software scada (1)
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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
(Universidad del Perú, DECANA DE
AMÉRICA) FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
E.A.P. Ingeniería Industrial
SOFTWARE SCADA
ALUMNOS:
- Burga Gutiérrez, María Jesús
- Chávez Peña, Néstor
- Rodríguez Castro Carlos
- Urquiza Ordinola, Cinthia
- Zúñiga Zamora, Richard Armando
PROFESOR:
Dr. Alfonso Ramon Chung Pinzás
2013.
INDICE GENERAL
I. INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 5
II. MARCO HISTORICO: ............................................................................................................. 6
PRIMERA GENERACIÓN: "MONOLÍTICO” ............................................................................ 6
SEGUNDA GENERACIÓN: “DISTRIBUIDA" ........................................................................... 7
TERCERA GENERACIÓN: " NETWORKED” .......................................................................... 8
EL SISTEMA SCADA DE HOY. ................................................................................................. 8
III. MARCO TEÓRICO .............................................................................................................. 9
COMPONENTES DE UN SISTEMA SCADA........................................................................... 9
Dispositivos de Interfaz de datos de campo....................................................................... 10
Sistema de Comunicaciones de Datos de campo ............................................................. 12
Ancho de banda. ..................................................................................................................... 13
Comunicaciones SCADA, Disponibilidad y Protocolos. ................................................... 13
Medios de Comunicación común. ........................................................................................ 15
Red de Área Extensa (WAN). ............................................................................................... 15
Multiplexores. .......................................................................................................................... 16
Las redes locales (LAN). ....................................................................................................... 17
Protocolos de comunicaciones. ............................................................................................ 18
El ordenador host central ...................................................................................................... 19
Sistema de Comunicaciones de la Estación de trabajo del operador ............................ 20
Sistemas de Software ............................................................................................................ 22
MECANISMOS DE ADQUISICIÓN DE DATOS .................................................................... 23
PROCESAMIENTO DE DATOS DE CAMPO ........................................................................ 24
NIVELES DE CONTROL ........................................................................................................... 25
MANEJO DE DATOS SCADA DURANTE FALLAS ............................................................. 27
ERRORES Y PROBLEMAS DE PRECISIÓN ........................................................................ 28
IV. APLICACIONES SCADA ................................................................................................. 29
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA SCADA EN EUROCERÁMICA S.A. ................... 31
Acometida Eléctrica................................................................................................................ 31
Sistema SCADA. .................................................................................................................... 32
Prestaciones del sistema implementado ............................................................................ 35
Conclusiones ........................................................................................................................... 36
APLICACION SCADA EN MANEJO DE SOLIDOS .............................................................. 37
MOTOROLA INTRODUCE SOLUCIÓN INTEGRADA SCADA SOBRE REDES
MOTOTRBO ................................................................................................................................ 40
Soluciones SCADA basadas en MOTOTRBO ................................................................... 40
Desempeño del Sistema ....................................................................................................... 41
SCADA PARA IPHONE: OTRA FORMA DE CONTROLAR NUESTRO PLC. ................ 43
SEDAPAL .................................................................................................................................... 45
SCADA PARA LA EMPRESA GASEOSAS LUX S.A. .......................................................... 47
V. GLOSARIO DE TÉRMINOS ................................................................................................. 49
VI. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................... 50
INDICE DE FIGURAS
1. Figura 1. Computadora Central IBM 704 (Lawrence Livermore National
Laboratory)-…………………………………………………………….......…Pág. 8
2. Figura 2. SCADA/ Panel de Control de Roseville Electric – California USA.-
………………………………………………………………………………… Pág. 9
3. Figura 3. Red de trabajo genérico de un Sistema SCADA-
…………………………………………………………………………………Pág. 10
4. Figura 4. Gabinete RTU-
…………………………………………………………………………………Pág. 12
5. Figura 5. Controlador Lógico Programable (PLC) Desarrollador de funciones
locales, separado físicamente, pero conectado cerca al RTU.-…..........Pág.13
6. Figura 6. Configuración bucle WAN-17
7. Figura 7. Configuración básica de los datos del mutiplexor.-…………..Pág. 18
8. Figura 8. Router de datos con radio punto a multipunto-……………. ..Pág. 18
9. Figura 9. Red de trabajo SCADA con niveles múltiples MUX- ……... Pág. 19
10. Figuran 10. Tipo de visualización de pantalla ofrecido por muchos sistemas
SCADA-……………………………………………………………………... Pág. 21
11. Figura 11. Control de posición de la válvula-………………………… ...Pág. 27
12. Figura 12. Esquema de un sistema típico-……………………………….Pág. 31
13. Figura 13. Arquitectura del sistema de control implementado. Tomado de
(Rodríguez, 2006)…………………………………………………………. Pág. 35
14. Figura 14. Interfaz gráfica que representa los silos de almacenamiento y las
cisternas de consumo.-……………………………………………………..Pág. 36
15. Figura 15. Software SCADA Interfaz de usuario-………………………..Pág. 38
16. Figura 16. Software SCADA Interfaz de usuario-………………………..Pág. 39
17. Figura 17 - ACE3600 sobre sistema MOTOTRBO con Un repetidor.-..Pág. 42
18. Figura 18 - ACE3600 sobre un Sistema Conectado IP-………………...Pág. 43
19. Figura 19. Aplicativo SCADA para Móviles.-…………………….............Pág. 44
I. INTRODUCCIÓN
Los conceptos fundamentales de los sistemas de control SCADA, incluidos las
normas y definiciones de la industria, son presentados en el presente informe. Los
temas cubiertos incluyen la arquitectura del sistema, los métodos de comunicación
a través de la red (Network), las consideraciones de fiabilidad, interfaces de
operador, y puesta en marcha. La revisión de la Arquitectura del sistema y las
configuraciones recomendadas de SCADA para las pequeñas, medianas y
grandes instalaciones típicas.
Asimismo se mencionan las actuales aplicaciones del sistema SCADA en la
actualidad.
II. MARCO HISTORICO:
El sistema SCADA (control de supervisión y adquisición de datos) es un tipo de
sistema de control industrial (ICS). Los sistemas de control industrial son los
sistemas controlados por ordenador que supervisan y controlan los procesos
industriales que existen en el mundo físico. Los sistemas SCADA, históricamente
se distinguen de otros sistemas ICS por ser procesos de gran escala que pueden
incluir sitios múltiples, y grandes distancias.
Los sistemas SCADA han evolucionado a través de 3 generaciones de la siguiente
manera:
PRIMERA GENERACIÓN: "MONOLÍTICO”
En la primera generación, el control se hacía por un ordenador central. Las redes
de trabajo (NETWORK) no existían en el momento que SCADA se desarrolló.
Estos sistemas SCADA eran sistemas independientes que no tenían conectividad
con otros sistemas. Las Wide Area Network (WAN) más tarde fueron diseñadas
para comunicarse con las RTU’s. Los protocolos de comunicación utilizados eran
a menudo patentados en ese momento. El sistema SCADA de primera generación
era redundante desde un ordenador central de respaldo que era conectado en el
nivel de bus y fue utilizado en caso de falla del ordenador central primario. Algunos
sistemas SCADA de primera generación fueron desarrollados como "Turn Key",
las operaciones se ejecutaban en miniordenadores como la serie PDP- 11 hecha
por la Digital Equipment Corporation (DEC). Estos sistemas fueron leídos sólo en
el sentido de que podrían mostrar información de los sistemas de control basados
en análogos existentes en las estaciones de trabajo individuales del operador,
pero por lo general no enviaban señales de control a las estaciones remotas
debido a problemas análogos, basados en telemetría y control de gestión de los
problemas centrales, con lo que permite el control directo desde estaciones de
trabajo. También podrían realizar funciones de alarma y registro y cálculo de las
funciones de contabilidad del sistema de las materias primas por hora y día.
Características:
- No existían las Redes de trabajo.
- La adquisición de hardware y software era costoso.
- Los protocolos de comunicación eran limitados.
- El control y monitoreo era estrictamente con aparatos remotos.
- Los gráficos de pantalla eran limitados.
- Las comunicaciones eran lentas y no confiables.
Figura 1. Computadora Central IBM 704 (Lawrence Livermore National Laboratory)
SEGUNDA GENERACIÓN: “DISTRIBUIDA"
En esta Generación el procesamiento se distribuye a través de múltiples
estaciones que estaban conectados a través de una LAN y que compartían la
información en tiempo real. Cada estación era responsable de una tarea particular,
haciendo que el tamaño y el coste de cada estación sea menos de la utilizada en
la primera generación. Los protocolos de red utilizados fueron en su mayor parte
patentados, lo que llevó a problemas significativos de seguridad de cualquier
sistema SCADA fue atacado por un hacker. Dado que los protocolos eran
cerrados, muy pocas personas más allá de los desarrolladores y hackers, sabían
lo suficiente para determinar qué tan seguro era una instalación SCADA. Dado
que ambas partes tenían intereses creados en mantener las cuestiones de
seguridad tranquila. La seguridad de una instalación SCADA fue a menudo mal
sobrestimado, si se consideraba en absoluto.
Características:
- Los procesadores permitían distribuir funciones individuales de SCADA a
través de múltiples sistemas.
- Mejora de las características de redundancia y confiabilidad del sistema.
- El software todavía era en gran parte patentado.
- La información estaba disponible en tiempo real.
TERCERA GENERACIÓN: " NETWORKED”
Debido a la utilización de protocolos estándar y el hecho de que muchos sistemas
SCADA conectados en red son accesibles a través de Internet, los sistemas son
potencialmente vulnerables a un ataque remoto. Por otro lado, el uso de
protocolos estándar y técnicas de seguridad significa que las mejoras de
seguridad estándar son aplicables a los sistemas SCADA, asumiendo que reciben
mantenimiento y actualizaciones oportunas.
Características:
- La arquitectura del sistema es abierta.
- Los sistemas basados en Windows emergen.
- Las funciones de SCADA se distribuyen a través de WAN y no solo LAN.
- Los IP de comunicaciones entre la estación central y los equipos eran
permitidos por conexiones de Ethernet.
- Mejora de la Interfaz de pantalla.
EL SISTEMA SCADA DE HOY.
Características:
- IP basado en comunicaciones RTU (DNP/IP)
- Integración de Estándares de tecnología de información.
- Uso de Sistemas Operativos Linux y Windows
- Incremento del uso de procesadores Intel.
- Seguridad cibernética
Figura 2. SCADA/ Panel de Control de Roseville Electric – California USA.
III. MARCO TEÓRICO
COMPONENTES DE UN SISTEMA SCADA
El sistema SCADA abarca la transferencia de datos entre un ordenador host
central SCADA y un número de sitios remotos (Unidades Terminales Remotas o
RTU’s), y el servidor central y los terminales de operador.
La figura 3 muestra un sistema SCADA genérico que emplea algún tipo de
multiplexación de datos (MUX) entre el servidor central y las estaciones remotas.
Estos multiplexores sirven para encaminar los datos hacia y desde un número de
estaciones remotas de una red local, usando uno o muy pocos enlaces físicos en
una red de área amplia (WAN) para pasar los datos al ordenador central.
Figura 3. Red de trabajo genérico de un Sistema SCADA
Los sistemas SCADA se componen de
Uno o más dispositivos de interfaz de datos de campo por lo general
llamados estaciones remotas, Unidades terminales remotas (RTU), o
controladores lógicos programables (PLCs), la interfaz que debe desplegar
dispositivos de detección de cajas de distribución y de control local, y
accionadores de válvula.
Un sistema de comunicaciones usado para transferir datos entre la interfaz
de datos de dispositivos de campo y las unidades de control y el ordenador
del host central SCADA. El sistema puede ser de radio, teléfono, cable,
satélite, y así sucesivamente, o cualquier combinación de éstos.
Un servidor central de computadora o servidores (a veces llamado un
Centro de SCADA, estación maestra, unidad terminal principal, o MTU).
Un sistema de comunicaciones para apoyar el uso del operador de las
estaciones de trabajo que pueden estar geográficamente alejado del
ordenador host central.
Una colección de software estándar [a veces llamado Software de interfaz
hombre-máquina [(HMI) o (MMI)]. Este sistema es usado para proporcionar
al host central SCADA y a la aplicación terminal del operador, el soporte del
sistema de comunicaciones, y los dispositivos de interfaz de datos de
control y monitoreo de campo situado en lugares remotos.
Cada uno de los componentes anteriores se describe en los apartados siguientes.
Dispositivos de Interfaz de datos de campo
Dispositivos de interfaz de datos de campo forman los "ojos y oídos" de un
sistema SCADA. Dispositivos tales como medidores de nivel de reservorios,
medidores de flujo de agua, transmisores de posición de la válvula, transmisores
de temperatura, medidores de consumo de energía, y medidores de presión, todos
estos proporcionan información que le puede decir a un operador con experiencia
qué tan bien un sistema de distribución de agua se está realizando. Además, los
equipos tales como actuadores de válvulas eléctricas, tableros de control de motor
e instalaciones electrónicas de dosificación de químicos pueden ser utilizados para
formar las "Manos" del sistema SCADA y ayudar a automatizar el proceso de
distribución agua.
Sin embargo, antes de que se puede lograr cualquier automatización o un control
remoto, la información que se pasa hacia y desde los dispositivos de interfaz de
datos de campo deben ser convertidos a una forma que sea compatible con el
idioma del sistema SCADA. Para lograr esto, se requiere algún tipo de interfaz de
datos de campo de la electrónica.
Las Unidades Terminales Remotas (RTU), también conocidos como unidades de
telemetría remota, proporcionar esta interfaz. Las RTU se utilizan principalmente
para convertir señales electrónicas recibidas (o requerida por los dispositivos de
campo) en (o desde) el idioma (conocida como la comunicación protocolo) que se
utiliza para transmitir los datos a través de un canal de comunicación. Las RTU
aparecen en el campo como una caja en un tablero con conductores de señales
eléctricas corriendo hacia dispositivos de campo y cables de enlace a una interfaz
de canal de comunicación, tales como una radio (véase la Figura 4).
Las instrucciones para la automatización de los dispositivos de interfaz de datos
de campo, tales como el control de la bomba lógica, se suelen almacenar
localmente. Esto se debe en gran parte a la limitada anchura de banda típica de
los enlaces de comunicación entre el ordenador host central SCADA y los
dispositivos de interfaz de datos de campo. Dichas instrucciones se tienen
tradicionalmente en dispositivos electrónicos locales conocidos como
controladores lógicos programables (PLC), que antiguamente estaban físicamente
separados de las RTU (véase la Figura 5). Los PLC se conectan directamente a
los dispositivos de interfaz de datos de campo e incorporan inteligencia
programada en procedimientos de forma de lógica que se ejecutarán en el caso de
ciertas condiciones. Sin embargo, muchos sistemas de agua con sistemas SCADA
no tienen PLCs. En este caso, el control lógico local se mantiene dentro del RTU o
en la lógica de relé en el panel de control local.
Figura 4. Gabinete RTU
Figura 5. Controlador Lógico Programable (PLC) Desarrollador de funciones locales, separado
físicamente, pero conectado cerca al RTU.
Los PLC tienen su origen en la industria de la automatización y por lo tanto se
utilizan a menudo en aplicaciones de plantas de fabricación y procesos. La
necesidad de los PLC para conectar los canales de comunicación no era genial en
estas aplicaciones, ya que sólo eran a menudo necesarios para sustituir los
sistemas de lógica de relés tradicionales o controladores neumáticos. Los
sistemas SCADA, por otro lado, tienen origen en las aplicaciones de telemetría
tempranas, en las que era sólo es necesario saber la información básica de una
fuente remota. Las estaciones remotas conectadas a estos sistemas no tenían
necesidad de una programación de control debido a que el algoritmo de control
local se tenía en la lógica de conmutación del relé.
Como resultado de esta evolución, la línea entre PLCs y RTUs se ha desdibujado
y la terminología es virtualmente intercambiable. En aras de la simplicidad, el
término RTU se utiliza para referirse a un dispositivo de interfaz de datos de
campo a distancia, sin embargo, un dispositivo tal podría incluir la programación
de la automatización que tradicionalmente se han clasificado como un PLC.
Sistema de Comunicaciones de Datos de campo
El sistema de comunicaciones de datos de campo tiene como objetivo
proporcionar los medios para que los datos puedan ser transferidos entre los
servidores de un ordenador host central y los RTU.
Ancho de banda.
Una propiedad importante de un canal de comunicaciones es su capacidad para
transportar datos. El término ancho de banda se utiliza para describir esta
capacidad. Originalmente, el término ancho de banda aplicada a la anchura, en
hercios, de un canal analógico. Por ejemplo, un aparato de telefonía canal de voz
que ocupa la banda nominal 0,3 a 3,4 kHz con un ancho de banda de 3,1 kHz y un
canal de radio que ocupa el espectro de 929,88875 a 929.8875 MHz tiene un
ancho de banda de canal de 12,5 kHz. Con la transmisión digital, el término ancho
de banda se ha ampliado para incluir la velocidad de transmisión de datos en bits
por segundo (bps).
Comunicaciones SCADA, Disponibilidad y Protocolos.
La disponibilidad impuesta por la infraestructura de comunicaciones es un aspecto
importante del sistema SCADA. Dado que los sistemas SCADA están distribuidos
sobre grandes áreas geográficas, los enlaces a estaciones remotas SCADA
remoto desde el ordenador host central son a menudo multi-distribuidas, lo que
significa que puede haber varios caminos físicos y lógicos que los datos enviados
recorren antes de llegar al destino deseado. Tales enlaces de largo recorrido
pueden imponer una económica restricción pesada en el tipo de sistema de
comunicación utilizada y el ancho de banda usado en estos enlaces.
Como resultado de las limitaciones de costo, los enlaces de comunicaciones
SCADA generalmente ofrecen menos ancho de banda y la fiabilidad más baja que
la ofrecida por redes troncales de comunicaciones común utilizado en una planta
de proceso, donde hay pocas limitaciones geográficas e infraestructuras LAN de
fibra óptica de alta velocidad que se pueden emplear. Los troncales de procesos
de comunicación pueden exhibir 99,9 por ciento de disponibilidad (menos de 9
horas por interrupción al año) y tasas de error de bits mejor que 10-9 (1 error en
cada 109 bits). Comparativamente en enlaces SCADA, donde una combinación de
datos de radio, teléfono y conexión vía satélite pueden ser empleados, la
disponibilidad puede ser tan baja como 99,0 por ciento (un promedio de
aproximadamente 90 horas de interrupción al año) y tasas de error de bit de 10-6
(1 error en cada 106 bits) o mayor.
La discrepancia de la disponibilidad se puede atribuir al hecho de que los enlaces
SCADA atraviesa un mayor número de conversión de los medios y puertos de
datos de enrutamiento en comparación a redes troncales de LAN de fibra óptica
de alta velocidad. Por lo tanto, hay muchos puntos de fallo en una amplia red de
comunicaciones SCADA. Los cortes de comunicaciones normalmente es el
resultado de fallas de los equipos y suministros de energía y la interferencia
humana. Una mejor disponibilidad es posible mediante el uso de las rutas de
comunicaciones redundantes de acceso a estaciones remotas, sin embargo, tales
diseños pueden contribuir significativamente al costo de un sistema de
comunicaciones y por tanto no puede ser financieramente viable si los enlaces de
comunicación no son cruciales para la seguridad operacional.
Los protocolos de comunicación SCADA están diseñados específicamente para la
reducida fiabilidad de enlaces de comunicación típicamente empleadas por
sistemas SCADA y proporcionar la transmisión segura de los datos, garantizando
la entrega fiable de datos en el destino previsto en la mayoría de las
circunstancias. Los protocolos que utilizan la detección de errores generalmente
por recibir / transmitir protocolos de enlace establecidos a través del uso de
"encabezados y pies de página" unidos a los datos en bruto en virtud de la
transmisión. Tal adicional información introduce una sobrecarga para la
transmisión de datos, resultando en un acuerdo entre la velocidad de transmisión
de datos y la fiabilidad del enlace de comunicaciones. Como en consecuencia, la
velocidad de las comunicaciones de datos asociada con SCADA es regularmente
más lenta que la típica de un eje de comunicaciones comúnmente utilizado en un
proceso planta, oficina, o la aplicación piso de la fábrica. No sólo estas últimas
tienen enlaces con medios de comunicación, como por cable fibra óptica, lo cual
permite mayores velocidades de transmisión de datos por lo general disponibles
en enlaces de radio, pero los protocolos de comunicaciones asociadas con
sistemas SCADA lanzan datos generales de transmisión más lentamente que la
velocidad de transferencia de datos. En donde los medios, tales como un bajo
índice de error de bit de fibra óptica cableado se encuentra disponible, protocolos
de comunicaciones simples se pueden utilizar las cuales no requieren de una gran
transmisión de datos.
Los usuarios de sistemas SCADA y los datos resultantes no deben ser
conscientes de los protocolos de comunicaciones. De hecho, los protocolos deben
ser transparentes para el usuario. Sin embargo, es importante entender que con el
uso de los vínculos de comunicaciones, como la radio, hay una posibilidad,
aunque sea pequeño, que en la comunicación se producirán errores.
Por ejemplo, un comando de control puede ser enviado a un destino equivocado.
A menudo los sistemas SCADA necesitan de la confirmación de un operador para
confirmar que una medida de control es necesaria. Este enfoque proporciona un
nivel de protección contra un mensaje de control que se envía a un destino
equivocado. Es mucho más probable, sin embargo, de que el operador ha
cometido el error y la acción de control se ha solicitado de forma incorrecta.
Un ejemplo de un protocolo de comunicaciones SCADA incluye DNP 3.0
(Distributed Network Protocol), un proveedor independiente de protocolo que
integra múltiples capas de detección y corrección de errores y permite seleccionar
o confirmar un régimen para la adopción de las medidas de control.
Medios de Comunicación común.
Los siguientes medios de comunicación son comunes.
Enlaces de radio (UHF y VHF) con licencia.
Enlaces de radio "spread spectrum" sin licencia
Redes telefónicas públicas conmutadas
Telefonía móvil
Microondas
Las redes de televisión por cable
Enlaces por satélite dedicado.
Cable dedicado, incluyendo fibra óptica (para comunicaciones de muy corta
distancia)
Sistemas de equipos de comunicaciones WAN corporativa.
Para sitios muy críticos, no es raro combinaciones de estos diferentes medios que
se utilizarán para asegurar una alta fiabilidad de las comunicaciones en el sitio
web. La selección de los medios de comunicación ideales depende de varios
factores importantes:
La lejanía de los equipos.
La fiabilidad requerida de los medios de comunicación (principalmente
determinada por la importancia percibida del sitio remoto)
Disponibilidad de opciones de comunicación.
Los costos de cada opción de la aplicación en particular.
Disponibilidad de energía (planta de poder, baterías, energía solar, o de
otro tipo).
Los sistemas de comunicación utilizados para SCADA a menudo se divide en dos
partes bien diferenciadas: una red de área extensa columna vertebral (WAN) y de
numerosas redes de área local (LAN). La interfaz entre las dos partes se logra a
través de algún tipo de multiplexado.
Red de Área Extensa (WAN).
La WAN se conecta el equipo host central a los multiplexores. Podrá incluir cable,
radio, o los datos de los satélites de comunicaciones en función de la distribución
geográfica de los sistemas SCADA. Los enlaces WAN por lo general son de full
duplex (que ofrecen transmisión de datos simultánea en ambas direcciones) y se
puede configurar en una estrella o topología de bucle.
La estrella y topologías de bucle emplean enlaces de comunicaciones punto a
punto dedicados entre multiplexores. La configuración de estrella (como se
muestra en la Figura 3) no proporciona redundancia de WAN. La configuración de
los bucle (consulte la Figura 6) enlaza con los multiplexores adyacentes y
proporciona rutas de comunicaciones alternativas para la redundancia, por lo
tanto, ofrecen una mayor fiabilidad. Las bucle WAN requieren routers de tráfico de
datos y los enlaces deben ser dimensionados para transportar todo tráfico de la
red WAN.
Figura 6. Configuración bucle WAN
En algunos casos, una WAN no es necesaria. Un ejemplo es el de un simple
sistema SCADA RTU donde todos están conectados directamente con el equipo
host central a través de un enlace de comunicaciones multi-drop. Por
consiguiente, dichos sistemas sólo contienen un RTU red de área local.
Multiplexores.
Por lo general, algún tipo de multiplexado es necesario para conectar los troncales
de la WAN para una red local de RTU. Los multiplexores permiten que los distintos
flujos de datos compartan un solo enlace de datos, como se muestra en la Figura
7. Multiplexores combinan rutas de comunicación y de muchos RTU en una sola
corriente de bits, normalmente mediante multiplexación por división de tiempo
(TDM) o flujo de bits otras técnicas de manipulación.
Figura 7. Configuración básica de los datos del mutiplexor.
Una forma sencilla de multiplexor es la de usar un tipo router de tráfico de datos
junto con un radio punto a multipunto, como se muestra en la Figura 6. En este de
diversa índole, LR se refiere una Radio Local, PMR a Radio Punto a Multipunto, y
ROUT a un router de datos.
Figura 8. Router de datos con radio punto a multipunto
El multiplexor puede ser en sí un dispositivo de procesamiento SCADA que
gestiona la red local y no sólo combina los datos, sino que también reduce la
cantidad de datos que deben intercambiarse con el host central. El sistema
SCADA puede emplear un árbol red con múltiples niveles jerárquicos de
procesadores multiplexor, como se muestra en la Figura 9.
Las redes locales (LAN).
Las redes locales conectan las RTU a los multiplexores, o directamente al
computador host central de SCADA si no hay necesidad de una conexión WAN. Al
igual que la WAN, la red local puede estar constituida por cable, radio, o los datos
de los satélites de comunicaciones en función de la distribución geográfica de los
sistemas SCADA. Los vínculos pueden ser privados o alquilados a una compañía
telefónica.
Figura 9. Red de trabajo SCADA con niveles múltiples MUX
Una configuración de red local se basa en el radio de punto a multipunto. Los
enlaces de radio son generalmente half duplex o simplex, que permiten la
transmisión en una sola dirección en cualquier momento. Los Vínculos Half duplex
utilizan diferentes frecuencias en cada sentido, y las redes de trabajo simplex
utilizan frecuencias simples. En la configuración que se muestra en la Figura 7, los
vínculos que los unen son configurados en una topología en estrella. La red local
también puede ser una LAN o circuito multipunto.
La mayoría de las redes utilizan una topología de bus lógico. En la topología de
bus, todas las estaciones comparten un medio de transmisión común y algún tipo
de protocolo de acceso de red debe ser empleado. Estos protocolos incluyen un
sondeo ordenado de cada RTU, transmisión y detección de paquete de datos de
colisiones y mecanismos de evasión.
Protocolos de comunicaciones.
Protocolos de comunicación definen el método por el cual los datos se transmiten
a través de un enlace de comunicación. En la medida en que el dispositivo de
transmisión sigue un conjunto predefinido de reglas para el envío de datos, el
dispositivo en el extremo receptor es capaz de desentrañar la señal en datos
significativos. Por ejemplo, un protocolo que defina la información como la
duración de cada paquete de datos que es enviado, el tamaño de la señal, y el
destino de los datos.
Un sistema abierto es aquel que permite que las comunicaciones entre los
distintos tipos de dispositivos (como los suministrados por proveedores distintos,
por ejemplo). Un sistema cerrado permite las comunicaciones sólo entre los
dispositivos del mismo tipo (facilitada por un único proveedor, por ejemplo).
Sistemas Abiertos evitan los inconvenientes asociados con el uso sistemas
patentados, tales como completa dependencia de un único proveedor y la falta de
información sobre cómo las funciones de protocolo. Sin embargo, para aprovechar
las ventajas de los sistemas abiertos, detalles de las comunicaciones normas de
protocolo son necesarios para especificar todos los aspectos de la interconexión
entre ordenadores y otros dispositivos.
El ordenador host central
El ordenador host central o estación maestra es más a menudo, un solo ordenador
o una red de trabajo de servidores que proporcionan una interfaz de operador
hombre-máquina al sistema SCADA. Los ordenadores procesan la información
recibida desde y enviada hacia los RTU y los presentan a los operadores en una
forma que puedan trabajar con ellos.
Los terminales de operador están conectados al ordenador host central mediante
una red de trabajo de ordenadores para que las pantallas de visualización y los
datos asociados se puedan mostrar para los operadores.
Los últimos sistemas SCADA son capaces de ofrecer una alta resolución gráficos
por ordenador para mostrar una interfaz gráfica de usuario o imitar la pantalla del
sitio web o red de suministro de agua de que se trate. La Figura 10 muestra los
tipos de pantallas de visualización ofrecidos por la mayoría de los sistemas.
Algunos ejemplos incluyen:
Reportes generales del sistema que muestran todo el sistema de
distribución de agua y a menudo SCADA resumen sitios que pudieran estar
operando anormalmente.
Réplicas de pantallas para cada individual ubicación RTU mostrando la
información a minuto del sitio y ofreciendo una interfaz para controlar los
partes del equipo en el lugar.
Reportes de Resumen de Alarmas que muestran las alarmas actuales, las
alarmas que se han reconocido por un operador y las alarmas que se han
vuelto a la normalidad pero aún no se han reconocido por un operador.
Pantallas de tendencias que permiten a un operador entender el
comportamiento de una determinada variable con el tiempo.
Históricamente, los proveedores ofrecen paquetes SCADA de hardware, software
y sistemas operativos que fueron en gran medida incompatibles con otros
proveedores de sistemas SCADA. La ampliación del sistema requería de un nuevo
contrato con el proveedor original SCADA. Las plataformas de ordenador Host
típicamente empleados estaban basados en la arquitectura UNIX y el ordenador
host de la red de trabajo fue retirado físicamente de cualquier oficina dominio
informático.
Sin embargo, con el aumento del uso de las computadoras personales, Las redes
de trabajo de computadoras se ha convertido en algo común en la oficina y, como
resultado, los sistemas SCADA ya están disponibles y pueden conectarse con
oficinas basadas en computadoras personales. De hecho, muchos de los sistemas
SCADA pueden residir en servidores de equipo que son idénticos a los utilizados
para las aplicaciones de office.
Figuran 10. Tipo de visualización de pantalla ofrecido por muchos sistemas SCADA
Sistema de Comunicaciones de la Estación de trabajo del operador
Para el abastecimiento de agua de sistemas SCADA, varios operadores pueden
requerir acceso simultáneo al ordenador host central para ver el rendimiento del
sistema. Los sistemas SCADA son a menudo diseñados para acomodar este
requisito, incluyendo canales de comunicación entre la central y el acceso a
puestos de trabajo remotos por parte de los operadores.
Las estaciones de trabajo de los operadores son con más frecuencia ordenadores
terminales que están conectados en red con el ordenador central host SCADA. El
ordenador anfitrión actúa como un servidor para la aplicación SCADA y las
terminales del operador son los clientes que la solicitan y envían información al
ordenador host central sobre la base de la solicitud y a la acción de los
operadores.
El sistema de comunicaciones entre el equipo host central y los terminales de
operador es una Red de Área Local. SCADA LAN’s permiten que varios usuarios
en una relativamente pequeña área geográfica puedan intercambiar archivos y
mensajes, así como acceder a los recursos compartidos, como el ordenador
central host.
Históricamente, SCADA LAN’s son redes de trabajo dedicado; sin embargo, con el
mayor despliegue de las redes locales y Redes de Área Amplia (WAN) como una
solución para oficinas redes de computadoras, existe la posibilidad de integrar
SCADA LAN’s en redes de computadoras de oficina.
La principal ventaja de esta opción es que no hay necesidad de invertir en un
ordenador independiente de la red de trabajo de terminales de operador SCADA.
Además, hay un camino fácil para integrar datos SCADA con las aplicaciones de
oficina, como hojas de cálculo, sistemas de gestión trabajo, historial de datos
bases de datos, sistemas de información geográfica, distribución de agua y
sistemas de modelización. Sin embargo, hay varias desventajas que deben ser
consideradas antes de integrar terminales LAN’s SCADA con LAN’s de oficina:
Las redes de las empresas están a menudo sólo soportadas durante las
horas de oficina mientras que las redes SCADA requieren con mayor
frecuencia las 24 horas del día y 7 días a la semana.
Los enlaces de comunicaciones asociados con SCADA pueden presentar
una violación de la seguridad de redes corporativas porque algunos enlaces
pueden pasar las habituales precauciones de seguridad de la red de la
oficina.
Durante las horas de oficina, el tráfico de datos en la red relacionados con
la red de la empresa puede seriamente saturar la conexión en red de los
operadores SCADA.
El tráfico de red SCADA generado durante los procedimientos de
emergencia puede seriamente saturar la red de la empresa.
Vincular el sistema SCADA con el LAN de la oficina proporciona maneras a
los hackers o los terroristas que interfieren con el funcionamiento del
sistema.
Sistemas de Software
Un aspecto importante de cada sistema SCADA es el software del equipo utilizado
en el sistema. El componente más obvio de software es el paquete de interfaz del
operador o MMI/ HMI (interfaz Hombre Máquina/Interfaz Hombre-Máquina); sin
embargo, el software de alguna forma se difunde en todos los niveles de un
sistema SCADA. Dependiendo del tamaño y la naturaleza de la aplicación
SCADA, el software puede ser un importante elemento de costo en el desarrollo,
mantenimiento y expansión de un sistema SCADA.
Cuando el software está bien definido, diseñado, escrito, revisado y probado con
éxito lo más probable es que se produzca un sistema SCADA,. Pobres
actuaciones en cualquiera de estas fases del proyecto fácilmente causarían que
un proyecto SCADA fracase.
Muchos sistemas SCADA comerciales emplean software cerrado en el que el
sistema SCADA se desarrolla. El software cerrado a menudo está configurado
para una plataforma de hardware específica y no pueden interactuar con el
software o el hardware producidos por proveedores de la competencia. Una
amplia gama de productos de software comercial off-the-shelf (COTS) también
están disponibles, algunos de los cuales pueden ser adecuados para la aplicación
requerida. COTS por lo general, es un software más flexible y se conecta con
diferentes tipos de hardware y software.
En general, el enfoque del software cerrado es sobre los procesos y funciones de
control, mientras que COTS software destaca compatible con una gran variedad
de equipos e instrumentos. Por lo tanto, es importante garantizar que se realiza
una planificación adecuada para seleccionar los sistemas de software apropiado
para cualquier nuevo sistema SCADA. Estos productos se utilizan en los
siguientes componentes de un sistema SCADA:
Sistema operativo del Ordenador host Central: software utilizado para
controlar el hardware del ordenador principal. El software puede ser basado
en UNIX y otros sistemas operativos conocidos.
Sistema operativo del Terminal de operador: software utilizado para
controlar el hardware del ordenador principal central. El software se suele
ser el mismo que el sistema operativo del ordenador host central. Este
software, junto con el del ordenador principal central, generalmente
contribuye a la puesta en marcha de la red de host central y los terminales
de operador.
Aplicación informática del Host Centra: Software que controla la transmisión
y recepción de datos desde y hacia el RTU y el host central. El software
también ofrece la interfaz gráfica de usuario que ofrece réplicas de
pantallas, informes de alarma, tendencias y funciones de control.
Aplicación del Terminal de operado: Aplicación que permite a los usuarios
acceder a la información disponible en el sistema principal central. Por lo
general, es un subconjunto del software que se utiliza en ordenadores host
central.
controladores de Protocolo de comunicaciones: Software que normalmente
se basa en el host central y la RTU, y es necesaria para controlar la
traducción y la interpretación de los datos entre los extremos de los enlaces
de comunicaciones en el sistema. Los controladores de protocolo preparan
los datos para su uso en los dispositivos de campo o host central final del
sistema.
Software de Gestión de red de comunicaciones: Software que se requiere
para controlar la red de comunicaciones y para permitir que las redes de
comunicaciones supervisen el rendimiento y los fallos.
Software de automatización RTU: Software que permite configurar a
personal de ingeniería y mantenimiento de la aplicación dentro de la RTU (o
PLC). La mayoría de las veces este sitio incluye la aplicación de la
automatización y las tareas de procesamiento de datos que se realizan en
la RTU.
Los anteriores productos de software proporcionan los bloques de construcción
para la aplicación específica de software, que debe ser definido, diseñado, escrito,
probado e implementado para cada sistema SCADA.
MECANISMOS DE ADQUISICIÓN DE DATOS
Los sistemas de adquisición de datos SCADA se realiza en primer lugar por los
RTU’s escaneando los datos de campo de los dispositivos conectados a la RTU.
El tiempo necesario para llevar a cabo esta tarea se llama intervalo de exploración
y puede ser más rápido de dos segundos. La ordenador principal central escanea
la RTU (por lo general a un ritmo mucho más lento) para tener acceso a los datos
en un proceso al que se hace referencia como el sondeo de la RTU.
Algunos sistemas permiten que la RTU transmita valores de campo y alarmas al
host central sin ser entrevistados por el host central. Este mecanismo se conoce
como mensajes no solicitados. Los sistemas que permiten que este mecanismo
suela utilizarlo en combinación con el proceso de sondeo de la RTU para solicitar
información de la salud de la RTU. Los mensajes no solicitados son por lo general
transmitidos cuando los datos de campo se desvían por un porcentaje, a fin de
reducir al mínimo el uso de los canales de comunicación, o cuando una urgente
alarma que indica que en algún sitio existe anormalidad.
Las acciones de control que se realizan mediante el host central generalmente son
tratados como datos que se envían a la RTU. En este sentido, toda la acción de
control por parte de un operador conectado en el host central iniciará un vínculo de
comunicación con la RTU para permitir que el comando de control se envíe al
dispositivo de interfaz datos de campo bajo control. Los sistemas SCADA
usualmente emplean varios niveles de mecanismos de comprobación para
asegurarse de que la transmisión se recibe por el objetivo.
PROCESAMIENTO DE DATOS DE CAMPO
Pueden ser de tres tipos principales:
Datos analógicos (números reales), que será una evolución de los gráficos)
Datos digitales (on/off), que pueden tener las alarmas conectadas a un
estado u otro
Datos del pulso (por ejemplo, contando las revoluciones de un metro) son
datos analógicos normalmente acumulados o contados. Estos datos son
tratados en el software SCADA terminal del operador y aparecen como
datos analógicos y pueden ser con tendencias.
La interfaz principal para el operador de la terminal es una interfaz gráfica de
usuario (GUI) que muestra una representación de la planta o el equipo en forma
gráfica. Datos en directo se muestran como formas gráficas (en primer plano)
sobre un fondo estático. Como los cambios en los datos en el campo, el primer
plano está actualizado. Por ejemplo, una válvula puede ser mostrado como abierto
o cerrado, según el último valor digital en el campo.
Los más reciente valores analógicos se muestran en las pantallas como valores
numéricos o como alguna representación física, tal como la cantidad de color de
llenado de un tanque para representar nivel del agua. Las alarmas pueden estar
representadas en la pantalla como un icono rojo que parpadea encima del
dispositivo de campo pertinente. El sistema puede tener muchas de esas
pantallas, y el operador puede seleccionar los relevantes en cualquier momento.
Los datos del campo se procesan para detectar las condiciones de alarma, y si la
alarma está presente, se mostrará en las listas de alarmas sobre la aplicación
software que se ejecuta en el ordenador host central. Las condiciones anormales
que se han detectado en el campo están registrados en el host central de alarmas,
y los operadores están comunicados por una alarma acústica y visual en el
terminal de la operadora.
Los operadores pueden entonces investigar las causas de las alarmas mediante el
sistema SCADA. Los registros históricos de cada una de las alarmas y el nombre
del operador que ha reconocido la alarma puede ser mostrada dentro de un
archivo para su posterior investigación o requisitos de la auditoría.
Cuando las variables de campo han ido cambiando con el tiempo, el sistema
SCADA de tendencias por lo general ofrece un sistema por el cual el
comportamiento de una determinada variable puede ser trazado en una interfaz
gráfica de usuario.
NIVELES DE CONTROL
Los sistemas de comunicaciones SCADA pueden ser desplegados en una amplia
zona geográfica y, por consiguiente, puede esperarse que la disponibilidad del
enlace de comunicaciones y su velocidad será inferior a la habitual en un vínculo
entre un ordenador y un PLC a través de un disco duro Ethernet con cables de red
de área local (LAN).
Los sistemas de control computarizados que se utilizan habitualmente en el agua
o las plantas de tratamiento de aguas residuales son un ejemplo de donde el
Ethernet de alta velocidad LAN son empleadas como eje de comunicaciones. Los
sistemas de control son similares a sistemas SCADA pero son más estrechamente
relacionados con los sistemas desarrollados para la fabricación y la planta de
producción.
Con frecuencia estos se conocen como sistemas de control distribuido (DCS).
Tienen funciones similares a sistemas SCADA, pero los datos de campo son
generalmente dispositivos de interfaz ubicado dentro de un área geográfica
limitada. Las comunicaciones LAN se muestran normalmente un máximo de 99,98
por ciento de disponibilidad, con mayor ancho de banda que trabajan en un
sistema SCADA.
Un sistema de control distribuido también usualmente emplea una cantidad
significativa de bucle de control remoto, donde el valor necesario para un campo
variable se calcula sobre la base de la información recibida de una variable
medida en el campo. En el caso de los sistemas DC, este cálculo se realiza a
menudo en el ordenador host central.
Por ejemplo, considere el ejemplo de una posición de la válvula en función del
nivel de agua en un depósito. La Figura 11 ilustra un problema de control común.
Figura 11. Control de posición de la válvula
En este caso consideramos que la posición de la válvula depende del nivel de
agua en el depósito. El operador puede controlar el proceso a través de un punto
de ajuste, que es el nivel deseado en el que el depósito debe mantenerse. Una
vez que el nivel se desvía del punto de control de nivel, el controlador detecta la
desviación y envía una señal a la posición de la válvula accionador para mover la
válvula para reducir el error. El nivel del depósito se supervisa de manera continua
para permitir que el controlador para recortar la posición de la válvula.
En planta el sistema DCS, es común para este controlador residir en el ordenador
host central. El sistema de comunicación de la RTU y el host central es rápido y
fiable y es muy práctico para la mayor parte de la potencia de cálculo en una
ubicación centralizada.
Por el contrario, los sistemas SCADA generalmente cubren grandes áreas
geográficas y dependen de una variedad de sistemas de comunicación que
normalmente son menos fiables que una LAN asociada con un control distribuido.
EL control loop basado en el ordenador host central es, por lo tanto, menos
deseable. En su lugar, la aplicación de controlador está alojada en la RTU.
El operador SCADA es capaz de alterar el nivel del depósito remotamente y
quizás puede permitir manejar manualmente que la válvula se abre y cierra
cuando el lazo de control está desactivado. Sin embargo, el control automático de
la válvula es más a menudo residente de la RTU. Si la comunicación con el sitio
remoto se ha perdido, es conveniente que el sistema de control automático local
sigan en funcionamiento; por lo tanto, la RTU es una unidad autónoma que podría
controlar la válvula sin la constante dirección del ordenador host central.
Por supuesto, siempre existe la tentación de permitir que un gran porcentaje de la
automatización centralizada en un sistema SCADA. Este método tiene muchas
ventajas, en particular:
La potencia de cálculo se puede centralizar en un entorno de oficina, la
reducción del costo de dispositivos de campo que debe ser diseñado para
operar a veces en condiciones muy duras.
Para el personal de ingeniería es mucho más fácil mejorar de forma
continua y actualizar los programas de control, a fin de que haya una
normalización de algoritmos de control en toda la red SCADA
El sistema redundante de corrección de error costoso puede estar ubicado
en una ubicación central.
Lo importante es tener en cuenta la fiabilidad del vínculo de comunicación entre la
central host SCADA y el sitio. En caso de que un algoritmo de control crítico es
necesario y el controlador debe ser ubicado de forma remota, el vínculo de
comunicación debe estar diseñado de manera de contribuir eficazmente a la
fiabilidad de todo el sistema. El costo asociado con este requisito puede ser
prohibitivo lo suficiente como para justificar que la función de control automática
este en el sitio.
Los sistemas SCADA permiten muchas opciones que los activos y los dispositivos
en sitios remotos pueden ser controlados. No es raro para los modernos sistemas
SCADA emplear una combinación de los mecanismos mencionados
anteriormente.
MANEJO DE DATOS SCADA DURANTE FALLAS
Diferentes sistemas SCADA hacen frente diferentemente ante un suceso de fallo.
Algunos sistemas se basan principalmente en la redundancia inherente del
sistema SCADA, y otros utilizan alguna forma de mecanismo de almacenamiento
de datos de archivo que puede ser recuperado una vez el sistema SCADA ha
vuelto a la normal capacidad operativa. Estas opciones se resumen como sigue:
Almacenamiento de datos en la RTU: Algunos sistemas SCADA dependen de la
capacidad de la RTU para almacenar los datos recogidos en el campo bajo
condiciones normales de operación y, a continuación, transmite periódicamente
los datos en un mensaje no solicitado o cuando se consultó por la principal central.
En tiempos de fallo del sistema SCADA, la capacidad de la RTU usualmente
archiva la información hasta que se lleve una copia de resguardo del ordenador
principal en línea o el sistema original se recupere.
Redundancia del Sistema: La mayoría sistemas SCADA incorpora algún tipo de
redundancia en su diseño, como canales de comunicación dual, doble RTU, o con
dos ordenadores host central. Estos sistemas pueden ser diseñados para esos
equipos redundantes para estar en línea (hot standby) con el fin de garantizar una
perfecta transferencia de sistema SCADA, o fuera de línea (Cold standby) cuando
el mecanismo de seguridad debe ponerse en línea manualmente para la
capacidad operativa.
Muchos sistemas SCADA utilizan una combinación de estos mecanismos para
garantizar la continuidad de los datos durante la falla.
ERRORES Y PROBLEMAS DE PRECISIÓN
Como se ha señalado anteriormente, los sistemas SCADA para sistemas de
distribución de agua generalmente utilizan canales de poco ancho de banda de
comunicación. Los datos de campo pueden por lo tanto, necesitar comprimirse
mediante los dispositivos de campo antes de ser transmitidos a la principal central,
para evitar sobrecargar la capacidad de los medios de comunicación para
transmitir información. El resultado puede ser que los datos que se obtengan en el
campo incluyen algún tipo de error que debe ser considerado antes de su análisis.
Las fuentes de error común incluyen:
Algoritmos de compresión empleado por la RTU antes de transmitir los
datos de las series temporales para el host central.
Algoritmos de compresión empleado por cualquier archivo de datos
software que se puede utilizar para almacenar datos antiguos de un sistema
SCADA
Interpolación de las tendencias de un sistema SCADA.
Esos errores no son inmediatamente evidentes en las tendencias de los datos
recibidos de un sistema SCADA y puede aparecer como un inexplicable
comportamiento inusual de una variable analógica que puede llevar un usuario de
datos erróneamente, que sospecha de la existencia de un error con un
instrumento de medición situado en el campo. Mediante la comprensión de los
mecanismos concretos inherentes en el sistema de recopilación de datos, es
posible explicar el comportamiento inesperado de una variable y compensar el
error en los datos de validación del modelo.
IV. APLICACIONES SCADA
Para desarrollar un sistema SCADA es necesario un IDE en el cual diseñar, entre
otras cosas:
El aspecto que va a tener el SCADA
Las funciones y eventos que debe ejecutar cuando se interactúa con su
interfaz HMI
Las operaciones y cálculos que debe realizar con los datos adquiridos
Así pues, una de las soluciones en el control SCADA es utilizar la aplicación
creada junto con un programa para monitorizar, controlar y automatizar señales
analógicas y digitales, capturadas a través de tarjetas de adquisición de datos.
Uno de los programas más utilizados para este fin es el LabView (National
Instruments).
Ejemplo práctico:
Tenemos un proceso químico que queremos supervisar. Lo que pondremos en la
planta de producción serán PLC, PC, HMI... es decir un sistema operativo. Los
datos obtenidos por estos hardwares industriales son transportados a través de un
bus o varios buses a un servidor (server), que es el supervisor, el que controla,
mediante el mencionado SCADA. Este envío de datos se puede hacer a través de
ethernet.
Un SCADA sirve para supervisar y su principal objetivo es medir con la finalidad
de corregir.
El servidor, a su tiempo, manda los datos a una base con la finalidad de
almacenar la información (para trabajar con ella, crear históricos de errores o
alarmas). Esta base de datos puede estar integrada dentro del disco duro del
propio servidor. También es posible que el servidor mande la información a otro
PC, PDA, teléfono, e Internet es decir, transmita la información a otros sistemas
operativos, en los cuales los clientes, accionistas, jefes, supervisores; pueden
acceder a la información.
Figura 12. Esquema de un sistema típico
Este esquema es un ejemplo de la aplicación del sistema SCADA en áreas
industriales. Estas áreas pueden ser:
Monitorizar procesos químicos, físicos o de transporte en sistemas de
suministro de agua, para controlar la generación y distribución de energía
eléctrica, de gas o en oleoductos y otros procesos de distribución.
Gestión de la producción (facilita la programación de la fabricación).
Mantenimiento (proporciona magnitudes de interés tales para evaluar y
determinar modos de fallo, MTBF, índices de Fiabilidad, entre otros).
Control de Calidad (proporciona de manera automatizada los datos
necesarios para calcular índices de estabilidad de la producción CP y CPk,
tolerancias, índice de piezas NOK/OK, etc.
Administración (actualmente pueden enlazarse estos datos del SCADA con
un servidor ERP(Enterprise Resource Planning o sistema de planificación
de recursos empresariales), e integrarse como un módulo más).
Tratamiento histórico de información (mediante su incorporación en base de
datos).
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA SCADA EN EUROCERÁMICA S.A.
Los sistemas de control empleados a nivel industrial han ido evolucionando con el
transcurrir del tiempo. Inicialmente se pretendía controlar variables de manera
independiente y aislada, pero los procesos de fabricación actuales, dada su
envergadura, requieren mecanismos de control que permitan manipular gran
número de variables tanto locales como distribuidas. Fue así como se llegó a la
necesidad de implementar sistemas de control capaces de manipular grandes
volúmenes de variables locales o distribuidas desde uno o varios centros de
mando. Los sistemas de control y adquisición de datos SCADA (por sus siglas en
inglés) son una solución al problema de control. Estos sistemas de control han
llegado a ser tan potentes que en Australia en las minas Olympic Dam, se
encuentra uno de los sistemas SCADA más grandes del mundo. El sistema de
control puede manejar alrededor de 500.000 variables con base en las cuales se
realizan más de 200.000 curvas de tendencia, consta de 74 servidores SCADA y
se comunica con más de 150 dispositivos lógicos programables (Rodríguez,
2006).
Eurocerámica S.A., es una empresa creada en 1989 que manufactura pisos y
revestimientos cerámicos. La implementación del proyecto se llevó a cabo en la
sección de Preparación-Pasta, etapa en la que se convierte la arcilla en una pasta
húmeda lista para ser prensada.
El presente artículo se desarrolla con la intención de mostrar algunos aspectos
que se deben tener en cuenta para desarrollar un sistema SCADA, teniendo
presente que el rendimiento del sistema de control no depende de un factor único
determinado, sino que por el contrario es la armonía de cada una de las etapas la
que determina las prestaciones del sistema de control.
Acometida Eléctrica
La acometida eléctrica es un factor fundamental cuando se trata de implementar
un sistema de control, dado que los diferentes dispositivos utilizados en el proceso
deben proporcionar señales suficientes que permitan ejercer control de la manera
más óptima. Sin lugar a dudas estos requerimientos representan dinero para la
empresa pero, a la larga, son instrumentos que aumentan considerablemente el
desempeño del sistema de control.
Para el caso concreto de Eurocerámica S.A., se utilizaron contactores y
guardamotores con señales adicionales. Los contactores tenían contactos que
podían dar cuenta del desempeño del dispositivo. En el caso de los
guardamotores, se utilizaron contactos asociados al estado del dispositivo. Este
tipo de señales son de gran importancia, dado que son llevadas al controlador
lógico programable (por sus siglas en inglés PLC) y luego son utilizadas por el
software tipo SCADA, de tal manera que el operario en el centro de mando esté al
tanto de todos los eventos relacionados con motores y elementos de potencia.
En los demás elementos que componen el hardware del sistema de control, se
encuentran dispositivos como PLC, pantallas táctiles que sirven como estaciones
remotas, controladores de procesos, sensores ultrasónicos, computadores, etc.,
elementos que brindan la oportunidad de realizar acciones de control sobre
diferentes variables en cada uno de los subprocesos. Es importante decir que el
PLC con el que se trabajó está en la capacidad de implementar controles tipo
proporcional más integral más derivativo (por sus siglas en inglés PID), se pueden
también comprar módulos para implementar lógica difusa, control de
servomotores, etc. En lo referente a la conectividad el PLC tiene módulos de
comunicación asociados que le permiten establecer contacto fácilmente con otros
dispositivos dentro de una red de área local.
Sistema SCADA.
Los sistemas SCADA permiten el manejo en tiempo real de operaciones y datos
de producción, que a su vez permiten implementar procesos de control más
eficientes. Los sistemas SCADA reducen costos de operación y en ciertas
aplicaciones hacen que las condiciones de trabajo se desarrollen en ambientes
más seguros. Estos beneficios son posibles, dado el uso de software y hardware
estándar en los sistemas SCADA, combinados con protocolos de comunicación
que posibilitan la conectividad entre las diferentes redes tanto a nivel interno
(léase redes LAN) como a nivel externo, incluyendo Internet (Krutz, 2006).
Las ventajas de los sistemas SCADA (Clarke y Raiders, 2004):
Los sistemas SCADA permiten el desarrollo de software que diagnostique fallas en
el proceso, haciendo que la localización y solución de problemas se haga de
manera más pronta.
Se puede configurar un sistema de control remoto (RTU) de manera tal que pueda
funcionar autónomamente aun cuando no haya comunicaciones con la estación
central.
La integración de los diferentes sistemas aumenta a gran velocidad debido a los
software específico cuya finalidad sea proporcionar órdenes de mantenimiento
tanto preventivo como correctivo con base en datos estadísticos o en eventos.
Como los sistemas SCADA son descentralizados, se posibilita que la gran mayoría
del sistema operativo tenga conocimiento de los problemas de la planta en tiempo
real, haciendo que las acciones correctivas se ejecuten de manera más
sincronizada y rápida. Dentro de las desventajas se encuentran
(Clarke y Raiders, 2004):
El sistema es más complicado que un simple panel de sensores y pulsadores.
Son requeridos operadores con diferentes habilidades, como analistas y
programadores.
Con miles sensores aún sigue existiendo la necesidad de grandes cableados.
El operador sólo puede ver hasta las señales que llegan al PLC.
El sistema implementado en Eurocerámica S.A. es como el ilustrado en la figura 1.
En la base del sistema se encuentran todos los actuadores y sensores conectados
al controlador lógico. Posteriormente está la conexión entre el controlador, las
pantallas táctiles y las terminales SCADA. Nótese la importancia de que los
actuadores y sensores utilizados proporcionen las señales adecuadas para
efectuar el proceso de control, dado que son los dispositivos que permiten que el
sistema de control tenga gran rendimiento y efectividad sobre el manejo del
proceso como tal.
Figura 13. Arquitectura del sistema de control implementado. Tomado de (Rodríguez, 2006).
El software encargado de permitir la ejecución de acciones de control, desde el
centro de mando, es el IFIX 4.0 desarrollado por la multinacional General Electric.
El software tiene una tecnología que sirve para comunicar aplicaciones,
denominada OPC (siglas en inglés de Object link embedded for Process Control).
Dicho OPC tipo cliente es el que se encarga de recibir los datos provenientes de
un OPC fuente, distribuido en este caso por Mitsubishi, con el fin de permitir
establecer conexiones con los PLCfabricados por ellos mismos.
La esencia del sistema de control consiste en entender cuál es el proceso que
recorre una señal desde el actuador o sensor hasta la terminal gráfica desarrollada
en el computador del centro de mando. Como se dijo anteriormente los sensores y
actuadores empleados están en la capacidad de transmitir señales que muestren
el estado de los dispositivos, dichas señales son llevadas a un PLC encargado de
procesarlas de acuerdo con los requerimientos del proceso de producción.
Posteriormente, en el PLC hay dispuestos módulos de comunicación RS-232, RS-
485 y Ethernet, módulos que permiten establecer comunicación con las pantallas
táctiles y con una red de área local. El computador con el OPC servidor se conecta
a la red de área local. Por allí es por donde van a ingresar los datos y señales que
son manipulados por el PLC. Después de que el OPC servidor obtiene los datos y
las señales, se utiliza un software con un OPC cliente que sea capaz de
establecer contacto con el OPC fuente o servidor. Para el caso del proyecto se
utilizó el IFIX 4.0 como se mencionó anteriormente. Es importante aclarar que el
software puede ser cualquiera que tenga un OPC cliente, por ejemplo Matlab es
un software que permite establecer contacto con cualquier PLC siempre y cuando
se cuente con el OPC servidor que proporcione los datos provenientes del
controlador.
Finalmente los datos son manipulados de acuerdo con las necesidades del
proceso. En el computador que sirve como terminal, se programaron interfaces
gráficas que permiten manipular máquinas y procesos a través de mímicos (figura
2). Igualmente el software permite programar la entrega de informes, curvas de
tendencia, alarmas, etc. Adicionalmente cuando se presenta una señal de alarma
asociada a un dispositivo, el software está programado para indicarle al operador
el punto exacto en donde se presentó la falla.
Por el lado de las pantallas táctiles, éstas ocupan un lugar esencial, debido a que
si en algún momento hay una falla en la terminal principal en el centro de mando,
las pantallas pueden ejercer autónomamente el control de cualquier proceso de
manera ágil y rápida (dada la característica de ser táctiles), evitando que se
presente mayor contratiempo mientras persista la falla. El empleo de pantallas
táctiles también representa un ahorro en dinero y en tiempo dado que no existe la
necesidad de construir tableros con botones, indicadores y sensores
especializados.
Figura 14. Interfaz gráfica que representa los silos de almacenamiento y las cisternas de consumo.
Prestaciones del sistema implementado
El sistema de control implementado permite manipular todas las bandas de
transporte involucradas en el proceso de producción de Preparación-Pasta. El
computador ubicado en el centro de mando le muestra al operario cuándo hay una
anomalía en los motores utilizados en el proceso de producción.
La terminal SCADA le permite al operador conocer las condiciones sobre las
cuales se está llevando a cabo el proceso de producción, desde el manejo de
tiempos hasta la manipulación de información de producción, con el fin de obtener
indicadores que muestren el funcionamiento de la empresa. Adicionalmente le
proporciona al departamento de mantenimiento los datos necesarios para
establecer métodos tendientes a la evaluación de posibles fallas que se puedan
presentar durante el proceso de producción. Así mismo la terminal entrega datos
que permiten evaluar el desempeño del departamento, dado que se conocen
indicadores de eficiencia y productividad. El sistema también le brinda al
departamento técnico la información necesaria para evaluar la calidad de la pasta
elaborada en el proceso, esto con el fin de seguir paso a paso las condiciones
físicas que acompañan la producción del material cerámico.
El sistema de control implementado permite desarrollar acciones de control sobre
cualquier dispositivo que intervenga en el proceso de producción de Preparación-
Pasta, exceptuando a los atomizadores que para el proyecto son considerados
como cajas negras.
El sistema de control permite incluso el envío de información a través de Internet,
esto con el fin de mantener al tanto a todos los departamentos que intervienen en
el proceso de producción.
Conclusiones
Los sistemas SCADA permiten controlar y supervisar grandes procesos. Son
ideales en los procesos que tienen muchos subprocesos, dado que si es necesario
se pueden involucrar varios controladores lógicos en el sistema de control.
La implementación del sistema SCADA permitió ver la importancia de la acometida
eléctrica en el montaje de un sistema de este tipo, debido a que de acuerdo a las
necesidades del proceso a controlar se hace necesaria la obtención de señales
eléctricas que permitan conocer el estado de ciertos dispositivos. Dichas señales
eléctricas son llevadas al PLC para poder ser incluidas como parámetros en el
sistema de control, esto por medio de un software que permita realizar la conexión
entre el PLC y una interfaz que facilite la supervisión de diferentes variables.
El sistema SCADA implementado desarrolla la interfaz gráfica que permite realizar
la conexión entre las señales eléctricas y las diferentes animaciones que facilitan
la ejecución de acciones de control en las diferentes etapas del proceso de
Preparación-Pasta. A su vez se desarrollaron diversas aplicaciones que mejoran el
rendimiento del sistema de control, como lo es el desarrollo de formularios
específicos para el registro de las diferentes variables de interés. Mediante la
implementación del sistema de control se comprobó que la creación de programas
especiales en el software SCADA, hace que la labor de mantenimiento y
producción se desarrolle de manera más eficiente, dado que constantemente se
tienen datos inherentes al proceso que permiten tomar decisiones rápidamente.Se
comprueba la importancia de las pantallas táctiles, porque sirven de respaldo en el
proceso de producción cuando hay algún problema con la red de área local de la
terminal central.
APLICACION SCADA EN MANEJO DE SOLIDOS
Una aplicación SCADA (acrónimo inglés de Supervisión, Control y Adquisición de
Datos), es una aplicación de software especialmente diseñada para el control de
producción, mediante la comunicación con los PLCs y el control del proceso de
forma automática desde una o varias pantallas de ordenador
Figura 15. Software SCADA Interfaz de usuario
A su vez, el sistema es capaz de aportar toda la información generada durante la
fabricación a diversos usuarios de distintos niveles (supervisión, control calidad,
mantenimiento, control de producción, almacenamiento de datos,
etc.), convirtiéndose en una valiosa herramienta para la gestión de producción,
casi imperativa en procesos de manejo de sólidos y líquidos con una
cierta complejidad.
Figura 16. Software SCADA Interfaz de usuario
Este tipo de herramientas responden a la evolución que el mercado está
imponiendo a la industria y sus aplicaciones, como por ejemplo las
mayores exigencias en términos de rentabilidad, calidad y seguridad en su sentido
amplio, los nuevos requisitos de control ambiental y ahorro energético, o
la necesidad de gestión flexible de fórmulas y recetas.
Experiencia y recursos
Solids system-technik dispone desde el año 2003 de un departamento específico
para el desarrollo e implantación de aplicaciones SCADA, acumulando una sólida
experiencia en este campo que nos permite abordar soluciones de fácil uso por
los operarios, y con buena potencia, fiabilidad y flexibilidad frente a la gestión de
producción:
- Monitorización y gestión completa del proceso
- Parametrización de los elementos
- Despliegue de aplicaciones remotas y gestión de cambios
- Integración del mantenimiento preventivo en el sistema
- Seguridad de niveles de datos integrada en el sistema
- Definición de recetas y órdenes de trabajo
- Gestión de históricos de proceso y alarmas en tiempo real
- Flexibilidad en la asignación de componentes y configuración de
almacenamiento.
- Conectividad con una alta variedad de dispositivos
- Interoperabilidad con ERPs
Configuración a medida
Nuestras aplicaciones SCADA permiten desde arquitecturas monopuesto para
pequeñas instalaciones sin renunciar a las prestaciones necesarias, hasta
arquitecturas más complejas para obtener el máximo rendimiento:
- Redundancia de comunicaciones
- Redundancia en la aplicación
- Escalabilidad del sistema
- Tratamiento de datos de forma remota
- Normativas
- FDA 21 CFR part.11
- ISA-95 (Interoperabilidad con SAP)
MOTOROLA INTRODUCE SOLUCIÓN INTEGRADA SCADA SOBRE REDES MOTOTRBO
Las soluciones de Sistemas de Control Supervisor y Adquisición de Datos
(SCADA) están diseñadas para monitorear y controlar la operación de sitios
remotos desatendidos. La implementación típica de un sistema SCADA utilizando
comunicaciones de datos inalámbricas requiere experiencia, tanto en
comunicaciones como en la aplicación. El construir y mantener una infraestructura
de comunicaciones inalámbrica puede ser una tarea compleja, y sólo una
arquitectura bien diseñada puede garantizar que el sistema operará
confiablemente. Para los usuarios que requieren comunicaciones con un costo-
beneficio bajo, las redes MOTOTRBO representan una solución atractiva, ya que
pueden combinar comunicaciones de voz y datos SCADA sobre la misma red. Un
reto para las empresas de "utilities" son las comunicaciones a través de todo su
sistema que comprende un área geográfica grande, y en muchos casos dichas
empresas no desean depender de redes de terceros, ya que son propietarias y
operadas por proveedores independientes de servicios, los cuales se comparten
con otros clientes.
Soluciones SCADA basadas en MOTOTRBO
Los modelos de ACE3600 se ofrecen con los siguientes radios móviles
MOTOTRBO: XPR4350, DM3400, XiR M8220 y DGM4100. Se pueden utilizar en
las siguientes topologías MOTOTRBO: a) Un repetidor, b) Conexión IP de Sitios,
c) Modo Directo (DMO). El ACE CPU3680 se enlaza con radios MOTOTRBO via
un puerto dedicado USB que provee conectividad para mensajes de datos y
utiliza el protocolo MDLC sobre IP para la comunicación mediante los radios
MOTOTRBO (en modo digital).
El sistema en la Figura 1 utiliza una configuración con un Repetidor MOTOTRBO,
el cual utiliza dos canales de frecuencias, F1 yF2, proveyendo dos puertos de
comunicación que se pueden utilizar para voz y datos. La comunicación entre el
ACE3600 IP Gateway/FIU en el Centro de Control SCADA y las UTRs utiliza uno
de dichos puertos de comunicación, mientras que el otro puerto se puede utilizar
para voz. En este ejemplo, el sistema SCADA utiliza el puerto 1 para las
comunicaciones SCADA.
El modo MOTOTRBO de conexión de Sitio IP soporta configuraciones de varios
repetidores para cubrir un área grande. La Figura 2 ilustra una configuración de
MOTOTRBO de conexión de Sitio IP utilizando dos repetidores MOTOTRBO
interconectados vía red IP. Este sistema utiliza dos pares de canales de
frecuencias, F1/F2 y F3/F4, proveyendo dos puertos de comunicaciones a lo largo
del sistema que se pueden utilizar para voz y datos. En la Figura 2, el sistema
SCADA utiliza el puerto 1 para comunicaciones de datos SCADA, mientras que el
otro puerto se puede utilizar para voz.
Desempeño del Sistema
Una red MOTOTRBO está diseñada principalmente para servir como una red de
comunicaciones de voz, y como tal la voz tiene prioridad sobre los datos. El
diseñador del sistema debe tener en consideración lo siguiente:
• La latencia típica de transferencia de mensajes en un sistema MOTOTRBO
es aprox. de 3 segundos, suficiente para aplicaciones que puedan tolerar dichas
latencias, como el control de distribución de agua.
• La taza de transferencia efectiva es aprox. de 1kbps, buena para
aplicaciones que utilicen mensajes de datos relativamente cortos y no tan
frecuentes.
• Puesto que la comunicación MDLC sobre MotoTrbo se basa en redes IP, la
sincronización de tiempo se debe realizar utilizando un NTP. Después de la
sincronización de relojes, la desviación entre las unidades sincronizadas es
alrededor de 200 ms.
Figura 17 - ACE3600 sobre sistema MOTOTRBO con Un repetidor.
Figura 18 - ACE3600 sobre un Sistema Conectado IP
SCADA PARA IPHONE: OTRA FORMA DE CONTROLAR NUESTRO PLC.
Figura 19. Aplicativo SCADA para Móviles.
El mundo industrial está adoptando tecnologías presentes en el mercado de
consumo. Estas, han demostrado sobradamente su fiabilidad a lo largo de años.
Actualmente presentan un nivel de madurez suficiente para considerar su
integración en los sistemas de monitorización de planta.
ProSoft Technology es una de las empresas que está apostando por llevar los
sistemas SCADA a terminales móviles sobre IOS e Android. Entre sus muchas
aplicaciones posee una función de código de barras a modo de escáner para su
suite, ProSoft i-View.
Se trata de una aplicación móvil para los dispositivos SCADA en donde se usa un
iPad, iPhone y iPod Touch, para proporcionar una ventana de acceso a un PAC /
PLC mediante la creación de una interfaz inalámbrica 802.11 a través de una
solución inalámbrica industrial.
Los trabajadores con los dispositivos autorizados son capaces de controlar y
modificar los datos de forma inalámbrica. Ahora, con la función de código de
barras, la aplicación, es capaz de escanear la información de cualquier tipo de
productos. Por supuesto, los datos se transmiten automáticamente y se graban en
el PLC.
Esta funcionalidad se presta a una gran variedad de aplicaciones, incluyendo
control de calidad, además de poder ser utilizada para ahorrar tiempo y agilizar
los procesos mediante la automatización de las actualizaciones. En contraste de la
lentitud que supondría la entrada manual de esta información.
Los ingenieros de control pueden controlar y modificar datos en tiempo real de los
controladores de automatización programables (PAC) en una red Ethernet/IP o
Modbus TCP/IP, incluyendo las mediciones de flujo, la válvula de control, los datos
del proceso y los datos de estado. Para acceder a la red 802.11 de planta, la
función WiFi del teléfono se puede utilizar en combinación con soluciones de
ProSoft Technology 802,11 Industrial HotspotTM.
Gestión de alarmas en tiempo real.
ProSoft i-View mostrará en vivo los valores de control de procesos en las listas
disponibles. Además, incluye las asignaciones establecidas por el usuario de
acuerdo con alarmas en tiempo real, incluidas las notificaciones locales. Controla y
muestra los datos están codificados por colores en función del valor. Con esta
suite del fabricante seremos capaces de controlar estas variables en tiempo real y
hacer ajustes sobre la marcha de un iPhone.
SEDAPAL
Servicio de Agua Potable y Alcantarillado de Lima -, es una empresa estatal de
derecho privado constituida como sociedad anónima. Fue creada mediante
Decreto Legislativo N°150, de fecha 12 de junio de 1981, encontrándose inscrita
en la Partida Electrónica N° 02005409 del Registro de Personas Jurídicas de la
Oficina Registral de Lima. Se rige por lo establecido en su Estatuto y la Ley
General de Sociedades, Ley N° 26887 las disposiciones que rigen las entidades
prestadoras de saneamiento y demás normas aplicables.
Sistema de automatización de las estaciones remotas locales y su
integración con el sistema scada del centro principal control de sedapal.
La Empresa de Servicios de Agua Potable y Alcantarillado de Lima, SEDAPAL, en
su lineamiento de ampliar y prestar mejores servicios de abastecimiento agua
potable y alcantarillado en las zonas periféricas de la ciudad de Lima, viene
ejecutando proyectos que permitirán el acceso a la población de estos servicios
básicos. Como parte de la optimización de estas Obras se está considerando que
la operación de cada una de estas esté automatizada e integrada al Sistema
SCADA en lo que respecta a sus instalaciones hidráulicas (pozos, reservorios,
rebombeos, entradas a sector, etc.) que se interconectarán a la red de distribución
primaria de agua potable. Dichos proyectos involucran niveles de Automatización
Local o entre estaciones y generalmente la Integración hacia el Centro Principal de
Control. El actual Sistema de Supervisión, Control y Adquisición de Datos
(SCADA) de SEDAPAL del Centro Principal de Control de La Atarjea, es un
Sistema Redundante con capacidad de integrar la información de las nuevas
instalaciones pudiendo utilizar diferentes medios de comunicación alámbrica o
inalámbrica, trabajando actualmente con Microondas, radios UHF, Wireless
(Spread Spectrum), en resumen, sistemas con Comunicación utilizando protocolos
diversos como TCP/IP o Ethernet, utilizando en la mayoría de las Estaciones
protocolo de comunicación MODBUS (Serial y TCP) y en otras DNP3 (Serial y
TCP/IP).
Deberán observarse las normas de las siguientes organizaciones:
ITINTEC, Instituto de Investigación Tecnológica, Industrial y de Normas
Técnicas. (En la actualidad bajo el INDECOPI).
ISO, International Organization for Standardization (Organización
Internacional para la Normalización).
Normas EIA/TIA, estándar que especifica los requisitos mínimos para
cableado de telecomunicaciones dentro de edificios comerciales.
IEEE/ANSI, Institute of Electrical and Electronics Engineers (Instituto de
Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) / American National Standards Institute
(Instituto Americano de Normas Nacionales).
IEC, International Electrotechnical Commission (ComisiónElectrotécnica
Internacional).
OSI, Open System Interconnection (Interconexión de Sistemas Abiertos).
NEMA, National Electrical Manufacturers Association.
Así como los estándares específicos siguientes:
IEC 61131-3 Estándar para el lenguaje de programación de los PLC's.
IEEE 802.11 Estándar de protocolo de comunicaciones de la IEEE
(Ethernet inalámbrico).
SCADA PARA LA EMPRESA GASEOSAS LUX S.A.
Gaseosas Lux S.A., es una fábrica de bebidas no alcohólicas miembro del grupo
Postobon S.A. y la Organización Ardila Llle; empresa que ha tenido un importante
crecimiento en los últimos anos, y que como parte de su compromiso social, ha
implementado diversos programas para el control y uso racional de los recursos
que utiliza (energía eléctrica, agua, producción de aire comprimido, vertimientos
industriales, gases y fluidos especiales).
Postobón S.A. Es una de las compañías de bebidas más grandes de Colombia.
Esta empresa cuenta con un amplio portafolio de productos que incluye bebidas
sin alcohol, zumos de frutas, agua mineral, té, y bebidas energéticas.
Implementación de SCADA en gaseosas lux s.a.
Los sistemas SCADA se utilizan principalmente en ambientes industriales
complejos o geográficamente dispersos, ya que pueden recoger la información de
una gran cantidad de fuentes rápidamente, y presentarla al operador en una forma
amigable.
Los tres componentes de un sistema SCADA son:
1. Múltiples Unidades de Terminal Remota (también conocida como UTR, RTU o
Estaciones Externas).
2. Estación Maestra y Computador con HMI.
3. Infraestructura de Comunicación.
La UTR se conecta al equipo físicamente y lee los datos de estado como los
estados abierto/cerrado desde una válvula o un interruptor, lee las medidas como
presión, flujo, voltaje o corriente. Por el equipo el UTR puede enviar señales que
pueden controlarlo: abrirlo, cerrarlo, intercambiar la válvula o configurar la
velocidad de la bomba, ponerla en marcha, pararla.
La UTR puede leer el estado de los datos digitales o medidas de datos analógicos
y envía comandos digitales de salida o puntos de ajuste analógicos.
Una de las partes más importantes de la implementación de SCADA son las
alarmas. Una alarma es un punto de estado digital que tiene cada valor normal o
alarma. La alarma se puede crear en cada paso que los requerimientos lo
necesiten. Un ejemplo de un alarma es la luz de "tanque de combustible vacío "del
automóvil. El operador de SCADA pone atención a la parte del sistema que lo
requiera, por la alarma. Pueden enviarse por correo electrónico o mensajes de
texto con la activación de una alarma, alertando al administrador o incluso al
operador de SCADA.
Características:
Configuración: permite definir el entorno de trabajo del SCADA,
adaptándolo a la aplicación particular que se desea desarrollar.
Interfaz gráfica del operador: proporciona al operador las funciones de
control y supervisión de la planta. El proceso se representa mediante
sinópticos gráficos almacenados en el ordenador de proceso y generados
desde el editor incorporado en el SCADA o importados desde otra
aplicación durante la configuración del paquete.
Módulo de proceso: ejecuta las acciones de mando pre programadas a
partir de los valores actuales de variables leídas.
Gestión y archivo de datos: almacenamiento y procesado ordenado de
datos, de forma que otra aplicación o dispositivo pueda tener acceso a
ellos.
Comunicaciones: transferencia de información entre la planta y la
arquitectura hardware que soporta el SCADA, y también entre ésta y el
resto de elementos informáticos
V. GLOSARIO DE TÉRMINOS
ICS – Industrial Control System/ Control de sistemas usados en la producción
industrial
WAN – Wide Area Network/ s una red de computadoras que abarca varias
ubicaciones físicas, proveyendo servicio a una zona, un país, incluso varios
continentes.
LAN – Local Area Network/ Una red de área locales la interconexión de uno o
varios dispositivos.
RTU – Remote Terminal Unit/ dispositivo basados en microprocesadores, el cual
permite obtener señales independientes de los procesos y enviar la información a
un sitio remoto donde se procese.
Turn Key – Termino que se refiere a servicios que ofrecen un seguimiento
exhaustivo del proceso/gestión realizada.
IP – Internet Protocol/ protocolo de comunicación de datos digitales clasificado
funcionalmente en la Capa de Red según el modelo internacional OSI.
(DNP/IP) - es una red “MAESTRO” - “ESCLAVO”, es decir, un nodo envía una
pregunta y un segundo nodo responde. Un NODO es un dispositivo DNP (RTU,
Ordenador, M871, etc.) que se encuentra conectado a la red.
LINUX – es un núcleo libre de sistema operativo
WINDOWS – familia de sistemas operativos desarrollados y vendidos
por Microsoft.
BITMAP-(.BMP)/ Viene con el sistema operativo Windows. Puede guardar
imágenes de 24 bits.
Script/En informática un guión, archivo de órdenes o archivo de procesamiento por
lotes
DDE- (Dynamic Data Exchange)/ una tecnología de comunicación entre varias
aplicaciones bajo Microsoft Windows
PLC- Controlador lógico programable/ es una computadora utilizada en
la ingeniería automática o automatización industrial, para automatizar
procesos electromecánicos.
VI. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://es.wikipedia.org/wiki/SCADA
http://appanet.cms-plus.com
http://www.etitudela.com/celula/downloads/controldeprocesos.pdf
http://www.uco.es/grupos/eatco/automatica/ihm/descargar/scada.pdf
Sistemas SCADA 2°Edición Autor: Antonio Rodriguez Penin
http://materias.fi.uba.ar
CLARKE, Gordon y REYNDERS, Deon (2004). Practical modern SCADA
Protocols: DNP3, 60870.5, and Related Systems. Elsevier, Oxford. KRUTZ,
Ronald (2006). Securing SCADA
Systems. Wiley Publishing, inc., Estados Unidos. RODRÍGUEZ PENÍN,
Aquilino (2006). Sistemas SCADA. Marcombo S.A., España.
http://kosmos.upb.edu.co/web/uploads/articulos/(A)_IMPLEMENTACION_D
E_SISTEMA_SCADA_EN_EUROCERAMICA_SA_fZpBtM_.pdf
http://www.tgi.com.co/index.php/es/nuestra-operacion/sistema-scada
http://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mvc?xid=1817
http://www.automatizar.org/2011/09/scada-para-iphone-otra-forma-de.html
http://www.sedapal.com.pe/scada;jsessionid=140D999CB0129216C071B86
498E6DA0B
http://www.sedapal.com.pe/Contenido/licitaciones/expediente14/disco1/TER
MINOS%20DE%20REFERENCIA/a.2%20Anexo%20N%2002.pdf
http://scadalux.wikispaces.com/file/view/IEEE_scada_lux_v1.