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Système SCADA (Définition et architecture) Université de Béjaia Faculté de Tech

Système SCADA (Définition et architecture) Université de Béjaia Faculté de Technologie Département ATE Par Bellahsene Master II AII Chapitre III 12/26/2021 1 SCADA (supervisory control and data acquisition) Un système SCADA inclut des composants hardware et software. - Les éléments hardware assurent la collecte des informations qui sont à disposition du calculateur sur lequel est implanté le logiciel de supervision. - Le calculateur traite ces données et en donne une représentation graphique réactualisée périodiquement. - Le système SCADA enregistre les évènements dans des fichiers ou les envoie sur une imprimante, par mail... - Le système surveille les conditions de fonctionnement anormale et génère des alarmes. 12/26/2021 2 3 12/26/2021 Architecture de SCADA L’évolution de SCADA a connu 3 générations: Première génération (monolithique): Dans la première génération, le concept d’informatique était appliqué par une unité centrale. Les réseaux n’existaient pas et chaque système centralisé était seul, ainsi le système SCADA était autonome avec pratiquement aucune connexion à un autre système. Deuxième génération (distribuée): La deuxième génération a profité des développements dans le domaine de la miniaturisation et de la technologie des réseaux locaux pour répartir le traitement entre plusieurs stations reliées par un réseau local et partager l’information en temps réel. Troisième génération (en réseau): La génération actuelle adopte une architecture réseau, qui est étroitement lié à l’architecture distribuée sauf que l’architecture réseau offre une ouverture à un environnement autre que celui conditionné par le fournisseur. L’amélioration majeure dans la troisième génération vient de l’utilisation des protocoles WAN comme le protocole internet (IP) pour la communication entre la station maitre et les équipements de communication. 12/26/2021 4 5 Architecture d’un SCADA 12/26/2021 Caractéristiques d’un système SCADA 6 1/ Système d’exploitation - mono ou multi-utilisateurs - mono ou multi-tâches (traitement de la base de données , rafraîchissement des vues, alarmes, communications, édition...) - périodicité des tâches garanties ou non - interruption de tâches 2/ Communications - type et nombre de cartes supportées - communications entre tâches 3/ Supervision répartie - postes autonomes en réseau - répartition des tâches ou des variables entre plusieurs postes - postes clients d’un serveur multi-utilisateurs 12/26/2021 7 1/ Rafraîchissement de la base de données Le rafraîchissement les informations venant des processus relatives aux Automatismes peut être: cyclique (mise à jour périodiquement) cyclique paramétrable (base partagée en plusieurs blocs) sélectif (mise à jour uniquement des variables des vues de l’écran actif) flash (mise à jour à l’ouverture d’une vue) sur exception rafraîchissement sur changement d’état des variables) 2/ Traitements graphiques cartes et résolutions supportées redimensionnement des vues redimensionnement des textes affichage multi-langues courbe de conduite, historique d’une variable Fonctions d’un système SCADA 12/26/2021 8 3/ Conduite télécommande directe du processus par forçage des variables validation de la conduite 4/ Traitement des alarmes hiérarchie et priorité des alarmes datation occurrence multiple acquittement par des postes multiples 5/ Archivage historique des variables archivage sélectif archivage court terme/long terme capacité et structure d’archivage archivage sur structure standard (SQL, Oracle...) 12/26/2021 9 6/ Programmation éditeur graphique. bibliothèque de composants. structure générale de gestion (hiérarchies des objets, instanciation). programmation des fonctions prédéfinies. développement de traitements spécifiques. extensions matérielles (nouveau couplage). extension logicielle par ajout de composants externes. 7/ Sûreté de fonctionnement sûreté de communication (détection des pannes, recouvrement des erreurs, mode de repli, redondance) sûreté du matériel de traitement (coupure d’alimentation, fiabilité du système d ’exploitation) sûreté du logiciel de supervision sûreté des commandes (contrôle d’accès aux vues, protection des variables) 12/26/2021 Eléments du système SCADA Principalement un système SCADA se compose de : 1. Le site central qui est la station de contrôle pour l'ensemble du système, fournissant normalement à l'utilisateur l'interface pour l'affichage des informations et le contrôle des sites éloignes. 