A tarefa de supervisão rotineira de máquinas e processos industriais pode ser extremamente cansativa. Estar sempre ao lado de uma máquina ou patrulhar 24 horas por dia, 7 dias por semana em torno dos equipamentos da linha de montagem, verificando os níveis de temperatura, níveis de água, nível de óleo e realizando outras verificações seria considerado um desperdício da experiência do técnico em tarefas triviais. Mas, para se livrar dessa tarefa onerosa, os engenheiros desenvolveram equipamentos e sensores que impediriam ou pelo menos reduziriam a frequência dessas verificações de rotina. Como resultado disso, os sistemas de controle e suas diversas fontes, como Sistemas SCADA foram formadas. Controle de Supervisão e Aquisição de Dados (SCADA) oferece a facilidade de monitoramento de sensores colocados à distância, a partir de um local central.
Figura 1: Imagem Representacional do sistema SCADA
História
Controle de supervisão evoluiu pela primeira vez em sistemas de concessionárias de energia elétrica quando foi sentida a necessidade de operar equipamentos de subestações remotas sem enviar pessoal ou equipe de linha para o local remoto. Na década de 1940, um par de fios para cada equipamento exclusivo era usado entre os locais. O potencial da multiplexação em um par de linhas logo foi colocado em prática, tirando ideias do Magnetic Stepping Switch desenvolvido pelas companhias telefônicas na década de 30. Sendo a segurança um problema, foi adotado um procedimento selecionar-verificar-operar, onde o operador aguardava o reconhecimento do dispositivo antes de finalmente operá-lo. Seguindo sugestões adicionais dos sistemas de retransmissão telefônica e seus esquemas de codificação, a Westinghouse e a North Electric Company desenvolveram o controle de supervisão Visicode.
A General Electric e a Control Corporation também desenvolveram seus próprios programas independentes de controle de supervisão. Eles foram usados em oleodutos, empresas de gás e até aeroportos para luzes de pouso em pistas. Estes sistemas tornaram-se populares durante 1950 e 1965. Nessa altura, ou seja, na década de 1960, a telemetria foi desenvolvida para fins de monitorização. Antes da década de 1970, os equipamentos eram geralmente conectados, já que os dispositivos de estado sólido estavam nos estágios de nascimento e infância. Mas com o advento da tecnologia informática de baixo custo, os softwares e os computadores possibilitaram o desempenho das funções antes desempenhadas por técnicos e operadores sentados, além de instrumentos de painel e telemetria de tons.
O primeiro empurrão foi dado pelos computadores de 8 e 16 bits chamados minicomputadores. O segundo foram os microprocessadores, vários anos depois. Os computadores ofereceram flexibilidade na programação e comunicação com unidades de aquisição de dados de campo que antes era feita por equipamentos cabeados. Este foi o amanhecer de SCADA. Muitas organizações estiveram envolvidas com a padronização de sistemas SCADA desde então, incluindo o IEEE, o American National Standards Institute, o Electric Power Research Institute, a International Electrotechnical Commission, o grupo de usuários DNP3, etc.
Elementos de Sistemas SCADA
O SCADA monitora, controla e alarma os sistemas operacionais da planta e/ou instalações regionais a partir de um local centralizado. Inclui a comunicação de informações entre um computador host central SCADA, muitas unidades dispersas e/ou controladores lógicos programáveis. Por exemplo, numa estação de filtragem de água, as unidades remotas medem a pressão nas tubulações e reportam as leituras ao computador central localizado em algum lugar da torre de controle. Caso ocorresse alguma anomalia, o sistema SCADA alertaria a estação principal sobre o problema informando-a de outros detalhes como a gravidade da anomalia e valores de medição de forma organizada. Os sistemas podem variar desde simples, como relatórios de temperatura em um edifício, até complexos, como monitoramento do tráfego em muitos semáforos. O sistema consiste nos seguintes elementos:
1. Sistemas de computador da estação mestre SCADA: É o repositório dos dados relatados em tempo real ou quase em tempo real, coletados das unidades terminais remotas conectadas a ele. Geralmente é um equipamento de hardware de computador padrão e muito poucos fornecedores de sistemas SCADA se aventuraram a fabricar seus próprios equipamentos de computador. Algumas empresas como IBM e CDC tentaram fabricar hardware para isso, mas o esforço durou pouco e os produtos de computador comerciais prontos para uso continuam a ser a principal opção. O software SCADA back-end deve ser capaz de pesquisar repetidamente as UTRs em busca de valores de dados e deve ter software para sua recuperação, armazenamento e processamento. O processamento pode incluir conversão de unidades, catalogação em tabelas, etc.
