O controle de supervisão e aquisição de dados (SCADA) é uma arquitetura de sistema de controle que usa computadores, comunicações de dados em rede e interfaces gráficas de usuário para gerenciamento de supervisão de processos de alto nível. As interfaces de operação que permitem monitorar e emitir comandos de processo, como alterações de ponto de ajuste do controlador, são tratadas através do sistema computacional supervisório SCADA. No entanto, a lógica de controle em tempo real ou os cálculos do controlador são realizados usando módulos em rede que se conectam a outros dispositivos periféricos, como controladores lógicos programáveis ​​e controladores PID discretos que se conectam à planta ou ao maquinário de processo.

O conceito SCADA foi desenvolvido como um meio universal de acesso remoto a uma variedade de módulos de controle locais, que podem ser de diferentes fabricantes e permitir o acesso através de protocolos de automação padrão. Na prática, os grandes sistemas SCADA tornaram-se muito semelhantes aos sistemas de controle distribuído em função, mas utilizando múltiplos meios de interface com a planta. Os sistemas SCADA são vulneráveis ​​à guerra cibernética ou a ataques de terrorismo cibernético.[3]​.

O software SCADA funciona em nível de supervisão, pois as ações de controle são executadas automaticamente usando RTU ou PLC. As funções de controle SCADA são normalmente restritas à intervenção básica ou de supervisão. A RTU ou PLC controla diretamente um circuito de controle de feedback, mas o software SCADA controla o desempenho geral do circuito. Por exemplo, um PLC pode controlar o fluxo de água de resfriamento através de parte de um processo industrial até um nível de ponto de ajuste, mas o software do sistema SCADA permitirá que os operadores alterem os pontos de ajuste do fluxo. O SCADA também permite que condições de alarme, como perda de vazão ou alta temperatura, sejam exibidas e registradas.

Os CLPs podem variar de pequenos dispositivos modulares com dezenas de entradas e saídas (E/S) em um invólucro integrado ao processador, até grandes dispositivos modulares montados em rack com milhares de E/S, e que geralmente estão conectados em rede a outros sistemas CLP e SCADA. Eles podem ser projetados para vários arranjos de entrada e saída digitais e analógicas, faixas estendidas de temperatura, imunidade a ruído elétrico (ruído (física)) e resistência a vibração e impacto. Os programas para controlar a operação da máquina são normalmente armazenados em memória não volátil ou alimentada por bateria.

O controle de processos de grandes plantas industriais evoluiu através de muitas etapas. Inicialmente, o controle era dos painéis locais para a planta de processo. Contudo, isto exigia que o pessoal atendesse a estes painéis dispersos e não havia uma visão geral do processo. O próximo desenvolvimento lógico foi a transmissão de todas as medições da planta para uma sala de controle central com pessoal permanente. Os controladores estavam frequentemente atrás dos painéis da sala de controle, e todas as saídas de controle manuais e automáticas eram transmitidas individualmente para a planta na forma de sinais pneumáticos ou elétricos. Efetivamente, esta foi a centralização de todos os painéis localizados, com os benefícios da redução da necessidade de pessoal e da visão consolidada do processo.

No entanto, embora proporcionasse uma abordagem de controlo central, esta disposição era inflexível, uma vez que cada circuito de controlo tinha o seu próprio hardware controlador, pelo que as alterações no sistema exigiam a reconfiguração dos sinais utilizando nova canalização ou nova cablagem. Também exigia movimento contínuo do operador dentro de uma grande sala de controle para monitorar todo o processo. Com o advento dos processadores eletrônicos, das redes de sinalização eletrônica de alta velocidade e dos displays gráficos eletrônicos, tornou-se possível substituir esses controladores discretos por algoritmos baseados em computador, alojados em uma rede de racks de entrada/saída com seus próprios processadores de controle. Eles poderiam ser distribuídos pela planta e se comunicariam com displays gráficos na sala de controle. O conceito de controle distribuído foi concretizado.

A introdução do controle distribuído permitiu a interconexão e reconfiguração flexíveis dos controles da planta, como loops e intertravamentos em cascata, e a interconexão com outros sistemas de computação de produção. Ele possibilitou o gerenciamento sofisticado de alarmes, introduziu o registro automático de eventos, eliminou a necessidade de registros físicos, como registradores gráficos, permitiu que racks de controle fossem conectados em rede e, portanto, localizados localmente para a planta reduzir a fiação, e forneceu informações gerais de alto nível sobre o status da planta e os níveis de produção. Para grandes sistemas de controle, o nome comercial geral sistema de controle distribuído (DCS) foi cunhado para se referir a sistemas modulares proprietários de muitos fabricantes que integravam redes de alta velocidade e um conjunto completo de displays e racks de controle.

