Page d’Accueil » Qu’est-ce que SCADA
Qu’est-ce qu’un système SCADA
Le terme SCADA signifie «Supervisory Control And Data Acquisition». Cette définition décrit clairement ses fonctions et objectifs: supervision, contrôle et acquisition de données.
Un système SCADA est généralement composé des éléments suivants:
Un ou plusieurs ordinateurs interconnectés, chargés des fonctions de supervision et, en particulier, de l’interface homme-machine
Une série d’unités périphériques (RTU, modules d’I/O ou automates programmables) qui communiquent directement avec le processus (machines, installations, etc.) au moyen de capteurs et d’actionneurs
Un réseau de communication, caractérisé par une multiplicité de supports de transmission et de protocoles de communication, garantissant un échange de données correct entre les ordinateurs de supervision et les unités périphériques
Par logiciel SCADA, on entend l’environnement de développement intégré qui met à disposition tous les outils nécessaires pour concevoir des applications SCADA destinées à s’exécuter sur les ordinateurs de supervision, afin de remplir les fonctions propres aux systèmes SCADA: supervision, contrôle et acquisition de données.
Supervision
La supervision doit permettre à l’opérateur d’observer l’état d’un processus et de suivre son évolution dans le temps en analysant la succession des états.
En pratique, la supervision s’effectue via une interface homme-machine (IHM), dont l’efficacité dépend de sa capacité à fournir une représentation claire et immédiate du processus, de son évolution et des anomalies par rapport au comportement attendu.
Dans ce sens, la manière dont l’information est visualisée revêt une importance essentielle, les données sur l’état du processus devant être transmises à l’opérateur humain avec clarté et précision.
Par exemple, un changement d’état d’une pompe peut être représenté par une icône changeant de couleur, l’évolution des valeurs de pression dans le temps par un graphique, et le déclenchement d’une alarme par une fenêtre contextuelle.
Contrôle
La fonction de contrôle d’un système SCADA donne à l’opérateur la capacité d’intervenir sur les processus, que ce soit manuellement ou par le biais de comportements préprogrammés.
Il est important de souligner qu’un système SCADA n’assure pas le contrôle du processus en temps réel, celui-ci relevant des automates PLC. Dans ce contexte, le contrôle désigne la modification intentionnelle du comportement du processus; par exemple, une recette de production différente peut être envoyée au processus.
Pour un exemple plus concret, imaginons un processus nécessitant une plage de température spécifique; la couche de contrôle en temps réel actionne les actionneurs pour maintenir la température, tandis que le système SCADA détermine la consigne souhaitée, qui peut provenir de la saisie de l’opérateur, d’une recette, ou même être calculée par le programme à partir d’autres variables.
Acquisition de données
Par acquisition de données, on entend principalement le transfert d’informations des dispositifs périphériques vers l’ordinateur de supervision, mais aussi dans le sens inverse; il convient de noter que cette communication bidirectionnelle est indispensable, le contrôle du processus par le système de supervision nécessitant l’envoi de commandes au processus, en plus de la collecte de ses données.
Parmi les trois caractéristiques des systèmes SCADA, l’acquisition de données est la fonction principale, car, en assurant la communication entre le processus et la supervision, elle fournit à celle-ci toutes les informations sur l’état du processus, nécessaires pour en permettre l’observation.
L’objectif de l’acquisition de données est de garantir un transfert d’informations fiable et précis entre le processus et le système de supervision, dans un contexte caractérisé par une multiplicité de supports de transmission et de protocoles de communication différents.
Qu’est-ce que le logiciel SCADA
Par logiciel SCADA, on entend un environnement de développement permettant de créer des applications de supervision SCADA HMI. Il existe différents logiciels SCADA, proposés par divers fabricants, avec des différences significatives de prix et de performances. Cependant, tous les logiciels SCADA, quelle que soit leur complexité, présentent des caractéristiques communes couvrant les aspects suivants: communication, interface homme-machine, informations de processus, rapports et architecture.
