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Ecrit par NOUHOUM Nouhoum Yari I. Supervisory Control And Data Acquisition (SCA

Ecrit par NOUHOUM Nouhoum Yari I. Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA) 1.1. Définition Le SCADA est un système de contrôle et d’acquisition de données en temps réel (SCADA) (anglais : Supervisory Control And Data Acquisition). Ce système ne remplace pas l’opérateur. Celui-ci possède toujours le pouvoir de prise de décision (à partir des informations recueillies sur le système SCADA) et de commande des actionneurs d'une usine, d’un réseau de distribution ou d’une installation. 1.2. Historique Auparavant, le contrôle des installations industrielles et des ateliers de fabrication pouvait se faire manuellement à l'aide d'équipements analogiques et de boutons poussoirs. Au fur et à mesure que la taille de l'industrie augmente, ils ont donc utilisé des minuteries et des relais pour fournir un contrôle de supervision à un niveau fixe pour une automatisation minimale. Ainsi, un système entièrement automatisé avec un système plus efficace était nécessaire pour toutes les industries. A des fins de contrôle industriel, les ordinateurs ont été mis en œuvre en 1950. Après cela, le concept de télémétrie a été mis en œuvre pour la transmission de données ainsi que la communication. En 1970, le système SCADA a été développé avec les microprocesseurs ainsi que les Automates Programmables industriels. Il est devenu possible d'actionner une commande de terrain depuis un centre de contrôle à distance, plutôt que par une intervention manuelle sur site. Aujourd'hui, les systèmes SCADA ont intégré de nombreuses avancées technologiques (réseaux, électronique, informatique...) et sont devenus omniprésents sur les installations à caractère industriel. De ce fait, leur fiabilité et leur protection sont également devenues des enjeux importants. L’évolution de la technologie a permis d’avoir quatre types différents systèmes pouvant être considérés comme des architectures de SCADA. 1.1. Fonctionnalités du SCADA Acquisition de données Les données provenant d’éléments de l’usine telles que la lecture réelle des transmetteurs, la position réelle des vannes, l’état de fonctionnement d’un moteur, l’état actuel du processus et d’autres paramètres doivent être capturées par le système SCADA pour fournir des informations précises et en temps réel. Ecrit par NOUHOUM Nouhoum Yari Contrôle IL permet le contrôle et le fonctionnement de différents éléments de l’installation via le poste de travail distant. Gestion des alarmes et des événements Avec l’utilisation de SCADA, les alarmes et les événements de processus peuvent être surveillés à partir du poste de travail SCADA central. Il donne à l’opérateur de la centrale la capacité d’interagir à travers une interface homme machine et de déclencher l’action appropriée par rapport aux alarmes et aux événements actuels. Tendances Les tendances sont utilisées pour analyser le fonctionnement global du processus, pour fournir une vue graphique d’un ou plusieurs paramètres et permettre aux opérateurs de comparer, de zoomer et de dézoomer, de naviguer à travers les périodes, de visualiser les détails des données avec des résolutions allant de millisecondes à une seconde. 1.2. Architectures des systèmes SCADA Pour faciliter la compréhension de l’architecture SCADA nous pouvons le répartir en deux catégories : Architecture matérielle Architecture logicielle 1.2.1. Architecture matérielle L’architecture matérielle de ce système est classée en deux parties : ▪ Couche client : Pour l’interface homme-machine ; ▪ Couche de serveur de données : pour le traitement des données. La station SCADA se compose d’un seul PC. Les appareils et les serveurs de données communiquent entre eux via des RTU ou des automates. Les automates sont soit directement connectés aux serveurs de données, soit via des bus et des réseaux. Ce système utilise le LAN et le WAN pour communiquer entre les périphériques et la station maître. Les capteurs sont connectés aux automates ou aux RTU qui convertissent les signaux des capteurs en données numériques. Ces données sont ensuite envoyées Ecrit par NOUHOUM Nouhoum Yari à l’unité principale pour obtenir les commentaires appropriés. Dès réception de la rétroaction, les RTU appliquent les signaux électriques aux relais. Figure 1 : Architecture matérielle SCADA 1.2.2. Architecture logicielle Les serveurs sont principalement utilisés pour la base de données en temps réel et le multitâche et sont responsables de la gestion et de la collecte des données. Figure 2 : Architecture logicielle SCADA L’architecture logicielle de ce système se compose de programmes qui fournissent des informations de tendance et de diagnostic. Les programmes Ecrit par NOUHOUM Nouhoum Yari aident également à gérer des informations telles que les informations logistiques, les calendriers de maintenance, les schémas détaillés d’une machine ou d’un capteur spécifique et les guides de dépannage. 