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Informtica y Comunicaciones Industriales
Informtica y comunicaciones Industriales
Tema-2
Software de Control de Supervisin
Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA)
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Contenidos
1. Introduccin a la supervisin
2. Funciones bsicas de un software SCADA
3. Estructura de un SCADA
4. Estndar OPC (OLE for Process Control )
5. SCADA comerciales: InTouch, WinCC y LabVIEW
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Bibliografa
A. Rodrguez: Sistemas SCADA, MARCOMBO, 2ed.,
2007.http://site.ebrary.com/lib/univgranada/docDetail.action?docID=10212464
David Bailey, Edwin Wright. Practical SCADA for Industry(IDC
Technology (Paperback). Ed. Elsevier.
2003.http://www.sciencedirect.com/science/book/9780750658058
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1. Introduccin a la supervisin
Contenido Concepto de supervisin
SCADA Supervisin y Monitorizacin Pirmide CIM
Objetivos de la supervisin Evolucin
Evolucin histrica Ejemplos.
Beneficios de la supervisin
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Concepto de supervisin. SCADA.
Nuevas tecnologas Las exigencias que se imponen a los procesos
productivos (rendimiento,
calidad, flexibilidad) hacen necesario introducir nuevas
tecnologas en el control y vigilancia de estos.
Sistemas SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition):
Control de supervisin y adquisicin de datos Supervisin, control y
adquisicin de datos
Software SCADA: Software de monitorizacin y control que permite
el acceso a datos del
proceso (adquisicin de datos a travs de dispositivos de campo) ,
y cierta interaccin entre el operador y el proceso (interfaces
grficas y animadas).
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Supervisin y Monitorizacin
Supervisin En un sistema de control distribuido, la supervisin
se refiere al control
realizado sobre los equipos de campo (PLC, CNC, PID, Robots,)
con el propsito de asegurar el correcto funcionamiento del proceso
incluso en situaciones anmalas
Monitorizacin Parte de la supervisin que se encarga de la
vigilancia y asistencia al
operario Objetivo: facilitar la tarea del operario encargado de
la vigilancia del
proceso
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EMPRESA (ERP)
(Nivel 4)
FABRICA (Nivel 3)(MES)
AREA,(Nivel 2)
CONTROL DE SUPERVISION
ESTACIN / MQUINA
(Nivel 1)AUTOMATIZACI
N DE LA FABRICACION Y
CONTROL DE PROCESOS
RED DE GESTION (TOP)
RED DE FABRICACIN (MAP)
Pasarela
SERVIDOR PRINCIPAL
Puesto Direccin
Estaciones de trabajo
SCADA
Puestos operadores
. . .
BUS DE CAMPO BUS DE CAMPO
PLC
Radio Modem
Radio Modem
PLC : ControladorDES : DescentralizacinS/A : Sensores y
ActuadoresS/A
S/A
S/A
S/A
PLCs
DES
Pirmide CIM
Gestin global de la empresa mediante
computadores
Gestin automatizada de la produccin de la fbrica mediante
computadores
Gestin automatizada de las
clulas/reas de fabricacin mediante
computadores industriales e incluso
autmatas programables
Control de mquinas mediante autmatas
programables, y otros sistemas de
control electrnicos (CNC, robots, etc.)
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Pirmide CIM
ERP (Enterprise Resource Planning o Planificacin de Recursos
Empresariales): Gestin global y planificacin de la empresa mediante
computadores:
finanzas, compras, ventas, logstica.
MES (Manufacturing Execution System o Gestin de la Produccin):
Gestin automatizada de la produccin de la fbrica mediante
computadores Incluye la gestin de calidad, documentacin, gestin
de produccin,
mantenimiento y optimizacin.
CONTROL: Control de supervisin Automatizacin de la fabricacin y
control de procesos Medida y actuacin
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Objetivos de la supervisin
Actuacin rpida y eficaz conseguida mediante Interaccin simple (a
travs de pantallas tctiles, cursores, ratn, etc.) Comprensin rpida
del proceso (interfaces grficos) para conseguir una
Reduccin del n de paradas innecesarias Mximo soporte al operador
liberndolo de la tensin que supone una
vigilancia constante y de las tareas rutinarias (elaboracin de
informes, lectura y comparacin de registros)
Continuidad y uniformidad de la produccin Se garantiza la
uniformidad en la decisin e independencia respecto a
apreciaciones subjetivas. Se disminuye la dependencia con
respecto al personal ante cambios de
turno, vacaciones, etc. Se reduce el coste del aprendizaje del
personal de planta
Prediccin de situaciones anmalas
Reduccin del n de paradas
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Evolucin histrica
Inicialmente mediante sinpticos realizados en marquetera
Visualizacin con lmparas , visualizadores, indicadores de aguja,
etc. Accionamiento con interruptores, pulsadores y conmutadores
mecnicos.
