O que é um sistema SCADA? Conheça suas vantagens

Como funciona o sistema SCADA em redes elétricas e usinas de energia

P+D+I Redes elétricas

Em um cenário em que a eficiência e a segurança na gestão de energia são essenciais, os sistemas SCADA desempenham um papel fundamental na automação industrial. Essas ferramentas permitem monitorar e controlar em tempo real infraestruturas críticas, como redes elétricas, parques eólicos e usinas hidrelétricas. Graças a essa tecnologia, é possível otimizar o desempenho, antecipar falhas e garantir um fornecimento estável e confiável. Conheça esse sistema que atua como o cérebro por trás das operações energéticas.

 
SCADA
Os sistemas SCADA permitem controlar e supervisionar uma grande variedade de processos industriais.

Um sistema SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) é uma tecnologia de solução de software e hardware que permite o monitoramento, o controle e a aquisição de dados em tempo real em infraestruturas industriais e energéticas. Por meio de sensores, controladores e plataformas digitais, esses sistemas coletam e processam informações importantes, facilitando a tomada de decisões e otimizando a operação de instalações complexas, como redes elétricas, usinas de geração ou sistemas de distribuição de energia. Dessa forma, essas ferramentas possibilitam a automação de processos

Os sistemas SCADA são altamente eficazes para aprimorar a eficiência e a segurança em setores estratégicos. Eles permitem uma gestão automatizada de processos críticos e relevantes, reduzindo a margem de erro humano e otimizando o uso dos recursos. No setor energético, por exemplo, permitem o equilíbrio entre a produção e a demanda de eletricidade, a detecção de falhas na rede e a prevenção de incidentes antes que se tornem problemas maiores. Ao permitir o monitoramento em tempo real, as empresas responsáveis podem responder rapidamente a anomalias e problemas, minimizando o tempo de inatividade e aumentando a confiabilidade do fornecimento.
 
Os sistemas SCADA podem ser usados em diferentes áreas de atuação. Além do setor de energia, eles são importantes na indústria elétrica, em usinas químicas e petroquímicas, no tratamento e distribuição de água, na logística, nos sistemas de transporte e na indústria manufatureira e automotiva.

Funções dos sistemas SCADA

Devido à sua versatilidade e variedade de aplicações, os sistemas SCADA permitem controlar e supervisionar uma ampla gama de processos industriais, desde a gestão do fluxo energético até a manutenção preditiva de máquinas e infraestruturas. Entre suas funções básicas estão:

  • Monitoramento em tempo real

    Permitem a coleta e visualização de dados operacionais para uma gestão mais eficiente.

  • Automação de processos

    Proporcionam ajustes dinâmicos e automatizados de parâmetros sem a necessidade de intervenção manual.

  • Gestão de alertas e eventos futuros

    Agilizam e aprimoram a detecção e a resposta antecipada a falhas e anomalias no sistema.

  • Análise e geração de relatórios

    Facilitam a avaliação do desempenho dos sistemas e a otimização dos processos para uma gestão mais eficaz.

Evolução dos sistemas SCADA

Os primeiros sistemas SCADA surgiram na década de 1960 como uma solução para monitorar e controlar processos industriais de forma mais eficiente. No início, eles se baseavam em tecnologias analógicas com capacidade limitada de processamento, já que utilizavam sistemas de coleta e controle de dados mais modestos que dependiam de redes locais e servidores físicos.

Com o avanço da informática e das telecomunicações, esses sistemas evoluíram para plataformas digitais mais sofisticadas, incorporando redes de comunicação, ferramentas de visualização de dados, bancos de dados avançados e inteligência artificial. Com o tempo, a conectividade online passou a ganhar destaque com importantes avanços na segurança cibernética para proteger os sistemas mais críticos ou fundamentais. Atualmente, os sistemas SCADA estão cada vez mais integrados com tecnologias como a Internet das Coisas (IoT) e o cloud computing, possibilitando uma gestão mais eficiente e segura de infraestruturas críticas em escala global.

A visão de uma especialista

Como os sistemas SCADA melhoram a gestão da rede elétrica

Os sistemas SCADA permitem supervisionar e controlar a rede elétrica em tempo real, bem como operar equipamentos à distância. Essas capacidades contribuem para melhorar a automação, a segurança e a rapidez de resposta a ocorrências.

