4. API 1165.pdf

Sistemas de Monitoreo,

SCADA, Interfaces

HMI, Salas de Control

4. API 1165

Ing. Nelson Yañez

Recommended Practice forPipeline SCADA Displays

API RECOMMENDED PRACTICE 1165FIRST EDITION, JANUARY 2007

Contenido1 ALCANCE 2 REFERENCIAS 3 DEFINICIONES4 CONSIDERACIONES DE INGENIERIA PARA LOS

FACTORES HUMANOS EN EL DISEÑO DE PANTALLAS

5 EL HARDWARE DE LAS PANTALLAS 6 DISPOSICIÓN DE LA PANTALLA Y LA

ORGANIZACIÓN7 NAVEGACIÓN EN LA PANTALLA 8 OBJETOS9 OBJECTOS DINAMICOS 10 CONTROL Y SELECION 11 ADMINISTRACIÓN 12 PANTALLAS DE EJEMPLO

ALCANCE Esta práctica recomendada (RP) se centra en el diseño e implementación de las pantallas utilizadas para la visualización, monitoreo y control de la información de un Sistema de Supervisión, Adquisición y Control de Datos (SCADA). El propósito principal es documentar las prácticas de la industria que ofrecen orientación a una compañía de transportes por tubería o al operador que quiere seleccionar un nuevo sistema SCADA, o actualizar o expandir un sistema SCADA existente.

Esta RP ayuda a las empresas de gasoductos y desarrolladores de sistemas SCADA en la identificación de los elementos que se consideran las mejores prácticas al desarrollar interfaces hombre-máquina (HMI). Los elementos de diseño que se discuten incluyen, pero no están limitados a, el hardware, la navegación, colores, fuentes, símbolos, técnicas de entrada de datos, y control / selección.

REFERENCIAS1. ASM Consortium Guidelines—Effective Operator Display Design. Version 2.01, July 28,

2000.2. Galitz, W. O. (1993). User-interface screen design. New York, NY: John Wiley & Sons:

Amazon.com.3. Gilmore, W.E., Gertman, D.I., & Blackman, H.S. (1989). User-computer interface in

process control a human factors engineering handbook. San Diego, CA: Academic Press.

4. Jacko, J., A., & Salvendy, G. (1996). “Hierarchical menu design: breadth, depth, and task complexity.” Perceptual and Motor Skills, 82, 1187-1201.

5. Kiger, J. I. (1984). “The depth and breath trade-off in the design of menu-driven user interfaces.” International Journal of man-machine studies, 20, 201-213.

6. O’Hara, J., Brown, W., Lewis, P. & Perensky, J (2002) Human-system design reviewguidelines. (NUREG-0700, rev. 2). Washington DC: U.S. Nuclear Regulatory Commission.

7. Paap, K. R. (1988). Design of Menus. In M. Helander (ed.) Handbook of Human-Computer Interaction (pp. 205-235). North Holland: Elsevier Science Publishers B.V.

8. Perlman, G. (1984). Making the right choices with menus. Proceedings of INTERACT. (pp. 291-295).

9. Roske-Hofstrand, R. J. & Paap, K. R. (1986). “Cognitive networks as a guide to menu organization: An application in the automated cockpit.” Ergonomics, 29(11), 1301-1311.

10. Savage, R. E. & Habinek, J. K. (1984) “A multilevel menu-driven user interface: Design and evaluation through simulation.” In J. C. Thomas & M. L. Schneider (Eds.) Human factors in computer systems, (pp. 165-186). Norwood, N.J.: Ablex.

11. Smith, S., & Mosier, J. (1986). Guidelines for designing user interface software. (ESD-TR-86-278) Hanscom Air Force Base, Massachusetts: Electronic Systems Division, AFSC.