Enquanto o DCS foi adaptado para atender às necessidades de grandes processos industriais contínuos, em indústrias onde a lógica combinatória e sequencial era o requisito principal, o PLC (controlador lógico programável) evoluiu a partir da necessidade de substituir racks de temporizadores e temporizadores utilizados para eventos. controle acionado Os controles mais antigos eram difíceis de reconfigurar e encontrar falhas, e o controle PLC permitia que os sinais fossem conectados em rede a uma área de controle central com displays eletrônicos. Os PLCs foram desenvolvidos inicialmente para a indústria automotiva em linhas de produção de veículos, onde a lógica sequencial estava se tornando muito complexa. Logo foi adotado em diversas outras aplicações orientadas a eventos, tão variadas quanto impressoras e estações de tratamento de água.

A história do SCADA está em aplicações de distribuição, como energia, gás natural e tubulações de água, onde há necessidade de coletar dados remotos através de links de baixa largura de banda potencialmente não confiáveis ​​ou intermitentes. Os sistemas SCADA usam controle de malha aberta com locais amplamente separados geograficamente. Um sistema SCADA utiliza RTUs (unidades terminais remotas, também conhecidas como unidades remotas de telemetria) para enviar dados de monitoramento a um centro de controle. A maioria dos sistemas RTU sempre teve uma capacidade limitada de lidar com controles locais enquanto a estação mestra estava indisponível. No entanto, ao longo dos anos, os sistemas RTU tornaram-se cada vez mais capazes de lidar com controlos locais.

As fronteiras entre os sistemas DCS e SCADA/PLC estão se confundindo com o passar do tempo.[4]​ As fronteiras técnicas que orientaram os projetos desses vários sistemas não são mais tão problemáticas. Muitas plataformas PLC podem agora funcionar muito bem como um pequeno DCS, usando E/S remotas, e são confiáveis ​​o suficiente para que alguns sistemas SCADA possam realmente gerenciar o controle de malha fechada em longas distâncias. Com a velocidade crescente dos processadores atuais, muitos produtos DCS possuem uma linha completa de subsistemas semelhantes a PLC que não eram oferecidos quando foram inicialmente desenvolvidos.

Em 1993, com o lançamento da IEC-1131, que mais tarde se tornou IEC-61131-3, a indústria avançou em direção a uma maior padronização de código, software de controle reutilizável e independente de hardware. Pela primeira vez, a programação orientada a objetos (OOP) tornou-se possível em sistemas de controle industrial. Isso levou ao desenvolvimento de controladores de automação programáveis ​​(PAC) e PCs industriais (IPC). São plataformas programadas nas 5 linguagens padronizadas IEC (lógica ladder, texto estruturado, bloco funcional, lista de instruções e tabela sequencial de funções). Eles também podem ser programados em linguagens modernas de alto nível, como C ou C++. Além disso, aceitam modelos desenvolvidos em ferramentas analíticas como MATLAB e Simulink. Ao contrário dos PLCs tradicionais, que utilizam sistemas operacionais proprietários, os IPCs usam o Windows IoT. Os IPCs têm a vantagem de poderosos processadores multi-core com custos de hardware muito mais baixos do que os PLCs tradicionais e se adaptam bem a vários formatos, como montagem em trilho DIN, combinados com uma tela sensível ao toque como um "painel-pc" ou como um PC incorporado. Novas plataformas de hardware e tecnologia contribuíram significativamente para a evolução dos sistemas DCS e SCADA, confundindo ainda mais as fronteiras e mudando as definições.

Um sistema de controle distribuído (DCS) é um sistema de controle de processador digital para um processo ou planta, no qual as funções do controlador e dos módulos de conexão de campo são distribuídas por todo o sistema. À medida que o número de malhas de controle aumenta, o DCS se torna mais econômico do que os controladores discretos. Além disso, um DCS fornece visualização e monitoramento gerencial em grandes processos industriais. Em um DCS, uma hierarquia de controladores é conectada por redes de comunicação, permitindo salas de controle centralizadas e monitoramento e controle local da planta.

Um DCS permite fácil configuração de controles da planta, como loops em cascata e intertravamentos, e fácil conexão a outros sistemas de computador, como controle de produção.") Ele também permite um tratamento mais sofisticado de alarmes, introduz registro automático de eventos, elimina a necessidade de registros físicos, como registradores gráficos, e permite que o equipamento de controle seja conectado em rede e, portanto, localizado localmente no equipamento que está sendo controlado para reduzir a fiação.