Como explica Sushma Garudadwajan, engenheira de SCADA na SP Electricity North West, distribuidora do Grupo Iberdrola, esses sistemas são essenciais para gerenciar uma infraestrutura elétrica cada vez mais complexa. Sua experiência evidencia a importância de combinar tecnologia, cibersegurança e conhecimento especializado para garantir uma operação da rede mais segura e resiliente.

Descubra como funcionam os sistemas SCADA e qual é o papel que desempenham na operação das redes elétricas na entrevista completa

Retrato de Sushma Garudadwajan, engenheira de SCADA na SP Electricity North West.

“Um sistema SCADA é nossos ‘olhos e ouvidos’ em toda a nossa rede”

Sushma Garudadwajan

Funcionamento e principais componentes de um sistema SCADA

Um sistema SCADA é uma solução tecnológica que combina hardware e software para monitorar e controlar processos industriais de maneira eficiente. Seu funcionamento baseia-se na interação de vários componentes-chave, como as Unidades Terminais Remotas (RTU), os Controladores Lógicos Programáveis (PLC) e as Interfaces Homem-Máquina (HMI), que trabalham de forma conjunta para coletar dados em tempo real, processá-los e permitir o controle remoto de equipamentos. Em um ambiente industrial cada vez mais automatizado, os sistemas SCADA tornaram-se indispensáveis para assegurar o funcionamento seguro, eficiente e eficaz das instalações.

Como funciona um sistema SCADA? O caso de um sistema de redes elétricas

Um sistema SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) monitora e controla em tempo real a geração, distribuição e transmissão de energia em redes elétricas. Essa ferramenta permite uma gestão eficiente, segura e automatizada do sistema elétrico.

  • Nível 4 Planejamento da produção

  • Nível 3 Controle de produção

  • Nível 2 Supervisão da instalação

  • Nível 1 Controle direto

  • Nível 0 No local

Centro de operações SCADA

Servidor de supervisão SCADA para todo o sistema

Servidor SCADA Servidor SCADA

RTU* PLC* RTU* PLC*

Sensores Atuadores Sensores Atuadores

Planta

Servidor de supervisão SCADA para todo o sistema

Servidor SCADA Servidor SCADA

RTU* PLC* RTU* PLC*

Sensores Atuadores Sensores Atuadores

Planta

*RTU: Unidades Terminais Remotas

*PLC: Controladores Lógicos Programáveis

Nivel 0

Sensores e atuadores coletam dados das subestações, linhas e transformadores.

Nivel 1

As RTUs e PLCs atuam como microprocessadores interligados a diferentes dispositivos ao longo do processo industrial.

Nivel 2

Os controladores de campo SCADA se comunicam com os computadores de supervisão SCADA. O software SCADA processa e analisa as informações para detectar anomalias ou falhas.

Nivel 3

As interfaces de usuário HMI (Interface Homem-Máquina) permitem que operadores e técnicos visualizem e analisem as informações, determinem as causas dos problemas e identifiquem máquinas ou processos que não estão funcionando para tomar decisões críticas em tempo real.

Nivel 4

O sistema SCADA armazena e processa os dados de forma organizada, o que possibilita o planejamento da produção geral e a análise da evolução global do processo, bem como a geração de relatórios e estatísticas.

Fonte: Techtarget.

 VER INFOGRÁFICO: Como funciona um sistema SCADA? [PDF]

Os sistemas SCADA estão integrados a outros sistemas de controle e automação por meio de protocolos padronizados que facilitam a comunicação entre dispositivos. Essa arquitetura permite que os dados fluam com eficiência e em tempo real, o que é fundamental para a supervisão e controle de processos industriais. Além disso, determinadas plataformas facilitam uma integração mais fluida, combinando a programação e configuração de dispositivos em um ambiente unificado e integrado.

O objetivo é alcançar uma gestão estável de alarmes e eventos para garantir a segurança e eficiência operacional. Os sistemas SCADA são projetados para detectar condições anormais ou deficiências por meio do monitoramento contínuo de variáveis críticas. Quando determinados limites predefinidos são ultrapassados, são gerados alertas automáticos para notificar os operadores sobre a situação. Esses avisos são classificados de acordo com sua gravidade, permitindo que os operadores priorizem as respostas aos eventos críticos. Além disso, é possível manter um registro detalhado que facilite análises posteriores e a identificação de tendências ou problemas recorrentes.

