[SCADA] 스카다 시스템이란?

스카다 시스템이란?

스카다라는 용어는 특정 산업현장 전체, 또는 지리적으로 넓게 퍼져있는 산업 단지를 전반적으로 감시하고 제어하는 집중화된 시스템이다.

 

스카다 시스템과 분산 제어 시스템(DCS)을 혼동하는 경우가 있는데, 조금 다르다.

 

DCS는 실시간으로 수처리, 발전, 보일러, 제철, 석유화학등 산업 전반에 대한 각각의 작업 공정을 제어하는데 사용된다.

 

스카다 시스템은 통신 경로 상의 아날로그 또는 디지털신호를 사용해서 원격장치의 상태정보를 RTU를 통해 수집하고 수신하며, 기록, 표시해 중앙제어시스템(HMI)에서 원격장치를 감시하는데 사용된다.

 

대부분의 제어 동작은 RTU와 PLC로 인해 이루어진다.

 

 

1. RTU

 

 

RTU(Remote Terminal Unit)는 공정에 설치된 센서와 직접 연결되며, 여기서 나오는 신호를 컴퓨터가 인식할 수 있는 디지털 데이터로 상호 변환하고, 그 데이터를 감시 시스템에 전달하는데, 스위치나 밸브의 개폐상태, 압력 측정값, 액체 등의 흐름, 전압, 전류 등과 같은 신호들의 데이터를 전달한다.

 

RTU는 신호 감지 또는 측정을 위한 입력 채널, 제어와 지시 및 경고를 위한 출력 채널 그리고 통신 포트 등을 갖추고 있다. 다른 말로 모드버스라고도 부르고 있다.

 

 

 

2. PLC

 

 

PLC(Programmable Logic Controller, PLC)는 시퀀스제어 로직를 운영하기 위한 장치로서, 자동차의 조립라인이나 전기 계통라인의 제어에서 사용하는 실제 현장에 배치되는 기기다.

 

 

시퀀스제어(Sequential Control)란 바꿔 말해, 기기와 설비가 수행할 각 동작과 순서, 그리고 고장일 때의 처치 등을 제어장치에 입력해두고, 제어장치가 내보내는 각 명령 신호에 따라 운전을 진행하는 제어를 말한다. 미리 정해진 순서에 따라 제어의 각 단계를 점차로 진행하는 제어다.

 

이는 일종의 스위치나 버튼을 사용하여 전기회로의 부하를 운전하기도 하고, 부하의 운전상태나 고장상태를 알리기도 하는 일련의 제어를 말한다. 예로 빌딩이나 공장 등에서 엘리베이터를 움직이고 고장을 알리기도 하고, 세탁기, 냉장고, 자동판매기 등도 시퀀스적으로 동작하고 있다.

 

주로 산업현장에서 많이 쓰이며, 각종 플랜트나 대형 선박, 무선 중계국, 엘리베이터, 각종 빌딩의 중앙시스템 등 저렴하고 비교적 간단한 동작의 제어가 필요한 정말 광범위한 곳에서 사용된다.

 

 

3. 스카다 시스템의 흐름

 

 

 

예를 들어, 어떤 PLC가 특정 작업 공정에 사용되는 냉각수의 흐름을 조절한다면, 스카다 시스템은 그 흐름의 세부 설정을 바꾼다거나, 냉각수 손실이나 온도 등에 대한 경보를 표시하는 작업을 진행한다.

 

냉각수의 흐름을 조절하는 기기가 가지고 있는 데이터, 예를 들어 1시간에 20mm만큼 냉각수를사용했다는 데이터라던가, 기기의 온도 데이터와 같은 자료들은 관제 센터에서 HMI를 사용하는 운영자가 시스템 관리를 위해 적절한 판단을 내릴 수 있도록 사람이 이해할 수 있는 형태로 알맞게 변환된다.

 

RTU나 PLC에서 수집하고, 수집된 데이터를 스카다 시스템에서 전부 통합하여 관리한다고 생각하면 된다.

그리고 이러한 자료들은 별도의 데이터베이스와 연결된 히스토리안(Operational Historian)에 전달되어 저장되고 데이터 동향 분석이나 기타 분석적인 연구에 사용되게 된다.

 

통신 환경의 관점에서의 스카다 시스템은 유선과 무선 통신을 모두 이용할 수 있고, 사용되는 프로토콜은 가볍게 동작할 수 있는 형태로 설계된다. 마스터 스테이션이 RTU의 데이터를 주기적으로 검사하려 할 때에만 정보를 전송하는 경우가 많다. 널리 사용되는 구형 프로토콜로는 모드버스 RTU, RP-570, 프로피버스(영어: Profibus), 코니텔(영어: Conitel) 등이 있다.

 

표준 프로토콜로는 IEC 60870-5-101 또는 104, IEC 61850, DNP3 등이 있다. 이 프로토콜들은 모든 유명 스카다 공급사들에 의해 지원되고 표준화되었다. 한편, 현재 이 프로토콜들의 대부분은 TCP/IP를 지원하기 위한 확장 기능도 갖추고 있다.

 

한편, 보안 측면에서는 외부로부터의 공격 가능성을 낮추기 위해 스카다 시스템을 인터넷에 연결하지 않는 것이 좋다는 의견이 있다. 그러나 현재 상하수도 설비 등 여러 현장에서는 관리 목적으로 셀 무선 통신망을 이용하고 최종 소비자에게 데이터를 전달하는 등의 목적으로 인터넷 포털과 연동을 해오고 있다.