Projeto SCADA para condições climáticas extremas

Sparky has been talking on and on about SCADA systems.  I can’t figure out why he is excited about flying to Minnesota, and northern Minnesota of all places.  The weather report this week is not good. By Thanksgiving Northern, Minnesota will be freezing temperatures and buried in snow.  I finally had to ask him, what does SCADA

O que significa SCADA?

Sistemas de Controlo de Supervisão e Aquisição de Dados referir para sistemas localizados remotamente que recolhem automaticamente dados sobre equipamentos eléctricos para monitorização e controlo. Os arranjos são projetados para reduzir o custo de ter uma pessoa lendo fisicamente os instrumentos e mudando as configurações dos controles operacionais nessas áreas remotas. Também permite este monitoramento/supervisão de vários sistemas em um local central. Estes sistemas já existiam muito antes da informatização das redes baseadas em nuvem e SOC, centros de operação de segurança, para redes de computadores.

Porque é que o tempo é um problema no SCADA Design?

O tempo é por que "Sparky" estava a ficar excitado? Ele me diz que estes sistemas muito remotos em lugares como o norte de Minnesota e climas similares ao redor do mundo têm requisitos de design únicos. Os equipamentos eletrônicos e sistemas de computador necessários para monitorar e controlar os dispositivos remotos devem ser capazes de operar em condições extremas tanto de calor como de frio. Uma vez que muitos dos recintos que contêm o equipamento sensível se encontram em edifícios ambientalmente controlados, os dispositivos de protecção necessários devem ser relativamente compactos.

A Sparky foi solicitada a ir aos locais mais remotos da área de mineração de minério de ferro de Minnesota para pesquisar as condições dos sistemas SCADA utilizados por uma empresa mineira. Depois disso, ele está indo para Wyoming, Montana e locais ainda mais remotos no Canadá para métodos usados para monitorar a produção de gás natural e os controles dos oleodutos. Essa pesquisa é a forma como sua empresa projeta novos dispositivos para atender a essas empresas no projeto de sistemas mais modernos.

Que tipo de aplicações utilizam o SCADA?

Aplicações para sistemas de monitoramento e controle remoto existe em quase todos os sectores industriais, incluindo a construção de casas. Considere a segurança e o monitoramento da sua própria casa. Mesmo o sistema primário é um excelente exemplo de SCADA. Métodos mais recentes permitem ao proprietário monitorar e controlar luzes, portas de garagem, aquecimento e resfriamento, câmeras de vídeo de segurança, e até mesmo as fechaduras em suas portas. As aplicações domésticas não requerem muita protecção ambiental. Os dispositivos como câmeras ou sensores montados no exterior com o tempo, fechados em caixas que são à prova de umidade e intempéries. Em condições realmente severas de frio ou luz solar direta, esses dispositivos podem falhar. Devido às despesas, nada mais sofisticado do que os invólucros são usados para protegê-los.

Aplicações Industriais para SCADA

• Geração de Energia
• Distribuição de energia
• Instalações de Gás e Petróleo
• Gasodutos e oleodutos
• Moinhos de Vento
• Campos de Energia Solar
• Fábricas
• Manuseio de materiais 
• Barragens Hidroeléctricas
• Nuclear Faciliti
• Sistemas de Segurança

• Comunicações
• Protecção de Fronteiras
• Plantas de Água & Esgotos
• Satélites
• Exploração do Espaço
• Trânsito em massa
• Cadeias de Abastecimento Logístico
• Transporte Marítimo
• Sinais de trânsito
• Edifícios Comerciais
• ATMs
• Infra-estrutura Pública e Privada 
• Perfuração Offshore
• Médicos Militares e Comerciais

Localização, Localização, Localização do sistema é o fator chave. Nem todas as aplicações listadas incluem exposição a condições climáticas extremas, mas muitas delas estão em locais remotos. A partir desta lista, a maioria de nós pode imaginar as condições extremas em que estes sistemas automatizados, na sua maioria computadorizados, operam durante a sua vida útil.

Como funcionam os sistemas SCADA? 

Eu nunca vou aprender. Cometi o erro de perguntar ao Sparky como funcionam os sistemas SCADA. Ele começou a explicação com uma história dos seus dias de faculdade. Parece que um colega estudante de engenharia que era veterinário do Exército lhe contou sobre este trabalho na faculdade onde podiam estudar durante oito horas por noite! Parece que a faculdade estava procurando por "tipos mecânicos" para monitorar as caldeiras de vapor e os sistemas de energia elétrica da faculdade no turno da noite.

O trabalho era simples. Uma vez por hora, um dos "mecânicos" tinha de andar e registar as leituras dos instrumentos para pressão, volume e fluxo montados em todos os tanques, caldeiras, tubagens e sistemas de energia. Havia duas pessoas em cada turno porque uma tinha de permanecer em frente de uma parede cheia de ecrãs de vídeo. Estes ecrãs eram de câmaras que monitorizavam todas as entradas dos edifícios do campus. Se alguém quisesse acesso após horas, seria identificado e autorizado a entrar num dos muitos edifícios do campus.

No turno das 11 às 7 da manhã, não havia muita coisa acontecendo, especialmente nos fins de semana. Os dois estudavam engenharia e matemática durante toda a noite, entre 10 minutos para ler os instrumentos. Numa nota lateral, isto resultou em ambos terem tido "A's" em todos os cursos. O objectivo da história é essencialmente um SCADA manual, controlo de supervisão e sistema de aquisição de dados. Os sistemas têm avançado consideravelmente desde o início dos anos 70.

Modern systems use a myriad of sensing devices to collect data from the operating systems.  This information is collected and accumulated for transmission at the remote location by data acquisition software and computers.  Depending on the network, some of the data is recorded & processed at the remote site. In other systems, all the information is sent back to a central monitoring and control station.  With either case, preprogrammed parameters in the operations will indicate alarm conditions or requirements for adjustments

Os sistemas de hoje estão indo mais longe do que alguém jamais imaginou com a vinda da Internet das Coisas.  The value of these sy

Como são os sistemas SCADA concebidos para condições extremas?

As aplicações industriais que requerem sensoriamento remoto estão frequentemente localizadas em locais inóspitos tão diversos como o deserto, regiões do norte e o fundo do oceano. Mesmo o topo de um edifício em Chicago pode atingir 60 graus abaixo de zero de resfriamento pelo vento durante os meses de inverno.  

Os locais com temperaturas elevadas utilizam ventiladores e sistemas de arrefecimento. Os limites de temperatura da electrónica industrial podem variar de -45 a 85 graus C. Com o aumento ou diminuição da temperatura, e o custo aumenta com estes componentes. Nem sempre é prático ou rentável conceber com as peças mais caras para contrariar as temperaturas altas ou baixas. As aplicações SCADA podem também requerer uma mistura de componentes e dispositivos, exigindo um desenho para os dispositivos tolerantes à temperatura média ou mais económicos.

Todos estes sistemas estão alojados em recintos concebidos ambientalmente, mas muitas vezes requerem considerações especiais para a sua localização. Ver o nosso post anterior em “Condensação em armários electrónicos". ou "Aquecedores de imersão."

DBK USA oferece uma vasta gama de Dispositivos de aquecimento PTC para ajudar a proteger os dispositivos eletrônicos contra temperaturas frias e controles para manter as temperaturas desejadas. Muitos estão fora da prateleira produtos que podem ser encomendados online para testes ou instalados diretamente em seus sistemas SCADA.