Dcada de los 80 intruduccin de PCs software scada en MSDOS.
En 1989 windows: Wonderware InTouch
Actualmnte: Interfaces de Operador
De fcil programacin, robustos, con funciones de comunicacin con
dispositivos de control
Ordenadores y SCADA`s PC Industrial o de sobremesa Software
SCADA Comunicaciones a travs de redes y buses de campo
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Evolucin de los Centros de Control
Los sistemas SCADA han sustituido los pupitres de control por
ordenadores o terminales de control y los sinpticos por pantallas
configurables animadas.
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Ejemplos de Salas de control
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Beneficios de la supervisin
Mximo soporte al operador liberndolo de la tensin que supone una
vigilancia constante y de las tareas rutinarias (elaboracin de
informes, lectura y comparacin de registros)
Se garantiza la uniformidad en la decisin e
independenciarespecto a apreciaciones subjetivas.
Reducen el coste del aprendizaje del personal de planta.
Las interfaces grficas facilitan la comprensin rpida del proceso
y la localizacin de dispositivos.
Se garantiza una interaccin simple a travs de pantallas tctiles,
cursores, ratn, etc.
Se disminuye la dependencia con respecto al personal ante
cambios de turno, vacaciones, etc.
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2. Funciones de un software SCADA
Contenido Funciones bsicas de un software SCADA Adquisicin y
almacenamiento de datos Interfaz Hombre-Mquina (HMI)
Objetivos y funciones Entorno de desarrollo
Interfaz Hombre-Mquina (HMI)del operador Objetivos y funciones
Representacin grfica del proceso Alarmas y eventos Grficas de
tendencias. Histricos. Informes Control de acceso
Control: comandos y programas
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Funciones bsicas de un software SCADA
Adquisicin y almacenamiento de datos Conectividad con
dispositivos del sistema, con otras aplicaciones y con bases de
datos locales o distribuidas: lectura de datos de proceso y su
almacenamiento en la base de datos de proceso.
Interfaz Hombre-Mquina para Ingeniera Ofrecer un entorno de
desarrollo de aplicaciones, que permita el desarrollo y
modificacin de aplicaciones ON-LINE.
Interfaz Hombre-Mquina para operacin Representacin grfica y
animada de variables de proceso (estado), de datos
histricos y de alarmas y eventos. Control, manipulacin de
comandos operativos: comandos binarios, puntos de
ajuste (set point) Presentacin de informes: impresin de
registros y alarmas en papel, etc.
Procesamiento de la informacin en tiempo real Recetas, lotes,
scripts (procedimientos de comandos) Clculo de valores derivados
(lmites de supervisin, tendencias) Funciones de optimizacin
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Adquisicin de datos
Objetivo: centralizar todos los datos del proceso en un
ordenador o en una red Lectura de datos de proceso a travs del
sistema de comunicaciones Almacenamiento de en la base de datos de
proceso
Conectividad con dispositivos del sistema Conectar el software
SCADA con los dispositivos de control y adquisicin:
drivers (tendencia actual hacia la compatibilidad).
Conectividad con bases de datos y con otras aplicaciones. Base
de datos de proceso locales o distribuidas Interfaz con funciones
de planificacin y anlisis (ERP), y gestin de la
produccin (MES): Mantenimiento CMMS (Computerized maintenance
management
system), conectar con otras aplicaciones (GIS, contabilidad,
etc.) Comunicacin con otros centros de control. Acceder a bases de
datos externas (por ejemplo, el pronstico del tiempo)
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Adquisicin de datos. Dispositivos.
Tarjetas de adquisicin de datos tarjetas de Advantech, ICP,
...
Sistemas de adquisicin de datos de laboratorio IEEE-488.2,
VXI
Ordenadores Industriales (IPC, Industrial Personal
Computer).
Autmatas programables (PLCs, Programable Logic Controller)
Sistemas de Control Distribuido (DCS, Distributed Control
System) mdulos de E/S distribuidos.
Instrumentos de panel con interfaz de comunicaciones.
Reguladores autnomos, visualizadores, registradores, ...
Sensores y actuadores con buses de campo.
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Adquisicin de datos. Comunicaciones
Se encargan de la transferencia de informacin entre la planta y
la arquitectura hardware que soporta al SCADA, y entre sta y el
resto de elementos informticos de gestin.
Drivers El mdulo de comunicaciones contiene los drivers de
conexin con el resto de
elementos digitales conectados Es un programa encargado de la
inicializacin del enlace, aplicacin de los
formatos, ordenacin de las transferencias, etc. Implementado
utilizando normas del mercado para las comunicaciones: DDE
(intercambio dinmico de datos), DLL (libreras dinmicas de
datos), OPC(OLE para control de procesos), etc.
