IoT ve SCADA

IoT ve SCADA

Endüstriyel otomasyon dünyasının odağı, “Endüstriyel Nesnelerin interneti” (IIoT) etrafında toplanıyor.

“Endüstri 4.0”, “IoT”, “dijital ikiz”, “bulut bilişim”, “yapay zeka”, “makine öğrenimi” ve “derin öğrenme” gibi terimlerin ortaya çıkışıyla, otomasyon mühendisleri ve işletme yöneticilerinin bu yeni teknolojilerin nasıl uygulanacağını belirlemesi zor hale gelmiştir.

Scada’dan IIoT’ye Geçiş

Bu makalede, IIoT‘ye geçişte eski SCADA sistemlerini entegre etmek ve desteklemek için “Nesnelerin İnterneti” (IoT) cihazlarını kullanmaya yönelik pratik bir yaklaşım tanımlanmaktadır. Ayrıca iletişim, güç, güvenlik ve izolasyon konusunda ek zorlukların olduğu uzak saha otomasyon sistemlerine de değinilecektir. Bu sistemler tüm dünyada üretim, elektrik hizmetleri, telekomünikasyon, petrol, gaz ve su hizmetleri endüstrilerinde kullanılmaktadır.

Scada Nedir?

Denetleyici kontrol ve veri toplama (SCADA) sistemleri yaklaşık 50 yıldır kullanılıyor. Verilerin alınması, endüstriyel ekipmanların izlenmesi ve kontrolü gibi kritik işler için geliştirildiler. SCADA sisteminin beyni uzak terminal birimi (RTU) veya programlanabilir mantık denetleyicisidir (PLC). Bu mikrobilgisayarlar genellikle endüstriyel bir işlemi kontrol etmek için basit mantık kullanan sensörler, aktüatörler ve anahtarlara bağlıdır. SCADA sistemleri, yapay zeka yeteneğine sahip değildir, bu nedenle “aptal” sistemler olarak kabul edilir. Bir insan makine arayüzü (HMI), sistemi yönetmekten sorumlu kişilere bilgi sağlar. Bu sistemler çoğunlukla Modbus, DNP3, Profibus ve Conitel gibi kendi dillerini kullanarak iletişim kurar. Sistemin bileşenlerinden gelen veriler genellikle sisteme kaydedilir ve saklanır. Bu sistemler tipik olarak yerel düzeyde kontrol edilen ve kontrol ettiği endüstriyel süreçler için birçok kez özelleştirilen kapalı devre sistemlerdir.

IoT ve SCADA

Endüstriyel Bilişim Sistemleri

IoT ve SCADA

Öte yandan, bilgi teknolojisi (BT) sistemleri, 50 yıl önceki ana bilgisayarlardan günümüzün istemci / sunucu / yönlendirici tabanlı sistemlerine doğru farklı bir yolda gelişmiştir. Bu sistemlerin birbirine bağlantısı “internet” olarak adlandırdığımız şeydir. İnternet, İletim Kontrol Protokolü / İnternet Protokolü (TCP / IP) adı verilen standart bir iletişim dili kullanır. Tüm ilgili iş yazılımları, web siteleri, e-postalar, veritabanları vb. bu platformlarda çalışır. Yaygın kullanım nedeniyle, BT sistemleri üstel bir hızda gelişmiştir ve artık hesaplama hızını, gücünü artırmak için birden fazla bilgi işlem aygıtının birlikte çalıştığı “bulut bilişim” sistemlerini de içermektedir. Yapay zekadaki (AI) atılımlar sayesinde sistemler, çok büyük miktarda veri hesaplayarak, eğilimleri belirleyerek ve sonuçlar oluşturarak öğrenme yeteneği kazandılar.

IoT, bilgisayar dışındaki cihazların İnternet’e bağlanıp etkileşim kurabilmesiyle gelişti. Akıllı telefonlar muhtemelen en yaygın IoT cihazlarıdır. Son 10 yılda, güvenlik kameraları, kapı zilleri, yüzme havuzu kontrolleri, bina termostatları ve alarm sistemleri gibi diğer cihazların hepsi internet cihazı haline gelmiştir. IIoT (Endüstriyel Nesnelerin İnterneti) ise, veri toplamak ve endüstriyel prosesleri kontrol etmek için tasarlanmış IoT cihazlarını ifade etmektedir.

