UNIVERSIDAD DE ORIENTE.

NÚCLEO DE MONAGAS.

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE SISTEMAS.

CURSOS ESPECIALES DE GRADO.

ÁREA: AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES.

SEMINARIO: ESTRATEGIAS PARA AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL.

SCADAS COMERCIALES.

(UNIDAD IV: SISTEMAS DE SUPERVISIÓN Y CONTROL).

EQUIPO PLC

TUTORA:

ING. JUDITH DEVIA.

PARTICIPANTES:

ABREU M. EDGAR L.

C.I.: V-18.657.589.

MARQUEZ O. FRANCISCO E.

C.I.: V-19.782.155.

MARZO DE 2014.

ÍNDICE.

Pág.

INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………….1

MARCO TEÓRICO:

Conceptos Básicos………………………………………………………………..2

Estructura Interna de una Aplicación SCADA Comercial…………………….2

Tecnología de Sistemas Abiertos……………………………………………….3

Conectividad Remota por medio de Internet…………………………………..3

Arquitectura y Soluciones………………………………………………………...3

Desarrollo de una Aplicación SCADA…………………………………………..4

Prestaciones Comerciales de un Sistema SCADA...…………………………5

DISCUSIÓN………………………………………………………………………………..7

CONCLUSIONES…………………………………………………………………………9

REFERENCIAS…………………………………………………………………………..10

INTRODUCCIÓN.

En la actualidad la industria se ha acostumbrado, de buena manera, a exigirse en cuanto a la calidad de su producción a la vez que intenta (y ha logrado exitosamente) reducir los costos de la misma. En la mayoría de los casos la información sobre los procesos es asequible y la industria permite el seguimiento de los mismos por medio de software de control y monitoreo (SCADAs) que hacen posible registrar datos de los procesos, haciendo interesante, sencilla y cómoda la interacción de los mismos y su entendimiento.

Tomando en cuenta que antes de los SCADAs con sus pantallas interactivas y animadas se utilizaban terminales de control o computadores en salas de control, se debe aclarar que su cambio ha sido netamente en cuanto a cómo se presenta y almacena la información de los sistemas, pero no ha variado el uso de la misma por lo que se mantiene la figura de un operador que visualiza la información (ahora es más y mejor) y la usa en sus decisiones.

En este documento de investigación se describirán los sistemas SCADA desde un punto de vista comercial, repasando su estructura interna y el desarrollo de aplicaciones SCADA, así como también se menciona lo que se espera comercialmente de un paquete de sistemas SCADA.

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MARCO TEÓRICO.

Conceptos Básicos.

SCADA: es un software para ordenadores que permite controlar y supervisar

procesos industriales a distancia. Facilita retroalimentación en tiempo real con los dispositivos de campo (sensores y actuadores), y controla el proceso automáticamente. Provee de toda la información que se genera en el proceso productivo (supervisión, control calidad, control de producción, almacenamiento de datos, etc.) y permite su gestión e intervención. [1]

Comercial: es un adjetivo que refiere a lo vinculado con el comercio o con las personas que se dedican a comprar y/o vender bienes o servicios. El término comercio, por su parte, puede hacer mención a esta actividad o al espacio físico donde se desarrolla. [2]

Por lo que se puede decir, que al hacer referencia a un SCADA comercial

se habla de un software comúnmente encontrado en el mercado que funciona para controlar y supervisar ciertos procesos comerciales a distancia.

Estructura Interna de una Aplicación SCADA Comercial: Un SCADA generalmente se maneja en tres capas del proceso:

PLC, DCS y Buses de Campo: dispositivos de campo ubicadas en la parte baja del proceso, estos dispositivos proporcionan los datos del mismo y reciben las señales de mando para su control.

Servidores (núcleos del SCADA): se encuentra el driver de comunicación que gestiona el intercambio de información entre los servidores de datos y los dispositivos de campo. Hay un servidor de datos del proceso que detecta y gestiona alarmas y eventos, almacena datos para su posterior análisis. Un servidor de web gestiona la disponibilidad y el acceso a los datos mediante internet. Se encuentra también la interface hombre-máquina que es la forma grafica para visualizar el estado del proceso. Una ODBC (Open Data Base Compliance) es una interfaz estándar de Microsoft para comunicación de datos entre distintos tipos de bases de datos.

ERP: se ubica en la parte superior y este sistema se enlaza por medio de ODBC con las bases de datos del sistema SCADA. Es acá donde se planifican las acciones a tomar con respecto a los recursos y al proceso de manufactura.