2. MTU (Master Terminal Unit) : il recueille les données provenant des RTU, les rendre accessibles aux opérateurs via l’HMI et transmet les commandes nécessaires des opérateurs vers l’instrumentation de terrain. 3. RTU (Remote Terminal Unit): il sert a collecter les informations à partir de l’instrumentation du terrain et les transmettre au MTU à travers le système de communication. 4. Système de communication : moyen de communication entre MTU et les différents RTU, la communication peut être assurée par le biais de l'Internet, réseaux sans fil ou câble, ou le réseau téléphonique public 12/26/2021 10 = Système SCADA 12/26/2021 11 En réseau 12/26/2021 12 Les modules de communication entre les différents réseaux de l’entreprise :  Réseaux terrains  Réseaux ateliers  Réseaux entreprises Le choix des modules de communication dépend seulement de la nature de communication Ethernet, ControlNet, Profibus, ModBus, etc… 12/26/2021 13 Structure de réseaux 12/26/2021 14 12/26/2021 15 Différentes architectures de communication pour un système SCADA sont disponibles La plus simple est la communication point a point où la communication est établie entre deux noeuds du réseau (l’un maitre et l’autre esclave), La deuxième architecture est la communication multipoint qui consiste en un maitre et plusieurs esclaves. 12/26/2021 16 12/26/2021 17 (accès synchrone) 12/26/2021 18 (accès asynchrone) 12/26/2021 19 SCADA comprend un ou plusieurs modules de communication comprenant : Interfaces série utilisant dans la plupart des cas comme support de communication, les liaisons RS-232 ou RS422/RS485 ; Interfaces pour assurer l'accès à un bus de terrain ; Interface d'accès à un réseau Ethernet. Exemple: le S7300 est un mini-automate modulaire pour les applications d'entrée avec possibilité d'extensions jusqu'à 32 modules, et une mise en réseau par l'interface multipoint (MPI), PROFIBUS et Industrial Ethernet. 12/26/2021 20 12/26/2021 21 12/26/2021 22 Le protocole MODBUS est un protocole de transmission de données régissant le dialogue entre une station “Maitre” et des stations “Esclaves”. 12/26/2021 23 Résumé Fonctionnalités d’un système SCADA L ’objectif du système SCADA est de mener une conduite réactive de processus. Les fonctions sont: 1. L'envoi de consignes vers le procédé dans le but de provoquer son évolution. 2. L'acquisition de mesures ou de comptes rendus permettant de vérifier que les consignes envoyées vers le procédé produisent exactement les effets escomptés. 3. L'acquisition de mesures ou d'informations permettant de reconstituer l'état réel du procédé et/ou du produit. 4. La recherche des causes de l'apparition d'un fonctionnement ne correspondant plus à ce qui est attendu. 12/26/2021 24 5. L'envoi vers le procédé d'ordres prioritaires permettant de déclencher des procédures de sécurité (arrêts d'urgence par exemple) 6. La recherche des conséquences de l'apparition d'un fonctionnement non prévu ou non contrôlé 7. L'élaboration de solutions permettant de pallier le fonctionnement non prévu 8. La modification des modèles utilisés pendant le fonctionnement prévu pour revenir à ce fonctionnement: changement de la commande, réinitialisations, relaxation de contraintes, etc., 9. La collaboration avec les opérateurs humains pour les prises de décision critiques, pour le recueil d'informations non accessibles directement et pour l'explication de la solution curative envisagée ou appliquée. 12/26/2021 25 SCADA est structuré en MTU et RTU: MTU ((Master Terminal Unit) Il peut être décrit comme une station ayant plusieurs postes opérateurs (liés ensemble avec un réseau local) connecté à un système de communication. MTU recueille les données de l’instrumentation du terrain périodiquement à partir des stations RTU et permet la commande à distance par le biais des postes opérateurs, en général l’MTU sert à configurer et programmer les RTU, diagnostiquer la communication et les stations RTU. RTU (PLC ou API) (Remote Terminal Unit) C’est une entité d’acquisition de données et de commande généralement à base de microprocesseur (actuellement on utilise des automates programmables), elle sert à contrôler et superviser localement l’instrumentation d’un site éloigné et transférer les données requises vers la salle principale de contrôle ou parfois à d’autres RTU, il recueille également des informations provenant de l'appareil maitre et met en œuvre des processus qui sont dirigés par le maitre. Les RTUs sont équipés de voies d'entrées pour les capteurs ou les compteurs, canaux de sortie pour le contrôle, l'indication ou les alarmes et un port de communication. PLC: Programmable Logic Controller API: Automate Programmable Industriel 12/26/2021 26 uploads/Ingenierie_Lourd/ chiii-systeme-scada.pdf