SCADA ve BT sistemleri günlük yaşamımızın ortak bir parçasıdır ve dünyamızı kontrol etmektedir. SCADA sistemleri kamu hizmetleri, trafik ışıkları, fabrikalar, boru hatları, barajlar vb. gibi üretim ve altyapımızı kontrol eder. BT sistemleri interneti, finansal sistemleri, iş sistemlerini, iletişimleri, kişisel bilgisayarları vb. kontrol eder.

IoT ve SCADA

Endüstri 4.0 Nedir?

IoT ve SCADA

Endüstri 4.0; insan, endüstri, üretim ve altyapı sistemlerinin internet cihazları tarafından entegre edildiği ve izlendiği “4. sanayi devrimi” ni ifade etmektedir. İşletmeler bu sistemleri internet aracılığıyla birbirine bağlayarak her yerden veri toplayabilir, toplanan verileri analiz edebilir, izleyebilir ve kontrol edebilir. Veri bilimcileri bulut bilişim ve yapay zeka kullanarak süreçlerin eğilimlerini analiz edebilir, işletmelerin verimlilik, güvenlik, bakım ve kârlılıklarını etkileyen diğer önemli faktörler konusunda daha bilinçli kararlar verebilirler. Ayrıca, karmaşık sistemlerin birbirine bağlanması ile, verimliliği sağlamak için birden fazla farklı alanın birlikte çalışmasına izin verilir. Örneğin, hepsi aynı platformlarda iletişim kuran tedarik zinciri, imalat, nakliye, faturalama, muhasebe sistemleri süreçlerdeki verimliliği arttırır.

IoT ve SCADA

Endüstri 4.0  Sürecinde Scada ve IoT

IoT ve SCADA

Endüstri 4.0’a ulaşmak için işletmeler SCADA platformlarından internet tabanlı sistemlere nasıl geçiş yapacaklar? SCADA sistemleri çok sayıda kritik altyapı sistemini kontrol ettiğinden, bütün olarak değiştirme şu an için mümkün ya da ekonomik değildir. SCADA sistemleri BT sistemlerinden farklı bir dil konuşur ve bu nedenle birbirleriyle iletişim kuramazlar. SCADA sistemlerinin her zaman kapalı sistemler olması nedeniyle, siber saldırılara karşı korunmak için güvenlik duvarları, şifreleme vb. gibi herhangi bir güvenlik koruması yoktur. Bu iki nedenden ötürü, SCADA sistemlerinin doğrudan internete entegre edilmesi de hemen mümkün değildir. SCADA ve IoT’nin entegre olduğu bir sistem oluşturup iki tarafın yeteneklerini kullanmak doğru seçenek olacaktır. Öncelikle bu sistemlerin temel bileşenlerinden bahsetmemiz gerekiyor.

IoT ve SCADA

SCADA Mimarisi

IoT ve SCADA

IoT ve SCADA

• Uzak Terminal Birimi (RTU): RTU, SCADA sistemi içinde bir haberleşme cihazı olarak tanımlanır ve uzak alt istasyonda bulunur. MTU bu bilgileri talep edene kadar RTU, belleğine saha cihazlarından veri toplar. Ayrıca SCADA’dan gelen komutları da uygular.
• Ana Terminal Birimi (MTU): MTU, bir SCADA sisteminin kalbi olarak tanımlanır ve ana izleme merkezinde bulunur. MTU, uzak birimlerle iletişimi başlatır. Topladığı bilgileri DAS ve HMI’ a aktarır.
•  Veri Toplama Sistemi (DAS): DAS, MTU’dan bilgi toplar, sistem üzerinde bir sıkıntı olduğunda operatörün dikkat etmesi gereken uyarılar üretir ve saklar.
• İnsan Makine Arayüzü (HMI): HMI, operatörün sistem değişkenlerini izlemek için oturum açtığı arayüz olarak tanımlanır. DAS’tan bilgi toplar.