Comunicaciones entre aplicaciones residentes en distintos
computadores conectados en red Soporte de TCP/IP, NetBEUI, NetBIOS,
IPX/SPX, etc.
Conectividad con bases de datos. Soporte al estndar de
conectividad entre bases de datos (ODBC) para
acceder desde la aplicacin, de forma transparente y
bidireccional, a datos recogidos en tiempo real mediante consultas
SQL.
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Adquisicin de datos. Acceso a variables externas.
Ejemplo de acceso a una variable externa utilizando un
driver
1) Configuracin del driver
2) Configuracin del SCADA
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Adquisicin de Datos. Definicin de variables
Las variables de la aplicacin SCADA (tags) se organizan en bases
de datos y permiten: la definicin de cada variable en
cuanto a su naturaleza analgica o discreta (data type)
la asociacin de un nombre (tagname)
la definicin del rango de valores a tomar
las unidades de ingeniera a utilizar
el dispositivo de adquisicin y su direccin (address)
Las condiciones de alarma, ...
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Interfaz Hombre-Mquina para Ingeniera
Objetivo Ofrecer un entorno de desarrollo de aplicaciones, que
permita el
desarrollo y modificacin de aplicaciones ON-LINE.
Funciones Configuracin de planta Diseo de pantallas y teclado
Definir registro de informacin (registro de eventos), definir
informes,
definir registros histricos, definir secuencias de rdenes,
definir recetas Parametrizar dispositivos front-end (puntos de
ajuste, lmites,
coeficientes) Ayuda al diagnstico Distribuir la aplicacin SCADA
(en varios ordenadores, ...) Soporte de tolerancia a fallos y
back-ups Definir las interfaces con el software externo (SQL, SAP,
etc)
Se utiliza principalmente durante la ingeniera y puesta en
marcha, despus slo para mantenimiento y modificaciones de la
planta.
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Entorno de desarrollo
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Funciones de la Interfaz Hombre-Mquina para operacin
Objetivos Representacin grfica y animada de variables de proceso
(estado), de datos
histricos y de alarmas y eventos. Control, manipulacin de
comandos operativos: comandos binarios, puntos de
ajuste (set point) Presentacin de informes: impresin de
registros y alarmas en papel, etc.
Funciones Representacin del estado del proceso (instrumentos de
panel; actualizacin de
valores; visualizacin de tendencias...) Registro de estado de
planta (variables de proceso y eventos con marcas de
tiempo, time-stamp) Dilogo con el operador (entrada de texto,
confirmacin y reconocimiento) Envo de rdenes (Pulsadores, pantalla
tctil o teclado) Registro de todas las manipulaciones crticas
Marcado de objetos, bloqueo de objetos y rdenes Administracin
(derechos de acceso, niveles de seguridad) Ayuda On-line (sistema
experto, visualizacin de datos de mantenimiento y de
planos, acceso a internet)
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Tres funciones principales de un puesto de operador
Estado actual
Alarmas y eventos
Tendencias e histricos
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Creacin de sinpticosSinpticos Se pretende la identificacin
inmediata de los elementos del proceso con
una representacin grfica (sinpticos). Los paquetes SCADA
incorporan esta posibilidad a travs de ventanas o
pantallas en las que se representa el proceso o una parte de
ste. La navegacin por estas pantallas se hace a travs de men y
botones
activados con un cursor grfico asociado a ratn, teclado
convencional, pantalla tctil o teclado de funciones.
Recomendaciones para el diseo de pantallas de sinpticos: Las
pantallas deben tener una distribucin igual para todas, con
botoneras, mens y mensajes en el mismo sitio. Los sinpticos se
organizarn de acuerdo con la distribucin fsica de las
clulas de produccin. La informacin numrica se presentar sobre
los elementos que la
generen. La presencia de intermitencias llama la atencin del
operador, pero
dificulta su lectura. Es til para avisos de alarmas pero no se
deben usar para textos.
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Creacin de sinpticos. Los colores.
Los colores ayudan a la comprensin rpida de la informacin. Un
nmero excesivo de ellos la oculta o dificulta. Debe establecerse un
uso lgico de coloracin. Por ejemplo:
Masas en sistemas elctricos. Materiales corrosivos, Contornos
geogrficos, ...
NEGRO
Lneas de alimentacin alterna, Canalizacin de vaporGRIS
Regulacin de trficoBLANCO
Radiaciones, materiales valiososPRPURA
Precaucin: reparacin, agua, mar, ...AZUL
Rejillas y jaulas de proteccin elctrica, Nitrgeno, Gas
comprimido, Sealizacin de marcha, Permiso, ...