DEFINICIONES3.1 API3.2 API Cybernetics Subcommittee: 3.3 Button Bars3.4 client server architecture3.5 control center3.6 controllers3.7 dialog box3.8 display(s): The visual presentation of text and objects on a monitor.3.9 Gestalt Principles of Perception3.10 hidden text3.11 hot spot3.12 Human Factors Engineering (HFE)3.13 Human Machine Interface (HMI.)3.14 invalid3.15 Liquid Crystal Display (LCD3.16 Monitor3.17 navigation button3.18 offscan3.19 operator3.20 poke 3.21 pop-up3.22 remote3.23 SCADA Controllable3.24 should3.25 Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)3.26 static3.27 tag

Diseño de pantalla se refiere a la forma que se arregla la información y se presenta en un monitor. Se puede variar ampliamente, dependiendo de la función que está siendo realizada por la pantalla. Por lo tanto, los requisitos de diseño, de visualización pueden ser únicos para cada pantalla, dependiendo de la función principal de la pantalla. El diseño de las pantallas deben ser realizadas para proporcionar una transferencia óptima de la información al usuario. La información deberá presentarse de manera sencilla y consistente, de una manera bien organizada, y en el lugar designado. En términos generales, las pantallas deben tener una ordenada y espaciosa apariencia, una forma sencilla de navegar a través del sistema, y las indicaciones obvias de interrelaciones.

CONSIDERACIONES DE INGENIERIA PARA LOS FACTORES HUMANOS EN EL DISEÑO DE PANTALLAS

El diseño de la pantalla debe estar guiada por los principios de la psicología de Gestalt, un término que hace referencia a las teorías de la percepción visual:

La proximidad - sistema de percepción humana intenta organizar los objetos en grupos si están cerca uno del otro en el espacio. Similitud objetos - son percibidos como un grupo o conjunto si comparten visualmente propiedades comunes, como el tamaño, color, orientación en el espacio, o el brillo. Cierre - el sistema de percepción visual humana intenta completar las figuras y establecer partes completas significativas. Figuras incompletas u objetos o símbolos, pueden ser percibidos como partes completas. Balance - Los seres humanos prefieren la estabilidad en el entorno visual percibido. La presentación de los materiales en ángulo recto y en agrupaciones verticales y horizontales es más fácil mirar que las imágenes visuales curvas o angulosas. Además, el diseño de visualización debe incorporar los principios generales de Ingeniería de Factores Humanos (HFE) discutidos en las próximas secciones.

CONSIDERACIONES DE INGENIERIA PARA LOS FACTORES HUMANOS EN EL DISEÑO DE PANTALLAS

MEMORIA A CORTO PLAZOPROPORCION SEÑAL-RUIDOPATRON DE LECTURA RAPIDACONSISTENCIACODIFICACIÓN

CONSIDERACIONES DE INGENIERIA PARA LOS FACTORES HUMANOS EN EL DISEÑO DE PANTALLAS

EL HARDWARE DE LAS PANTALLAS

Los sistemas SCADA modernos suelen utilizar la red conectada a computadores y estaciones de trabajo locales para el sub-sistema interface hombre-máquina primario.Esta tecnología ha demostrado ser rentable, escalable y fácilmente actualizado a medida que cambian las necesidades.

DISPOSITIVOS DE MONITOR • Tipos de dispositivos• Numero de Monitores por consola de controlador• Monitores Externos or RemotosRESPUESTA DEL MONITORDISPOSITIVOS DE ENTRADA DEL COMPUTADOR

DISPOSICIÓN DE LA PANTALLA Y LA ORGANIZACIÓN

CONSIDERACIONES GENERALESHERARQUIA DE DESPLIEGUETEMAS DE ADMINISTACION DE VENTANAS

• Numero de Ventanas Abiertas• Tamaño• Ubicación• Capas (Unas sobre otras)• Ampliar la imagen a monitores paralelos• Guardador de Pantalla

NAVEGACIÓN EN LA PANTALLA

CONSIDERACIONES GENERALESEl Diseño de Navegación es fundamental para el uso exitoso del sistema SCADA por el controlador.