IoT ve SCADA

SCADA sistemleri şu anda IoT’ nin vadettiği bazı özellikleri karşılamaktadır:

• Uzaktan izleme: ekipman telemetri verilerini görebilme

• Uzaktan kontrol: ekipmanı uzaktan kontrol edebilme

• Gerçek zamanlı alarmlar ve günlük toplama: uyarılar operatöre gerçek zamanlı olarak görüntülenir ve ayrıca ekipman günlükleri toplanır.

Bu özelliklere ek olarak bir IoT sistemi, bir şirketin BT’sinin çeşitli alanlarıyla haberleşebilir. Endüstriyel süreçlere daha iyi bilgi vermek için ERP (Kurumsal Kaynak Planlaması), MES (Üretim Yürütme Sistemleri) veya CRM (Müşteri İlişkileri Yönetimi) gibi diğer sistemlerden de veriler toplar ve kullanır. Başlıca faydaları artan üretkenlik, makinelerin kullanım ömrünün artması ve üretim maliyetinin düşürülmesidir.

IoT ve SCADA

Nesnelerin İnterneti – Internet of Things (IoT)

IoT ve SCADA

Nesnelerin İnterneti; haberleşme cihazları, veri ağları, bulut bilişim ve büyük veri işlemedeki ilerlemelerin bir sonucudur. IoT; SCADA, DCS ve Historian(Arşivleme) sistemlerinin bittiği yerde başlar.

Bir fabrika, seneler geçtikçe organik olarak büyüyen son derece heterojen bir ortamdır. Görülen zorluklardan bazıları şunlardır;

• Farklı bağlantı protokollerini destekleyen farklı PLC ve RTU türlerine sahip makineler.
• Her biri belirli bir hattı veya bir dizi hattı kontrol eden ve farklı üreticilerden alınan birden fazla SCADA sistemi.
• Veriler saklanır ancak verileri etkileyebilecek çeşitli “çevresel” unsunlara bakılmaz.
• Gerekli enstrümantasyondan yoksun oldukları için haberleşemeyen eski makineler.
• Genel maliyet nedeniyle hiç haberleştirilmeyen enerji ölçerler, hava durumu monitörleri, ekipmanların kullanım bilgileri vb. (Aslında bunların alınan bilgiler hayati önem taşımaktadır.)

IoT platformları, çeşitli veri kümelerinin toplandığı birleşik bir veri deposu görevi görmektedir. Şirketlere iş kararlarını vermek, iş taleplerini uyarlamak ve hem dahili hem de harici olarak otomatik üretim değişikliklerini çok daha dinamik ve bilinçli bir şekilde yapmak için öngörü sunar.

IoT ve SCADA

IoT Platformları

IoT ve SCADA

IoT ve SCADA

IoT önem kazandıkça, mevcut SCADA sistemlerinin ve Historian’ların çoğu IoT’ye benzeri özellikler sunmaya çalışıyor. Ancak, baştan IoT mantığıyla oluşturulmuş bir platformun yeteneklerini asla tam olarak taklit edemezler.

Bir sonraki büyük soru ise geleneksel SCADA sistemlerini kullanan şirketlerin, IoT dağıtımlarını da içeren modern sistemlere nasıl geçecekleridir. Bu aşamada diğer tüm dönüşüm girişimleri gibi, dikkatle planlanmış bir strateji gereklidir.

İlk adım, çeşitli makinelere, SCADA, DCS ve Historian’lara bağlanabilen çeşitli adaptörler ve konektörler sağlama yeteneğine sahip doğru IoT platformunu tanımlamaktır. Olması gereken yetenekleri şu şekilde tanımlayabiliriz:

• Meta verilere dayalı mimari: Kuruluş (lar) her şeyi bağlayabilir: makineler, araçlar, barkod okuyucular, güneş panelleri, hava istasyonları ve tüm bu kaynaklardaki verileri bir arada işleme yeteneğine sahiptir.
• Karmaşık Olay İşleme (CEP): Birden fazla kaynaktan gelen gerçek zamanlı karmaşık verileri işleyebilmesi.
• Büyük veri işleme ve makine öğrenimi: Büyük miktarda makine verisini analiz etme yeteneği. Sonuçları tahmin etmek için modern denetimli ve denetimsiz makine öğrenme algoritmalarını uygulayabilme.
• Ölçeklenebilirlik: Çok miktarda makine verisi alma ve işleme yeteneği. Bu, kuruluş (lar) ın alaka düzeyi olan herhangi bir şeyi bağlamasını sağlar.
• Önce bulut ve önce SaaS: Bulut düşünülerek oluşturulmuş olması ve esnek, uygun fiyatlı, kullandıkça öde planları sunması.Talep edildiğinde şirket içi kurulabilme yeteneği.

