate su API (Application Program Interface) e alle personalizzazioni facilmente applicabili.

Nel seguito sarà presentata una panoramica su alcune caratteristiche peculiari dei sistemi SCADA come i principali moduli della struttura software e della architettura hardware.


SOFTWARE

Il cuore di un sistema di supervisione e acquisizione dati è costituito da una struttura software di tipo modulare fondata su una base dati in cui vengono raccolte le informazioni e i valori misurati.

I moduli principali sono intimamente collegati al nucleo centrale dove vengono memorizzati i dati (Database). I moduli secondari, strettamente collegati alla base dati centrale, sono costituiti dalle interfacce operatore, dai sistemi di gestione, dagli apparati per il controllo statistico del funzionamento del sistema di produzione, dai programmi per la compilazione di rapporti o per la gestione delle ricette e dai drivers dedicati alla comunicazione.


MEMORIZZAZIONE

La capacità di gestione e supervisione degli SCADA è rilevante anche in presenza di sistemi di produzione di piccole e medie dimensioni; il controllo dei punti di interfaccia è garantito da specifici programmi di elaborazione dei dati e delle informazioni.

I sistemi SCADA sono in grado di elaborare le informazioni residenti nella base dati centrale secondo differenti modalità. I dati selezionati possono essere classificati secondo i codici delle variabili, il tipo, le classi degli eventi, gli stati e i valori convertiti e originali, ecc. Per le variabili analogiche è memorizzata l’unità di misura e l’intervallo di variazione ammissibile mentre per quelle binarie viene memorizzato il valore nominale e il valore di allarme. L’informità delle informazioni è garantita dalla base dati centrale; l’accesso ai dati da parte dei differenti moduli software è attivato senza la necessità di applicare particolari variabili di comando.


COMUNICAZIONE

Il modulo di comunicazione (driver) si occupa sia della gestione della comunicazione tra i dispositivi sia del controllo del trasmissione delle informazioni per via seriale o tramite una rete informatica. Il modulo è predisposto anche alla interpretazione dei messaggi e dei collegamenti tra la base dati centale e i dispositivi di vario tipo a livello di campo. Nei sistemi SCADA è necessario che ci sia almeno un modulo di comunicazione per la connessione contemporanea alle diverse unità terminali remote (RTI, Remote Terminal Unit). I driver permettono, inoltre, la trasmissione verso i differenti programmi applicativi in esecuzione sullo stesso elaboratore attraverso gli strumenti dell’ambiente operativo.

Negli ultimi anni, le reti di telecomunicazione utilizzate per raccogliere i dati nei sistemi SCADA hanno sempre più utilizzato soluzioni basate su standard industriali e di fatto, tra cui i principali bus di campo, la rete Ethernet e più recentemente le reti di comunicazione wireless.


INTERFACCIA OPERATORE

Il modulo che si occupa dell’interfaccia operatore permette l’accesso alla base dati centrale attraverso tecniche di selezione delle variabili e dei campi, di interrogazioni e di ordinamenti.

L’interfaccia operatore determina una comunicazione semplice e immediata con l’utenza mediante pagine grafiche in grado di rappresentare l’evoluzione delle variabili che caratterizzano utilizzando pannelli di comando e quadri sinottici. I pannelli di comando forniscono agli operatori strumenti e comandi sotto forma di simboli grafici come pulsanti, manopole, comandi a slitta, ecc. Nei quadri sinottici sono presenti elementi statici e dinamici con attributi (aspetto, colore, dimensione) in grado di adeguarsi alla variazione delle variabili controllate. I sinottici sono strutturati in modo da semplificare l’attività di supervisione degli impianti attraverso la creazione di viste dettagliate secondo convenzioni coerenti con il tipo di controllo.

I sistemi SCADA più evoluti, inoltre, forniscono librerie di oggetti grafici configurabili con cui sviluppare quadri e sinottici personalizzati in funzione delle esigenze specifiche.