VERDE
Circuitos de calefaccin, Agentes oxidantes, Elementos
radiactivos, Precaucin: aviso de peligro, Canalizacin de gas,
...
AMARILLO
Peligro, Gas o lquido inflamable, Carreteras, Lneas de
comunicaciones, Sealizacin de paro, ......
ROJO
Masas en sistemas elctricos. Materiales corrosivos, Contornos
geogrficos, ...
NEGRO
Lneas de alimentacin alterna, Canalizacin de vaporGRIS
Regulacin de trficoBLANCO
Radiaciones, materiales valiososPRPURA
Precaucin: reparacin, agua, mar, ...AZUL
Rejillas y jaulas de proteccin elctrica, Nitrgeno, Gas
comprimido, Sealizacin de marcha, Permiso, ...
VERDE
Circuitos de calefaccin, Agentes oxidantes, Elementos
radiactivos, Precaucin: aviso de peligro, Canalizacin de gas,
...
AMARILLO
Peligro, Gas o lquido inflamable, Carreteras, Lneas de
comunicaciones, Sealizacin de paro, ......
ROJO
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Creacin de sinpticos. Libreras.
Libreras grficas En muchos casos el software SCADA viene
acompaado de libreras grficas genricas predefinidas, que
permiten la composicin de sinpticos rpidamente. No obstante, ello
no es un impedimento para que el desarrollador de la aplicacin
pueda definir otros objetos con el propsito de conseguir adaptarlos
al estilo general de la aplicacin, facilitar al operador su
utilizacin y dotarlos de mayor funcionalidad.
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Ejemplos de objetos grficos
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Ejemplos de visualizacin sinptica
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Ejemplos de visualizacin sinptica
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Ejemplos de visualizacin sinptica
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Qu es un evento y qu es una alarma?
Los eventos son los cambios que se producen en la planta
(proceso) o en el sistema de control (acciones del operador,
cambios de configuracin, ...) que merecen ser registrados.
Un evento es un cambio relacionado con: Estado de planta o
sistema de control Acciones de operador Cambios de configuracin
Errores del sistema
Las alarmas son situaciones que requieren la atencin del
operador.
Una alarma puede tener asociados varios eventos: activacin,
notificacin, reconocimiento, confirmacin, desactivacin
Una alarma no tiene por qu ser necesariamente urgente: pueden
ser definidos distintos niveles de severidad.
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Qu puede hacer que se desencadene una alarma?
Cambios binarios de variables de proceso
Recepcin de una variable analgica que excede cierto umbral
(lmite superior, lmite inferior)
La recepcin de un mensaje de alarma (por ejemplo, desde un
PLC)
Resultados de clculos en la estacin de trabajo del operador (por
ejemplo, posibles prdidas de calidad si la tendencia actual
contina)
Calendario de acciones (por ejemplo, una unidad no ha tenido
mantenimiento preventivo durante un determinado perodo de
tiempo)
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Deteccin de alarmas
Son desviaciones en la magnitud de una variable, superiores (o
inferiores) a unos lmites especificados. Tipos: Alarmas discretas:
son indicadores de un cambio binario en el estado de
una variable (final de carrera, detector de nivel, presostato,
...).
Alarmas de variables continuas: se usan umbrales numricos para
designar los lmites de operacin normal de una variable. Formas de
definir los umbrales: absolutos, relativos, y ROC (Ratio Of
Change).
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Umbrales de alarmas
Umbrales de alarmas absolutos y relativos:
Umbrales de alarmas ROC (Ratio Of Change) :
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Clasificacin por categoras
Por categoras, segn su influencia en el funcionamiento del
sistema o mquina a controlar: Prealarmas
Sucesos susceptibles de generar problemas graves en el sistema a
corto o medio plazo, y que requieren atencin por parte de los
responsables.
Alarmas de fin de ciclo No requieren un paro inmediato de la
mquina. Se puede realizar
toda la secuencia de trabajo hasta su finalizacin, momento en el
cual la mquina se detiene y requiere atencin de mantenimiento.
Alarmas de paro Requieren la detencin inmediata de la
mquina.
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Clasificacin por prioridad
Clasificacin segn su importancia o prioridad
Al asignar prioridades a las diferentes alarmas conseguimos que:
En caso de tener varias alarmas simultneas, stas se ordenen en
pantalla
segn su importancia. El operador no necesita pensar ni perder
tiempo en determinar qu debe
hacer primero.
Normalmente, las alarmas ms importantes tienen un nmero de
prioridad pequeo, que crece a medida que stas descienden en
importancia.
