V systému SCADA se generuje obrovské množství dat z mnoha senzorů, akčních členů a dalších zařízení umístěných na geograficky oddělených místech. Tato data je třeba přenášet do centrálního místa pro ukládání, analýzu, zobrazení a následné řídicí akce, které má provádět hlavní řídicí jednotka (MTU).
Systém SCADA tedy bude muset organizovaně vykonávat různé funkce a to shromažďování/sběr dat, komunikace dat, prezentace dat a řízení.
Sběr dat
Systém SCADA monitoruje mnoho senzorů - analogových i digitálních, tj. diskrétní povahy. Analogové snímače nepřetržitě sledují napěťové nebo proudové výstupy, zatímco digitální mohou snímat rozepnutí nebo sepnutí relé či spínače nebo jinou diskrétní událost. Jednotka RTU tedy musí pracovat s různými typy dat - analogovými i digitálními. Také počet bitů, které jsou k dispozici z různých snímačů, se liší. Získávání dat je tedy složitá práce a RTU je před odesláním do MTU kóduje ve formátech protokolu.
Datová komunikace
Komunikace mezi MTU a RTU může být kabelová nebo bezdrátová, prostřednictvím LAN nebo internetu. Drátový přenos zahrnuje využití datových kabelů a modemů a má obvykle malou šířku pásma. Bezdrátový přenos může zahrnovat rozprostřené spektrum, mikrovlny nebo radiostanice VHF/UHF. Pro vysokorychlostní aplikace s nízkou přenosovou rychlostí se používají digitální sítě integrovaných služeb (ISDN) a digitální účastnické linky (DSL). Tyto systémy přenosů se používaly již v dřívějších dobách. V současné době se data SCADA přenášejí po síti Ethernet a IP přes SONET.
Data SCADA jsou někdy umístěna v uzavřené síti LAN/WAN, aby se zabránilo jejich přístupu přes otevřený internet. Data jsou před odesláním zakódována ve formátu uzavřeného protokolu. V současné době se však odesílají ve formátu otevřeného standardního protokolu. Výstup ze snímače je kódován pomocí RTU a odesílán do nadřazeného systému SCADA, tj. do MTU. MTU zase posílá řídicí příkazy ve formátech protokolu do RTU, které jsou následně dekódovány a správná řídicí akce je předána snímačům a akčním členům atd.
Existují dva způsoby, jak může nadřízená stanice komunikovat s podřízenou stanicí: režim dotazování na základě zpráv a standardní režim dotazování.
Přenos dat mezi stanicí master a stanicí slave je možný také metodou "Polled Report-by-Exception".
Režim dotazování na základě zpráv
Tento režim se používá, pokud uživatel potřebuje mít možnost omezit, kdy a jak často bude hlavní stanice komunikovat s jednotlivými podřízenými stanicemi. V tomto režimu provozu není komunikace s podřízenou stanicí časově kritická. Tento režim se nedoporučuje, pokud je nutná nepřetržitá komunikace mezi nadřazenou a podřízenou stanicí.
Hlavní stanice zahájí komunikaci s konkrétní podřízenou stanicí pouze tehdy, když je na adresu podřízené stanice spuštěna instrukce zprávy (MSG) v žebříkové logice. Tato metoda tedy poskytuje uživateli prostřednictvím žebříkové logiky naprostou flexibilitu v tom, kdy a jak často komunikovat s jednotlivými podřízenými stanicemi.
Standardní režim dotazování
Používá se v případech, kdy je komunikace mezi nadřízeným a všemi podřízenými zařízeními časově kritická a systém SCADA je rozsáhlý. Používá se také pro zprávy iniciované podřízenými stanicemi. Nedoporučuje se pro situace, kdy uživatel potřebuje mít možnost omezit, kdy a jak často bude stanice master komunikovat s jednotlivými stanicemi slave.
V tomto režimu hlavní stanice dotazuje každou podřízenou stanici, která je k ní připojena, obkročmo zasláním jednoho nebo více 4bajtových paketů dotazů na každou z adres podřízených stanic. Podřízené stanice byly původně nakonfigurovány uživatelem. Toto dotazování podřízených stanic pokračuje a je nezávislé a asynchronní na jakékoli instrukci MSG, která by mohla být spuštěna v žebříčkové logice hlavní stanice.
