IND286 Gu�a N�3_

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laboratorio automatizacion 3

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    Laboratorio N 3 1

    PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATLICA DEL PER FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERA

    IND286 LABORATORIO DE AUTOMATIZACIN INDUSTRIAL

    Laboratorio N03 Sistema SCADA (Semestre 2015 - 1)

    1. TEMAS A TRATAR.

    Definicin de conceptos fundamentales en Control Supervisorio y Adquisicin de Datos (SCADA).

    Componentes de Hardware de un Sistema SCADA (MTU, RTU y sistemas de comunicacin).

    Descripcin de la utilizacin de los principales elementos de programacin del software LabView de National Instruments.

    Aplicacin y creacin de instrumentos virtuales en LabView.

    2. OBJETIVOS.

    Realizar un acercamiento al complejo y, en ocasiones, difuso mundo de los sistemas de supervisin y control en la industria.

    Supervisar y controlar una planta de proceso remotamente desde un ordenador empleando un software especializado SCADA.

    3. GLOSARIO. COM - Component Object Model DSC - Distributed System Control FSK - Frequency Shift Keying HMI - Human-Machine Interface IEC - Intern. Electro-technical Commission ISA International. Standard Association MMI - Man-Machine Interface MTU - Master Terminal Unit P&ID - Pipes and Instrumental Diagram PC - Personal Computer PID - Proportional Integral and Derivative

    PLC - Programmable Logic Controllers OLE - Object Linking and Embedding OPC - Ole for Process Control RTS - Request To Send RTU - Remote Terminal Unit SCADA - Supervisory Control and Data

    Acquisition TAG - Etiquette UPS - Uninterrupted Power Supply VSAT - Very Small Aperture Terminal

    4. INTRODUCCIN.

    El objetivo principal de la automatizacin industrial consiste en gobernar la actividad y la evolucin de los procesos sin la intervencin continua de un operador humano. En los ltimos aos, se ha estado desarrollado un sistema, denominado SCADA, el cual permite supervisar y controlar, las distintas variables que se encuentran en un proceso o planta determinada. Para ello se deben utilizar distintos perifricos, software de aplicacin, unidades remotas, sistemas de comunicacin, etc., los cuales permiten al operador mediante la visualizacin en una pantalla de computador, tener el completo acceso al proceso. Existen varios sistemas que permiten controlar y supervisar, como: PLC, DSC y ahora SCADA, que se pueden integrar y comunicar entre s, mediante una red Ethernet, y as mejorar en tiempo real, la interfaz al operador. Ahora no slo se puede supervisar el proceso, sino adems tener tambin acceso al historial de las alarmas y variables de control con mayor claridad, combinar bases de datos relacionadas, presentar en un simple computador, por ejemplo, una plantilla Excel, documento Word, todo en ambiente Windows, siendo as todo el sistema ms amigable.

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  • IND286 Laboratorio de Automatizacin Industrial

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    5. FUNDAMENTO TERICO.

    SCADA es el acrnimo para Supervisory Control And Data Acquisition (Control supervisorio y adquisicin de datos). Los sistemas SCADA son una aplicacin para la integracin de los procesos industriales, que ofrece unas nuevas expectativas en eficacia y optimizacin de los procesos industriales nunca vistas hasta ahora. Por ello, el nivel de automatizacin que presenta una industria basada en software SCADA es el ms alto que hoy en da se puede ver.

    5.1. REQUISITOS.

    Estos son algunos de los requisitos que debe cumplir un sistema SCADA para sacarle el mximo provecho:

    Deben ser sistemas de arquitecturas abiertas, capaces de crecer o adaptarse segn las necesidades cambiantes de la empresa.

    Deben comunicarse con total facilidad y de forma transparente para el usuario con el equipo de planta (drivers) y con el resto de la empresa (acceso a redes locales y de gestin).

    Los programas debern ser sencillos de instalar, sin excesivas exigencias, y fciles de utilizar, con interfaces amables con el usuario (sonido, imgenes, pantallas tctiles, etc.).

    5.2. COMPONENTES DE HARDWARE.

    Un sistema SCADA, como aplicacin de software industrial especfico, necesita ciertos componentes inherentes de hardware en su sistema (Figura 1), para poder tratar y gestionar la informacin captada.

    5.2.1. Ordenador Central o MTU (Master Terminal Unit):

    La parte ms visible de un sistema SCADA es la estacin central o MTU; este es el centro neurlgico del sistema y es el componente del cual el personal de operaciones se valdr para ver la mayora de la planta. Se trata del ordenador principal del sistema el cual supervisa y recoge la informacin 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 una PC, el cual soporta el HMI.

    De esto se deriva que el sistema SCADA ms sencillo es el compuesto por un nico ordenador, el cual es el MTU que supervisa toda la estacin.

    Las funciones principales de la MTU son:

    Interrogar en forma peridica a las RTUs y transmitir consignas; siguiendo usualmente un esquema maestro-esclavo.

    Actuar como interface con el operador, incluyendo la presentacin de informacin de variables en tiempo real, la administracin de alarmas, y la recoleccin y presentacin de informacin historiada.

    Ejecutar software especializado que cumpla las funciones especficas asociadas al proceso supervisado por el SCADA. Por ejemplo: Software para deteccin de prdidas en un oleoducto.

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    Laboratorio N 3 3

    Figura 1: Estructura bsica de un sistema SCADA a nivel de hardware

    5.2.2. Ordenadores Remotos o RTUs (Remote Terminal Unit):

    Estos ordenadores estn situados en los nodos estratgicos del sistema, gestionando y controlando sus subestaciones. Reciben las seales de los sensores de campo, y comandan los elementos finales de control ejecutando el software de la aplicacin SCADA (Figura 2).

    Se encuentran en el nivel intermedio o de automatizacin, a un nivel superior est el MTU y a un nivel inferior los distintos instrumentos de campo que son los que ejercen la automatizacin fsica del sistema, control y adquisicin de datos. 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 puede haber subestaciones intermedias en formato HMI, dependiendo de esta necesidad se implementan PCs.

    Una tendencia actual es la de dotar a los PLCs, en funcin del nmero de entradas y salidas (E/S), con la capacidad de funcionar como RTUs gracias a un nivel de integracin mayor y CPUs con mayor potencia de clculo. Esta solucin minimiza costes en sistemas donde las subestaciones no sean muy complejas, sustituyendo el ordenador industrial, tpicamente mucho ms costoso. Un ejemplo de esto son los nuevos PLCs (adaptables a su sistema SCADA Experion PKS (Power Knowledge System)) de Honeywell, o los de Motorola MOSCAD, de implementacin mucho ms genrica.

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    Laboratorio N 3 4

    Figura 2: Funciones bsica de un RTU en sistema SCADA (Relacin E/S).

    5.2.3. Red de comunicacin:

    ste es el nivel que gestiona la informacin que los instrumentos de campo envan a la red de ordenadores. Ello se logra a travs de un sistema o soporte de comunicacin de caractersticas digital, serial, multipunto y bidireccional entre los dispositivos inteligentes de control y medida, conocido como BUS de campo. El tipo de BUS utilizado en las comunicaciones puede ser muy variado segn las necesidades del sistema, as tambin el sof