Una posible clasificacin, segn nmero de prioridad: Alarmas de
paro: 1 99 Alarmas de fin de ciclo: 100 199 Prealarmas: 200 299
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Agrupamiento de alarmas
Grupos de alarmas A efectos organizativos, las alarmas se pueden
agrupar segn varios
criterios (sistema que origina el mensaje, clase de componente
afectado) en lo que se denominan Grupos de alarmas.
Grupo de alarmas por defecto Cuando se crea una variable (Tag),
se le asigna un grupo de alarmas por
defecto (General), o un grupo determinado por el diseador del
sistema de visualizacin.
Por ejemplo, con InTouch, el grupo por defecto es el grupo
$System, que hace las veces de directorio raz, como si de una
estructura de directorios de un disco duro se tratase, del cual
colgarn los dems grupos de alarmas.
Niveles de prioridad de alarmas Podremos crear varios niveles de
alarmas, con un cierto nmero de
grupos de alarmas por nivel, y aparecer una estructura
arborescente.
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Gestin y registro de alarmas
El n de posibles alarmas producidas en un proceso depende
directamente del n de variables del mismo.
Alarmas simultaneas Cuando se produce una situacin anmala, se
pueden disparar varias
alarmas a la vez (debido a la interrelacin de variables),
pudiendo alcanzarse un n elevado.
Filtrado de alarmas. Prioridad. Se necesitan mecanismos de
filtrado de alarmas, que consisten en asociar
prioridades (por ejemplo: 1 999) a las alarmas en su momento de
definicin, segn su importancia.
Registro de eventos asociados a las alarmas Registro del momento
en que se inicia, su duracin, cuando desaparece y
del instante en que el operador la reconoce.
Sonidos Informar de alarma con sonidos (diferentes niveles)
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Ejemplo de registro: estados, alarmas
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Grficos histricos y de tendencias
Tendencias en tiempo real Tendencias que permiten seguir el
comportamiento de la planta y
monitorizar posibles desviaciones.
Grficos histricos Datos de proceso monitorizados (muestreados o
por eventos) se
almacenan en la base de datos histrica.
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Grficos de tendencias en tiempo real
Los antiguos trazadores de plumilla sobre papel (continuo o
circular) se han visto substituidos por las representaciones
grficas en pantalla, permitiendo superposiciones de variables,
discriminacin por colores, zoom, sincronismos de tiempos de
muestreo, etc.
La visualizacin degrficos de tendenciaspara representar
variablespermite analizarcomportamientos del procesoy detectar
anomalas.
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Grficos histricos y Bases de datos
Evolucin histrica Una de las ventajas de la centralizacin es
disponer de todas las medidas de un
proceso y de su evolucin histrica.
El registro continuado permite la posterior recuperacin de los
datos para: La visualizacin grfica La comparacin entre distintas
variables o momento La creacin de estadsticas y otor anlisis El uso
de los datos para entrenamiento de operadores, etc.
Generalmente los sistemas de monitorizacin se vinculan a bases
de datos, normalmente externas. Posibilidad de compartir los datos
con diferentes aplicaciones, a travs de lenguajes
normalizados. SQL (Structured Query Language) es uno de los ms
utilizados por la mayora de
los fabricantes de software industrial. Permite trabajar con
grandes volmenes de datos bajo restricciones de tiempo.
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Ejemplos de grficos de tendencias
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Informes
Es muy til disponer de la posibilidad de generar de forma
automtica informes por pantalla o impresora de forma directa, o
mediante el enlace a hojas de clculo, bases de datos, etc.
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Control de accesoEs importante establecer un mecanismo claro de
control de acceso y de autorizacin a operadores.
Se puede restringir el uso de la aplicacin, segn el nivel de
autorizacin del operador. Por ejemplo, algunos operadores slo
pueden monitorizar, otros pueden actuar y cambiar consignas, otros
pueden acceder a los histricos, etc.
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Procedimientos de comandos (scripts)
Conjunto de instrucciones especfico (lenguaje propietario):
A veces se dispone de interfaces de programacin de aplicaciones,
para poder disear funciones adicionales programadas con lenguajes
estndar como C++, Visual Basic, Delphi, etc.
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Programacin dirigida a eventos
Estructurada en diferentes tipos de lgica: Lgica asociada a toda
la aplicacin (Application Scripts), Lgica asociada a condiciones
(Condition Scripts), Lgica asociada a cambios en los datos (Data
Change Scripts), Lgica asociada a las ventanas (Windows Scripts),
Lgica asociada a pulsaciones de teclas (Key Scripts, y Touch
Links), y Lgica asociada a pulsaciones del dispositivo apuntador,
normalmente de
tipo ratn (Touch Links: user inputs, sliders, pushbuttons).
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Recetas
Una receta se puede comparar con un fichero que contiene varias
fichas. Los datos de una variante de fabricacin se recogen
ntegramente en una ficha.
