Integrazione del linguaggio Go nell'architettura SCADA

  • Go
  • Gabriele Romanato

L'architettura SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) è un insieme di sistemi informatici e dispositivi hardware che permettono il controllo e la supervisione di processi industriali distribuiti. Con la crescente necessità di scalabilità, sicurezza e performance nei sistemi SCADA moderni, linguaggi come Go (Golang) stanno emergendo come soluzioni efficaci grazie alla loro efficienza, concorrenza nativa e portabilità.

Struttura di un sistema SCADA

Un sistema SCADA tipico è composto da diversi livelli:

  • Livello di campo: sensori, attuatori, PLC (Programmable Logic Controllers)
  • Livello di controllo: RTU (Remote Terminal Units) e PLC che raccolgono i dati e comandano gli attuatori
  • Livello di supervisione: HMI (Human Machine Interface) e server SCADA
  • Livello enterprise: integrazione con sistemi ERP, MES e database storici

Go si inserisce prevalentemente nei livelli di supervisione e integrazione, con potenzialità anche nel livello di controllo, specialmente in ambienti edge.

Vantaggi dell'uso di Go in SCADA

  • Concorrenza nativa: grazie alle goroutine, Go permette di gestire migliaia di canali I/O e richieste simultanee con una footprint minima.
  • Deploy semplificato: i binari statici compilati possono essere distribuiti su qualsiasi architettura senza dipendenze esterne.
  • Sicurezza e performance: l’assenza di garbage collection incontrollata e l'efficienza della rete TCP/UDP integrata favoriscono applicazioni SCADA affidabili e a bassa latenza.
  • Supporto per protocolli industriali: librerie Go per Modbus, OPC UA e MQTT sono sempre più mature.

Use case comuni di Go nei sistemi SCADA

  • Gateway di protocollo: convertitori tra Modbus TCP, MQTT, OPC UA e REST API scritti in Go.
  • Elaborazione edge: piccoli agenti Go su Raspberry Pi o sistemi embedded per preprocessare dati prima di inviarli al sistema SCADA centrale.
  • Server di raccolta dati: microservizi che aggregano dati da sensori e dispositivi, con API RESTful o WebSocket.
  • Integrazione con sistemi IT: pipeline ETL per inviare dati SCADA a database, cloud, o piattaforme di analytics.

Esempio: Gateway Modbus-to-MQTT in Go

Di seguito un esempio semplificato di un gateway che legge registri Modbus e li pubblica su un topic MQTT.


package main

import (
    "fmt"
    "time"

    "github.com/goburrow/modbus"
    mqtt "github.com/eclipse/paho.mqtt.golang"
)

func main() {
    handler := modbus.NewTCPClientHandler("192.168.1.100:502")
    handler.Timeout = 5 * time.Second
    handler.SlaveId = 1
    handler.Connect()
    defer handler.Close()

    client := modbus.NewClient(handler)

    opts := mqtt.NewClientOptions().AddBroker("tcp://localhost:1883").SetClientID("modbus-gateway")
    mqttClient := mqtt.NewClient(opts)
    if token := mqttClient.Connect(); token.Wait() && token.Error() != nil {
        panic(token.Error())
    }

    for {
        results, err := client.ReadHoldingRegisters(0, 4)
        if err != nil {
            fmt.Println("Modbus read error:", err)
            continue
        }
        payload := fmt.Sprintf("{\"reg0\": %d, \"reg1\": %d}", results[0], results[1])
        mqttClient.Publish("factory/metrics", 0, false, payload)
        time.Sleep(1 * time.Second)
    }
}

Integrazione con SCADA esistenti

Molti sistemi SCADA legacy non prevedono estensioni dirette in Go, ma Go può essere utilizzato per costruire microservizi esterni o container che interagiscono con il sistema principale tramite protocolli standard (es. OPC UA, MQTT, HTTP).

Go è ideale anche per costruire API gateway che espongono dati SCADA a client web o dashboard, mantenendo separata la logica di business dal sistema SCADA core.

Deployment e orchestrazione

Essendo facilmente containerizzabile, Go si integra bene con ambienti orchestrati tramite Docker e Kubernetes. Questo lo rende una scelta solida per ambienti IIoT (Industrial IoT) dove sono richieste scalabilità, aggiornamenti remoti e failover automatico.

Limitazioni e considerazioni

  • Go non è in tempo reale (RTOS), quindi non è adatto al controllo diretto di attuatori in millisecondi.
  • Il supporto per protocolli industriali può essere limitato rispetto a C/C++ o Java, sebbene in crescita.
  • È necessaria un’architettura ben pensata per garantire affidabilità in ambienti industriali critici.

Conclusioni

Go si presenta come una tecnologia promettente nei sistemi SCADA moderni, soprattutto per l’integrazione, il processamento edge e lo sviluppo di microservizi industriali. La sua semplicità, efficienza e scalabilità lo rendono un valido alleato per chi desidera modernizzare l’architettura SCADA senza compromettere prestazioni e affidabilità.

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