GESTIONE ALLARMI

Gli allarmi sono del tipo ad insorgenza se permanenti nel loro stato di attivazione e attivati al verificarsi di eventi specifici o del tipo a insorgenza oppure a riconoscimento, se successivamente alla loro attivazione possono essere disattivati dall’operatore all’atto del loro riconoscimento. Inoltre, gli allarmi possono essere del tipo ad insorgenza, riconoscimento e rientro se per la disattivazione è richiesto, oltre al riconoscimento esplicito dell’operatore, il decadere della condizione di attivazione.

Gli SCADA permettono la programmazione della condizione di generazione dell’allarme oltre al tipo raggruppandoli in classi differenti.


RICETTE

La gestione delle ricette per le aziende di processo costituisce una attività di particolare importanza per effettuare una esemplificazione efficace dei processi produttivi. Il modulo che si occupa di queste attività su lotto (Batch) deve coordinare la sequenza delle operazioni pianificate in base a differenti criteri come le scadenze temporali, la manifestazione di eventi o conseguentemente alle richieste degli utenti.

L’utilizzazione dei batch semplifica la gestione degli impianti attraverso l’impostazione dei parametri caratteristici dei differenti processi produttivi.

La gestione delle ricette per le aziende di processo costituisce una attività di particolare importanza per effettuare una esemplificazione efficace dei processi produttivi. Il modulo che si occupa di queste attività su lotto (Batch) deve coordinare la sequenza delle operazioni pianificate in base a differenti criteri come le scadenze temporali, la manifestazione di eventi o conseguentemente alle richieste degli utenti.

L’utilizzazione dei batch semplifica la gestione degli impianti attraverso l’impostazione dei parametri caratteristici dei differenti processi produttivi.


SISTEMA DI PRODUZIONE

Un compito solitamente affidato ai sistemi di supervisione e acquisizione dati all’interno degli impianti di automazione è il tracciamento dei ritmi di produzione sia per le attività già trascorse attraverso la costruzione di serie storiche delle variabili che caratterizzano il funzionamento del sistema di produzione, sia in tempo reale attraverso la rappresentazione grafica della evoluzione dei valori di tali variabili.

La costruzione e la memorizzazione di serie storiche può essere utile per risalire alle cause di eventuali mal funzionamenti e talvolta è regolamentata da norme di legge. La rappresentazione in tempo reale della tendenza delle variabili di rilievo permette di mantenere sotto controllo l’evoluzione del sistema produttivo. I sistemi SCADA, oltre alla rappresentazione degli andamenti dell’evoluzione, sono in grado di fornire specifiche indicazioni sullo stato e sulle condizioni dell’impianto.


SISTEMA ESPERTO

Al modulo SCADA denominato sistema esperto è affidato il compito di reagire alla variazione delle variabili di controllo e delle variabile controllate anche in assenza di specifici programmi di intervento a seguito di determinati eventi. I sistemi esperti, anche se idonei alla gestione degli interventi in modo autonomo, sono generalmente utilizzati per suggerire all’utenza una serie di alternative su cui basare l’intervento. Si tratta di una applicazione delle tecniche di intelligenza artificiale e il suo funzionamento si basa su motori inferenziali, ossia su una procedura di individuare una conclusione sulla base delle premesse.


HARDWARE

I sistemi SCADA di grande scala furono concepiti utilizzando tecnologie hardware e software simili a quelle dei sistemi di controllo distribuiti (DCS) e avevano la necessità di utilizzare workstation adatte allo scopo. Attualmente la tendenza è quella di passare da piattaforme monolitiche a sistemi modulari e flessibili grazie all’evoluzione e alla diffusione dei PC anche per applicazioni di controllo in tempo reale.

I PC hanno fatto un salto tecnologico notevole sia come prestazioni, sia come affidabilità; mediante i nuovi sistemi operativi offrono capacità di multitasking preemptive e di comunicazione interprocesso.

Esistono differenti sistemi hardware come per esempio quelli a connessione diretta, in cui l’elaboratore su cui opera lo SCADA è connesso direttamente alle unità terminali remote tramite collegamenti dedicati o da sistemi connessi via rete in cui l’elaboratore su cui risiede il sistema di supervisione è connesso alla rete a cui sono collegate la varie unità terminali remote.