2. Interface homem-máquina: Esta é a parte atraente da estação hospedeira. Os valores que foram armazenados nos computadores host são apresentados ao operador humano de uma forma compreensível e compreensível por meio de IHMs. Eles podem fornecer informações sobre tendências, diagnóstico ou gerenciamento, além de esquemas e animações detalhadas que representam os estados atuais das máquinas sob seu controle. A representação pictórica sendo mais compreensível para os humanos é a forma preferida nas IHMs SCADA.
Elementos do SCADA Cont.
3. Unidades Terminais Remotas (RTUs): Uma RTU normalmente é um transdutor ou sensor que permite que o circuito elétrico faça interface com a instrumentação do processo e o equipamento de controle. Os parâmetros físicos como pressão, temperatura, etc. são medidos através de uma mudança na propriedade elétrica de algum componente do transdutor que é indicativo da mudança física. Uma única RTU pode medir muitos tipos diferentes de parâmetros. Dependendo dos valores das medições, o circuito de entrada/saída de uma RTU pode ser analógico ou digital. O analógico corresponde a medições com uma faixa numérica de valores contínuos que são posteriormente convertidos usando um ADC, como uma escala de temperatura, enquanto o digital possui um número limitado de estados (geralmente dois) usados principalmente para sinalização. Sinais específicos podem ser gerados para controlar equipamentos de processo. Hoje em dia, as RTUs são dispositivos baseados em microprocessadores e essas conversões são principalmente internas a elas.
4. Controladores lógicos programáveis: O uso de microprocessadores em UTRs ajudou as UTRs a se tornarem mais inteligentes e com maior funcionalidade. Os PLCs foram construídos em torno da filosofia da automação. Sendo a reprogramação o maior trunfo, as RTUs baseadas em PLC podem ser depuradas e fixadas no próprio campo, juntamente com a adição de novos recursos, como suporte para pesquisa múltipla, relatórios de exceções, marcação de tempo, etc. estação. Os fornecedores que utilizam diferentes tipos de comunicação e codificação nestes equipamentos também levaram à padronização de protocolos e linguagens para RTUs, por exemplo, a linguagem de programação de controle padronizada, IEC 61131-3. Essas linguagens requerem muito menos treinamento e são baseadas em uma abordagem intuitiva, ao contrário de linguagens procedurais como C e FORTRAN.
5. Comunicação SCADA: A transmissão de dados de uma RTU para a estação mestre e de comandos do host para a RTU precisa ser feita através de um sistema de comunicação. Além disso, como um sistema SCADA pode não estar localizado em apenas uma única planta, a vastidão da rede também deve ser atendida, juntamente com velocidade, precisão, segurança e desempenho, entre outras questões importantes. Antes de as soluções de redes de computadores serem disponibilizadas, a maioria dos sistemas de comunicação eram baseados em comunicação de voz. Os sistemas de comunicação SCADA também foram construídos utilizando a mesma infraestrutura e tinham as mesmas limitações de largura de banda. Mas, com a empresa agora querendo incluir a rede de informações SCADA em suas redes principais por questões de segurança, os sistemas SCADA também adotaram LANs e WANs para integração perfeita com as redes diárias de computadores de escritório. Isto tem a vantagem para os usuários corporativos de que eles não precisariam de uma rede paralela separada para sistemas SCADA.
SCADA Monolítico
Gerações de Sistemas SCADA
Os sistemas SCADA passaram de simples a sofisticados com tecnologia em rápida mudança e a linha do tempo pode ser dividida em três gerações:
1. Sistemas SCADA Monolíticos: 
Figura 2: Diagrama mostrando o sistema SCADA monolítico
Devido às suas origens em tempos em que a computação girava em torno de 'computadores mainframe' autônomos, com redes praticamente inexistentes. A comunicação entre a UTR e o computador central era uma linha dedicada exclusivamente para esse fim. Os protocolos desenvolvidos pelo fornecedor deveriam se adequar ao seu próprio mercado e não ofereciam flexibilidade de funcionalidade nem operabilidade entre mercados. A redundância foi fornecida conectando um mainframe semelhante no nível do barramento que monitorava continuamente e assumia o controle do computador principal em caso de falha.
