Sistemi SCADA

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) è un sistema informatico che permette di supervisionare e controllare impianti o parti di essi attraverso una parte di raccolta dati (server) e ad una rappresentazione grafica (HMI) , semplice e intuitiva, utilizzabile da uno o più operatori da remoto.

Un sistema SCADA permette la collezione di migliaia di dati di campo e la loro modellazione al fine di ottenere indici prestazionali su cui basare le logiche di gestione di impianti complessi. E’ proprio questa la differenza principale con qualsiasi altro sistema di sviluppo software a cui siamo abituati: lo SCADA non si presenta come un comune linguaggio di programmazione, ma come un ambiente di sviluppo, molto spesso grafico, per rappresentare un sistema industriale estrapolando le informazioni di monitoraggio e controllo , individuando malfunzionamenti o guasti attraverso la comparsa a video di allarmi che permettono all’operatore di identificare il componente compromesso così da svolgere tutte le azioni necessarie per avviare il processo di correzione dell’anomalia.

La struttura modulare e scalabile dello SCADA consente di inserire moduli per la visualizzazione real-time dell’andamento delle variabili (trend) e per la loro storicizzazione, per il supporto alla manutenzione, per effettuare analisi statistiche sfruttando algoritmi di intelligenza artificiale e il machine learning.

I sistemi SCADA sono molto utilizzati in qualsiasi settore, non solo in ambito industriale, ma anche nel ferroviario, nel farmaceutico e nell’ambito delle infrastrutture . Questo perché una simile tecnologia rende il processo più efficiente riducendo i tempi di intervento in caso di guasto e velocizzando i processi decisionali, diminuendo così costi e consumi.

SCADA di supervisione dispositivi di termoregolazione: Introduzione al progetto

progetto R&D di ALTEN vuole sfruttare le potenzialità di un sistema SCADA per la supervisione e il controllo dispositivi di termoregolazione in modo da contribuire all’efficientamento e il risparmio energetico, obiettivi importanti al giorno d’oggi per la sostenibilità della nostra società.

Lo SCADA di supervisione da noi disegnato permette di controllare da remoto dei termostati al fine di pilotare in modo intelligente l’accensione dei sistemi di riscaldamento presenti in vari edifici dislocati in una determinata area geografica e monitorare il corretto funzionamento dei termostati stessi e delle caldaie.

Il progetto è stato realizzato sfruttando la partnership con il gruppo AVEVA Wonderware che fornisce tool per lo sviluppo di applicativi SCADA. In particolare, la parte server dell’applicazione è stata realizzata con AVEVA System Platform 2020 e la parte client con AVEVA InTouch for System Platform. Si è scelto di puntare sui prodotti AVEVA perché consentono in maniera efficace di acquisire e inviare dati attraverso i più svariati protocolli di comunicazione e di costruire interfacce grafiche che mostrino in maniera intuitiva le informazioni.

SCADA di supervisione dispositivi di termoregolazione: Il Termostato

Lo SCADA presenta nella Home Page, in Fig. 3, una mappa su cui sono indicate le località in cui sono presenti i termostati. Dalla mappa è possibile navigare tra i vari edifici fino a giungere al termostato di interesse, agli eventuali allarmi attivi o agli eventi.

Il termostato può essere controllato da remoto tramite lo SCADA o in locale da un operatore.

Lo SCADA può visualizzare le informazioni di diagnostica degli impianti connessi (vedi i Fig. 4), inoltre permette di impostare i setpoint e le fasce orarie in cui può accendersi la caldaia.

Il termostato ha tre modalità operative:

• Modalità Sempre Comfort (Sole) – si imposta il setpoint Comfort e la caldaia si accenderà se la temperatura ambiente è inferiore del setpoint Comfort.
• Modalità Sempre Eco (Luna) – si imposta il setpoint Eco e la caldaia si accenderà se la temperatura ambiente è inferiore del setpoint Eco.
• Modalità Programmata – si impostano i setpoint Comfort ed Eco e le ore del giorno in cui si vorrebbe accendere il riscaldamento in modalità Comfort. Nelle restanti ore del giorno si passerà alla modalità Eco in automatico.

I setpoint possono essere impostati manualmente dall’operatore oppure da un algoritmo in uso nella modalità Automatica.

Nel caso sia impostata la Modalità Automatica ore di accensione e le temperature di Eco e Comfort vengono decise in base a informazioni meteo localizzate sulla zona di interesse e a informazioni relative alle caratteristiche della struttura in cui sono localizzati i termostati.

Conoscendo il meteo del giorno stesso e dei giorni successivi è possibile stimare la temperatura effettiva e quella percepita per poter tarare al meglio il funzionamento dei dispositivi.

Alle informazioni sul meteo si aggiunge la possibilità di definire le caratteristiche termodinamiche dell’edificio, cioè la sua capacità termica e il tempo di risposta dell’edificio stesso.

Includendo anche queste informazioni nell’algoritmo che controlla il funzionamento dei termostati è possibile avere un controllo molto preciso sull’andamento della temperatura all’interno degli edifici, garantendo di avere negli intervalli di tempo di interesse una temperatura adeguata, senza sprechi di risorse.

Il sistema di diagnostica permette di centralizzare in unico sinottico lo stato di funzionamento di tutte le caldaie del territorio generando opportuni allarmi grafici in base alle condizioni di malfunzionamento quali: caldaia in blocco, termostato non funzionante, riscaldamento insufficiente, etc.

Le informazioni possono essere storicizzate per descrivere il trend di funzionamento degli impianti sotto controllo.

Vantaggi

• Centralizzazione: monitorare dispositivi geograficamente distribuiti sul territorio da un’unica postazione SCADA remota.
• Risparmio energetico: il controllo del termostato è fatto in maniera intelligente scegliendo le ore di accensione in base all’orario di apertura degli edifici e alle loro caratteristiche termiche. In questo modo si evitano sprechi dovuti ad accensioni inutili.
• Gestione della manutenzione di tutti i dispositivi della catena di riscaldamento degli edifici.

Sviluppi futuri

• Adattamento alle Normative nazionali e regionali: possibilità di impostare massimi per i setpoint e fasce orarie in base alle attuali norme vigenti.
• Implementazione dell’applicazione utilizzando AVEVA Operations Management Interface creando una Virtual Control Room che oltre a dati di campo, monitora il consumo energetico e i relativi costi, “trasformando” lo SCADA in una sorta di MES.
• Miglioramento del sistema di previsioni meteo valutando un eventuale uso del Data Mining e del Machine Learning.
• Miglioramento dei parametri di ‘capacità termica’ e dei ‘tempi di risposta della struttura’ attraverso algoritmi di intelligenza artificiale.

Articolo a cura di: A. Apicella; A. Cerfogli; A. Guglielmelli; B. Sorrentino; S. Amadio