Les fonctions de communication sont assurées par des outils de développement et des bibliothèques de pilotes permettant d’échanger des données avec des dispositifs industriels (automates, régulateurs, multimètres, etc.) de différents fabricants du secteur de l’automatisation industrielle. Le transfert de données s’effectue via des variables configurables, rendu possible par des protocoles de communication tels que OPC, Siemens, Omron, Allen Bradley, Modbus RTU, Modbus TCP, KNX, Bacnet, etc.
L’interface homme-machine se compose d’outils de développement et de bibliothèques graphiques permettant de créer des synoptiques statiques et animés. Il convient de souligner que la manière dont l’information est affichée est essentielle à la réussite d’une application SCADA.
Les modules d’information sur le processus fournissent des outils de développement permettant de communiquer à l’opérateur l’état actuel (données en ligne) du processus et son évolution (données historiques). Deux composantes essentielles de cette fonctionnalité sont la gestion des alarmes et la représentation graphique (tendances) des variables enregistrées au fil du temps.
Les fonctionnalités de rapports fournissent des outils de développement permettant d’enregistrer, d’organiser et de traiter les données. Cela se traduit par la création de fichiers de rapport destinés au suivi de production et au contrôle qualité. Les rapports peuvent décrire un lot de production spécifique, en mettre en évidence les caractéristiques et vérifier sa conformité aux exigences requises.
L’aspect architecture décrit un ensemble d’outils et de principes de conception permettant de construire un système complexe d’applications interconnectées. Ces applications doivent pouvoir communiquer entre elles via des réseaux locaux (LAN) ou publics (Internet) et être accessibles à plusieurs opérateurs, tant localement qu’à distance via un navigateur web.
Avantages du logiciel SCADA
Les applications SCADA sont largement utilisées dans la plupart des secteurs industriels et apportent une valeur significative aux entreprises de toutes tailles, quels que soient leur secteur d’activité. Simple et intuitif, le logiciel SCADA est conçu comme l’environnement de développement idéal pour créer des applications SCADA complexes.
Les applications SCADA présentent de nombreux avantages; parmi eux, elles peuvent augmenter la productivité en exécutant des tâches répétitives et monotones sans intervention humaine, réagir plus rapidement et plus systématiquement aux alarmes et réduire les risques environnementaux en permettant une détection et une réponse plus rapides aux conditions de fonctionnement anormales. De manière plus générale, les systèmes SCADA offrent les capacités clés suivantes:
Ils fournissent une grande quantité d’informations sur les processus. Toutes les données acquises à partir de capteurs et de dispositifs de contrôle en temps réel (PLC) sont collectées, stockées et ensuite traitées pour le contrôle qualité, le diagnostic d’efficacité et l’optimisation de la production.
Ils offrent une vue claire et intuitive de l’installation. L’interface homme-machine (IHM) fournit une représentation graphique de l’ensemble du processus, de son évolution et des anomalies par rapport au comportement attendu. Cela garantit que les données d’état du processus sont présentées à l’opérateur avec clarté et précision.
Ils évoluent facilement et s’adaptent à la croissance des systèmes. L’architecture modulaire et flexible du logiciel SCADA permet de s’adapter aux évolutions des environnements industriels en expansion et de répondre efficacement aux défis d’un marché mondialisé.
Ils permettent le ontrôle centralisé des systèmes distribués. De nombreux systèmes industriels, tels que les services publics (eau, électricité, etc.), sont répartis sur de vastes zones géographiques, nécessitant traditionnellement la présence permanente de personnel sur site ou des visites périodiques de techniciens de maintenance. Les applications SCADA permettent la supervision à distance des équipements de terrain et l’accès aux informations du système depuis n’importe où via un simple navigateur web.
Types de logiciels SCADA
Une première distinction concerne le type de plateforme logicielle:
Il s’agit de plateformes dédiées, constituées d’un logiciel développé «ad hoc» pour superviser une machine ou une installation spécifique. Elles peuvent être développées par le fabricant qui fournit lui-même la machine à superviser, ou par une société de logiciels sur la base des spécifications fournies par le client, par exemple pour superviser une installation. Bien qu’il soit généralement possible pour l’opérateur de modifier les paramètres de configuration et les recettes de fabrication, ce type de logiciel de supervision présente une limite fondamentale: il ne peut ni évoluer ni s’adapter à des conditions d’utilisation différentes de celles prévues initialement.
