Eine Erklärung von SCADA in Zeiten des IoT

SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) ist ein Kontroll-, Steuerungs- und Datenerfassungssystem, das in verschiedenen Industrien wie Energie, Wasser- und Abwasserverwaltung, Öl und Gas, Verkehr und Fertigung verwendet wird. Es ermöglicht die Überwachung und Steuerung technischer Prozesse. Hier erfährt man in einfachen Worten, was SCADA ist, welche Aufgaben es übernimmt und wie das Internet der Dinge (IoT, engl. für "Internet of Things") die Nutzung von SCADA-Systemen beeinflusst.

SCADA kurz und einfach erklärt:

• Überwachung von Prozessen: SCADA-Systeme ermöglichen die kontinuierliche Überwachung und Beobachtung von industriellen Prozessen in Echtzeit. Dies trägt dazu bei, die Effizienz zu erhöhen, Ausfallzeiten zu minimieren und die Produktion zu optimieren.
• Steuerung von Prozessen: Mithilfe von SCADA können Ingenieure und Bediener Prozesssteuerungssysteme von einer zentralen Konsole aus verwalten und steuern. Dadurch können sie auf Änderungen in den Prozessbedingungen reagieren und bei Bedarf Anpassungen vornehmen.
• Datenerfassung: SCADA erfasst wichtige Prozessdaten wie Druck, Temperatur, Flussrate, Spannung und vieles mehr. Diese Informationen werden dann analysiert, um Trends zu erkennen, die Leistung zu bewerten und bei Bedarf Verbesserungen vorzunehmen.

Definition: SCADA

SCADA ist eine Abkürzung für Supervisory Control and Data Acquisition, was so viel bedeutet wie Überwachung, Steuerung und Datenerfassung. Es ist ein Computersystem zum Sammeln und Analysieren von Echtzeitdaten. SCADA-Systeme überwachen, sammeln und verarbeiten Daten von industriellen Prozessen, lokal oder an abgelegenen Standorten, und interagieren direkt mit diesen Prozessen. Von der Energieerzeugung über den Umweltschutz bis hin zur Fertigung finden SCADA-Systeme Anwendung in vielen verschiedenen Branchen.

SCADA-Systeme bestehen aus einer Reihe von Standardhardware- und Softwarekomponenten, die zusammenarbeiten. Diese Komponenten umfassen Sensoren und Steuerungsrelais, Netzwerke, Human-Machine Interfaces (HMIs), Controller und Kommunikationseinrichtungen. Sensoren sammeln Daten von der Prozessumgebung, während Controller diese Daten interpretieren und Entscheidungen darüber treffen, welche Aktionen auf der Grundlage der gesammelten Daten ausgeführt werden sollen.

Mit der Entwicklung des Internets der Dinge (IoT) hat sich die SCADA-Technologie weiterentwickelt und ist jetzt in der Lage, eine Vielzahl von Geräten und Anwendungen zu verwalten und zu steuern. Mithilfe von IoT kann SCADA nun auch Daten von Geräten sammeln, die nicht in unmittelbarer Nähe des Systems sind. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Automatisierung und Effizienzsteigerung in verschiedenen Industrien.

SCADA-Systeme bieten verschiedene Vorteile bei der Verwaltung und Steuerung von Industrieprozessen. Einige dieser Vorteile sind:

1. Effizienz: SCADA-Systeme sammeln und analysieren Daten in Echtzeit, was eine sofortige Identifizierung und Lösung von Problemen ermöglicht. Dies verbessert Effizienz und Produktivität.
2. Kostenreduzierung: Durch die Automatisierung von Prozessen und die Verringerung manueller Eingriffe können Unternehmen ihre Betriebskosten erheblich reduzieren.
3. Verbesserte Datengenauigkeit: SCADA-Systeme minimieren den Einfluss menschlicher Fehler und erhöhen die Genauigkeit der Daten, was zu fundierteren und zuverlässigeren Entscheidungen führt.

Einfluss des IoT auf SCADA

Aufgrund seines enormen Einflusses wirkt sich das IoT auch auf technische Prozesse aus, die von SCADA unterstützt werden. Um den Einfluss zu verstehen, ist es zunächst wichtig, sich klarzumachen, was das Internet der Dinge (IoT) eigentlich bedeutet. Das IoT ist ein Netzwerk von physischen Objekten - "Dinge" - die mit Sensoren, Software und anderen Technologien ausgestattet sind. Sie sammeln und teilen Daten aus ihrer Umgebung. Diese Geräte reichen von Alltagsgegenständen wie Kühlschränken und Thermostaten bis hin zu industriellen Maschinen. Sie sind über das Internet verbunden, um Daten auszutauschen. Dadurch können Aktionen automatisiert und Prozesse effizienter gestaltet werden. Das IoT hat unsere Lebens- und Arbeitsweise grundlegend verändert und bietet Möglichkeiten zur Verbesserung und Automatisierung in verschiedenen Branchen.