Pokud je hlavní stanice v režimu "run" a je spuštěna instrukce "MSG", bude uvedená instrukce "MSG" vyslána po ukončení dotazování aktuální podřízené stanice v seznamu dotazů a před zahájením dotazování další stanice v seznamu dotazů. Pokud je současně spuštěno několik instrukcí "MSG", mohou být mezi dvěma po sobě následujícími dotazováními podřízených stanic odeslány minimálně čtyři pakety zpráv. Tyto zprávy budou dokončeny, jakmile se adresa podřízené stanice objeví v seznamu dotazování a bude oslovena řídicí jednotkou.
Pokud jsou zprávy "MSG" určeny pro různé podřízené stanice, budou obslouženy, jakmile se jejich pořadí postupně objeví v seznamu dotazování.
V tomto režimu může být "jedna zpráva na jedno dotazování" nebo "více zpráv na jedno dotazování". V prvním případě se z vysílací fronty dotazované stanice vysílá jediná zpráva. V druhém případě bude oslovená dotazovaná stanice dotazována tak dlouho, dokud se fronta zpráv nevyprázdní.
Seznam aktivních uzlů v hlavním počítači se aktualizuje, když podřízená stanice odpoví/neodpoví na dotazování. Přitom je každé z adres podřízené stanice přiřazen jeden bit (0-254 nebo 255 adres podřízených stanic). V případě, že podřízená stanice při dotazování neodpovídá, je její bit seznamu aktivních uzlů vymazán (vynulován), a pokud podřízená stanice při dotazování odpovídá, je její bit seznamu aktivních uzlů nastaven. Kromě výše uvedeného může seznam aktivních uzlů hlásit dobrý/špatný stav komunikace všech podřízených stanic (které jsou k němu připojeny) na operátorské rozhraní připojené k hlavní stanici pro účely monitorování, alarmování nebo protokolování.
Obrázek 2 ukazuje standardní dotazovací režim komunikace, ve kterém hlavní stanice dotazuje podřízené stanice, ale odpovídá ta podřízená stanice, jejíž adresa se shoduje s adresou zaslanou hlavní stanicí.
Hlavní stanice dotazuje podřízené stanice v pořadí, v jakém se podřízené stanice zobrazují v seznamu. Připojená podřízená stanice odpoví odesláním datového paketu nebo paketu s informací, že podřízená stanice nemá žádná data k odeslání.
Dotazované hlášení podle výjimky
V tomto režimu komunikace iniciuje podřízená stanice přenos dat do nadřízené stanice. Podřízená stanice sleduje své vstupy, aby vyhodnotila případnou změnu vstupních dat. Pokud k ní dojde, iniciuje příslušná podřízená stanice přenos dat do stanice master a nechá ji informovat o tom, že v podřízené stanici došlo ke změně dat. Tato technika tak zbavuje mastera nutnosti opakovaně dotazovat všechny slave stanice v pořadí.
Prezentace dat
Informace odeslané RTU ve formátu dat protokolu jsou přijímány MTU a následně zpracovávány. MTU udržuje komplexní zprávu o shromážděných datech a v případě, že některý parametr procesu vybočí z rozsahu, okamžitě vyšle signál, směrovaný prostřednictvím RTU, příslušnému řídicímu zařízení, aby přijalo nápravná opatření. Sledovaná data se zobrazují na operátorském panelu v takzvaném HMI. Master nepřetržitě monitoruje výstupy všech senzorů a zobrazuje je podle programu, který je v něm zabudován.
Řízení
Komplexní moderní systém SCADA se automaticky stará o všechny řídicí prvky potřebné v uzavřených řídicích systémech. Pokud teplota v peci vystřelí nad přípustnou úroveň, systém automaticky reguluje přívod tepla do pece. Výroba elektřiny v tepelné elektrárně je automaticky regulována podle poptávky spotřebitelů. Systém SCADA může reagovat na změny více vstupů do procesu. V případě, že automatický systém selže, může být řízení procesu zachováno formou HMI na operátorském pultu.