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Tecnología de Sistemas Abiertos.

A la hora de elegir un SCADA, un aspecto clave es determinar cuál debe ser el sistema operativo sobre el que debe ejecutarse. La elección más habitual, en este momento, es decidirse por un entorno operativo Windows XP o 7, o Linux, tanto por la familiaridad que ofrecen estos entornos al usuario, como por el numeroso software existente y la economía que supone su adopción. [3]

Conectividad Remota por medio de Internet.

Se ha visto que la conectividad en intranets es una de las características presentes en todo SCADA y a través de ella se asegura el acceso a datos de proceso desde diferentes departamentos. En cuanto al acceso a Internet bastantes proveedores incluyen funcionalidades de cliente y de servidor de Web en sus paquetes, pero por su carácter extra corporativo, hay dos tendencias. La primera, la de los paquetes que permiten únicamente leer datos (mediciones, contadores, entradas, salidas, etc.) y la segunda, los que además posibilitan su modificación (consignas, señales de mando). De todas formas, cada vez más, se dispone de tecnología fiable para transmitir datos con seguridad vía Internet, y un número creciente de productos aceptan tanto la lectura de datos como la modificación de parámetros o de señales de mando.

Algunos SCADAs permiten incluso que cada máquina remota pueda configurarse en función de sus recursos y de las necesidades del usuario, y establecer en cada caso qué funciones son realizadas por el cliente y cuales se realizan en el servidor. Así, en cualquier momento y en cualquier lugar, un técnico de proceso o un responsable de planta pueden conectarse, a través de un simple PC portátil, al servidor Web de su sistema SCADA y conocer en tiempo real el estado del proceso, y en algunos casos actuar sobre él. [3]

Arquitectura y Soluciones.

Un software SCADA debe ser capaz de responder a las necesidades de diversos sistemas de control. Desde los pequeños que utilizan un solo PC conectado a un autómata programable, hasta los grandes sistemas con control distribuido y que deben responder a niveles de seguridad elevados. Por ello, cada proveedor de sistemas SCADA dispone de una gama de productos para responder a esta amplia demanda del mercado, y con unos precios también adaptados a la envergadura del sistema a supervisar.

Al plantear un sistema de supervisión y control es necesario establecer cuáles son las diferentes estaciones de trabajo que debe incluir el sistema, y que operativa debe realizarse en cada una de ellas, teniendo en cuenta tanto los aspectos de atención al proceso, como el de explotación y análisis de los datos recogidos propios de ingeniería, calidad, o gestión.

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En cualquier producto SCADA, es normal que el módulo base cubra las funciones de control, gestión de comunicaciones con los dispositivos conectados al bus de campo, interface de usuario y registro de información para su análisis posterior. Un segundo módulo que ofrecen varios fabricantes es una estación redundante que actúa como un sistema activo de backup automático. Cuando el servidor principal de control queda fuera de servicio, la estación de backup toma el control de la situación, de forma automática y transparente, convirtiéndose en el nuevo servidor de control y partiendo del mismo estado en que se encontraba la estación servidora averiada.

Cuando el sistema SCADA debe integrarse en el sistema de información de empresa, los datos recogidos por el servidor de control deben estar a disposición de diferentes personas de las áreas de gestión para realizar tareas de análisis y toma de decisiones. Para evitar que las funciones de servidor de datos perjudiquen a las de servidor de control, los fabricantes ofrecen estaciones específicas servidoras de datos, mejorando la velocidad de trabajo, la seguridad y la fiabilidad en el manejo de la información.

Por lo general, el software de control ofrece una arquitectura cliente-servidor distribuido, con múltiples servidores, y la posibilidad de configurar los diferentes clientes en función de sus necesidades y capacidades. Asimismo, la actualización de datos en pantalla puede limitarse, normalmente, a cuando varíen, así se minimiza el tráfico en la red sin perder calidad de información en pantalla.

Desarrollo de una Aplicación SCADA.

Es conveniente tener en cuenta que todo software SCADA son programas que presentan un doble perfil de usuario. Por un lado, las ingenierías y departamentos de desarrollo, encargados del diseño y generación de aplicaciones SCADA a medida de cada proceso por lo que se requiere una licencia de desarrollo. Por otro lado los operarios y encargados del proceso, serán los usuarios de las aplicaciones creadas por los primeros y para ello necesitaran de licencias de Run Time. Comercialmente, las licencias de desarrollo y de run-time tienen tratamientos diferenciados que dependen de la estrategia comercial de cada fabricante o proveedor.