IOT, ayrık SCADA sistemlerinin aşağıda gösterildiği gibi bağlanabilmesi ve etkileşim kurması için gerekli platform arayüzünü oluşturabilir.

IoT ve SCADA

IoT ve SCADA

SCADA ve IoT Birlikteliğinde Ana Faktörler

IoT ve SCADA

Modern bir SCADA / IoT sistemine geçerken kuruluşların akılda tutması gereken faktörlerden bazıları şunlardır:

• Cihaz türü – Yapılacak ilk şey, hangi IoT cihazlarının şirket içinde kalacağına ve hangilerinin buluta taşınacağına karar vermektir. Depolanan bilgi ve verilerin çoğu değerli olduğu için, aygıtların bulunduğu her yerde güvenlik çok önemlidir.
• IoT Standartları – Modern SCADA sistemlerine geçerken kuruluşların dikkate alması gereken bazı IoT standartları vardır. Bunlardan bazıları, Veri Dağıtım Hizmeti, Tehdit ve Risk Modeli standardı ve IoT etki alanları arasındaki ortak alanları tanımlayan IEEE IoT ile ilgili standartlarla çalışan OMG Endüstriyel IoT standartlarıdır.
• Ağ Segmentasyonu – Bu, iş sürekliliğini sağlamada çok önemli bir adımdır. Ağ segmentasyonunun bir işi kurtarabileceğini hepimiz biliyoruz. Bir şeyler ters giderse, tüm ağ yerine yalnızca bir segmentin aşağıya inmesi daha iyidir.
• Öngörücü analiz – IoT’nin bu özelliği, SCADA sistemlerinde verimliliği ortaya çıkarmada önemli bir rol oynar. Öngörücü analiz çözümlerinin seçilmesi geleceğe bir bakış sunacak, kullanılan sisteminin zayıf yönlerine ışık tutacak ve sorunları sorun olmadan önce çözecektir.
• Kilit kullanım alanları –  Şirketinizde bu teknolojiyi kullanacağınız İş sonuçları üzerinde en yüksek etkiye sahip olan, önemli rekabet avantajı sağlayan ve böyle bir yatırım için güçlü bir yatırım getirisi olacak alanlarını belirleyin.
• Kurumsal bulut stratejisini tanımlayın – Hangi tür bulut organizasyonunu seçeceğinize karar vermeden önce şirketler, işletme ihtiyaçları için hangisinin en iyi olduğunu düşünmelidir. Şirketlerinin geliştirilmiş güvenliğe ihtiyacı var mı? O zaman bulut için kendi sunucularını kullanabilirler. Şirketlerin hız ve ölçeklenebilirliğe ihtiyacı var mı? O zaman şirketler genel bir bulut düşünmelidir. Şirketlerin işi sadece hız veya sadece güvenlikten daha fazlasını gerektiriyorsa, her iki bulut seçeneğinin bir karışımını içeren karma bulutu dikkate almalıdır.

IoT ve SCADA

SCADA Sistemlerinin Dezavantajları

Mevcut SCADA’nın nasıl çalıştığına daha yakından bakılırsa, IoT‘de bulunan merkezi denetim ve veri toplama gibi bazı özellikleri görebiliriz. Ancak zaman ilerledikçe SCADA‘nın mevcut yetenekleri ve sınırlamalarının farkında olmanız gerekir:

1. SCADA sistemleri ölçeklendirilemez. IoT, cihazlardan ve makinelerden büyük miktarda veri getirme ve işleme yeteneğine sahiptir. IoT, herhangi bir şirketin herhangi bir cihazını ve üçüncü taraf hizmetlerini bağlamasına izin verir. Tüm veriler, giriş kimlik bilgileriyle güvenli bir şekilde erişilen bir IoT platformunda toplanır. Şirketler ve endüstrilerden birçok kişi verilere (veya veri alt kümesine veya cihaz alt kümesine) erişebilir.
2. SCADA, bir kontrol odasında veya benzeri bir yerde günlük operasyonlar için kullanılan bir sistemdir. Bununla birlikte performansı kontrol etmek için veri analizi, CRM‘lerle veya ERP‘lerle entegrasyon olmadığı gibi SCADA’ya bağlı hiçbir bağlamsal bilgi de yoktur. IoT ise AI (Yapay Zeka) algoritmaları, Machine Learning (Makine Öğrenmesi) ve öngörücü tahmin gibi verilerin üstünde analiz ve Büyük Veri (Big Data) işleme yeteneğine sahiptir.
3. OPC, OPC-UA gibi protokoller günümüzde sektörde kullanılan standartlardır. IoT, OPC-UA’ yı destekler, ayrıca endüstrilerin bağlantı kurmasına veya gerçek zamanlı bildirimler almasına yardımcı olabilecek bir düzine başka protokollere de sahiptir. TLS‘li MQTTS, HTTPS veya CoaP, endüstrilere mesajları ve bilgileri şifrelemek için gereken bir güvenlik katmanı getirmeye yardımcı olur.
4. SCADA sistemlerinde cihazlar arasında entegrasyon kolay değildir. Genellikle otomasyon sisteminde aynı üreticiden aynı versiyona sahip cihazlar kullanılması gerekir. Bu olmazsa, mevcut SCADA’ya cihazları kolayca entegre etmek neredeyse imkansızdır. Cihazlar arasında kullanılabilen yatay platformlar yoktur. Öte yandan, IoT’de böyle bir zorunluluğun olmaması endüstri için en faydalı özelliklerinden biridir. MQTT gibi standart protokoller, farklı bir üretici olsa bile platformların birbirleriyle iletişim kurmasını sağlar.

Kurulum kolaylığı, düşük maliyet, artan veri doğruluğu, dünya çapında uzaktan kontrol ve izleme, IoT’nin endüstrilere sunduğu özelliklerdir. Bununla birlikte, IoT, SCADA ve PLC ile ilgili nispeten yeni bir teknoloji olduğundan, yetenekleri doğal olarak modern endüstri taleplerine uyarlanabilir.

SCADA sistemlerinin gücü ve teknolojik yeteneklerinin Endüstri 4.0‘da bile hala geçerli olduğu çok açıktır. Sorulan soru SCADA’dan kurtulmak veya SCADA’yı değiştirmekle ilgili değil, SCADA’yı nasıl genişleteceğinizle ilgili olmalıdır. Şu anda IoT, daha fazla standartlaştırma ve açıklık sunarak SCADA’da devrim yapıyor. IoT ayrıca IoT platformu kavramını tanıtarak ölçeklenebilirlik, birlikte çalışabilirlik ve gelişmiş güvenlik sağlıyor. Temel olarak, her iki platform da akıllı bakım, kayıp azaltma, arıza süresini azaltma ve ekipman ömrünü uzatma gibi konularda endüstriye yardımcı olarak genel verimliliği arttırırlar.

