SCADA 이해하기: 산업 자동화의 중추

SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition, 감시 제어 및 데이터 수집)는 산업 운영을 모니터링, 제어, 데이터 수집하기 위해 설계된 정교한 시스템을 말합니다. 소프트웨어와 하드웨어 구성요소를 통합하여 산업 장치의 실시간 분석과 원격 관리를 용이하게 하고, 다양한 분야에서 효율성과 신뢰성을 보장합니다. 이 포괄적인 시스템은 산업 공정에 대한 실행 가능한 통찰을 제공하여 의사결정을 지원합니다.

SCADA 시스템이란?

SCADA 시스템은 산업 기계와 시설을 실시간으로 모니터링, 감독, 제어하기 위한 하드웨어와 소프트웨어 네트워크입니다. SCADA는 Supervisory Control and Data Acquisition의 약자입니다.

산업 플랜트는 운영 관리, 기계 고장 신속 알림, 생산 효율 극대화를 위해 SCADA 시스템에 의존합니다.

SCADA 시스템은 세 가지 주요 구성요소로 구성됩니다:

1. 센서: 온도, 유량, 압력 등 생산 모니터링 데이터를 수집합니다.
2. PLC(Programmable Logic Controller, 프로그래머블 로직 컨트롤러)와 RTU(Remote Terminal Unit, 원격 단말 장치) 마이크로컴퓨터: 센서와 기타 장치로부터 데이터를 집계합니다.
3. HMI(Human-Machine Interface, 인간-기계 인터페이스): 데이터를 표시하고 운영자가 주요 기능을 제어할 수 있게 합니다.

운영자에게 기계 성능에 대한 깊은 통찰과 생산 라인 시각화 및 관리 능력을 제공하는 SCADA 시스템은 산업 자동화를 위한 귀중한 통제 센터입니다.

유지보수 및 신뢰성 팀은 CMMS를 SCADA와 통합하여 유지보수 팀이 SCADA 데이터에 접근할 수 있게 할 수 있습니다. 함께 CMMS와 SCADA 시스템은 유지보수 팀이 상태 기반 유지보수로 유지보수 전략을 혁신하도록 돕습니다.

SCADA 작동 원리

SCADA 시스템은 센서가 측정을 수행하면, PLC와 RTU가 데이터를 수집하여 HMI로 전송하고, SCADA 운영자가 이를 확인, 분석, 조치합니다. SCADA 소프트웨어는 이 세 요소를 통합하여 데이터를 받아 HMI에서 시각화와 커맨드 센터를 생성합니다.

SCADA 시스템에는 네 가지 주요 목적이 있습니다:

1. 데이터 수집
2. 데이터 공유 및 통신
3. 데이터 시각화 및 매핑
4. 제어 기능

SCADA 시스템 구성요소

평균적인 SCADA 네트워크에서 각 구성요소가 어떻게 작동하는지 자세히 살펴보겠습니다.

• 센서: SCADA 센서는 모니터링이 필요한 핵심 및 생산 크리티컬 기계 자산에 유선으로 연결되는 경우가 많습니다. SCADA 시스템은 온도, 수류, 배관 압력, 전류, 습도, 가스 등 다양한 측정을 포착하는 센서로부터 데이터를 수집합니다. 모터, 밸브, 펌프, 공기 압축기는 SCADA에 연결된 유선 센서를 가질 수 있는 일반적인 자산입니다.
• PLC / RTU: PLC는 센서 같은 입력 장치로부터 데이터를 수신하기 위한 산업용 마이크로컴퓨터입니다. 센서 데이터 단순 집계를 넘어, PLC는 장비 가동 시간이나 사용량, 가동/정지 시간 계산, 알람 생성이 가능합니다. 고급 PLC는 웹 브라우저를 통한 데이터 전송, SQL 데이터베이스 연결, 클라우드 인터페이스도 지원합니다. RTU도 데이터 집계 마이크로컴퓨터지만 몇 가지 핵심 차이가 있습니다: 일반적으로 사전 프로그래밍되어 있고, 무선이며, 극도로 내구성이 강하고, 원격 자산/원격 지역의 데이터 수집에 이상적입니다.
• HMI: HMI는 단순한 디스플레이부터 대형 인터랙티브 터치스크린까지 SCADA 데이터의 시각화를 생성합니다. HMI 디스플레이는 일반적으로 시설 생산 라인의 맵을 보여주며, 개별 측정 지점과/또는 자산을 나타내는 아이콘을 포함합니다. 데이터 차트, 보고서, 대시보드도 종종 제공됩니다.
• SCADA 소프트웨어: SCADA 소프트웨어는 PLC와 RTU가 중계한 데이터를 조립하여 운영자를 위한 생산 맵과 데이터 시각화로 변환합니다. 소규모 SCADA 시스템은 단일 HMI/PC에 소프트웨어가 국한될 수 있지만, 대규모 SCADA 네트워크는 여러 HMI와 서버에 연결된 마스터 스테이션 소프트웨어를 가질 수 있습니다.

