اجزای محیط سیستم کنترل و مانیتورینگ صنعتی (ICS)
- IT و OT
- کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC)
- واحد ترمینال از راه دور (RTU)
- حلقه کنترل
- رابط ماشین انسان (HMI)
- تشخیص و نگهداری از راه دور
- سرور کنترل
- سرور SCADA یا واحد ترمینال اصلی (MTU)
- دستگاه الکترونیکی هوشمند (IED)
- مورخ داده
IT و OT
متغیرهای فناوری عملیاتی (OT) شامل سخت افزار و سیستم های نرم افزاری است که دستگاه های فیزیکی را در این زمینه رصد و کنترل می کند. وظایف OT در هر صنعتی متفاوت است. دستگاه هایی که دما را در محیط های صنعتی کنترل می کنند نمونه ای از دستگاه های OT هستند. همگرایی فناوری اطلاعات و فناوری اطلاعات یکپارچگی و دید بیشتری را برای شرکت ها فراهم می کند که شامل دارایی های مهم ، تدارکات ، برنامه ها و فرایندهای عملیاتی آنها می شود. داشتن دیدگاه خوب از زنجیره تامین به سازمان ها کمک می کند تا همچنان رقابتی باقی بمانند. با این حال ، از طرف دیگر ، همگرایی OT و IT امکان دسترسی آسان تر به این دو جزء را که هدف مجرمان سایبری است ، فراهم می کند. در بسیاری از سازمان ها زیرساخت OT در بهترین حالت ضعیف در برابر حملات سایبری محافظت می شود.
کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC)
این یک نوع سخت افزار است که در هر دو سیستم DCS و SCADA به عنوان جزء کنترل یک سیستم کلی استفاده می شود. همچنین مدیریت محلی فرآیندهایی را که از طریق دستگاه های کنترل بازخورد مانند حسگرها و محرک ها اجرا می شود ، ارائه می دهد. در SCADA ، PLC عملکرد مشابه واحدهای پایانه راه دور (RTU) را ارائه می دهد. در DCS ، PLC ها به عنوان کنترل کننده های محلی در یک طرح کنترل نظارتی استفاده می شوند. PLC ها همچنین به عنوان اجزای اولیه در تنظیمات سیستم کنترل کوچکتر پیاده سازی می شوند.
واحد ترمینال از راه دور (RTU)
RTU یک دستگاه میدان کنترل شده با ریزپردازنده است که دستورات را دریافت کرده و اطلاعات را به MTU ارسال می کند.
حلقه کنترل
هر حلقه کنترلی متشکل از سخت افزاری مانند PLC و محرک است. حلقه کنترلی سیگنال های سنسور ، شیر کنترل جریان ، قطع کننده ها ، کلیدها ، موتورها و سایر دستگاه های مشابه را تفسیر می کند. سپس متغیرهای اندازه گیری شده توسط این حسگرها برای انجام یک کار و/یا تکمیل یک فرآیند به کنترل کننده منتقل می شوند.
رابط ماشین انسان (HMI)
یک رابط کاربری گرافیکی (GUI) که امکان تعامل بین اپراتور انسانی و سخت افزار کنترل کننده را فراهم می کند. همچنین می تواند اطلاعات وضعیت و داده های تاریخی جمع آوری شده توسط دستگاه ها در محیط ICS را نمایش دهد. همچنین برای نظارت و پیکربندی نقاط تنظیم ، کنترل الگوریتم ها و تنظیم و ایجاد پارامترها در کنترل کننده ها استفاده می شود.
تشخیص و نگهداری از راه دور
این اصطلاحی است که برای شناسایی ، پیشگیری و بازیابی عملیات غیرعادی یا خرابی استفاده می شود.
سرور کنترل
یک سرور کنترل میزبان نرم افزار کنترل DCS یا PLC است و با دستگاه های کنترل سطح پایین ارتباط برقرار می کند.
سرور SCADA یا واحد ترمینال اصلی (MTU)
این دستگاهی است که دستوراتی را به RTU های موجود در زمینه صادر می کند.