IoT ve SCADA

IoT ve SCADA

IoT ve SCADA

Özellikler	SCADA	IoT
Ölçeklenebilirlik	SCADA sistemlerinde, geleneksel mimari nedeniyle, kullanıcı sayısı arttığında performans önemli ölçüde düşer. Ayrıca, merkezi fabrikadan, farklı ülke ve bölgelerde bulunan fabrikalardan raporların alınması daha uzun sürer.	IoT, sensörlerden çok miktarda veri alma ve işleme yeteneğine sahiptir ve sunucusuz mimari nedeniyle isteğe bağlı ölçeklenebilirlikle desteklenen MQTT, HTTPS, XMPP, LoRa, COAP, REST vb. protokolleri kullanarak uygun olan her şeyi bağlamaya izin verir. Çok sayıda kullanıcının aynı anda erişmesine izin verir.
Data Analizi	Ana SCADA günlük tesis işletimi için gereken sınırlı miktarda verinin alınmasını ve depolanmasını sağlar.	IoT, bakım zamanlarını tahmin etmek, genel arıza süresini azaltmak, ekipman ömrünü uzatmak ve verileri daha fazla analiz etmek için uzun süreli veri saklama içerir. Üst düzey tahmine dayalı analiz ve önleyici bakım, yeteneklerin bir kısmıdır ve Machine Learning modülü tarafından desteklenmektedir.
Standardizasyon	SCADA sistemleri çoğunlukla veri toplamak için OPC kullanır. OPC’nin en büyük dezavantajı, DCOM teknolojisine dayanması ve cihazların footprint olmadan birbirleriyle veri toplayamaması / paylaşamamasıdır.	Endüstriyel IoT‘nin temel amacı sensör ağlarını standartlaştırmak, veri toplamak ve birleştirmektir. OPC UA gibi IoT standartları, farklı üreticilerden farklı kontrol cihazlarına ve sensörlere sahip bir tesiste gerçek zamanlı güvenli iletişimi sağlamak için kullanılmaktadır. IoT, OPC-UA’yı destekler. Ayrıca sensörlerden ve cihazlardan veri ama sırasında güvenlik, MQTTS, HTTPS, RAML vb. IoT standartları ile sağlanır.
Birlikte Çalışabilirlik	SCADA sistemlerinde, aynı üretici tarafından üretilmeyen cihazlar kolayca entegre edilemez. Zaman zaman, aynı üreticinin cihazlarının farklı versiyonları bile zorluk çıkarmaktadır.	IoT’ de MQTT,CoAP, HTTP gibi, üreticilerden bağımsız olarak platformların cihazlar ile iletişim kurmasını sağlayan protokoller vardır.

SCADA sistemlerinden alınan bilgiler IoT için veri kaynaklarından biri olarak işlev görür. SCADA’nın odaklandığı nokta izleme ve kontrol etmektir. Öte yandan IoT, şirketlerin üretkenliğini ve verimliliğini artırmak için makine verilerini analiz etmeye daha fazla odaklanmıştır. Kısacası IoT, SCADA ve PLC‘nin bittiği yerde başlar. Bu nedenle, IoT pazarı hala gelişim aşamasındayken, SCADA ile bir arada kullanılabilir. IoT, SCADA’nın manzarasını değiştiren yeni iş modeli ve teknoloji dalgasını beraberinde getirmektedir.

IoT ve SCADA

Uyarlayın ve Entegre Edin

IoT ve SCADA

Kuşkusuz, mevcut eski SCADA platformu belirli yeniliklerden yoksundur, monolitiktir ve yukarı veya aşağı yönde entegrasyon için çok daha az seçenekle görev odaklı olacak şekilde tasarlanmıştır. Bu sebeple IoT’ye olan ihtiyaç çok daha önem kazanmaktadır. SCADA sistemleri şu anda IoT kavramlarından ve çözümlerinden etkilenmektedir. Ancak SCADA hala fabrika seviyesi ile sınırlıdır. Fabrika cihazlarından alınan veriler sadece tesis içinde görüntülenmektedir. Öte yandan IoT bu verileri alır ve her zaman, her yerde kullanılabilir hale getirir. Bu da yeni iş modellerinin oluşturulmasını sağlar.

IoT ve SCADA

IoT, SCADA’nın ölçeklendirilmesine nasıl yardımcı olabilir?

IoT ve SCADA

IoT ve SCADA

Şirketler zaten bir SCADA sistemine sahip ise, IoT çözümünü SCADA sistemiyle entegre edebilir ve SCADA’nın hali hazırda kullandığı bir Veri Toplama Sistemi (DAS) sunucusundan IoT sistemine veri aktarabilir. Şirketler IoT’nin gücü ve ölçeklenebilirliğinden yararlanarak, Genel Ekipman Verimliliği (OEE) raporları, Üretim Verileri raporları ve yardımcı raporlar (gaz, su, güç) gibi çok çeşitli raporlar oluşturmak için toplanan verileri kullanabilir.