Les plateformes ouvertes sont conçues pour offrir de la polyvalence, en mettant à disposition de l’utilisateur un environnement de développement intégré pour créer une application SCADA, c’est-à-dire les outils nécessaires pour gérer les fonctions typiques d’une application SCADA (protocoles de communication avec les équipements de terrain, bibliothèques graphiques pour les synoptiques, etc.). Le logiciel est structuré en deux niveaux: un premier niveau commun à tous les utilisateurs, constitué par la plateforme SCADA, et un second niveau, propre à la machine ou à l’installation à superviser, constitué par l’application SCADA réalisée par l’utilisateur. Le grand avantage de la plateforme ouverte par rapport à la fermée est de laisser à l’utilisateur l’entière possibilité d’étendre ou de modifier le projet.
Un système SCADA peut se composer d’un seul PC de supervision connecté aux équipements de terrain. C’est la configuration la plus courante, bien que pas forcément la plus simple. Ces systèmes peuvent superviser plusieurs installations, parfois réparties sur de grandes distances ou de vastes zones géographiques; la complexité dépend aussi du nombre de variables à gérer (de quelques unités à plusieurs dizaines de milliers), du nombre d’équipements de terrain connectés et des protocoles de communication employés. Le cas le plus simple consiste en un seul PC connecté à une seule machine, généralement via un unique automate programmable; on parle alors de SCADA-HMI.
Un système SCADA peut aussi se composer de plusieurs PC interconnectés entre eux, pouvant interagir via des réseaux locaux (LAN) ou publics (Internet), organisés selon une hiérarchie à plusieurs niveaux. L’architecture la plus courante comprend un PC central unique, auquel sont reliés plusieurs PC de second niveau; ces PC de second niveau peuvent être organisés selon des critères géographiques (chaque PC couvrant une zone différente) ou fonctionnels (chaque PC assurant une fonction différente); le PC principal permet d’accéder à toutes les données du système depuis un seul emplacement centralisé.
Enfin, une troisième distinction concerne les exigences en temps réel:
Les systèmes SCADA classiques n’ont pas d’exigences spécifiques en temps réel. Leur fonction principale reste d’acquérir des informations sur le processus afin de fournir une vue synthétique de l’état, de signaler rapidement l’apparition d’alarmes, d’enregistrer toutes les informations et de générer des rapports destinés aux responsables de production et de qualité. L’envoi de données vers le terrain se limite généralement à la configuration de l’installation ou à l’envoi de recettes de fabrication; même lorsque le SCADA est chargé du contrôle du processus, il est admis que des retards supérieurs à une seconde puissent survenir.
D’autres systèmes SCADA nécessitent des contraintes temps réel plus strictes. Ces systèmes se composent généralement de plusieurs microcontrôleurs connectés à un PC de supervision via un réseau local et reposent sur un fonctionnement déterministe avec des temps de réponse de l’ordre de la milliseconde. Dans ces cas, on parle plus précisément de systèmes DCS qui, en raison de leur coût élevé, ne se justifient que dans de grandes installations nécessitant des niveaux exceptionnels de fiabilité, de précision et de sécurité.
Choix du Logiciel SCADA
Le choix du logiciel SCADA dépend de plusieurs facteurs, notamment les préférences personnelles, la complexité de l’application, les fonctionnalités requises, le budget disponible et les contraintes imposées par le client. Un autre aspect important est le temps nécessaire pour apprendre le logiciel, qui augmente avec sa complexité. L’utilisation d’un logiciel plus complexe se justifie généralement dans le cas de systèmes industriels grands et complexes dont le coût dépasse de plusieurs ordres de grandeur celui des solutions SCADA les plus coûteuses, rendant les coûts de licence et de développement secondaires. Pour des systèmes plus petits et moins coûteux, un logiciel plus simple et plus abordable est souvent privilégié, avec moins de besoins en formation. En supposant que le projet nécessite une application relativement simple, avec un seul PC connecté à plusieurs dispositifs et sans exigences strictes en temps réel, les points suivants doivent être pris en compte:
Taille du projet: le premier aspect à considérer est le nombre de variables requises (tag) à partager avec les dispositifs externes. Le choix de la licence, les temps de réponse du système et le temps de développement dépendent du nombre de tags.