Aufgabenteilung von SCADA und IoT

Beide, SCADA und IoT, arbeiten Hand in Hand und haben einen signifikanten Einfluss aufeinander. SCADA-Systeme nutzen die Möglichkeiten des IoT, um eine größere Anzahl von Geräten und Anwendungen zu überwachen und zu steuern. Mit IoT-Sensoren und -Geräten können SCADA-Systeme Daten in Echtzeit erfassen und analysieren, was zu verbesserten Prozesssteuerungen und Effizienzsteigerungen führt. Umgekehrt profitieren IoT-Systeme von der robusten Infrastruktur und der bewährten Zuverlässigkeit von SCADA-Systemen. Die Kombination von SCADA und IoT ermöglicht es, die Vorteile beider Technologien zu nutzen und eine Umgebung zu schaffen, die sowohl für die Prozessautomatisierung als auch für die Datenanalyse optimiert ist. Dies führt zu einer verbesserten Entscheidungsfindung und erhöhten Betriebseffizienz.

Obwohl SCADA-Systeme für die Echtzeitsteuerung und Sicherheit industrieller Systeme unerlässlich sind, sind sie nicht ideal für eine vollständige Integration mit dem Internet oder IoT. Das liegt hauptsächlich an den strengen Echtzeitanforderungen und Zuverlässigkeitsanforderungen solcher Systeme. SCADA-Systeme sind dafür ausgelegt, kritische Prozesse in Echtzeit zu steuern und zu überwachen, und jede Verzögerung oder Unterbrechung in der Datenkommunikation kann schwerwiegende Folgen haben. Die Integration in das IoT birgt Risiken in Bezug auf die Sicherheit und die Zuverlässigkeit der Datenübertragung. Daher müssen bei der Einführung von IoT-Lösungen in ein SCADA-System entsprechende Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um die Integrität und Zuverlässigkeit der SCADA-Steuerungs- und Überwachungsfunktionen zu gewährleisten.

Beispiel: Kombination von SCADA und IoT

Ein konkretes Beispiel für die Zusammenarbeit von SCADA und IoT kann in einem modernen Wasserwerk gesehen werden. Hier sind IoT-Sensoren und -Geräte im gesamten System installiert und liefern kontinuierlich Daten über den Wasserfluss, den Druck, die Temperatur und die Qualität. Diese Daten werden in Echtzeit an das SCADA-System übermittelt, welches die Informationen analysiert und entsprechende Steuerbefehle an Pumpen, Ventile und Filter sendet. Auf diese Weise wird eine effiziente und sichere Wasserversorgung gewährleistet. Bei einer Störung greift das SCADA-System sofort ein und leitet notwendige Korrekturmaßnahmen ein, während die IoT-Geräte weiterhin Daten liefern, um den Prozess zu überwachen und die Effizienz der durchgeführten Maßnahmen zu bewerten. Trotz der hohen Vernetzung ist die Sicherheit von größter Bedeutung, daher sind strenge Cyber-Sicherheitsmaßnahmen implementiert, um die Integrität der Daten und die Zuverlässigkeit des Systems zu gewährleisten.

Fazit: Es gibt Synergien zwischen SCADA und IoT

SCADA-Systeme sollen nicht durch IoT-Systeme ersetzt werden, sondern können als wertvolle Datenquelle für die z. T. in der Cloud befindlichen IoT-Systeme dienen. SCADA-Systeme sammeln und liefern kritische Daten in Echtzeit, die in einem IoT-System weiter verarbeitet und analysiert werden können, um wertvolle Einblicke und Verbesserungsmöglichkeiten zu identifizieren. Die Wechselwirkung zwischen SCADA und IoT ist synergistisch. Während SCADA-Systeme die Echtzeitkontrolle und Überwachung von industriellen Abläufen gewährleisten, können IoT-Systeme diese Daten verwenden, um Muster zu erkennen, Vorhersagen zu treffen und Entscheidungen zu optimieren. So lässt sich die Effizienz und Produktivität noch weiter steigern. Es ist jedoch wichtig, die Herausforderungen und Risiken zu berücksichtigen, die eine solche Integration mit sich bringen kann, insbesondere in Bezug auf Datensicherheit und systemische Zuverlässigkeit.