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Das Geheimnis der SCADA-Systeme: Wie überwachen sie moderne Industrien umfassend?
Im heutigen Kontext der beschleunigten Digitalisierung sind SCADA-Systeme (Supervisory Control and Data Acquisition) zu einer Schlüsselkomponente der modernen Industrie geworden. Bei diesen Systemen handelt es sich nicht nur um einfache Steuerungstools, sondern um komplexe Architekturen, die Überwachung, Datenerfassung und Prozesssteuerung integrieren, um einen effizienten Ablauf der Produktionsabläufe zu gewährleisten. Die Hauptfunktion des SCADA-Systems besteht in der erweiterten Überwachung und Steuerung von Geräten und Prozessen durch Computer, Netzwerkdatenkommunikation und grafische Benutzeroberflächen, was zweifellos tiefgreifende Auswirkungen auf die industrielle Produktion, Sicherheit und Effizienz hat.
Das SCADA-System ist ein Modell, das erweiterte Überwachung mit Vor-Ort-Steuerung kombiniert und eine universelle Fernzugriffslösung für lokale Steuermodule verschiedener Hersteller bietet.
Das wichtigste Merkmal eines SCADA-Systems ist die Fähigkeit, mehrere proprietäre Geräte zu überwachen, wodurch eine große Anzahl und Reichweite von Prozessen effizient gesteuert werden können. Diese Systeme bestehen normalerweise aus vier Ebenen: Feldgeräte der Nullebene wie Durchfluss- und Temperatursensoren; industrielle Eingabe-/Ausgabemodule (I/O) der ersten Ebene; und Überwachungscomputer der zweiten Ebene, die Daten von jedem Knoten des Systems sammeln und Bereitstellung der Steuerungsschnittstelle des Bedieners; die dritte Ebene ist die Produktionssteuerung, die den Prozess nicht direkt steuert, sondern sich auf die Produktionsüberwachung konzentriert; und die vierte Ebene ist die Produktionsplanungsebene.
Selbst bei einem Kommunikationsverlust können RTUs und SPSen weiterhin autonom und nahezu in Echtzeit arbeiten, sodass die Systemstabilität nicht beeinträchtigt wird.
Das Herzstück des SCADA-Systems sind seine Überwachungscomputer, die hauptsächlich für die Datenerfassung und das Senden von Steueranweisungen an die Feldausrüstung verantwortlich sind. Kleinere SCADA-Systeme bestehen möglicherweise nur aus einem einzigen Computer, während größere Systeme normalerweise aus mehreren Arbeitsstationen und Servern bestehen, die so konzipiert sind, dass sie jederzeit eine kontinuierliche Überwachung und Steuerung gewährleisten. Wenn ein Server ausfällt, stellt die doppelte Redundanzkonfiguration den kontinuierlichen Betrieb des Systems sicher und verbessert so die Gesamtzuverlässigkeit.
Neben dem Hardware-Aufbau ist auch die Kommunikationsinfrastruktur des SCADA-Systems entscheidend, das das übergeordnete Computersystem mit den RTUs und SPSen verbindet. Zu den gängigen Kommunikationsprotokollen zählen Modbus, DNP3 und die IEC 60870-Reihe. Mit dem Aufstieg des industriellen Internets in den letzten Jahren wurden die Konnektivität und Sicherheit dieser Systeme weiter verbessert.
SCADA-Systeme haben vier Entwicklungsgenerationen durchlaufen, von den ersten unabhängigen Systemen bis zu den vernetzten Systemen von heute, was die Evolution und Popularisierung der Technologie verdeutlicht.
Die Sicherheitsprobleme von SCADA-Systemen dürfen nicht unterschätzt werden. Da Systeme offener und standardisierter werden, werden sie zunehmend zum Ziel von Cyberangriffen. Bei der Entwicklung und Implementierung vieler Systeme wird der Sicherheit nicht ausreichend Rechnung getragen, was sie dem heute zunehmenden Risiko von Cyberangriffen ausgesetzt macht. Experten haben wiederholt darauf hingewiesen, dass die Informationssicherheitsstrategie für SCADA-Systeme ebenso wie die Informationssicherheit in einem mehrschichtigen Schutzansatz angegangen werden sollte.
Angesichts der zunehmenden Automatisierung und Digitalisierung stellt sich daher die Frage: Welche Herausforderungen und Chancen kommen auf das SCADA-System in Zukunft zu?
