中央監視（ICS／SCADA）ってなに？　1.役割と構成機器

皆様はじめまして。
noteの最初に書く記事として何が良いかな?と考えていたのですが、自分が知っていて意外とみんなが知らなさそう、という事で、中央監視（産業制御）システムとはなんぞや、ということから書くことにしました。

1.1 中央監視（SCADA／ICS）とは

工場にある生産設備や製造機器の状態を監視して、最適な製造を行うために機器を制御（運転停止や動作量の調整）する役割があります。

海外ではICS（Industrial Control System）とかSCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）とも呼ばれています。
また、セキュリティ界隈ではIT（Information　Technology）との対比でOT（Operational Technology）に分類されるシステムです。

システム全体の構成を知るには、Purdue Model（パデューモデル）を参考にすると良いと思います。パデューモデルは、ICSの構成機器を役割毎の階層（Level）に分けていて、工場に設置された単体の中央監視はLevel0〜2の範囲です。

1.2 構成機器

各Levelの構成機器には以下のようなものがあります。Levelの分割についての観点は様々あると思いますが、ここでは信号の変換の観点で説明します。

• Level0：計測機器・変換器、スイッチ・電磁リレー
  物理量と電気信号の変換
  計測機器・変換器は、測定した物理量を電気信号（4−20mA等）に変換します。
  電磁リレーは、オンオフと電圧の有無を変換します。
  

• Level1：PLC・DCSコントローラ
  電気信号と数値を変換
  電気信号から数値（整数）に変換します。
  出力する場合はその逆で、数値を電気信号に変換します。
  また、変換した値を使ってコンピュータ上で制御を行います。
  PLCやDCSコントローラでは伝統的に16bitの数値を扱います。制御のために工学値への変換までを行う場合もあります。
  

• Level2：HMI・データサーバ
  PLCの値（整数）を工学値（浮動小数点数）に変換し、画面に表示したり、データベースに保存します。
  帳票（時系列データ）出力機能を持つ場合もあります。

1.3 SCADA／ICSの機能

SCADA／ICSの機能は、大きく分けて以下の3つに分けて考えることができます。

1）　監視／情報収集
　情報（データ）を収集して表示及び記録
2）　手動制御
　運転員からの指示を受けて機器を制御
3） 自動制御
　あらかじめ決められた設定や手順に従って機器を制御

監視／情報収集はLevel2の機器が担いますが、手動制御、自動制御をどのレベルで行うかはプラントの設計思想によります。
Level2や1が故障した場合でも現場（Level0）で機器が運転できるように構成するのが一般的です。


この記事では役割と構成機器、主な機能について記載しました。
次は、計測機器の工学値変換について書こうと思います。