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• Julio Cesar Jimenez Calopino

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SISTEMA SCADA (grupo2)

OBJETIVOS Los sistemas Scada se conciben principalmente como una herramienta de supervisión y mando. Entre sus objetivos podemos destacar: Economía: Es más fácil ver que ocurre en la instalación desde la oficina que enviar a un operativo a realizar la tarea. Accesibilidad: Un parque eólico al completo (velocidad de cada rotor, producción de electricidad), lo tenemos en un clic de ratón encima de la mesa de trabajo lo que será posible modificar los parámetros de funcionamiento. Mantenimiento: La adquisición de datos materializa la posibilidad de obtener datos de un proceso, almacenarlos y presentarlos de manera inteligible para un usuario no especificado. Gestión: Todos los datos recopilados pueden ser valorados de múltiples maneras mediante herramientas estadísticas, graficas, valores tabulados, etc, que permiten explotar el sistema con el mejor rendimiento posible. Flexibilidad: Cualquier modificación de algunas de las características del sistema de visualización (añadir el estado de un contador de piezas, realizar algún calculo) no significa un gasto en tiempo y medios, pues no hay modificación físicas que requieran la instalación de un cableado o el contador. Conectividad: Se buscan sistemas abiertos, es decir, sin secretos ni sorpresas para el integrador. La documentación de los protocolos de comunicación actuales permite la interconexión de sistemas de diferentes proveedores y evita la existencia de lagunas informativas que puedan causar fallos en el funcionamiento o en la seguridad. Todos los sistemas, de mayor o menor complejidad, orientados a lo anteriormente dicho, aparecen bajo uno de los nombres más habituales para definir esta relación: MMI: Man Machime Interface, Interfase Hombre-Máquina. HMI: Human Machine Interface, Interfase Humano-Maquina. VENTAJAS Cuando hablamos de un sistema SCADA no hay que olvidar que hay algo que las pantallas que nos informan de cómo van las cosas de nuestra instalación. Tras estas se encuentran multitud de elementos de regulación y control, sistemas de comunicaciones y múltiples utilidades de software que pretenden que el sistema funcione de forma eficiente y segura. Las ventajas más evidentes de los sistemas de control automatizado y supervisado (SCADA) podemos enumerarlas a continuación: El actual nivel de desarrollo de los paquetes de visualización permite la creación de aplicaciones funcionales sin necesidad de ser un experto en la materia. Cualquier tipo de sensores y actuadores puede integrarse en un programa de PLC mediante las múltiples tarjetas de adquisición disponibles (tensión, corriente, sondas de temperatura, etc.). Gracias a las herramientas de diagnóstico se consigue una localización más rápida de errores. Esto permite minimizar los periodos de paro en las instalaciones y repercute en la deducción de costes de mantenimiento.

Un sistema de control remoto (RTU) puede definirse de manera que pueda funcionar de forma autónoma, aun sin comunicaciones con la estación maestra. El concepto de telemantenimiento permite realizar modificaciones de software en las estaciones remotas (RTU) desde el centro de control. Los programas de control pueden documentarse convenientemente de manera que puedan ser fácilmente interpretados por los técnicos de mantenimiento. Un conjunto de manuales de usuario y documentación técnica adecuados permitirán el manejo satisfactorio por terceras personas.