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Para iniciar el desarrollo de una aplicación SCADA es importante tener establecido en primer lugar:

Grupos de usuarios, según los que se crearán diferentes perfiles de usuario, con diferentes privilegios de acceso al SCADA y al proceso.

Señales de entrada y salida y sus requerimientos de adquisición, visualización (y/o animación) y registro. Muchos fabricantes disponen de tarifas que varías en función del número de Tags a utilizar.

Variables de control, para su visualización y parámetros asociados. Avisos y alarmas: su importancia.

A partir de este conocimiento estableceremos las especificaciones del sistema SCADA y plantearemos su estructura a partir de:

Establecer cuáles son las diferentes estaciones de trabajo que deben constituir el sistema.

Cuál es la operativa a realizar en cada una de ellas, y Distribución de los datos en el conjunto de la red.

En la actualidad los proveedores disponen módulos, o aplicaciones, para responder a las diferentes estructuras y será tarea de la ingeniería de desarrollo ofrecer la mejor alternativa al cliente.

En cuanto a las diferentes utilidades que se ofertan, éstas pueden decantar la elección de un paquete u otro. Por lo que se refiere a facilidades de programación, algunos entornos sólo disponen de un lenguaje propietario, aunque la tendencia es a integrar VBA (Visual Basic for Applications). Otro aspecto importante es el disponer de utilidades de simulación y debug, que permitan desarrollar y hacer la puesta a punto de una aplicación en poco tiempo y con seguridad. También es de interés la posibilidad de configuración en línea, pues permite hacer modificaciones en una aplicación activa e incorporarlas directamente, sin necesidad de detener la aplicación y relanzarla posteriormente. [3]

Prestaciones Comerciales de un Sistema SCADA.

Un paquete SCADA debe de ofrecer las siguientes prestaciones:

Posibilidad de crear paneles de alarma, que exigen la presencia del operador para reconocer una parada o situación de alarma, con registro de incidencias.

Generación de históricos de señal de planta, que pueden ser volcados para su proceso sobre una hoja de cálculo.

Ejecución de programas, que modifican la ley de control, o incluso el programa total sobre el autómata, bajo ciertas condiciones.

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Posibilidad de programación numérica, que permite realizar cálculos aritméticos de elevada resolución sobre la CPU del ordenador, y no sobre la del autómata, menos especializado, etc.

Con ellas, se pueden desarrollar aplicaciones basadas en el PC, con captura de datos, análisis de señales, presentaciones en pantalla, envío de resultados a disco e impresora, etc.

Además, todas estas acciones se llevan a cabo mediante un paquete de funciones que incluye zonas de programación en un lenguaje de uso general como C o Pascal, aunque actualmente se está imponiendo VBA (Visual Basic for Applications), lo cual confiere una potencia muy elevada y una gran versatilidad. [4]

Algunos de los programas SCADA, o que incluyen SCADA como parte de ellos, son:

– Aimax, de Design Instruments S.A. – CUBE, Orsi España S.A. – FIX, de Intellution. – Lookout, National Instruments. – Monitor Pro, de Schneider Electric. – SCADA InTouch, de LOGITEK. – SYSMAC SCS, de Omron. – Scatt Graph 5000, de ABB. – WinCC, de Siemens. [4]

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DISCUSIÓN.

En la industria actual, se ha optado por obtener la mayor cantidad de ventajas competitivas posibles en el ámbito comercial, es por eso que han surgido (y con el tiempo se han mejorado) sistemas de control desarrollados a partir de las tecnologías de información para la comunicación disponibles en el momento. Se ha hecho necesario el desarrollo de aplicaciones y sistemas que permitan controlar procesos a la vez que recojan, evalúen y suministren los datos arrojados por el mismo. Es de esta manera que nacen los sistemas SCADA que hoy conocemos y que por su intención de estandarizarlos se han vuelto comerciales.

Partiendo desde los conceptos básicos de SCADA y la definición de “Comercial”, puedo deducir que el término SCADA comercial se refiere a sistemas de adquisición, supervisión y control de datos que pueden ser hallados en el mercado y se adaptan fácilmente a sistemas operativos comunes.

Las aplicaciones comerciales de SCADA poseen una estructura que fácilmente se identifica en tres partes. La primera es la que está constituida por todos los dispositivos de campo, normalmente son PLC. La segunda parte es la constituida por todos los módulos que permiten adquirir los datos, supervisarlos y ejercer acciones de control en base a ellos, también incluyen las bases de datos abiertas y compatibles con la data que manejan otros sistemas o los niveles superiores de este mismo. La tercera parte es la de planificación de los procesos por medio del manejo, gerencia y administración de los recursos del sistema, sistemas ERP comúnmente.