Una planificación significativa se requiere basado en la capacidad del software y de funcionamiento del sistema SCADA.

Se debería adquirir información al respecto de los desarrolladores y los controladores. Un primer paso en este proceso podría incluir la información y capacitación del proveedor respecto a la capacidad de su software y las técnicas de navegación disponibles.

Debe ser plenamente comprendido el uso de la ventanas, capas (Unas sobre otras) y las capacidades de menú antes del proceso de diseño.

TECNICAS DE NAVEGACIÓN

Técnicas de navegación son las diversas formas en que un controlador puede interactuar con las pantallas SCADA. Un elemento clave en el diseño de esquemas de navegación es proporcionar múltiples métodos de acceso a cualquier pantalla. Ejemplos de técnicas de navegación incluyen, pero no se limitan a, los menús, las barras de botones, puntos calientes, y los botones de navegación. A veces los botones del ratón se utilizan para realizar diferentesfunciones sobre la base de las técnicas de navegación utilizadas. Las teclas del teclado se pueden utilizar de una manera similar.El controlador debe ser capaz de acceder a las pantallas necesarias con un número mínimo de pulsaciones de teclas o clics del ratón, y debe permitir navegar a través de pantallas con un solo dispositivo de entrada. Por ejemplo, al navegar por disposición jerárquica, una acción individual (por ejemplo, clic con el ratón) podría permitir al usuario navegar a otro nivel de visualización. Una sola acción también podría permitir que el usuario alterne entre las dos últimas pantallas.

NAVEGACIÓN EN LA PANTALLA

NAVEGACIÓN EN LA PANTALLA ACERCAMIENTO, PANEO Y SOBREPOSICIONES

Se debe considerar la densidad de información y / o el número de símbolos en una pantalla gráfica para permitir que un controlador pueda ver fácilmente lo que está pasando. Cuando la densidad de la pantalla es demasiado alta, el uso del acercamiento, paneo, capas y técnicas de superposición pueden ser considerados para ciertos tipos de pantallas tales como mapas y tendencias. Estas técnicas permiten al controlador elegir un nivel de detalle en función de sus necesidades. Funciones de acercamiento y paneo se suelen asignar a un botón del ratón, mientras que las capas y superposiciones son llamados por botones. Pantallas de tendencia son un ejemplo típico de la prestación de acercamiento debido a la cantidad de datos disponibles. El acercamiento permite que el controlador pueda reducir el número de puntos de una tendencia, lo que mejora la capacidad de interpretar la tendencia.

OBJETOS

CONSIDERACIONES GENERALES En las pantallas SCADA, los objetos se definen como cualquier tipo de símbolo o de texto que transmite información al controlador. Cada objeto tiene atributos o características tales como el color, tamaño, forma, relleno, etc, que se utilizan para mejorar o fortalecer el significado al controlador.

El cuidado diseño y planificación de un buen conjunto de pantallas deben incorporar una combinación adecuada de estos diferentes tipos de objetos.

Debe haber una clara diferencia entre objetos controlables y no controlables. Esto se puede hacer con el color, bordes, fuentes, poner de relieve, símbolos, etc

OBJETOSCOLOREl uso del color es una forma eficaz de aumentar la recopilación de información y capacidad de procesamiento de un controlador y puede dramáticamente mejorar las tareas de búsqueda e identificación, cuando se aplica correctamente. El color es muy eficaz para poner de relieve los datos relacionados que sedistribuirán a través de una pantalla.

