Grundlæggende Industrial Control Systems

Relaterede feltenheder udvider styringen til fjerntliggende og specialiserede funktioner.

• RTU (fjernterminalenhed) — som en PLC, men optimeret til geografisk spredte lokaliteter med telemetri over langdistanceforbindelser, almindelig i forsyningssektoren og ved rørledninger
• IED (intelligent elektronisk enhed) — specialbyggede styreenheder som beskyttelsesrelæer i transformerstationer

Disse enheder indsamler data og udfører kommandoer ved netværkskanten, ofte på ubemandede lokaliteter.

SCADA (overvågning, styring og dataindsamling) er det system, der lader operatører overvåge og styre distribuerede processer fra en central placering. Det styrer ikke processen direkte; det fører tilsyn med de PLC'er og RTU'er, der gør det.

• Indsamler telemetri fra mange feltenheder
• Viser den til operatørerne og gemmer historikken
• Sender overvågningskommandoer (sætpunkter, start/stop)

Tænk på SCADA som cockpittet og PLC'erne som motorerne.

Den menneske-maskine-grænseflade (HMI) er operatørens vindue ind til processen: grafiske skærmbilleder, der viser tankniveauer, temperaturer, flow og alarmer samt betjeningselementer til justering af processen.

Set fra et sikkerhedsperspektiv er HMI'et vigtigt, fordi en angriber, der kompromitterer det, kan blinde operatøren (vise normale værdier, mens processen saboteres) eller udstede farlige kommandoer direkte.

Et distribueret kontrolsystem (DCS) er en nært beslægtet løsning, der bruges til tæt sammenkoblede, kontinuerlige processer inden for ét anlæg, f.eks. et raffinaderi eller en kemisk fabrik.

• SCADA — geografisk spredt, overordnet styring, tolerant over for forsinkelser (rørledninger, elnet)
• DCS — lokalt på anlægget, fokuseret på processtyring, reguleringssløjfer med lav latenstid (raffinaderier, kraftværker)

Skellet udviskes i praksis, og begge har de samme sikkerhedsproblemer, som gennemgås i dette kursus.

En datahistoriker registrerer tidsseriedata fra processen (sensoraflæsninger, sæt-punkter, alarmer) med høj opløsning til analyse, overholdelse af krav og fejlfinding.

Sikkerhedsmæssig betydning:

• Den går ofte på tværs af OT- og IT-netværk for at levere data til forretningsanalyse, hvilket gør den til et almindeligt springbræt
• Dataene er værdifulde for angribere, der udfører rekognoscering af processen
• Den skal beskyttes uden at forstyrre realtidsstyringen

Ingeniørarbejdsstationen (EWS) bruges til programmering og konfiguration af PLC'er og andre styreenheder. Den indeholder projektfilerne og den software, der kan uploade, downloade og ændre styringslogik.

Det gør den til et af de farligste mål i OT: En angriber, der kontrollerer EWS'en, kan omskrive den logik, der styrer fysisk udstyr. Et kompromitteret EWS indgik i flere opsigtsvækkende ICS-angreb.

I den fysiske ende lukker to enhedstyper sløjfen:

• Sensorer måler processen: tryk, temperatur, niveau, flow, position
• Aktuatorer ændrer processen: ventiler, motorer, pumper, afbrydere, varmelegemer

Styreenheden aflæser sensorerne, træffer beslutninger og styrer aktuatorerne. En vigtig sikkerhedsmæssig indsigt er, at hvis en angriber forfalsker sensoraflæsninger eller aktuator-kommandoer, træffer styringslogikken forkerte beslutninger, selv om systemet ser ud til at fungere normalt.

Et sikkerhedsinstrumenteret system (SIS) er et uafhængigt lag, hvis eneste opgave er at bringe processen i en sikker tilstand, hvis der opstår farlige forhold, f.eks. ved at koble en reaktor ud ved overtryk.

SIS'et er bevidst adskilt fra styringssystemet, så en fejl i styringen ikke også kan sætte sikkerheden ud af kraft. Et berygtet angreb var specifikt rettet mod et SIS med det formål at deaktivere sikkerhedsbeskyttelsen; derfor betragtes SIS-isolering og -integritet som altafgørende.

Et typisk styringshierarki fra bund til top:

• Sensorer og aktuatorer er i kontakt med den fysiske proces
• PLCs / RTUs / IEDs udfører realtidsstyring
• SCADA / HMI / DCS overvåger og giver operatørerne mulighed for at gribe ind
• Datahistorikeren og EWS'en understøtter analyse og ingeniørarbejde
• SIS beskytter sikkerheden uafhængigt

Forståelsen af denne lagdelte opbygning er grundlaget for de sikkerhedsmæssige forskelle og beskyttelsesforanstaltninger, der gennemgås i resten af kurset.

Du har lært de grundlæggende byggesten i industriel styring.

• PLCs, RTUs, IEDs udfører realtidsstyring af fysiske processer
• SCADA, HMI, DCS overvåger og giver operatørerne mulighed for at overvåge og gribe ind
• Datahistorikere lagrer procesdata; EWS programmerer styreenhederne
• Sensorer og aktuatorer lukker sløjfen; forfalskning af deres data vildleder logikken
• SIS er et uafhængigt sikkerhedslag og et kritisk beskyttelsesmål

Næste: hvorfor sikring af OT adskiller sig grundlæggende fra sikring af IT.