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Wussten Sie, wie ein SCADA-System Tausende von Remote-Geräten verbindet?
Die heutige Industrie verlässt sich immer mehr auf intelligente Steuerungssysteme, und SCADA (Überwachungskontroll- und Datenerfassungssysteme) ist zweifellos zu einem wichtigen Teil dieser Transformation geworden. Umgeben von Radar-ähnlichen Überwachungsfunktionen ermöglicht dieses System den Bedienern die Steuerung und Überwachung aller Details, von Fabrikmaschinen bis hin zum Pipeline-Transport, jederzeit und überall. Wie Sie eine nahtlose Verbindung mit Tausenden von Remote-Geräten herstellen können, ist die herausragende Leistung des SCADA-Systems eine Erkundung wert.
Ein SCADA-System ist eine Steuerungssystemarchitektur, die Computer, Netzwerkdatenkommunikation und grafische Benutzeroberflächen zur erweiterten Überwachung von Maschinen und Prozessen kombiniert.
Die Architektur eines SCADA-Systems kann einfach in mehrere Ebenen unterteilt werden. Die unterste Ebene, „Ebene 0“, enthält verschiedene Feldgeräte, wie zum Beispiel Durchfluss- und Temperatursensoren, und Stellkomponenten wie zum Beispiel Regelventile. Die „erste Schicht“ besteht aus Ein-/Ausgabemodulen in Industriequalität und verteilten elektronischen Prozessoren. Die „zweite Schicht“ besteht aus Überwachungscomputern, die Informationen von den Prozessorknoten im System sammeln und Bedienschnittstellen bereitstellen.
Ein solches Design ermöglicht es dem SCADA-System, nicht nur dasselbe Gerät zu steuern, sondern auch mehrere Geräte und Fabriken effektiv zu verwalten. Dies ist besonders wichtig, wenn die Prozesssteuerung mehrere Standorte oder einen großen Bereich umfasst. SCADA-Systeme können Geräte verschiedener Hersteller über standardisierte Automatisierungsprotokolle verbinden, eine Funktion, die sie häufig in industriellen Steuerungssystemen verwendet.
„Das Hauptmerkmal eines SCADA-Systems ist seine Fähigkeit, Überwachungsvorgänge auf einer Vielzahl proprietärer Geräte durchzuführen.“
Komponenten eines SCADA-Systems
SCADA-Systeme bestehen hauptsächlich aus mehreren wichtigen Elementen, vom Überwachungscomputer bis zur Remote Terminal Unit (RTU). Diese Komponenten arbeiten zusammen, um eine effiziente Datenverwaltung und -steuerung zu erreichen. Der Leitrechner ist das Herzstück des SCADA-Systems und für die Erfassung der Daten der im Feld angeschlossenen Geräte und die Übermittlung von Steuerbefehlen zuständig. Je nach Größe kann es sich um einen einzelnen Computer oder um ein System bestehend aus mehreren Computern und Servern handeln.
RTUs und speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) sind die Brücke, die Sensoren und Aktoren vor Ort mit dem Überwachungssystem verbindet. Diese Geräte ermöglichen automatisierte Steuerungen und spielen eine wichtige Rolle in Branchen wie Energie, Öl und Wasser. Selbst in abgelegenen Gebieten fernab der städtischen Infrastruktur können RTUs auf Solarsysteme oder drahtlose Kommunikation zur Datenübertragung zurückgreifen.
RTUs können ohne externe Stromversorgung betrieben werden und widerstehen extremen Temperatur- und Umgebungsschwankungen.
Kommunikationsinfrastruktur
SCADA-Systeme verfügen über verschiedene Kommunikationsmethoden. Heutige Systeme verwenden häufig standardisierte Protokolle wie die IEC 60870-5-Serie und DNP3. Diese Kommunikationsprotokolle sind äußerst kompakt, an Umgebungen mit geringer Bandbreite anpassbar und für die Echtzeitsteuerung von Feldgeräten geeignet.
Mit dem Fortschritt von Wissenschaft und Technologie nutzen immer mehr SCADA-Systeme Netzwerktechnologie, um globalen Datenzugriff und -steuerung über das Internet zu erreichen. Bereits in den frühen 2000er Jahren erfreuten sich Web-SCADA-Systeme zunehmender Beliebtheit und ermöglichten es Betreibern, verschiedene Geräte einfach über einen Internetbrowser anzuzeigen und zu steuern. Dies führt zu einer flexibleren Art der Nutzung von SCADA-Systemen.
„Die Entwicklung der SCADA-Systeme hat uns in eine Ära geführt, in der die Überwachung jederzeit und überall über intelligente Terminals erfolgen kann.“
Sicherheitsherausforderungen
Mit der Offenheit von SCADA-Systemen und der Integration des Internets sind jedoch nach und nach Sicherheitsprobleme aufgetaucht. Galten SCADA-Systeme in der Vergangenheit aufgrund ihrer geschlossenen Natur als sicher, zielen mittlerweile immer mehr Cyberangriffe auf diese Systeme ab. In den USA beispielsweise wurden Schwachstellen in einigen SCADA-Systemen von Hackern ausgenutzt. Diese Vorfälle erinnern Unternehmen und Betreiber daran, auf die Systemsicherheit zu achten.
Viele Sicherheitsexperten empfehlen daher die Einführung einer „Defense-in-Depth“-Strategie für die Informationssicherheit von SCADA-Systemen, d. h. den Einsatz mehrschichtiger Schutztechnologie zur Verbesserung der Systemsicherheit. Dazu gehören nicht nur regelmäßige Systemaktualisierungen und das Patchen von Schwachstellen, sondern auch eine Verschärfung der Benutzerauthentifizierung und Netzwerkzugriffskontrollen. Die Sicherheit des SCADA-Systems hängt nicht nur mit dem normalen Betrieb der Geräte zusammen, sondern auch mit der Infrastruktursicherheit der gesamten modernen Gesellschaft.
Haben Sie angesichts der rasanten Entwicklung der Technologie jemals darüber nachgedacht, ob die Systeme, auf die Sie sich verlassen, auch in Zukunft sicher und effektiv funktionieren können?