1.3. Générations des systèmes Les systèmes SCADA monolithiques La première génération des systèmes SCADA est le système SCADA monolithique. Ce sont des mini-ordinateurs indépendants que les entreprises utilisaient pour optimiser leurs processus et leurs équipements. À l’époque, les systèmes SCADA monolithiques n’utilisaient pas les services réseau communs ; donc un ordinateur ne pouvait se connecter à d’autres systèmes. Les sites distants se connectaient grâce à un système mainframe de secours. Pour cette première génération de systèmes SCADA un ordinateur central de secours est connecté au niveau du bus informatique. Ces systèmes étaient limités à des tâches de comptabilité horaires et quotidiennes, à la surveillance des capteurs du système ainsi qu’à la signalisation de toute opération en cas de dépassement des niveaux d’alarme programmés. Figure 3 : Système SCADA monolithique Les systèmes SCADA distribués Pour la seconde génération, la fonction de contrôle a été répartie sur plusieurs systèmes connectés à l’aide du réseau local (LAN) dans le but de renforcer des opérations de contrôle. Ainsi le traitement des commandes et des données en temps réel a été partagé aux sous-systèmes. Ces sous-systèmes échangent des informations Ecrit par NOUHOUM Nouhoum Yari en temps réel pour traiter les commandes et réaliser des tâches de contrôle afin de déclencher les niveaux d’alarme en cas de problèmes. Ils ont donc été appelés systèmes SCADA distribués. Le coût et la taille de chaque station deviennent réduits. Les protocoles réseaux restaient majoritairement propriétaires et les systèmes SCADA soumis aux pirates informatiques. Figure 4 : Systèmes SCADA distribués Les systèmes SCADA en réseau L’utilisation de protocoles standards, a permis d’avoir des systèmes SCADA actuellement mis en réseau. Ces systèmes communiquent par le biais d’un réseau étendu WAN (Wide Area Network) sur des lignes de données ou par téléphone. Ils utilisent généralement des connexions Ethernet ou à fibre optique pour transmettre des données entre les nœuds. Ils font également appel à des contrôleurs logiques programmables (PLC) pour surveiller ou ajuster les systèmes de signalisation de routine en cas de décisions importantes. Si les systèmes SCADA de première et deuxième génération étaient Figure 5 : Système SCADA réseau Ecrit par NOUHOUM Nouhoum Yari limités à des réseaux ou à des bâtiments uniques, celle de troisième génération utilise l’Internet, ce qui implique souvent un problème de sécurité. Les systèmes SCADA 4.0 basés sur l’Internet des Objets En adoptant la technologie des objets connectés (en anglais, (the) Internet Of Things « IoT ») avec le « cloud computing », les systèmes SCADA peuvent désormais renseigner l’état en temps réel, utiliser des algorithmes de contrôle plus complexes et renforcer la sécurité des informations sensibles des grandes entreprises. Cette quatrième génération de systèmes SCADA a permis de réduire le coût de l’infrastructure, l’intégration et la maintenance des systèmes, comparées à celles des systèmes précédents. En matière de sécurité, l'utilisation de protocoles de réseaux ouverts tels que TLS inhérents à l'Internet des objets offre un périmètre de sécurité plus compréhensible et gérable que le mélange hétérogène de protocoles réseau propriétaires typiques systèmes SCADA précédentes. Figure 6 : Systèmes SCADA IoT Notes : Ecrit par NOUHOUM Nouhoum Yari ▪ Le cloud computing correspond à l’accès à des services informatiques (serveurs, stockage, mise en réseau, logiciels) via Internet à partir d’un fournisseur. ▪ L'Internet des objets (IoT) désigne les objets physiques (véhicules, électroménager, objets et autres) qui sont connectés à Internet pour transmettre des données en ligne. La Transport Layer Security (TLS) ou « Sécurité de la couche de transport », et son prédécesseur la Secure Sockets Layer (SSL) ou « Couche de sockets sécurisée », sont des protocoles de sécurisation des échanges par réseau informatique, notamment par Internet. 1.3. Composants du système SCADA Un système SCADA, est constitué cinq (05) éléments indispensables : une interface homme-machine, un système de supervision et de contrôle informatique, une unité terminale distante (RTU de l'anglais Remote Terminal Units), des automates programmables industriels (API ou PLC, Programmable Logic Controller en anglais) et des une infrastructure de communication. ▪ Interface Homme Machine (IHM) Présente les données qu’il a traité à un opérateur humain et lui permet de superviser et commander les processus ; Figure 7 : Interface Homme Machine ▪ Automates Programmables Industriels (API ou PLC) Ecrit par NOUHOUM Nouhoum Yari Un automate programmable (API, ou bien PLC en anglais Programmable Logic Controller) est un dispositif informatique qui reçoit des données, traite les données recueillies et transmet le résultat à ses sorties. En fonction des besoins de l'installation, ainsi que de la disponibilité des entrées, les PLC peuvent vérifier des conditions spécifiques pour déclencher des actions correspondantes. Ils sont constitués du module CPU (unité centrale), du module d'alimentation et d’un ou plusieurs uploads/Industriel/ scada.pdf