CONTROL Engloba toda la parte de automatización y control de procesos. Estos niveles engloban los diferentes flujos de información que se dan entre los elementos de cada uno de ellos (comunicación horizontal) y el intercambio de información que se da entre los diferentes niveles (comunicación verbal). La finalidad de este organigrama es disponer de la máxima información posible sobre el estado operativo global de la empresa para planificar las acciones de producción: _Conocer la demanda prevista para planificar la producción a corto, medio y largo plazo, y coordinar compras y logística (ERP). _Conocer las existencias de material disponibles para aplicar en el proceso productivo y decidir si hay que planificar nuevas compras (MES, Gestión de Almacén). _Coordinar los ciclos de Mantenimiento Preventivo para conocer la disponibilidad de maquinaria y la capacidad operativa durante el tiempo de producción previsto (MES, Mantenimiento). Conocer el estado operativo de planta (CONTROL, Scada). En el caso de relación con el exterior (proveedores de producto necesario para el desarrollo del proceso) la comunicación se extiende hacia fuera (SCM, Supply Chain Management, Gestión de Suministros). Este concepto es viable gracias a la aplicación generalizada de los principios de estandarización y escalabilidad a todos los niveles (comunicación, interfaces, tratamiento de los datos y automatización). Los tres niveles no tienen límites claramente definidos. Las herramientas ERP van asimilando capacidades propias de nivel MES delas misma manera que las aplicaciones de Control (Scada) van adquiriendo prestaciones del nivel superior (MES) al disponer de herramientas de comunicación con bases de datos y con aplicaciones internas y externas. SISTEMAS SCADA Los sistemas SCADA originalmente se diseñaron para cubrir las necesidades de un sistema de control centralizado, sobre procesos o complejos industriales distribuidos sobre áreas geográficas muy extensas. Tal es así que en la definición clásica de un sistema SCADA se hace referencia a esta característica. Hoy en día, con el desarrollo de las redes digitales, la definición se tiene que modificar para incluir esta nueva forma de conectividad. Esquemáticamente, un sistema SCADA conectado a un proceso automatizado consta de las siguientes partes:

Proceso Objeto del control: Es el proceso que se desea supervisar. En consecuencia, es el origen de los datos que se requiere colectar y distribuir. Adquisición de Datos: Son un conjunto de instrumentos de medición dotados de alguna interfase de comunicación que permita su interconexión. SCADA: Combinación de hardware y software que permita la colección y visualización de los datos proporcionados por los instrumentos. Clientes: Conjunto de aplicaciones que utilizan los datos obtenidos por el SISTEMA SCADA ARQUITEURA DE UN SISTEMA SCADA EL desarrollo del ordenador personal ha permitido su implantación en todos los campos del conocimiento y a todos los niveles imaginables. Las primeras incursiones en el campo de la automatización localizaban todo el control en el PC y tendrían progresivamente a la distribución de la planta, de esta manera el sistema queda dividido en tres bloques principales. . software de adquisicion de datos y control (scada) .sistema de adquisición y mando (sensores y actuadores) . sistema de interconexión (comunicación ) El Hardware Mediante los denominados buses de campo , los controladores de proceso (generalmente autómatas programables o sistemas de regulación ) envían la información a los servidores de datos los cuales a su vez intercambian la información con niveles superiores del sistema automatizado a través de redes de comunicación de area local . Está formado por: Interfase Hombre –maquina Ordenador Central o MTU (master terminal unit). Ordenadores Remotos o RTU’s (remote terminal units). Red de comunicación o INTERFACES DE COMUNICACIÓN

Interfase Hombre –maquina Comprende los sinopticos de control y los sistemas de presentación grafica. La función de un panel sinoptico es la de representar de forma simplificada el sistema bajo control . En un principio los paneles sinopticos eran de tipos estatico colocados en grande paneles plagados de indicadores y luces, con el tiempo han sido evolucionado juntos al software , en forma de presentaciones graficas en pantallas de visualización . ORDENADOR CENTRAL O MTU (MASTER TERMINAL UNIT) Se trata del ordenador principal del sistema el cual supervisa y recoge la información del resto de las subestaciones, bien sean otros ordenadores conectados (en sistemas complejos) a los instrumentos de campo o directamente sobre dichos instrumentos. Este ordenador suele ser un PC, el cual soporta el HMI. De esto se deriva que el sistema SCADA más sencillo es el compuesto por un único ordenador, el cual es el MTU que supervisa toda la estación. Las funciones principales de la MTU • Interroga en forma periódica a las RTU’s, y les transmite consignas; siguiendo usualmente un esquema maestro-esclavo.