Las siguientes son algunas pautas a considerar al elegir el color:

Numero de colores

Selección del Color

Significado de los Colores

Redundancia

OBJETOSSIMBOLOS Y FORMASEl uso de símbolos ayudan a la comprensión y la detección más que un simple texto sin formato. La creación de un estándar, con un conjunto coherente de símbolos es esencial al diseño de pantalla eficaz y comprensible. Bibliotecas de símbolos estándar deben ser utilizados en el desarrollo de todas las pantallas, en todos los sistemas. Los símbolos deben ser usados para representar los componentes del equipo y el flujo del producto. Deben tener significados evidentes y ser diseñado para parecerse a los objetos, procesos u operaciones que representan. Consistente tamaño del símbolo debe utilizarse en todas las pantallas y las imágenes elegidas deben ser identificables desde la distancia máxima y bajo las condiciones mínimas de iluminación ambiental. Los símbolos se dibujan típicamente como formas sólidas. Los símbolos deben ser tan simple como sea posible para reducir la distorsión. Consideraciones se pueden tener como el uso de patrones y rellenado para demostrar detalle adicionales. Un ejemplo sería el uso de un símbolo de relleno (lineal o de área) proporcional al valor del dato, tal como un volumen de recipiente que se muestra proporcional el relleno de un símbolo de botella.

ANIMACIÓN Animación para pantallas SCADA se refiere a los cambios dinámicos en el tamaño, forma, orientación y el movimiento de un objeto atado a variables en el sistema SCADA, tales como valores analógicos y de estado. El uso de la animación es a menudo restringido, ya que puede ser una distracción para el controlador. Animación simple, sin embargo, puede ser usado efectivamente en ciertas situaciones. Los ejemplos incluyen barras de tamaño variable para lecturas analógicas de nivel de los tanques y seguimiento de lotes.

TEXTODos factores relevantes a tener en cuenta para la legibilidad y comprensión de textos son en formato del texto y el contenido. El contenido incluye lo que debe mostrarse mientras el formato describe la mejor manera en que se debe presentar el texto. Se debe tener en cuenta lo siguiente:

• Formato• Contenido• Etiquetas• Mensajes• Abreviaciones

OBJETOS

OBJECTOS DINAMICOS CONSIDERACIONES GENERALES Lo dinámico de un objeto hace referencia a los cambios en las características de un objeto asociados con cambios en el punto (s) de la base de datos vinculada a ese objeto. En general, estos cambios del punto de la base de datos puede consistir en cambios en el valor / estado y los cambios en los atributos de los datos relacionados con el punto. Características de los objetos que pueden ser alterados para reflejar diferentes valores / estados y atributos de datos incluyen el color, forma, textura, superficie, llenado de la línea, y el texto. Es una práctica común en la industria utilizar el color y el texto como las características de los objetos primarios para mostrar objetos dinámicos. Sin embargo, otras características podrían ser considerados, tales como relleno de línea para visualizar el nivel en un tanque.

VALORES DE DATOS

Cada punto de base de datos tiene un estado o valor. Algunos puntos, como estados, tienen dos o más estados discretos, mientras que otros, como los análogos, acumuladores y depósitos, tienen un valor numérico. Es importante que el estado o valor actual, o al menos el último estado conocido o valor, de un punto de la base de datos se muestre y que sea reconocible por el controlador. Para los puntos que utilizan varias características de objeto a indicar, estados o valores, por lo menos una de las características debe persistir cuando se aplican los atributos de datos.

Se tienen los siguientes tipos de datos:

• Puntos de la base de datos de estados discretos• Puntos de la base datos numéricos

OBJECTOS DINAMICOS

OBJECTOS DINAMICOS ATRIBUTOS DE DATOS

Cada punto de la base de datos dentro de un sistema SCADA tiene muchos datos posibles atributos más allá de su valor real. Un atributo de datos se refiere a una cualidad o característica del punto. Es importante que un controlador puede ver fácilmente tanto el valor de los datos y los atributos de los datos en una pantalla, sobre todo los atributos de datos que indican que el valor de puntos / estado es poco fiable.