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3. Estructura de un SCADA
Contenido Estructura de un SCADA Estructura de un SCADA Web
Desarrollo de una aplicacin SCADA
Editor y Run-Time Ndulos de un SCADA
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Estructura de un SCADA
BD optimizada para acceso rpido
(en RAM)
BDen lnea
BDHistrica
OPC OPCInterfaz I/OInterfaz I/O
Bus de campo Ethernet
OracledBaseAccess
MS SQL, +.
diseo
proceso
cdigo
Interfaz de usuario
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Estructura de un SCADA web
Pginas web(HTM, JSP,
ASP,..) data base
proceso(servlets, .NET)
web server(IIS, TomCat)
scripts y cdigo(Java, Perl, C#,..)
Navegador en la misma o en otra
mquina(IE, Firefox+)
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Desarrollo de una aplicacin SCADA
Se necesita una licencia de desarrollo y licencias de run-time
para la aplicacin (a veces su precio est en funcin del nmero de
variables o tags).
SCADARun-Time
Teclado / dispositivo apuntador
Consignas
Transmisin
Aplicacin, histricos
Registro variables, informes, alarmas
MonitorSinptico,
animaciones
Interfaz comunicaciones
RecepcinDisco
SCADAEditor
Configuraciones
Aplicacin compilada
Impresora
Informes, alarmas
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Mdulos de un SCADA
Driver de comunicaciones: encargado de gestionar las
comunicaciones entre los servidores de datos y los dispositivos de
campo, y que implementa los protocolos necesarios para efectuar
dichas comunicaciones (Actualmente OPC).
Servidor de datos del proceso: encargado de detectar y gestionar
alarmas y eventos y de almacenar datos para su anlisis posterior.
Con acceso directo a bases de datos.
Servidor de web: gestiona la disponibilidad, el acceso a datos,
envo de consignas y seales de mando mediante Internet.
HMI o Interface Hombre Mquina (Human Machine Interface):
Interfaz grfico para la visualizacin del estado del proceso
mediante objetos animados, grficos, textos, listados y ventanas
mltiples.
OLE/ODBC. (Open Data Base Compliance Interface): Interfaz de
Microsoft para la comunicacin con bases de datos.
Batch: Aplicacin para la gestin de recetas y procesos por
lotes.
SPC/SQC (Statistical Process Control / Statistical Quality
Control): Aplicacin para el seguimiento y control de la calidad,
clculos estadsticos, etc.
Seguimiento de la produccin: aplicaciones muy adaptadas a cada
proceso y a cada compaa, por lo que son muy configurables.
Standares de Microsoft: DDE, OLE, COM/DCOM, Active X y OPC:
soluciones de integracin para aplicaciones relacionadas con
terceros (Protocolos de intercambio de datos entre diferentes
aplicaciones).
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4. Estndar OPC (OLE for Process Control )
Contenido Definicin y caractersticas generales Esquema de
comunicacin con OPC Acceso de datos Tipos bsicos Ejemplo de
servidor OPC Esquema de conexin OPC usado en prcticas
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Estndar OPC (OLE for Process Control )
Actualmente tambin se denomina Open Process Control
Es un estndar de comunicaciones industriales ampliamente
aceptado que permite el intercambio de informacin entre
dispositivos de distintos fabricantes y aplicaciones de
control.
Constituye el mayor avance en automatizacin desde IEC 61131
Soportado por la fundacin OPC
(http://www.opcfoundation.org/)
Ms de 150 vendedores ofrecen servidores OPC para conectar sus
PLC, dispositivos de buses de campo, sistemas de visualizacin,
etc.
Se utiliza tambin para intercambiar datos entre aplicaciones y
para acceder a bases de datos
Arquitectura cliente-servidor
Basada en tecnologa OLE (Object Linking and Embeddin) con
modelos COM/DCOM. En forma de libreras DLL.
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Antes de OPC
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Con OPC
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Acceso de Datos OPC
Compuesto por varios elementos: El servidor (server)
Mantiene informacin sobre el servidor Sirve como container para
objetos del grupo OPC
El grupo (group) Mantiene informacin sobre s mismo Provee
mecanismos para
contener/organizar lgicamente items El elemento (item)
Representan conexiones a fuentes de datos dentro de un
servidor
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Tipos bsicos
OPC-DA = Acceso a datos (generalizado, maduro) El acceso a los
datos se hace en forma de valores simples
denominados puntos (points), con tres valores:Valor del punto
(p.e. velocidad)Calidad del punto (buena, mala)Fecha del punto
(timestamp)
OPC-AE = Alarmas y Eventos (no se utiliza mucho) Los clientes
OPC son notificados de Sucesos
Alarma: Condicin anormal de un sistemaCondicin: condiciones como
HighAlarm, Normal, LowAlarm.Evento: Ocurrencia de importancia.