Gelecekte, SCADA sistemlerinin IoT sistemlerine dönüşmesi muhtemeldir. Ekipmanlar ve PLC’ler daha akıllı hale gelecek ve farklı bulut platformlarını entegre edebilecektir. Bu durum kaydedilen tüm verileri daha da güvenli hale getirecek yeni güvenlik platformlarını etkinleştirecektir. Bu da maliyetten tasarruf sağlayan iyileştirmeler yapılabileceği anlamına gelir.

SCADA, insanların bir süreçle uzaktan etkileşime girmesine izin vermekle ilgilidir. Oysa IoT genellikle bir insana bilgi sunmak için var olan bir şeyden ziyade, makineden makineye iletişim aracı olarak kullanılır. IoT, bilginin yalnızca insanlarla değil, hem insanlarla hem de makine ile paylaşılmasını sağlar. Kısacası, herkesin ve her şeyin döngüde kalmasını sağlar.

IoT ve SCADA

Uzak Sahalar için IoT Entegrasyonu

IoT ve SCADA

Bu bölüm, haberleşme ve gücün elektrik iletim, boru hatları, petrol ve gaz kuyu sahaları, taşkın kontrolü, sulama kanalı sistemleri, su hizmetleri ve madencilik işlemleri gibi saha otomasyon sistemleriyle ilgili olduğu uzak sistemlere odaklanacaktır.

Her durum benzersizdir ve ayrı ayrı değerlendirilmelidir. Birçok durumda şirketlerin sahada farklı tiplerde SCADA sistemleri olabilir ve bu da entegrasyon karmaşasına neden olabilir. Tüm problemler için tek bir en iyi çözüm yoktur. Burada genel bir stratejiden bahsedeceğiz.

IoT ve SCADA

Adım 1 :

SCADA Sistemleriyle beraber çalışan, SCADA sistemlerinden kritik veriler toplayan IIoT tabanlı bir otomasyon ağı oluşturun. Bu IIoT sistemleri SCADA sistemlerine müdahale etmez veya onları kontrol etmez, ancak SCADA işlemlerini izler ve verileri doğrudan buluta aktarır.

IoT ve SCADA

Bazı üreticilerin SCADA RTU‘larına bağlanan veya SCADA sisteminde hali hazırda kaydedilmiş verileri toplayan ve bu verileri buluta ileten cihazları vardır. Temel olarak, bu cihazlar farklı protokoller arasında iletişim kurabilen bir çevirmen gibi çalışır. Womaster ve Korenix bu tip cihazları üreten firmalardır.

Veri akışı tek yönlüdür ve modern bilgisayar güvenliği mevcuttur. Kritik alarmlar bu IoT cihazları üzerinden iletilebilir. SCADA sistemlerinin eksiklikleri varsa, veri toplamak için ek IoT cihazları kurulabilir (yani, elektrik enerjisi izleme, bir boru hattındaki akış hızları veya hava durumu verileri). Bu yeni IIoT cihazları yerel bir alanda (LAN) veya hücresel modemle doğrudan kabloda ağ oluşturabilir ve veriler çeşitli protokoller üzerinden iletilebilir.

Bu hibrid IIoT / SCADA sistemleri, şirketlere saha verilerine geniş erişim imkanı vererek hızlı ve ucuz bir şekilde devreye alınabilecektir. İş süreçleri bu verileri bulutta sistem performansını analiz etmek, maliyetleri tahmin etmek ve daha iyi iş kararları almak için kullanabilir.

Adım 2:

SCADA’dan bağımsız IIoT tabanlı otomasyon ağları oluşturmaya başlayın. IIoT otomasyonunun amacı, sahadaki süreçlerin dijital temsilini, esasen gerçek dünyanın bir “dijital ikiz” ini yaratmaktır. Bu dijital ikizler sayesinde yapay zekaya sahip güçlü bulut bilgisayarlar, çalışma koşullarını test etmek ve sonuçları tahmin etmek için simüle edilmiş modeller oluşturabilir. Yeni ürünler piyasaya sürüldükçe, standart BT işletim sistemlerine, ağ protokollerine ve yazılım uyumluluğuna dayalı otomasyon bileşenleri sunulacaktır.