Es también necesario saber que si se desean hacer estas aplicaciones de SCADA comerciales, deben estar dirigidas a plataformas informáticas y sistemas operativos de uso común, como lo son el caso de Linux y Windows, buscando no solo adaptarse a ellos sino mantenerse efectivas para las versiones más actuales de estos OS.

Uno de los aspectos fundamentales es conocer que el SCADA común funciona bajo intranet, pero al intentar ser competitivos en ciertas industrias se han desarrollado aplicaciones que pueden ser visualizadas, consultadas e incluso editadas (si el cliente lo permite) desde la web.

Las diversas arquitecturas que puede tener un software SCADA se verá definido directamente por el tipo de necesidad que se desea cubrir. No todas las aplicaciones están orientadas a gran cantidad de dispositivos, hay algunas que pueden ser diseñadas y desarrolladas para sistemas tan simples como un dispositivo de campo conectado a un computador que ejerce control y este vaciar su información a través de una interfaz sencilla y básica frente al cliente o al operador.

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El desarrollo de estas aplicaciones se hace definiendo primeramente aspectos como a qué grupo de usuarios va a ser dirigido el sistema, que proceso se desempeña, cuales son las señales de entrada y salida, como se visualizara el registro de datos, cuáles serán las variables de control y como el operador visualizara las alarmas y avisos.

Una vez definidas las especificaciones antes mencionadas se procede a diseñar la estructura del SCADA, en la que se toman en cuenta todas las posibles estaciones que forman el sistema, así como las actividades que se ejecutaran en tales estaciones y como se van a distribuir los datos de manera que puedan ser útiles en cualquier nivel en que se requiera.

Para satisfacer las necesidades de los clientes y ser competitivos en cualquier mercado, un software o aplicación SCADA debe cumplir con ciertos parámetros: crear paneles de alarma, generar cuando se requiera un histórico de datos y que el mismo se pueda visualizar de manera sencilla, ejecutar sobre autómatas a fin de lograr control, permitir programación numérica en el ordenador, poder desarrollar aplicaciones orientadas a PC, usar lenguajes de programación comunes y conocidos.

Finalmente, es importante resaltar que el hecho de que un sistema SCADA no sea desarrollado bajo principios de ser comercializado, si no cumple con algunos parámetros que permitan monitorear correctamente los datos y que los mismos puedan ser visualizados correctamente a fin de soportar la toma de decisiones, posiblemente fracase la aplicación por su incompatibilidad con muchos componentes estandarizados o de uso común.

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CONCLUSIONES.

- Los SCADA comúnmente poseen una estructura interna que no es muy distinta a la poseen las aplicaciones de SCADA comerciales.

- A fin de mantener la compatibilidad entre diversos sistemas y bases de datos, por beneficios comerciales, es preferible usar sistema operativo Linux simple o Windows no menores de la versión XP.

- Por el carácter extra corporativo que trae hacer público en una web algunos módulos del sistema, hay dos tendencias: mantener los módulos destinados a clientes como solo lectura o permitir modificaciones vía web.

- Un software SCADA puede estar orientado a sistemas muy simples con un solo dispositivo de campo conectado a un computador, como a sistemas muy complejos con variedad de dispositivos y diversos computadores ejerciendo como controladores.

- El desarrollo de una aplicación SCADA debe quedar en manos de personal experto para garantizar su buen funcionamiento.

- Comercialmente un sistema SCADA debe cumplir con ciertos parámetros que beneficien al cliente para mantener la competitividad en su entorno.

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BIBLIOGRAFÍA.

[1] SCADA. [Artículo en Línea] Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/SCADA

[Consultado el 25 de marzo del 2014].

[2] Definición de Comercial. . [Artículo en Línea] Disponible en: http://definicion.de/comercial/#ixzz2x8Sa3LpA [Consultado el 25 de marzo del 2014].

[3] Sistemas de supervisión. [Documento en Línea] Disponible en: http://www.ceautomatica.es/sites/default/files/upload/10/files/sistemas%20de%20supervision.pdf [Consultado el 26 de marzo del 2014].

[4] Introducción a SCADA. [Documento en Línea] Disponible en:

http://www.uco.es/grupos/eatco/automatica/ihm/descargar/scada.pdf [Consultado el 27 de marzo del 2014].