Um DCS normalmente usa processadores personalizados como controladores e interconexões proprietárias ou protocolos padrão para comunicação. Os módulos de entrada e saída formam os componentes periféricos do sistema.

Os processadores recebem informações dos módulos de entrada, processam as informações e decidem as ações de controle a serem executadas pelos módulos de saída. Os módulos de entrada recebem informações dos instrumentos de detecção no processo (ou campo), e os módulos de saída transmitem instruções aos elementos de controle finais, como válvulas de controle.

As entradas e saídas de campo podem alternar continuamente sinais analógicos, por ex. loop de corrente) ou 2 sinais de estado que ligam ou desligam*, como contatos de relé ou uma chave semicondutora.

Normalmente, os sistemas de controle distribuído também podem suportar Foundation Fieldbus, PROFIBUS, HART, Modbus e outros barramentos de comunicação digital que transportam não apenas sinais de entrada e saída, mas também mensagens avançadas, como diagnósticos de erros e sinais de status.

O controle de supervisão e aquisição de dados (SCADA) é uma arquitetura de sistema de controle que usa computadores, comunicações de dados em rede e interfaces gráficas de usuário para gerenciamento de supervisão de processos de alto nível. As interfaces de operação que permitem monitorar e emitir comandos de processo, como alterações de ponto de ajuste do controlador, são tratadas através do sistema computacional supervisório SCADA. No entanto, a lógica de controle em tempo real ou os cálculos do controlador são realizados usando módulos em rede que se conectam a outros dispositivos periféricos, como controladores lógicos programáveis ​​e controladores PID discretos que se conectam à planta ou ao maquinário de processo.

O conceito SCADA foi desenvolvido como um meio universal de acesso remoto a uma variedade de módulos de controle locais, que podem ser de diferentes fabricantes e permitir o acesso através de protocolos de automação padrão. Na prática, os grandes sistemas SCADA tornaram-se muito semelhantes aos sistemas de controle distribuído em função, mas utilizando múltiplos meios de interface com a planta. Os sistemas SCADA são vulneráveis ​​à guerra cibernética ou a ataques de terrorismo cibernético.[3]​.

O software SCADA funciona em nível de supervisão, pois as ações de controle são executadas automaticamente usando RTU ou PLC. As funções de controle SCADA são normalmente restritas à intervenção básica ou de supervisão. A RTU ou PLC controla diretamente um circuito de controle de feedback, mas o software SCADA controla o desempenho geral do circuito. Por exemplo, um PLC pode controlar o fluxo de água de resfriamento através de parte de um processo industrial até um nível de ponto de ajuste, mas o software do sistema SCADA permitirá que os operadores alterem os pontos de ajuste do fluxo. O SCADA também permite que condições de alarme, como perda de vazão ou alta temperatura, sejam exibidas e registradas.

Os CLPs podem variar de pequenos dispositivos modulares com dezenas de entradas e saídas (E/S) em um invólucro integrado ao processador, até grandes dispositivos modulares montados em rack com milhares de E/S, e que geralmente estão conectados em rede a outros sistemas CLP e SCADA. Eles podem ser projetados para vários arranjos de entrada e saída digitais e analógicas, faixas estendidas de temperatura, imunidade a ruído elétrico (ruído (física)) e resistência a vibração e impacto. Os programas para controlar a operação da máquina são normalmente armazenados em memória não volátil ou alimentada por bateria.

O controle de processos de grandes plantas industriais evoluiu através de muitas etapas. Inicialmente, o controle era dos painéis locais para a planta de processo. Contudo, isto exigia que o pessoal atendesse a estes painéis dispersos e não havia uma visão geral do processo. O próximo desenvolvimento lógico foi a transmissão de todas as medições da planta para uma sala de controle central com pessoal permanente. Os controladores estavam frequentemente atrás dos painéis da sala de controle, e todas as saídas de controle manuais e automáticas eram transmitidas individualmente para a planta na forma de sinais pneumáticos ou elétricos. Efetivamente, esta foi a centralização de todos os painéis localizados, com os benefícios da redução da necessidade de pessoal e da visão consolidada do processo.

No entanto, embora proporcionasse uma abordagem de controlo central, esta disposição era inflexível, uma vez que cada circuito de controlo tinha o seu próprio hardware controlador, pelo que as alterações no sistema exigiam a reconfiguração dos sinais utilizando nova canalização ou nova cablagem. Também exigia movimento contínuo do operador dentro de uma grande sala de controle para monitorar todo o processo. Com o advento dos processadores eletrônicos, das redes de sinalização eletrônica de alta velocidade e dos displays gráficos eletrônicos, tornou-se possível substituir esses controladores discretos por algoritmos baseados em computador, alojados em uma rede de racks de entrada/saída com seus próprios processadores de controle. Eles poderiam ser distribuídos pela planta e se comunicariam com displays gráficos na sala de controle. O conceito de controle distribuído foi concretizado.