Para isso, é necessária uma rede de comunicações confiável que garanta a transmissão segura dos dados entre todos os componentes do sistema. Geralmente, utiliza-se uma arquitetura hierárquica que inclui redes locais (LAN) para comunicação interna e redes de longa distância (WAN) para conectar diferentes instalações ou locais remotos. Assim, os dados fluem sem interrupções desde os dispositivos de campo até o servidor central SCADA.

Contudo, a supervisão humana é fundamental. As interfaces homem-máquina (HMIs) utilizadas nos sistemas SCADA são essenciais para facilitar a interação entre operadores e sistemas. Existem diferentes tipos de HMIs, desde simples telas sensíveis ao toque até interfaces da Web mais avançadas que permitem o acesso remoto até mesmo por meio de dispositivos móveis. As inovações progressivas na visualização e controle técnico melhoram significativamente a tomada de decisões.

É especialmente importante que todo o sistema SCADA esteja submetido a um ambiente de cibersegurança robusto. A implementação de protocolos seguros, como criptografia e mecanismos de autenticação rigorosos, ajuda a proteger as informações transmitidas contra acessos não autorizados. Além disso, são realizadas auditorias regulares e são aplicados padrões para garantir que as práticas de segurança estejam alinhadas às melhores práticas do setor, garantindo assim um ambiente operacional seguro e confiável.

Diferenças em relação a outros sistemas de automação na indústria energética

Os sistemas SCADA são apenas uma opção dentro do ecossistema de automação industrial e, embora compartilhem algumas funções com outras tecnologias, apresentam diferenças importantes em seu enfoque e aplicação.

SCADA e Sistema de Execução da Manufatura (Manufacturing Execution System, MES)

Um dos sistemas que é frequentemente comparado ao SCADA é o Manufacturing Execution System (MES), uma tecnologia focada na gestão e otimização da produção em ambientes industriais. O MES permite a interconexão entre todos os níveis das instalações de produção para calcular a eficiência das operações e melhorar a eficiência. Também facilita a capacidade de prever erros futuros com informações permanentes da coleta de dados em tempo real.

Ambos são sistemas que podem se complementar, melhorando o rendimento dos processos. Enquanto o SCADA fornece dados operacionais, o MES utiliza essas informações para otimizar o planejamento e a tomada de decisões estratégicas. Suas aplicações atuais são um exemplo claro dessa diferença: o SCADA é comum em áreas como redes elétricas, parques eólicos e subestações, nas quais é essencial reagir imediatamente em caso de mudanças ou falhas, enquanto o MES é utilizado em fábricas que produzem componentes elétricos, baterias ou turbinas, onde o objetivo é melhorar a produtividade e reduzir o desperdício.

SCADA e Controladores Lógicos Programáveis (Programmable Logic Controllers, PLC)

Os Controladores Lógicos Programáveis (PLC) são dispositivos físicos que executam instruções programadas para controlar processos específicos, como a ativação de uma turbina ou a regulagem da tensão em uma subestação. O SCADA, por sua vez, gerencia e supervisiona vários PLCs em uma rede para permitir o monitoramento contínuo e o controle remoto.

Um exemplo prático no setor elétrico é o uso do SCADA é usado para supervisionar toda uma rede de distribuição elétrica, enquanto os PLCs controlam disjuntores e transformadores da rede de forma individual.

SCADA e Sistemas de Controle Distribuído (Distributed Control Systems, DCS)

Os Sistemas de Controle Distribuído (DCS) gerenciam processos por meio de controladores distribuídos ao longo de uma instalação e conectados por meio de uma rede de comunicação. São capazes de controlar um grande número de pontos, sendo úteis em plantas industriais de grande porte e alta complexidade.
 
No setor elétrico, o SCADA e o DCS são aplicados de formas distintas. Enquanto o SCADA permite gerenciar várias usinas solares conectadas em diferentes aplicações, o sistema DCS controla os processos internos dentro de uma única usina de geração.

SCADA e Sistemas de Gestão de Energia (Energy Management Software, EMS)

Os Sistemas de Gestão de Energia (EMS) facilitam a otimização do consumo, distribuição e geração de energia. Permitem analisar padrões e tomar decisões para que uma fábrica seja mais eficiente e reduza custos.

No setor de energia, o EMS tem uma visão mais ampla. Por exemplo, o SCADA monitora uma rede elétrica e pode detectar uma queda de tensão em uma subestação, enviando uma ordem para ativar uma fonte de reserva e evitar um apagão. Já o EMS analisa os dados operacionais (inclusive os coletados pelo SCADA) e redistribui a carga elétrica entre diferentes usinas de geração para maximizar a eficiência. Ambos os sistemas podem ser integrados em paralelo.

Quais são as vantagens dos sistemas SCADA em relação aos demais?

Os sistemas SCADA se destacam frente a outros sistemas de controle por sua capacidade de supervisão em tempo real, automação avançada e resposta imediata a anomalias, erros ou alterações nas condições operacionais. Diferentemente de sistemas como os PLCs, que controlam apenas equipamentos individuais, o SCADA coordena vários dispositivos em infraestruturas de energia complexas, permitindo uma gestão centralizada e eficiente. Sua capacidade de coletar e analisar grandes volumes de dados faz com que seja uma ferramenta essencial para a tomada de decisões operacionais. Algumas das principais vantagens são:

  • Sistema multiprotocolo

    Esses tipos de sistemas podem ser conectados a diferentes tecnologias, mesmo que usem padrões de comunicação diferentes. Assim, eles se tornam soluções globais para todo o complexo industrial ou instalação.

  • Em tempo real e à distância

    O SCADA permite visualizar e processar dados sobre o estado da rede, receber alertas instantâneos e tomar medidas para corrigir imediatamente quaisquer erros, a qualquer momento e à distância. Essa função é fundamental para a segurança e estabilidade do fornecimento de energia.

  • Escalabilidade e flexibilidade

    Os sistemas SCADA modernos podem se adaptar a diferentes tamanhos de infraestrutura, desde pequenas usinas solares até grandes indústrias ou redes elétricas nacionais, e se integrar a novas tecnologias, como Internet das Coisas (IoT) e inteligência artificial. Isso possibilita que eles expandam seu alcance sem a necessidade de substituir completamente o sistema, garantindo uma evolução contínua da rede elétrica.

  • Aumento da produtividade

    Esses sistemas melhoram significativamente a tomada de decisões em ambientes industriais e energéticos graças à automação e às vantagens que eles oferecem. Tudo isso resulta em maior produtividade, pois permite reduzir o tempo gasto em certas operações e otimizar a manutenção ou o controle de possíveis falhas.

    A combinação de sistemas em paralelo traz benefícios adicionais. Um exemplo claro é um setor que integra um sistema SCADA a um sistema MES. Enquanto o SCADA monitora e controla processos em tempo real, o MES utiliza os dados coletados para aprimorar a eficiência produtiva e a rastreabilidade dos recursos.

Sistema SCADA na Iberdrola

Na Iberdrola, utilizamos sistemas SCADA em nossas operações, incluindo nossos quatro Centros de Operação de Energias Renováveis (CORE) e usinas hidrelétricas (na Espanha, temos o COHI). No Reino Unido, o Remote Control Centre (RCC) da Iberdrola (Whitelee), por meio da nossa subsidiária ScottishPower Renewables, atua como um CORE que monitora em tempo real o funcionamento dos parques eólicos onshore e offshore da região. Este centro utiliza um sistema SCADA que gerencia mais de um milhão de variáveis por minuto, garantindo que os parques operem em mais de 97% do tempo. Essa tecnologia também é aplicada no National Control Center (nosso CORE em Vancouver, nos EUA), no Centro de Operação de Renováveis da Espanha (Toledo) e no Centro de Operação de Renováveis do Brasil (Rio de Janeiro).

Além disso, mantemos sistemas SCADA em diversas pequenas centrais hidrelétricas na Espanha, utilizando o INGECON HYDRO Manager, uma plataforma desenvolvida pela Ingeteam baseada no sistema SCADA Ingesys IT, para a supervisão, controle e aquisição de dados nessas usinas hidrelétricas.