Ignition 같은 정교한 소프트웨어는 데이터 처리와 시각화 제공의 기초를 넘어 SCADA 플랫폼 역할을 합니다. SCADA 플랫폼은 종종 웹 기반이며 사용자가 자체 SCADA 설정을 개발하고, 조건부 알람을 설정하고, 성능 보고서를 설계할 수 있게 합니다.

다재다능한 SCADA 플랫폼은 센서와 IIoT 장치, 다양한 PLC, SQL 데이터베이스, MES/MOM 시스템, ERP, 심지어 다른 SCADA 시스템에도 연결될 수 있습니다.

SCADA 소프트웨어는 유지보수와 신뢰성 팀이 사용하는 많은 CMMS 통합 중 하나입니다.

SCADA와 PLC의 차이점은?

PLC와 SCADA의 차이는 PLC가 SCADA 시스템의 하드웨어 데이터 수집 구성요소라는 점입니다.

PLC는 센서 같은 입력으로부터 산업 데이터를 수집하여 커맨드 센터로 전달하도록 설계된 마이크로컴퓨터인 반면, SCADA 시스템이 바로 그 커맨드 센터 역할을 합니다.

SCADA 시스템은 센서, 다중 PLC/RTU, HMI, SCADA 소프트웨어, 서버 등을 포괄하며, 이들이 함께 작동하여 운영자에게 실시간 모니터링과 제어를 제공합니다.

SCADA 통합: CMMS가 SCADA와 통합되는 방식

유지보수 및 신뢰성 팀은 CMMS(컴퓨터화 유지보수 관리 시스템)를 사용하여 SCADA 시스템에 접근하여 풍부한 데이터를 확보하고 상태 기반 유지보수를 가능하게 할 수 있습니다.

생산 모니터링 데이터는 종종 사일로화되어 있습니다. 운영 팀은 SCADA 시스템으로 실시간 자산 데이터에 접근할 수 있지만, 유지보수 팀은 보통 포괄적인 데이터 수집 도구를 바로 사용할 수 없습니다.

eMaint 같은 CMMS가 이 문제를 해결합니다: eMaint는 SCADA, BMS/BAS, MES/MOM, PLC 등 산업 시스템 및 소프트웨어와 통합됩니다. 연결되면 eMaint CMMS는 사용자 지시에 따라 SCADA 측정값을 기록합니다. 사용자는 어떤 유형의 측정값을 어떤 자산에서 캡처할지, 하루 중 언제 측정할지, SCADA 시스템에서 얼마나 자주 데이터를 가져올지 지정할 수 있습니다.

eMaint는 또한 유지보수 및 신뢰성 팀이 CMMS와 SCADA 통합을 통해 상태 기반 유지보수를 달성할 수 있게 합니다. 상태 기반 유지보수는 사용량과 상태 데이터(가동 시간, 온도 등)를 기반으로 유지보수를 수행하는 전략입니다.

• 반응형 유지보수는 고장에 대응하여 자발적으로 수행되므로 예방하기엔 너무 늦습니다.
• 예방 정비는 고장과 실패를 방지하는 데 도움이 되지만 임의적 시간 스케줄 기반입니다. 이는 과소 유지보수(고장 유발) 또는 과도 유지보수(시간, 비용, 인력 낭비) 위험이 있습니다.
• 상태 기반 유지보수(CBM)는 적절한 자산에 적절한 시기에 수행됩니다. CBM은 자산 데이터 덕분에 최적화됩니다.

바로 여기서 eMaint가 나섭니다: eMaint의 SCADA 통합은 SCADA 시스템에서 자산 데이터를 가져와 알람을 설정할 수 있게 하며, 이 알람이 eMaint로 전송되어 상태 기반 작업 주문을 트리거합니다.

eMaint는 조건 데이터가 설정한 한계를 초과하면 자동으로 트리거되는 상태 기반 작업 주문을 설정할 수 있게 합니다. 예를 들어 모터가 정상 온도를 초과하면 알람이 트리거되고, 이는 eMaint가 작업 주문을 생성하도록 합니다. 유지보수 작업은 문제를 예방하고 수명을 연장하기에 적절한 시기에 수행됩니다.

CMMS를 SCADA 시스템에 연결하면 유지보수 및 신뢰성 팀에게 가동 시간 극대화, 신뢰성 강화, 생산 증대에 차이를 만드는 귀중한 데이터와 도구가 제공됩니다.