OPC-HDA = Acceso a datos histricos (rara vez utilizado)
Servidores de datos simples: solo capacidad de almacenar datos
Servidores de anlisis y compresin de datos complejos
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Otros tipos
Adems OPC DX (Data Exchange)
Determina el mtodo de intercambio de datos entre servidores OPC.
OPC XML (Extensive Markup Language)
Permite el intercambio de datos de proceso entre sistemas
operativos.
OPC XML DA. Mtodo estndar para el intercambio de datos entre las
aplicaciones
de empresa. No para tiempo real. Tecnologa SOAP en lugar de
DCOM.
OPC UA. Arquitectura Unificada OPC. Tecnologa SOAP/HTTP en lugar
de COM/DCOM.
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TOP Server (Free Trial)
2 horas de funcionamiento
Numerosos drivers
Incluye cliente OPC para probar
http://www.toolboxopc.com
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Esquema de comunicacin OPC de prcticas
Servidor de datos(PLCSIM + NetToPLCsim)
Cliente OPC (FSGateway)
Servidor OPC (TOPServer)
Aplicacin Cliente(Software SCADA InTouch)
Bus de Campo (TCP/IO)
Proceso(SIMULMAQ)
Comunicacin OPC
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5. SCADAs comerciales
Contenido SCADAs comerciales ms representativos InTouch WinCC
LabView
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5. SCADAs comerciales. Ms representativosCompaa Producto
ABB Interact
CTC Parker Citect Citect SCADA (ex CI technologies)
Intellution (GE Fanuc) Intellution (iFix3.0), fact. 38 M$
Iconics Genesis
National Instruments LabVIEW, Lookout
Rockwell Software RSView
Siemens WinCC, ProTool/Pro
Taylor Process Windows
TCP SmartScreen
USDATA Factorylink, 25000 instalaciones, fact. 28 M$
Wonderware (Invensys) InTouch, 48000 instalaciones, fact. 55
M$
Nematron PowerView HMIs, InduSoft Web Studio
Opto22 PAC Project Software
Novus Superview
Sielco sistemi Winlog Pro
Wizcon Systems Wizcon Supervisor
... ...
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Grado en Ingeniera Electrnica Industrial
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SCADA comercial: InTouch
InTouch de Wonderware es un entorno de desarrollo de
aplicaciones industriales, que permite a los usuarios crear de
forma rpida y sencilla complejas y eficaces interfaces para los
operadores.
Wonderware es una compaa pionera en el uso del entorno Windows y
lder dentro de este sector. Ha vendido ms de 250.000 licencias de
InTouch en todo el mundo, en una gran diversidad de industrias:
Alimentacin Semiconductores Petrleo y gas Automocin Qumica y
farmacutica, Pulpa y papel, Transporte y Servicios pblicos
Otros.
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Evolucin InTouch: IAS
CV103
Fcil creacin de objetos utilizando drag & drop desde
los templates
CV102
CV101
Navigation Scripts
Windows
Animation
Trends/Alarms, etc.
Op
er. Interf.
Navigation Scripts
Windows
Animation
Trends/Alarms, etc.
Op
er. Interf.
Navigation Scripts
Windows
Animation
Trends/Alarms, etc.
Op
er. Interf.
Process Data History
Alarm History
Event History
History
Solucin IAS:
Encapsulacin de objetos
Derivacin desde templates
nico name space
Seguridad a nivel de datos
Drag & drop
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Evolucin InTouch: IAS
IAS Solution:
Encapsulacin de objetoss
Derivacin desde templates
nico name space
Seguridad a nivel de datos
Drag and drop
Modelo de Planta
Se puede generar un modelo de planta para organizar lgicamente
los equipos.
Navigation Scripts
Windows
Animation
Trends/Alarms, etc.
Ope
r. Interf.
Navigation Scripts
Windows
Animation
Trends/Alarms, etc.
Ope
r. Interf.
Navigation Scripts
Windows
Animation
Trends/Alarms, etc.
Ope
r. Interf.
Process Data History
Alarm History
Event History
Histo
ry
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Evolucin InTouch: IAS
Application Definition
Galaxy
Repository
Historian
InSQL
Application Object Server
Application Object Server
Application Object Server
Los objetos se pueden ejecutar en arquitecturas distintas y
escalables.