Estado de DatosLa lista de los estados de datos: • On-scan / Off-scan• Alarma / Normal• Falla de Comunicación/ Comunicación Normal• Alarma Inhibida / Alarma Activada• Sin Reconocimiento/ Reconocido• Información Tag / No Tag

Jerarquía de atributos de dados y técnicas de despliegue

Un enfoque coherente para mostrar los atributos de datos es importante. Todas las pantallas deben utilizar la misma técnica para cada atributo de datos cuando sea factible. Visualización de todos los atributos de datos para cada punto no es práctico. Por lo tanto, debe considerarse la posibilidad de crear una jerarquía de atributos de datos de tal manera que el controlador sólo vería los atributos más importantes.

CONTROL Y SELECION SELECCIÓN DE OBJETO

El término "punto de selección" como se usa en este documento, es el control que se coloca en la parte superior de un objeto que causa que ocurra una acción cuando se hace clic. El área de los “puntos de selección” debe ser de tamaño suficiente para que los objetos o botones puedan ser precisamente seleccionados. Un “punto de selección” que es demasiado pequeño puede conducir a la frustración al intentar seleccionar un objeto. La acumulación de puntos de selección no es una buena idea, ya que puede dar lugar a resultados impredecibles. Debería considerarse la posibilidad de diferenciar los objetos que se pueden controlar y cuáles no. Algunas técnicas utilizadas en la en la industria incluyen hacer la etiqueta del objeto de un color si es controlable y otro color si no lo es, el cambio de la la forma del puntero del ratón cuando se coloca sobre el objeto, o la aplicación de un borde al objeto.

SELECCIÓN DE OBJETO CONT…

Los ejemplos en el Apéndice A1-2 y A1-3 utilizan etiquetas de objetos blancos para dispositivos que no son controlables, y las etiquetas de objeto cian para dispositivos controlables. Muchas veces, la selección de un punto de selección para un objeto es la navegación a otra pantalla. Esta pantalla es generalmente una pantalla de tipo pop-up que identifica los comandos disponibles para el dispositivo asociado con el objeto. También es importante identificar y verificar si eldispositivo ha sido correctamente seleccionado. Típicamente, un dispositivo puede ser operado desde muchas pantallas. Por ejemplo, una bomba puede ser iniciado desde una pantalla de tuberías general o una pantalla de gradiente hidráulico. Tenga en cuenta la situación de otros dispositivos relacionados para determinar si el dispositivo principal debe ser controlable desde una pantalla que no contenga esos dispositivos relacionados.

CONTROL Y SELECION

EJECUCIÓN DE COMANDOS El control de los dispositivos de un ducto debe requerir dos o más acciones antes de enviar un comando al dispositivo de campo. Esto evita que un fuera de lugar o clic del ratón pueda operar un dispositivo de campo. Una técnica común es seleccionar-antes de-operar donde se selecciona un dispositivo de un pantalla y luego se requiere otro clic del ratón en otro lugar para operar el dispositivo.

Por ejemplo, se puede seleccionar una válvula primero y luego se selecciona un botón de apertura para emitir una orden de apertura a la válvula. También es una práctica común para requerir dos clics del ratón en una pantalla de control emergente para ejecutar un comando. Por ejemplo, después de que una válvula ha sido seleccionada, el control emergente puede requerir un botón de apertura o cierre a seleccionar y luego un botón de ejecución para ser seleccionado.

CONTROL Y SELECION

EJECUCIÓN DE COMANDOS

Algunos comandos pueden requerir el ingreso de datos. Un ejemplo es una consigna analógica. Al igual que con otros comandos, dos o más acciones deberían ser requerida antes de enviar la consigna al campo.

Una técnica común es seleccionar el valor analógico, introduzca el nuevo valor a través de un emergente y, a continuación, seleccione el botón de ejecución. Retroalimentación apropiada debe ser proporcionada para indicar el éxito o el fracaso de un comando de controlador.