A introdução do controle distribuído permitiu a interconexão e reconfiguração flexíveis dos controles da planta, como loops e intertravamentos em cascata, e a interconexão com outros sistemas de computação de produção. Ele possibilitou o gerenciamento sofisticado de alarmes, introduziu o registro automático de eventos, eliminou a necessidade de registros físicos, como registradores gráficos, permitiu que racks de controle fossem conectados em rede e, portanto, localizados localmente para a planta reduzir a fiação, e forneceu informações gerais de alto nível sobre o status da planta e os níveis de produção. Para grandes sistemas de controle, o nome comercial geral sistema de controle distribuído (DCS) foi cunhado para se referir a sistemas modulares proprietários de muitos fabricantes que integravam redes de alta velocidade e um conjunto completo de displays e racks de controle.

Enquanto o DCS foi adaptado para atender às necessidades de grandes processos industriais contínuos, em indústrias onde a lógica combinatória e sequencial era o requisito principal, o PLC (controlador lógico programável) evoluiu a partir da necessidade de substituir racks de temporizadores e temporizadores utilizados para eventos. controle acionado Os controles mais antigos eram difíceis de reconfigurar e encontrar falhas, e o controle PLC permitia que os sinais fossem conectados em rede a uma área de controle central com displays eletrônicos. Os PLCs foram desenvolvidos inicialmente para a indústria automotiva em linhas de produção de veículos, onde a lógica sequencial estava se tornando muito complexa. Logo foi adotado em diversas outras aplicações orientadas a eventos, tão variadas quanto impressoras e estações de tratamento de água.

A história do SCADA está em aplicações de distribuição, como energia, gás natural e tubulações de água, onde há necessidade de coletar dados remotos através de links de baixa largura de banda potencialmente não confiáveis ​​ou intermitentes. Os sistemas SCADA usam controle de malha aberta com locais amplamente separados geograficamente. Um sistema SCADA utiliza RTUs (unidades terminais remotas, também conhecidas como unidades remotas de telemetria) para enviar dados de monitoramento a um centro de controle. A maioria dos sistemas RTU sempre teve uma capacidade limitada de lidar com controles locais enquanto a estação mestra estava indisponível. No entanto, ao longo dos anos, os sistemas RTU tornaram-se cada vez mais capazes de lidar com controlos locais.

As fronteiras entre os sistemas DCS e SCADA/PLC estão se confundindo com o passar do tempo.[4]​ As fronteiras técnicas que orientaram os projetos desses vários sistemas não são mais tão problemáticas. Muitas plataformas PLC podem agora funcionar muito bem como um pequeno DCS, usando E/S remotas, e são confiáveis ​​o suficiente para que alguns sistemas SCADA possam realmente gerenciar o controle de malha fechada em longas distâncias. Com a velocidade crescente dos processadores atuais, muitos produtos DCS possuem uma linha completa de subsistemas semelhantes a PLC que não eram oferecidos quando foram inicialmente desenvolvidos.

Em 1993, com o lançamento da IEC-1131, que mais tarde se tornou IEC-61131-3, a indústria avançou em direção a uma maior padronização de código, software de controle reutilizável e independente de hardware. Pela primeira vez, a programação orientada a objetos (OOP) tornou-se possível em sistemas de controle industrial. Isso levou ao desenvolvimento de controladores de automação programáveis ​​(PAC) e PCs industriais (IPC). São plataformas programadas nas 5 linguagens padronizadas IEC (lógica ladder, texto estruturado, bloco funcional, lista de instruções e tabela sequencial de funções). Eles também podem ser programados em linguagens modernas de alto nível, como C ou C++. Além disso, aceitam modelos desenvolvidos em ferramentas analíticas como MATLAB e Simulink. Ao contrário dos PLCs tradicionais, que utilizam sistemas operacionais proprietários, os IPCs usam o Windows IoT. Os IPCs têm a vantagem de poderosos processadores multi-core com custos de hardware muito mais baixos do que os PLCs tradicionais e se adaptam bem a vários formatos, como montagem em trilho DIN, combinados com uma tela sensível ao toque como um "painel-pc" ou como um PC incorporado. Novas plataformas de hardware e tecnologia contribuíram significativamente para a evolução dos sistemas DCS e SCADA, confundindo ainda mais as fronteiras e mudando as definições.