SCADA Distribuído
2. Sistemas SCADA Distribuídos: 
Figura 3: Sistemas SCADA Distribuídos
Utilizando as redes LAN a seu favor, a carga computacional foi distribuída por vários sistemas, cada sistema recebendo uma função específica como processador de comunicação, processador de cálculo, servidor de banco de dados etc. Isto tinha uma limitação de extensão geográfica e não podia ser usado para sistemas amplamente distribuídos. Nas partes onde os protocolos LAN eram proprietários, os fornecedores desenvolveram seus próprios protocolos otimizados para sistemas SCADA. O uso de WAN para fornecer comunicação entre as RTUs e o sistema distribuído principal permaneceu inalterado.
SCADA em rede
3. Sistemas SCADA em rede: 
Figura 4: Sistemas SCADA em rede
Baseado na segunda geração, segue uma arquitetura de sistema aberto em vez de um ambiente controlado pelo fornecedor. O uso de padrões abertos atenua muitas limitações, permitindo a compatibilidade entre fornecedores e o uso de qualquer produto padrão pronto para uso. Isso fez com que os fornecedores abandonassem a fabricação de hardware e colocassem empresas como HP, Compaq e Sun Microsystems no jogo da fabricação de hardware. O uso de redes WAN como o protocolo da Internet para comunicação separou a estação mestra principal da rede pelo uso de um servidor de comunicações interveniente, adicionando assim outra camada de segurança aos dados e melhorou a capacidade de sobrevivência a desastres.
Protocolos e camadas
Protocolos e Camadas 
Figura 5: Protocolos e camadas SCADA
Num sistema SCADA, uma RTU geralmente não sabe o que está medindo. É apenas seguir ordens e reportar. É a estação mestre que deve saber quais são os dados e de quem são os dados. Para isso, existem protocolos a serem seguidos. Cada protocolo possui duas divisões: O Protocolo Mestre, contendo instruções do mestre para a RTU e o Protocolo RTU, contendo instruções da RTU para o computador principal. A comunicação entre mestre e RTU forma um modelo de RTU para comunicações de IED de dispositivos eletrônicos inteligentes, sendo os mais populares a série 60870-5 da Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) e o Protocolo de Rede Distribuída Versão 3 (DPNP3).
Com a tendência para padrões abertos, por um lado os sistemas SCADA foram facilmente integrados com diversos sistemas industriais, mas também aumentou o risco de pessoas com menos conhecimento ou menor integridade obterem acesso e controlo a partir dos sistemas baseados em TCP/IP. Isso os expõe a diversas ameaças, como ataques de negação de serviço, tempo de inatividade do sistema, cavalos de Tróia, keyloggers para roubo de senhas, difamação, etc. Portanto, são necessárias camadas de segurança dedicadas para sistemas SCADA. Após os ataques de 11 de Setembro, os Departamentos de Segurança Interna de muitos países identificaram a importância dos sistemas SCADA.
Corporativo e SCADA
Mesclando Sistemas Corporativos e SCADA 
Figura 6: Figura mostrando a fusão de redes corporativas e sistemas SCADA
O SCADA percorreu uma longa jornada desde a obscuridade dos laboratórios de pesquisa até o mainstream industrial e a conversa cotidiana das pessoas. Do monitoramento e controle da qualidade da água que alimentamos ao ar que respiramos, das usinas de geração de energia às fábricas de automóveis, os sistemas SCADA criaram raízes em todos os lugares. Reduz significativamente os custos operacionais de mão de obra, ao mesmo tempo que melhora a confiabilidade e o desempenho das plantas ou dos sistemas regionais. O pessoal não precisa mais perder tempo vagando por todo o local e, como os sistemas SCADA também mostram amplamente o nível de ameaça, a urgência e a necessidade de uma visita ao local podem ser uma decisão priorizada de forma mais criteriosa. O SCADA é usado por empresas de energia, empresas de serviços públicos como serviços de água e esgoto, órgãos governamentais como municípios, locais físicos como plantas de refrigeração, empresas de manufatura para monitoramento de estoques, empresas de transporte coletivo e gerenciamento de tráfego, entre muitos outros.
Com cada empresa visando maximizar os lucros, pode-se acreditar que o fator humano é o elo mais fraco de toda a cadeia de produção. A minimização do fator humano pode ser alcançada aumentando o nível de automação, ao qual os sistemas SCADA atendem ativamente. Com a introdução de dispositivos PLC, estes sistemas tornaram-se mais inteligentes e capazes de tomar decisões também a nível local. Assim, à medida que as empresas pretendem extrair mais lucros das suas fábricas e os governos aumentam as capacidades das estruturas municipais para o bem geral, os sistemas SCADA prosperariam e ajudariam a fornecer dados precisos e a exercer um controlo preciso sobre os processos.