دستگاه الکترونیکی هوشمند (IED)
دستگاهی هوشمند که می تواند داده ها را بدست آورد ، با دستگاه های دیگر ارتباط برقرار کند و پردازش و کنترل محلی را انجام دهد. استفاده از IED در سیستم های کنترل مانند SCADA و DCS اجازه می دهد تا کنترل ها در سطح محلی به صورت خودکار انجام شوند
مورخ داده
یک مورخ داده یک پایگاه داده متمرکز برای ثبت تمام اطلاعات فرآیند در یک محیط ICS و سپس صادر کردن داده ها به IS شرکت است. داده های جمع آوری شده سپس برای تجزیه و تحلیل فرایند ، کنترل فرآیند آماری و برنامه ریزی در سطح سازمان استفاده می شود.
اطلاعات از چه طریقی در ICS منتقل می شود؟
دستگاه ها و ماژول های کنترل در سیستم های ICS اطلاعات را از طریق پروتکل های ارتباطی منتقل می کنند. چندین پروتکل ارتباطی از طریق محیط های مختلف ICS استفاده می شود. اکثر این پروتکل ها برای اهداف خاصی مانند اتوماسیون فرایند ، اتوماسیون ساختمان ، اتوماسیون سیستم های قدرت و بسیاری دیگر طراحی شده اند. این پروتکل ها همچنین برای اطمینان از قابلیت همکاری بین تولیدکنندگان مختلف ایجاد شده است. با این حال ، برخی پروتکل ها وجود دارند که فقط در صورتی کار می کنند که پروتکل ها و تجهیزات از یک سازنده تهیه شده باشد. پروتکل های ICS که معمولاً یافت می شوند عبارتند از:
گذرگاه میدان پردازش (PROFIBUS)
PROFIBUS از ارتباطات RTU به MTU ، MTU به MTU و RTU به RTU در زمینه استفاده می کند. دو نوع در دسترس وجود دارد:
- Profibus DP (لوازم جانبی غیر متمرکز) ، که برای عملکرد سنسور و محرک ها از طریق یک کنترلر مرکزی استفاده می شود.
- Profibus PA (اتوماسیون فرایند) ، که برای نظارت بر تجهیزات اندازه گیری از طریق یک سیستم کنترل فرایند استفاده می شود.
پروتکل شبکه توزیع شده (DNP3)
این یک پروتکل با سه لایه است که در پیوند داده ، برنامه و لایه های انتقال کار می کند. این پروتکل به طور گسترده در برق و/ یا تصفیه خانه های آب و فاضلاب استفاده می شود.
مودبوس ModBus
از زمان معرفی آن در 1979 ، Modbus یکی از قدیمی ترین پروتکل های ICS محسوب می شود. Modbus از ارتباطات سریالی با PLC ها استفاده می کند و پروتکل ارتباطی عملا در محیط ICS بوده است. دو نوع پیاده سازی Modbus وجود دارد: Serial Modbus-که از استاندارد کنترل سطح بالای پیوند داده (HDLC) برای انتقال داده استفاده می کند و Modbus-TCP-که از پشته پروتکل TCP/IP برای انتقال داده استفاده می کند.
ارتباطات بستر باز (OPC)
OPC مجموعه ای از استانداردها و مشخصات برای ارتباطات صنعتی است. مشخصات OPC مبتنی بر فناوری هایی است که توسط Microsoft® برای خانواده سیستم عامل Windows® (OLE ، COM و DCOM) توسعه یافته است.
شبکه های اتوماسیون و کنترل ساختمان (BACnet)
این یک پروتکل ارتباطی است که برای کنترل گرمایش ، تهویه و کنترل تهویه مطبوع (HVAC) طراحی شده است. روشنایی ؛ دسترسی به ساختمان ؛ و تشخیص آتش.
پروتکل صنعتی مشترک (CIP)
- CIP مجموعه ای از خدمات و پیامها برای کنترل ، امنیت ، همگام سازی ، پیکربندی ، اطلاعات و غیره است. ICP را می توان در شبکه های اترنت و اینترنت ادغام کرد.
- CIP تعدادی سازگاری دارد که ارتباط و ادغام را برای انواع مختلف شبکه ها فراهم می کند.
اترنت برای فناوری اتوماسیون کنترل (EtherCAT)
یک پروتکل ارتباطی منبع باز که برای ادغام اترنت در محیط های صنعتی استفاده می شود. EtherCAT در برنامه های اتوماسیون با چرخه های به روز رسانی کوتاه (μ 100μs) و با jitter ≤ 1μs استفاده می شود.