Bu sistemler eski SCADA sistemlerinin yerini düzenli, planlı ve bütçeye uygun bir şekilde alabilirler. İstemci / sunucu mimarisine dayalı yerel endüstriyel bilgisayarları, yerel kablosuz ağları, kablosuz hücresel modemleri / yönlendiricileri ve IIoT sensörlerini ve aygıtlarını kullanarak kurumsal ve ev ağlarına benzer otomasyon sistemleri oluşturabilirsiniz. Edge computer / gateway’leri lokal olarak kullanmak, kritik görev sistemlerinin gerçek zamanlı veri alımına ve kontrolüne izin verir.

IIoT Topolojisi

Günümüzün hücresel ağ iletişim hızında, gerçek zamanlı veri toplama, hesaplama ve kontrol sırasında gecikmeler önemli bir sorundur. Edge computer / gateway’ler ile lokal düzeyde bilgi işleme ve karar verme gücüne sahip olmak, haberleşme ve elektrik kesintileri gibi kritik durumları daha az sorunla atlatmanızı sağlar. Lokal kablosuz ağlar kolayca ölçeklenebilir ve cihazlar yeniden kablolama zorunluluğu olmadan hareket etme esnekliği kazanır.

Bulut bilişim ve yapay zeka, karmaşık sistemlerin sorunlarını çözmesine yardımcı olacaktır. Yazılım güncellemeleri ve güvenlik yamaları, BT sistemlerinde olduğu gibi uzaktan yapılabilir. Şu anda, SCADA sistemleri bu özelliğe sahip değildir, bu da birilerinin sistemleri yerinde güncellemesine neden olur. Ayrıca, RTU‘lar ve PLC‘ler sadece basit mantık işlemleri yaparlar ve SCADA sistemlerin yeteneklerini sınırlarlar. Edge computer / gateway’ler ve bulut bilişim ile sistemler, saha sistemlerindeki koşullara uyum sağlayabilecek ve bu koşulları değiştirebileceklerdir. Bu “akıllı” sistemler, ekipman taleplerindeki değişiklikleri tahmin edebilecek ve operasyonları optimize etmek, aşınmayı azaltmak, ekipmanın ömrünü artırmak ve işletme maliyetlerini azaltmak için ayarlamalar yapabilecektir.

Sonuçlar

SCADA ve BT sistemleri, farklı donanım, yazılım, iletişim protokolleri ve amaçlar için ayrı ayrı evrimleşmiştir. Bu iki farklı platformun entegrasyonu, üretkenlik ve karlılıkta bir sonraki adıma geçmek için şarttır. Zamanla, IIoT cihazları eski SCADA cihazlarının ve sistemlerinin yerini alacak ve gerçekten akıllı ve ağa bağlı bir dünya yaratacaktır. Güçlü bulut bilişim ve yapay zeka, makine / sistem / insan performansını ve üretkenliğini optimize edebilecektir. Bu entegrasyonun getirileri şunlar olacaktır:

• Saha ekipmanını kontrol etmek ve veri kaydetmek için daha az gezen insan
• Sistemlerin ilgilenmesi gerektiğinde gerçek zamanlı uyarılar
• Kurumsal çapta veri paylaşımı
• Her yerden internet erişimi
• Öngörücü bakım
• Sistem ve ekipman optimizasyonu
• Geçmiş verilerin analizi
• Daha uzun ekipman ömrü
• Yatırım getirisi, kesinti ve diğer önemli performans göstergelerine ilişkin daha iyi tahminler
• Daha fazla kârlılık

Kaynaklar:

• Industry 4.0 wave – Relevance of SCADA in an IOT world and journey towards a true digital enterprise – Mr. K. Rajeswar
• https://medium.com/the-why-and-how/industrial-iot-is-the-new-tech-on-the-block-but-can-it-take-on-the-scada-68110fbd2b2f
• https://www.biz4intellia.com/blog/industrial-iot-vs-scada-which-is-more-powerful/
• https://www.wateronline.com/doc/a-practical-approach-to-using-iot-devices-to-support-legacy-scada-field-systems-0001

Mayıs 21, 2020