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SISTEMAS SCADA

NOMBRE: JORGE PABLO R. GARCÍA PEREDA

CURSO: INSTRUMENTACIÓN DIGITAL Y REDES INDUSTRIALES

MODALIDAD: TECSUP VIRTUAL

FECHA: 18 DE MARZO DEL 2015

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INDICE

1.- Esquema básico de un sistema SCADA. ………………………………………………………………………….…….…3

2.- Funciones principales de un sistema SCADA. …………………………………………………….………………….…4

3.- Prestaciones que debe ofrecer un SCADA. …………………………………………………………………….………..5

4.- Requisitos que debe cumplir un SCADA. …………………………………………………………………………….…..5

5.- Componentes de Hardware y Software que debe tener un SCADA. …………………….……….………….6

6.- Protocolos y buses de campo usados para la comunicación en un sistema SCADA. ……………...….8

7.- Bibliografía. …………………………………………………………………………………………………………………………….10

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SISTEMAS SCADA

1. ESQUEMA BASICO DE UN SISTEMA SCADA

El esquema básico de un sistema SCADA (supervisión, control y adquisición de datos) está formado por:

A) INTERFAZ DE USUARIO: Conocido como “HMI” (Interfaz Hombre-Máquina) es el medio por la cual se pueden comunicar las personas u operadores con las máquinas para que así los usuarios puedan operar y controlar los sistemas de control y que esta a su vez envíe una retroalimentación para ayudar al operador a tomar decisiones y realizar tareas.Las interfaces de usuario incluyen cosas como menús, ventanas, teclado, ratón y algunos otros sonidos, en general todos aquellos canales por los cuales se permite la comunicación entre el hombre y los sistemas de control.Un HMI representa una ventana a un proceso, y esta ventana puede ser implementada en paneles de control y visualización.

B) UNIDAD DE CONTROL : Está formado por el procesador digital y por el dispositivo de almacenamiento de datos. Las unidades de control sirven para gestionar las siguientes tareas en un Sistema SCADA:

Controlar los datos en tiempo real. Controlar el procesamiento de información. Controlar el almacenamiento en disco de la información. Controlar los recursos de la sala de control. Controlar las conexiones con otras aplicaciones. Controlar el correcto funcionamiento del “HMI”. Controlar el flujo de información con la interfaz de usuario a través de la “Red de

usuario”. Controlar el flujo de información con los dispositivos de campo a través de la “Red de

campo”.

C) DISPOSITIVOS DE CAMPO: Los dispositivos de campo son aquellos que actúan directamente sobre el proceso productivo. Entre los dispositivos de campo más conocidos están: Los sensores Los Actuadores Los Transmisores Los Controladores Los transductores.

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El esquema básico de un Sistema SCADA puede observarse en la figura siguiente:

FIGURA N° 1: ESQUEMA BASICO DE UN SISTEMA SCADA

2. FUNCIONES DE UN SISTEMA SCADA

Las funciones básicas de un Sistema SCADA vienen a ser la supervisión, control y la adquisición de datos las cuales se describen a continuación:

A) SUPERVISIÓN : Esta función sirve para observar la evolución y el comportamiento de las variables de control y las variables significativas del estado del proceso.

B) CONTROL : Los controladores actúan sobre el proceso modificando la forma en que trabajan para optimizarlo. Generalmente actuando sobre reguladores autónomos y/o PLC’s modificando consignas, niveles de alarma, etc.

C) ADQUISICIÓN DE DATOS : Esta función sirve para recolectar la información del proceso, procesarla y almacenarla.

Entre otras funciones presentes en un Sistema SCADA encontramos:

D) BASES DE DATOS : Esta función se encarga de la gestión de históricos de datos y variables de interés mediante el acceso a bases de datos.

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E) PRESENTACIÓN : Esta función se encarga de representar gráficamente los datos del proceso, creación de interfaces de operario y esquemas que reproducen el proceso supervisado.

F) EXPLOTACIÓN : Esta función se encarga de la explotación de los datos adquiridos para el control estadístico del proceso, gestión de la producción, etc.

G) TRANSMISIÓN : Esta función se encarga de transmitir la información con los dispositivos de campo y otros PC.

3. PRESTACIONES DE UN SISTEMA SCADA

Un Sistema SCADA debe estar en disposición de ofrecer las siguientes prestaciones:

A) CREACION DE PANELES DE ALARMA : Estos paneles exigen la presencia del operador para reconocer una parada o situación de alarma, con registros de incidencia.

B) GENERACION DE HISTORICOS DE PLANTA : Estos históricos deben tener la posibilidad de ser volcados a hojas de cálculo para su posterior procesamiento.

C) EJECUCION DE PROGRAMAS : Usados para modificar las leyes de control, o incluso anular o modificar las tareas asociadas a los autómatas bajo ciertas condiciones.

D) PROGRAMACION NUMERICA : Esta prestación permite realizar cálculos aritméticos de elevada resolución sobre la CPU del ordenador.

Con estas prestaciones se podrán desarrollar aplicaciones basadas en PC, con captura de datos, análisis de señales, presentaciones en pantalla, envío de resultados a disco o impresora, control de actuadores, etc.

4. REQUISITOS DE UN SISTEMA SCADA

Los requisitos básicos de un Sistema SCADA para ser óptimo en el presente y estar disponible a futuras ampliaciones en un futuro son las siguientes:

A) SISTEMAS DE ARQUITECTURA ABIERTA : Los Sistemas SCADA deben ser de arquitectura abierta para ser capaces de crecer en un futuro o adaptarse a las necesidades cambiantes de la empresa.

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B) COMUNICACIÓN ACCESIBLE : El Sistema Scada debe comunicarse con total facilidad y de forma transparente para el usuario con el equipo de planta y con el resto de la empresa (acceso a redes locales y de gestión).

C) PROGRAMAS DE FACIL INSTALACION : Los programas deberán ser sencillos de instalar, sin excesivas exigencias, y fáciles de utilizar, con interfaces amables con el usuario.

5. COMPONENTES HARDWARE Y SOFTWAREDE UN SISTEMA SCADA

5.1. COMPONENTES HARDWARE : Un Sistema SCADA como aplicación software industrial, necesita ciertos componentes inherentes de hardware en su sistema, para poder tratar y gestionar la información captada. Entre estos componentes hardware se encuentran los tres componentes fundamentales del SCADA: los MTU, RTU y sistema de comunicaciones además de los instrumentos de campo.

A) UNIDAD TERMINAL MAESTRA (MTU) : Es un conjunto de equipos (o una única PC) que se encarga de supervisar y recoger la información de los RTU (unidades terminales remotas), actuar como interfaz con el operador y ejecutar el software especializado que cumplen con funciones específicas.

B) UNIDAD TERMINAL REMOTA (RTU) : Estas unidades se encargan básicamente de recibir las señales de los sensores de campo y comandar los elementos finales de control, aunque pueden dependiendo del tipo de RTU pueden tener funciones adicionales como capacidad del control, cálculo y almacenamiento de variables del proceso, etc.

C) SISTEMA DE COMUNICACIONES: Su función principal es comunicar las unidades terminales maestras (MTU) con las unidades terminales remotas (RTU) a través de distintos medios de transmisión.

D) INSTRUMENTOS DE CAMPO : Son todos aquellos que permiten tanto realizar la automatización o control del sistema (PLC’s, controladores de procesos industriales, y actuadores en general) como los que se encargan de la captación de información del sistema (sensores y alarmas)

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FIGURA N° 2: COMPONENTES HARDWARE DE UN SISTEMA SCADA

5.2. COMPONENTES SOFTWARE : Los módulos o componentes software que permiten realizar las actividades de un Sistema SCADA son los siguientes:

A) CONFIGURACIÓN : Dentro del módulo de configuración el usuario define las pantallas gráficas o de texto que va a utilizar, importándolas desde otra aplicación o generándolas desde el propio SCADA. También durante la configuración se seleccionan los drivers de comunicación que permiten el enlace con los elementos de campo y la conexión o no en red de estos últimos, se selecciona el puerto de comunicación sobre el ordenador y los parámetros de la misma.

B) INTERFAZ GRAFICO DEL OPERADOR : Este módulo proporciona al operador las funciones de control y supervisión de la planta. El proceso a supervisar se representa mediante sinópticos gráficos almacenados en el ordenador del proceso y generados desde el editor incorporado en el SCADA o importados desde otra aplicación de uso general (como autocad) durante la configuración del paquete.

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C) MODULO DE PROCESO : Ejecuta las acciones de mando pre-programadas a partir de los valores actuales de variables leídas. Sobre cada pantalla se puede programar relaciones entre variables del ordenador o del autómata que se ejecutan continuamente mientras la pantalla esté activa. La programación se realiza por medio de bloques de programa en lenguaje de alto nivel (C, Basic, etc.).

Es muy frecuente que el sistema SCADA confié a los dispositivos de campo, principalmente autómatas, el trabajo de control directo de la planta, reservándose para si las operaciones propias de la supervisión, como el control del proceso, análisis de tendencias, generación de históricos, etc.

D) GESTION Y ARCHIVO DE DATOS : Se encarga del almacenamiento y procesado ordenado de datos, según formatos inteligibles para periféricos hardware (impresoras, registradoras) o software (bases de datos, hojas de cálculo) del sistema, de forma que otra aplicación o dispositivo pueda tener acceso a ellos.

E) COMUNICACIONES: Se encarga de la transferencia de información entra la planta y el hardware que soporta el SCADA, y entre ésta y el resto de elementos informáticos de gestión.

6. PROTOCOLOS Y BUSES DE CAMPO USADOS EN UN SISTEMA SCADA

6.1. PROTOCOLOS : Existen diversos protocolos usados en un Sistema SCADA y estos están optimizados para los diferentes niveles de automatización, por ejemplo tenemos Fieldbus Fundation, Profibus y Hart que están diseñados para instrumentación de control de procesos, en cambio Devicenet y SDC están optimizados para el mercado de los dispositivos discretos (on-off) de detectores, actuadores e interruptores, donde el tiempo de respuesta y repetibilidad son factores críticos. Entre los protocolos de comunicación más conocidos tenemos:

Hart Modbus Profibus Fieldbus Fundation DeviceNet Interbus-S Can Asi

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6.2. BUSES DE CAMPO : El bus de campo constituye el nivel más simple y próximo al proceso dentro de la estructura de comunicaciones industriales. Hay diversos buses según fabricantes y agrupaciones de fabricantes, siendo los más extendidos los siguientes:

A) MODBUS MODICON: Define un protocolo de comunicación maestro-esclavo. Su principal inconveniente es que no está reconocido por ninguna norma internacional.

B) BITBUS : Marca registrada por INTEL. De bajo coste y altas prestaciones Intel cedió a dominio público el estándar, por lo que se considera un estándar abierto. Está reconocido por la normativa IEE 1118. Se trata de un bus síncrono, cuyo protocolo se gestiona completamente mediante el microcontrolador 8044.

C) PROFIBUS : impulsado por los principales fabricantes alemanes. Está impulsado por ser un estándar abierto y bajo norma DIN 19.245.

D) S-BUS : No es un bus de campo propiamente dicho, sino un sistema multiplexor/demultiplexor que permite la conexión de E/S remotas a través de dos pares trenzados.

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BIBLIOGRAFIA

1. Rodríguez Penin, Aquilino. Sistemas SCADA,3era Edición. Marcombo.

1. Rodríguez Penin, Aquilino. Sistemas SCADA Guía Práctica, 1era Edición. Marcombo.