• Actúa como interfase al operador, incluyendo la presentación de información de variables en tiempo real, la administración de alarmas, y la recolección y presentación de información historizada. • Puede ejecutar software especializado que cumple funciones específicas asociadas al proceso supervisado por el SCADA. Por ejemplo, software para detección de pérdidas en un oleoducto. ORDENADORES REMOTOS O RTU’S (REMOTE TERMINAL UNITS) Esto ordenadores están situados en los nodos estratégicos del sistema gestionando y controlando las subestaciones del sistema, reciben las señales de los sensores de campo, y comandan los elementos finales de control ejecutando el software de la aplicación SCADA. Se encuentran en el nivel intermedio o de automatización, a un nivel superior está el MTU y a un nivel inferior los distintos instrumentos de campo que son los que ejercen la automatización física del sistema, control y adquisición de datos. Estos ordenadores no tienen por qué ser PCs, ya que la necesidad de soportar un HMI no es tan grande a este nivel, por lo tanto suelen ser ordenadores industriales tipo armarios de control, aunque en sistemas muy complejos pueden haber subestaciones intermedias en formato HMI. INTERFACES DE COMUNICACIÓN La interfaz de comunicación consta de distintos elementos: • La base del sistema de comunicación es el BUS de Campo que es el que transporta la información y las ordenes de control; éste vendrá definido en función del tamaño del sistema SCADA (número de E/S del sistema), distancias entre RTUs y/o disponibilidad del servicio público de comunicación (para sistemas SCADA de tipo red WAN en interconexión entre distintas plantas). • Los Modems que conectan físicamente los RTUs y el MTU al BUS. • El módulo de comunicaciones contiene los drivers de conexión con el resto de elementos digitales conectados, entendiendo el driver como un programa (software) que se encarga de la iniciación del enlace, aplicación de los formatos, ordenación de las transferencias, etc., en definitiva, de la gestión del protocolo de comunicación. Estos protocolos pueden ser abiertos (ModBus, FieldBus, Map, etc.), o propios de fabricante.

PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS SCADA COMO ELEGIR UN SISTEMA SCADA Para evaluar si un sistema SCADA es necesario para manejar una instalación dada, el proceso a controlar debe cumplir las siguientes características: El número de variables del proceso que se necesita monitorear es alto. El proceso está geográficamente distribuido. Esta condición no es limitativa, ya que puede instalarse un SCADA para la supervisión y control de un proceso concentrado en una localidad. Las información del proceso se necesita en el momento en que los cambios se producen en el mismo, o en otras palabras, la información se requiere en tiempo real. La complejidad y velocidad del proceso permiten que la mayoría de las acciones de control sean iniciadas por un operador. En caso contrario, se requerirá de un Sistema de Control Automático, el cual lo puede constituir un Sistema de Control Distribuido, PLC's, Controladores a Lazo Cerrado o una combinación de ellos IMPLANTACIÓN DE UN SISTEMA SCADA FUNCIONAL

Cuando una empresa decide implementar un sistema SCADA sobre su instalación hay 5 fases básicas a tener en cuenta para llevar a cabo el proceso: Fase1 El diseño de la arquitectura del sistema. Esto incluye todas las consideraciones importantes sobre el sistema de comunicaciones de la empresa (Tipo de BUS de campo, distancias, número de E/S, Protocolo del sistema y Drivers...). También se verán involucrados los tipos de dispositivos que no están presentes en la planta pero que serán necesarios para supervisar los parámetros deseados. Fase2 Equipación de la empresa con los RTUs necesarios, comunicaciones, equipos HMI y Hardware en general. Adquisición de un paquete software SCADA adecuado a la arquitectura y sistemas de la planta. Fase3 La instalación del equipo de comunicación y el sistema PC. Fase4 Programación, tanto del equipamiento de comunicaciones como de los equipos HMI y software SCADA. Fase5 Testeo del sistema o puesta a punto, durante el cual los problemas de programación en comunicaciones como en el software SCADA son solucionados.