El fracaso de un comando podría estar indicado por un mensaje de alarma, el símbolo del dispositivo parpadea en un color único, o el texto al lado del símbolo del dispositivo. El éxito de un comando podría ser indicado por el símbolo del dispositivo y el estado del texto cambiar al nuevo estado.

CONTROL Y SELECION

GESTIÓN DE ERROR Mostrar las técnicas de diseño deben incluir la gestión de errores. La gestión de los errores más efectivo es un diseño de la interfaz que minimiza las entradas no válidas.

Puede cometer errores, y la interfaz funcional deben incluir disposiciones para la gestión de errores y equivocaciones relacionados con tareas funcionales realizadas por el usuario.

La interfaz debe permitir la corrección y recuperación fácil al mismo tiempo proteger la aplicación de errores de usuario catastróficos. Los mensajes de error son mensajes alfanuméricos que deben mostrar un valor incorrecto cuando se introduce o una mala selección se realiza.

CONTROL Y SELECION

GESTIÓN DE ERROR CONT…

Por ejemplo, un controlador puede introducir un valor de ajuste de una descarga que se encuentra fuera del rango de operación válida. Un mensaje de error podría identificar el valor fuera de rango y solicitar un nuevo valor de ajuste. Idealmente, el mensaje de error sería mostrar el intervalo de entrada válido. El diseño de la pantalla también debe apoyar los mensajes informativos y de advertencia. Estos mensajes se generan normalmente basadas en un comando en ejecución.

Por ejemplo, el envío de un comando puede generar un mensaje de advertencia de que el comando viola un procedimiento operativo. Este mensaje de advertencia podría permitir que el controlador tenga la oportunidad de cancelar el comando antes de su emisión al dispositivo de campo o para proceder a la ejecución de comandos.

CONTROL Y SELECION

ADMINISTRACIÓN CONSISTENCIA DENTRO DE UNA EMPRESA En este documento se reconoce que cada compañía de ductos puede tener un enfoque diferente para la implementación de sistemas SCADA y, por lo tanto, no todos los elementos de esta práctica recomendada pueden ser aplicables. Una consideración importante es asegurar que la interface para el operador proporcione la mayor coherencia posible en la funcionalidad y la apariencia.DOCUMENTACIÓN Debido a que las interfaces de operador SCADA pueden ser extensas y detalladas, es importante que las normas de la interface de operador de la empresa sean documentadas. La documentación debe ser revisada periódicamente por precisión y ser actualizada según sea necesario. COHERENCIA ENTRE CENTROS DE CONTROL Y LUGARES REMOTOSPara evitar confusiones y mejorar la comunicación entre el personal de control de centros y personal de campo, pantallas, paneles de control, y otros indicadores que se utilizan en ambas ubicaciones deben ser consistentes. Esto podría incluir, pero no limitarse a, colores, símbolos, texto y etiquetas. Convenciones de nombres incluyendo etiquetas de equipos, nombres de las emisoras, y otros identificadores entre el centro de control y lugares remotos deberán estar normalizados.

MOC (GESTIÓN DEL CAMBIO)

Todos los cambios de presentación deben seguir un proceso de Gestión del Cambio (MOC). “OPS AdvisoryBulletin ADB-03-09” resalta algunas de las preocupaciones con un control inadecuado de los cambios del sistema SCADA:

• Mantenimiento y Pruebas• Administración de la versión

ADMINISTRACIÓN

PANTALLAS DE EJEMPLO

El contenido del Apéndice A de esta norma proporciona muestras de varios tipos de pantallas que podrían ser considerados en el diseño de interfaces de SCADA. El juego de símbolos de muestra y pantallas muestran tener en cuenta la información proporcionada en este documento y proporciona ejemplos de pantallas basadas en las técnicas aceptadas por la industria de ductos de líquidos. Los tipos de pantallas utilizadas son una función de el uso previsto del sistema SCADA, la complejidad de la operación del ducto, y filosofía de operación de la empresa.

PANTALLAS DE EJEMPLO

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