Compatibilité avec les équipements de terrain: il est essentiel de vérifier que le logiciel SCADA prend en charge tous les protocoles de communication requis par les équipements de terrain; à défaut, un serveur OPC compatible peut être installé sur le PC de supervision. Un serveur OPC agit comme intermédiaire entre l’application SCADA et les équipements de terrain, en exposant leurs données via l’interface OPC standard.
Intégration avec d’autres logiciels: si l’application doit interagir avec d’autres systèmes d’entreprise tels que MES ou ERP, cette capacité doit être vérifiée. Cela se fait généralement via les protocoles OPC UA Client/Server.
Accessibilité via navigateur: si l’application doit être accessible à distance via le web sur ordinateur ou mobile, cette capacité doit être vérifiée.
Compatibilité avec des SGBD externes: si l’application doit interagir avec des bases de données externes (MySQL, etc.) pour l’enregistrement de données ou des requêtes via API (SELECT, INSERT, UPDATE, etc.), cette capacité doit être vérifiée.
Maintenance à distance: si l’application doit permettre la configuration d’équipements distants (PLC) sans accès réseau direct (IP fixe ou DNS), cette capacité doit être vérifiée.
Le choix du logiciel SCADA et de sa licence doit toujours trouver un équilibre entre les fonctionnalités souhaitées et les coûts, ainsi que les temps de développement et d’apprentissage. Parfois, le logiciel le plus puissant n’est pas la meilleure solution, certaines fonctionnalités pouvant être inutiles. Un logiciel avec moins de fonctionnalités peut être moins cher, plus fiable, moins complexe et plus facile à utiliser. Un support technique rapide et efficace est un aspect souvent sous-estimé qui influence fortement le résultat final et doit être pris en compte.
SCADA, IoT et Industrie 4.0
L’IoT (Internet of Things) et l’IIoT (Industrial Internet of Things) désignent toute technologie utilisée pour connecter des objets (capteurs, actionneurs, véhicules, modules domotiques, etc.) à internet et envoyer leurs données vers le cloud via des protocoles de communication légers comme MQTT.
Pour répondre à la demande croissante d’applications cloud, les systèmes SCADA ont évolué pour intégrer et renforcer l’Internet industriel des objets. La combinaison de ces deux technologies a permis de rendre la collecte de données des processus industriels plus rapide, plus précise et encore plus sûre (cybersécurité).
En raison de leur architecture, ces systèmes sont particulièrement adaptés à:
maintenance à distance, diagnostic à distance et contrôle à distance
surveillance et contrôle des conditions de fonctionnement des machines
surveillance de la consommation d’énergie et d’eau et réduction des émissions
contrôle qualité des systèmes et processus de production
Ces systèmes mettent en œuvre les principales technologies habilitantes (Key Enabling Technologies – KET) de l’industrie 4.0 (SCADA, IoT, cloud, big data, cybersécurité) et répondent parfaitement aux lignes directrices établies dans le Plan national Industrie 4.0 de l’Italie, introduit par la loi de finances 2017.
Exemples d’applications SCADA
Le développement des applications SCADA trouve son origine dans l’automatisation industrielle en réponse au besoin de systèmes de contrôle centralisés capables d’accéder à toutes les informations de processus de manière unifiée, avec un accent particulier sur la fiabilité des installations grâce à la gestion des alarmes et à la maintenance.
Les applications SCADA sont largement utilisées dans les secteurs de l’automatisation industrielle tels que le plastique, le bois, l’agroalimentaire, la céramique, le textile et l’emballage, contribuant à l’optimisation de la production grâce à des fonctions automatisées telles que le contrôle qualité, la conformité réglementaire, le suivi des performances et les rapports.
Au fil du temps, les systèmes SCADA ont dépassé l’automatisation industrielle pour s’étendre à la surveillance à distance des réseaux de services publics (électricité, eau, chemins de fer, etc.), à la gestion technique des bâtiments et à la domotique.
Voici quelques exemples d’applications SCADA:
