Docente: In questa
lezione parleremo dei sistemi di controllo
industriale e dei sistemi di supervisione e acquisizione
dati, noti come ICS e SCADA.
In generale, la maggior parte di noi lavora nel campo dell'IT,
ovvero della tecnologia dell'informazione.
L'informatica comprende i nostri
computer Windows standard, i nostri
server, le nostre reti, le nostre
piattaforme cloud e cose del genere.
Quando iniziamo a parlare di ICS e SCADA,
però, entriamo nel mondo dell'OT, la tecnologia operativa.
Ora la tecnologia operativa è una rete di comunicazione
progettata per implementare un sistema di controllo industriale, piuttosto
che i nostri tradizionali sistemi
di rete aziendale e di dati.
Quando abbiamo a che fare con ICS e SCADA, non
ci concentriamo sulle macchine degli utenti finali
o su una workstation Windows 11, ad esempio, che
si trovano sulle nostre reti.
Con l'OT, invece, useremo la
tecnologia e i computer per fare qualcosa
nel mondo fisico, come aprire o chiudere
una valvola come si potrebbe
fare in un impianto di produzione, generare
energia in una centrale elettrica, accendere
o spegnere le luci e cose del genere.
Quando si guarda alla tecnologia operativa,
l'aspetto è diverso da
quello delle altre reti informatiche tipiche.
Per esempio, ecco come appare l'OT, con un grande
armadio con quadranti, indicatori e pulsanti che fanno
riferimento a ciò che accade nel mondo reale.
Se voglio aprire o chiudere una valvola
diversa o accendere o spegnere una pompa
diversa, devo premere i pulsanti sul diagramma
di fronte all'armadio,
invece di usare una macchina Windows e usare
comandi come Avvia valvola aperta e premere Invio.
Questo non significa che non si possa collegare una macchina
Windows e usarla come interfaccia digitale per il mondo OT, perché
è possibile.
Ma in generale, quando pensate all'OT, voglio
che pensiate alla tecnologia che
interagisce con il mondo reale.
Molte tecnologie operative possono essere realizzate in un impianto
di produzione con sistemi di questo tipo e non è nemmeno
necessario disporre di un normale computer.
Ma se si vuole utilizzare un computer Windows
e controllare queste reti di tecnologia operativa,
è possibile farlo e integrare l'IT con l'OT.
Ma ancora una volta, non è necessario.
Ora, nel mondo della tecnologia operativa,
abbiamo due tipi principali di sistemi.
Abbiamo sistemi di controllo industriale
e sistemi di supervisione e acquisizione dati.
In primo luogo, abbiamo i sistemi di controllo industriale.
Oggi un sistema di controllo industriale, noto anche come ICS, fornisce
i meccanismi per l'automazione del flusso di lavoro e dei processi, controllando
i macchinari mediante dispositivi incorporati progettati
per svolgere una funzione
specifica e dedicata.
L'ICS è molto utilizzato per controllare i dispositivi del mondo reale nelle
infrastrutture critiche.
Ad esempio, fornitori di energia, acqua, servizi
sanitari, telecomunicazioni e servizi
di sicurezza naturale.
Se si interconnettono più ICS tra loro, è
possibile creare un sistema di controllo distribuito o DCS.
Ora, quando si ha a che fare con sistemi di controllo industriale,
è necessario dare priorità alla disponibilità e all'integrità
rispetto alla riservatezza.
Nel mondo dell'IT, di solito ci concentriamo sulla triade della CIA e iniziamo
a pensare che tutte
e tre le cose siano davvero importanti,
con la riservatezza che è un forte contendente per
il primo posto.
Ma nel mondo della tecnologia operativa, la riservatezza è in
realtà la meno importante delle tre componenti.
La disponibilità è fondamentale,
e lo è per una buona ragione.
Pensiamo allo scopo della tecnologia operativa e a ciò
per cui è stata originariamente concepita nella produzione.
Si trattava di massimizzare l'efficienza
dei nostri impianti di produzione.
Dopotutto, ogni volta che l'impianto è fermo,
l'organizzazione non guadagna.
Per loro, quindi, la disponibilità è tutto.
Inoltre, all'epoca gli stabilimenti di produzione non
si collegavano a Internet e l'intera
rete era situata all'interno
delle mura della fabbrica.
Quindi avevamo quel confine fisico che ci garantiva
un certo livello di riservatezza.
In questo modo la riservatezza non era un problema e non
dovevamo pensare di doverla
inserire nelle nostre reti.
Questo perché ci fidavamo delle persone
che lavoravano nelle nostre fabbriche.
Vediamo ora un altro buon esempio di ICS, utilizzato
quotidianamente in tutto il mondo.
Qui abbiamo una nave da guerra della Marina degli Stati Uniti.
Questo è un ottimo esempio
perché contiene più ICS che si concentrano
su cose diverse, perché essenzialmente
la nave è una città in mare.
Ricordate che quando sentite parlare di ICS, si
tratta essenzialmente di una rete che
gestisce i dispositivi incorporati.
Sulla nave c'è una centrale
elettrica che crea l'elettricità.
C'è l'equivalente di una fabbrica
con tutte le macchine necessarie per creare la spinta
e far girare l'elica e muovere la nave nell'acqua.
C'è una rete di telecomunicazioni per voce e video
che attraversa tutta la nave.
A bordo sono presenti strutture per il trattamento dei rifiuti e delle acque.
Tutto ciò di cui i marinai hanno bisogno per
sopravvivere per mesi e mesi si trova su quella nave.
E tutto questo è controllato da ICS e da dispositivi embedded.
Ora, per interconnettere tutti questi sistemi di controllo
industriale, ICS utilizza una tecnologia di comunicazione nota come Fieldbus.
Il bus di campo è una comunicazione seriale digitale di dati che
viene utilizzata nelle reti di tecnologia operativa
per collegare tra loro diversi controllori
logici programmabili o PLC.
Un controllore logico programmabile
è un tipo di computer digitale utilizzato
in ambito industriale per consentire l'automazione di
catene di montaggio, operazioni autonome sul campo,
robotica e altre applicazioni.
I PLC saranno interconnessi tramite bus di campo con
sensori, dispositivi di ingresso e di uscita per
collegare il mondo reale con quello digitale.
Questi PLC possono essere programmati per eseguire un'azione
in base a un input ricevuto da un determinato sensore.
Per programmare questi PLC,
utilizzeremo un'interfaccia uomo-macchina (HMI).
L'interfaccia uomo-macchina può essere un pannello di controllo
locale o un software in esecuzione su un normale computer.
L'interfaccia uomo-macchina fungerà
da ingresso per i PLC e da uscita per l'intero sistema.
In questo modo, un essere umano può vedere e monitorare rapidamente
ciò che il sistema sta facendo in qualsiasi momento.
In fondo, come operatore umano, devo essere
in grado di vedere cosa sta facendo la macchina leggendo
gli indicatori o altre schermate, nonché
di dare input alla macchina per ciò che voglio che
faccia.
E lo faccio premendo pulsanti, ruotando manopole,
digitando tasti o persino usando un touchscreen.
Ad esempio, se lavorassi in un ospedale
come tecnico di radiografia, potrei
dover fare delle radiografie.
Posso avere un'interfaccia uomo-macchina
che è uno schermo piatto, posso
toccarlo e dire alla
macchina cosa voglio che faccia.
In questo modo, il pannello può prendere le informazioni
da me, inviarle alla macchina e poi fare la radiografia,
nel caso di questa macchina radiografica.
Ciò consente all'ICS e ai PLC ad esso collegati di formare
un anello di controllo e
l'intero processo di automazione
sarà governato da una sorta di server di controllo.
Il secondo tipo di OT di cui dobbiamo parlare
è il sistema di controllo di supervisione e acquisizione
dati, noto come SCADA.
Tecnicamente, lo
SCADA è un tipo di sistema di controllo industriale,
utilizzato per gestire dal computer host dispositivi e
apparecchiature su larga scala distribuiti su
più aree geografiche.
All'inizio questo potrebbe essere un po' confuso,
quindi voglio che lo ricordiate in questo modo.
Se si sente il termine ICS, si parla
di un singolo impianto o sistema.
Se parliamo di un DCS, si tratta
di una piccola connessione di sistemi
ICS, ma di norma in un unico edificio o struttura.
Quando si inizia a muoversi nel mondo degli
SCADA, si parla di molti diversi impianti ICS e DCS che sono tutti
interconnessi attraverso una rete ad ampio raggio.
Data l'ampia portata dello SCADA,
di solito viene gestito con un software che
gira su un sistema ordinario come Windows o Linux.
Questo sistema SCADA può quindi raccogliere
i dati e gestirli in tutti i diversi dispositivi dell'impianto
e in tutte le diverse apparecchiature
dotate di PLC incorporati in tali impianti.
Per interconnettere questi impianti nella
rete SCADA, è necessaria una connessione di rete ad
ampio raggio, che può essere cellulare, a microonde,
satellitare, in fibra o persino una LAN basata su VPN.
Si può usare quello che si vuole, proprio
come quando si progettano le connessioni
per le altre reti, ma bisogna
assicurarsi di collegare tutti i
dispositivi di campo al server SCADA centrale.
Un buon esempio di rete SCADA su larga scala è il sistema
di contatori intelligenti utilizzato
da molte aziende elettriche in tutto il mondo.
A casa mia, ad esempio, abbiamo
un contatore intelligente installato
dalla società elettrica.
Ogni mese, invece di
dover venire a leggere il mio contatore,
il contatore invia loro le informazioni
tramite una connessione cellulare
e ora sanno quanto devono fatturarmi.
Inoltre, possono connettersi al mio contatore
e monitorare non solo il mio utilizzo,
ma anche il mio stato di salita e discesa,
perché tutte le case della mia zona
fanno parte di questa rete SCADA.
Grazie a questa rete SCADA, non dovranno più pagare
i lettori di contatori per andare a controllare
manualmente i contatori di ogni casa
della città ogni singolo mese.
Invece, utilizzano semplicemente il chip cellulare presente
per effettuare una lettura una volta al mese e inviarla
attraverso la rete cellulare come messaggio di testo o altro
formato di dati al loro server SCADA.
Il sistema raccoglie queste informazioni,
le trasmette al sistema di fatturazione
e poi mi arriva una bolletta con l'importo dovuto per l'elettricità
che ho usato quel mese.