OperatorStation
OperatorStation
OperatorStation
OperatorStation
DevelopmentStation
DevelopmentStation
IAS Solution:
Encapsulacin de objetos
Derivacin desde templates
nico name space
Seguridad a nivel de datos
Drag and drop
Modelo de planta
Arquitectura escalable
Topologia de red
Desarrollo Multi-usuario
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Evolucin InTouch: Programacin Orientada a Objetos
Logic/Scripting
Alarmas/EventosInputs/Outputs
Seguridad
Objeto Vlvula
Los objetos contienen todos los elementos de la configuracin
Esquema histrico
Programacin Orientada a Objetos
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Evolucin InTouch: Programacin Orientada a Objetos
$Valve
Este objeto se convierte en una plantilla para
otros objetos
CV101
CV102
CV103
CV104
La plantilla ($Valve Template) puede utilizarse para crear
instancias del dispositivo
Los cambios en la plantilla se propagan automticamente a todas
las instancias
Las plantillas nuevas pueden derivarse de plantillas
existentes
Pueden desarrollarse bibliotecas y objetos estndard
Las plantillas estndar disminuyen los costes de proyecto a
proyecto
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Evolucin InTouch: Alta disponibilidad
AppServerAppServer
InTouch InTouch InTouch InTouch InTouch
Arquitectura Cliente Servidor
PLC
Sistema no redundante
1. El servidor maneja todos los datos.
2. Si cae el servidor los clientes pierden la conexin con lo
datos.
Sistema redundante
1. Los servidores redundantes mantienen sincronizados los datos
a travs de una red dedicada.
2. Si el servidor primario se cae el servidor de repuesto se
encargar de gestionar lo que el primario no hizo. La conmutacin es
transparente para los equipos clientes.
3. La configuracin se hace seleccionando una check box en el
AppEngine.
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Evolucin InTouch: Comunicaciones resistentes a fallos
InSQL Server
InTouch InTouch InTouch
Application Server
Primario
Nodo IDE y GR
Estado del Sistema
Bueno
ProblemaDCS PLC DCS
Datos
Application Server
Redundante
ActivePasivo
Datos
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SCADA comercial: LabVIEW
+ que un SCADA y de National Instruments
Adquisicin, anlisis y presentacin de datos
Desarrollo rpido con configuracin interactiva y programacin
grfica
Herramienta de ingeniera para todo tipo de dispositivos (de
escritorio a manuales, y de tiempo real a embebidos)
Disponible para SOs Windows, Linux y Mac.
Con amplia difusin en multitud de aplicaciones:
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LabVIEW: CaractersticasAdquisicin
Ms de 5000 controladores de instrumentos plug-and-play Soporte
PXI, PCI, PCMCIA, USB, LAN, Ethernet, serial, GPIB, CAN, OPC
Asistentes interactivos para adquisicin de datos, control de
instrumentos,
adquisicin de imgenes, control de movimiento
Anlisis Ms de 500 funciones integradas de anlisis y matemticas
Funciones para anlisis de frecuencia, filtrado digital, estadstica,
clculo,
ecuaciones diferenciales y algebra lineal Funciones para FFT,
ajuste de curvas, simulacin de seales, etc. Conectividad con MATLAB
y Simulink, Mathematica, Maple,
Presentacin Cientos de objetos personalizables para la interfaz
de usuario Extensas funciones para hacer grficas y tablas Modelado
de objetos en 3D Visin y control de aplicaciones va WEB
Transformacin de grficas en imgenes para publicacin Informes en
HTML y XML Conectividad a Excel y Word,
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LabVIEW: Mdulos
Mdulo Real-Time Desarrollo rpido de aplicaciones determinsticas
con programacin grfica
Mdulo FPGA Diseo de hardware sin conocer VHDL
Desarrollo rpido de prototipos
Mdulo PDA Desarrollo de aplicaciones para Palm, Pocket PC,
dispositivos con Windows CE, PDAs estdares,
Adquisicin de datos a travs de CompactFlash y PCMCIA de NI
Comunicacin por Bluetooth, 802.11, IrDA, serie
Mdulo de Supervisin y Control
Mdulo de desarrollo embebido
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Software de Control de Supervisin (SCADA)TEMA 2 P 77
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Grado en Ingeniera Electrnica Industrial
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LabVIEW: Programacin
Los programas de LabVIEW se llaman instrumentos virtuales
(VIs):
Panel frontal Controles = entradas Indicadores = salidas
Diagrama de bloque Componentes
cableados entre si
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LabVIEW: Programacin
Paleta de controles(Ventana del panel frontal)
Paleta de funciones(Ventana de diagrama de bloques)
Software de Control de Supervisin (SCADA)TEMA 2 P 79
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Grado en Ingeniera Electrnica Industrial
Informtica y Comunicaciones Industriales
SCADA comercial: SIMATIC WinCC
SCADA de Siemens
SO: Windows
API: VBScript and ANSI C
BD: Microsoft SQL Server
TIA Portal: WinCC V12