CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACION

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CAPITULO IV

RESULTADOS DE LA INVESTIGACION

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PRIMERA FASE

1.- DESCRIPCIÓN DE LOS SISTEMAS EXISTENTES ANTES DE LA INTEGRACIÓN

1.1.- SISTEMAS DE AUTOMATIZACIÓN MARAVEN OCCIDENTE.

El Plan Maestro de Automatización para las Operaciones de Producción realizado en la empresa Maraven de Occidente en el año 1997, presenta una descripción de los Sistemas a nivel de estaciones de flujo. A continuación se ofrece una recopilación textual del trabajo realizado por el Ing. Leonardo Chávez, autor del Proyecto de Automatización Banda de 900 Mhz.

1.1.1.- Automatización Estaciones de Flujo Unidad Lago Cinco.

Este sistema proporciona la automatización y operación remotas de las operaciones de 10 estaciones de flujo en el Lago de Maracaibo ubicado en el occidente del país. El sistema consta de un sistema punto-multipunto para la transmisión de datos de control y alarmas, la estación maestra está ubicada en la Planta Compresora de Gas

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Lamargas desde donde se provee cobertura a todas las estaciones involucradas en la segregación de producción Lago Cinco.

La estación de radio remota ubicada en cada una de las estaciones de flujo conecta la Unidad Terminal Remota (UTR) del scada en el campo con la Unidad Terminal Maestra de control (UTM) en Lagunillas, la información recolectada por la maestra de radio en Lamargas es transportada hasta el centro de control de Automatización mediante tránsito por la red de microondas digital de 34 Mbps instaladas en el lago. Ver fig.11.

LAMARGAS

EF

LAMA LAGOGAS II

LAGUNILLAS

TRONCAL MICROONDAS DIGITAL EXISTENTE

N

Fig. 11

Estación de Flujo Unidad Lagocinco.

Fuente: Proyecto de Automatización en la banda de 900 Mhz.

Chávez (1997 pag. 23).

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1.1.2.- Automatización Estaciones de Flujo Unidad Lagomedio.

Este sistema proporciona la automatización de las operaciones de 14 estaciones de flujo en el Lago de Maracaibo ubicado en el occidente del país. El sistema consta de un sistema punto-multipunto para la transmisión de datos de control y alarmas, la estación maestra está ubicada en la planta compresora de gas Lama desde donde se provee cobertura a todas las estaciones involucradas en la segregación de producción Lagomedio.

La estación de radio remota ubicada en cada una de las estaciones de flujo conecta la remota (RTU) del scada en el campo con la maestra de control (MTU) en Lagunillas, la información recolectada por la maestra de radio en Lama es transportada hasta el centro de control de Automatización mediante tránsito por la red de microondas digital de 34 Mbps instaladas en el lago. Ver fig. 12.

LAMARGAS

EF

LAMA LAGOGAS II

LAGUNILLAS

N

Fig. 12

Estación de Flujo Unidad Lagomedio.

Chávez (1997 pag. 24)

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1.1.3.- Automatización Estaciones de Flujo Unidad Lagomar.

Este sistema proporciona la automatización de las operaciones de 14 estaciones de flujo en el Lago de Maracaibo ubicado en el occidente del país. El sistema consta de un sistema punto-multipunto para la transmisión de datos de control y alarmas, la estación maestra está ubicada en la planta compresora de gas Lagogas II desde donde se provee cobertura a todas las estaciones involucradas en la segregación de producción Lagomar.

La estación de radio remota ubicada en cada una de las estaciones de flujo conecta la remota (RTU) del scada en el campo con la maestra de control (MTU) en Lagunillas, la información recolectada por la maestra de radio en Lagogas II es transportada hasta el centro de control de Automatización mediante tránsito por la red de microondas digital de 34 Mbps instaladas en el lago. El sistema comunicacional de esta unidad es mostrado en la figura 13 :

L A M A R G A S

E F

L A M A L A G O G A S I I

L A G U N I L L A S

T R O N C A L M I C R O O N D A S D I G I T A L E X I S T E N T E N

Fig. 13

Estación de Flujo Unidad Lagomar.

Chávez (1997 pag. 25)

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1.1.4.- Automatización Estaciones de Flujo Unidad Lagotreco.

Este sistema proporciona la automatización de las operaciones de 14 estaciones de flujo en el Lago de Maracaibo ubicado en el occidente del país. El sistema consta de un sistema punto-multipunto para la transmisión de datos de control y alarmas, la estación maestra está ubicada en la estación repetidora en Cerro Misoa, desde donde se provee cobertura a todas las estaciones involucradas en la segregación de producción Lagotreco.

La estación de radio remota ubicada en cada una de las estaciones de flujo conecta la remota (RTU) del scada en el campo con la maestra de control (MTU) en Lagunillas, la información recolectada por la maestra de radio en Misoa es transportada hasta el centro de control de Automatización mediante tránsito por un enlace de microondas digital existente entre Misoa y Lagunillas (ver fig. 14.).

EF

LAGUNILLAS LAGOTRECO

MISOA

N

Fig. 14

Estación de Flujo Unidad Lagotreco.

Chávez (1997 pag. 25)

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1.1.5.- Automatización Sub-estaciones eléctricas.

Este sistema proporciona la automatización y operación remota de las actividades de 37 sub-estaciones de distribución de energía eléctrica en el Lago de Maracaibo y en tierra en el área de la Costa Oriental. El sistema consta de un sistema punto-multipunto par la transmisión de datos de control y alarmas, la comunicación de las sub-estaciones está distribuida en 3 canales, ubicadas 4 de las estaciones de recolección maestra en el Cerro Misoa y 1 en la estación Cerro Azul. Desde estos dos sitios se provee cobertura a todas las sub-estacioens de occidente en la Costa Oriental del Lago.

La estación de radio remota ubicada en cada una de las sub-estaciones eléctricas conecta la remota (RTU) del scada en campo con la maestra de control (MTU) en Lagunillas despacho de carga, la información recolectada por las maestras de radio en Misoa es transportada hasta el centro de control de automatización mediante tránsito por un enlace de microondas digital existente entre Misoa y Lagunillas, de igual forma la información de la maestra de radio en Cerro Azul es transportada por un enlace de microondas digital existente Cerro Azul-Lagunillas (ver fig. 15.).

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LAGUNILLAS MISOA

Canal 1

Sub Estaciones Sub Estaciones

Canales 2,3,4.

CERRO AZUL

N

1.1.6.- Automatización Estaciones de Flujo Unidad Barua Motatán.

Este sistema proporciona la automatización de las operaciones de 7 estaciones de flujo en el campo Barua Motatán ubicado en la Costa Oriental del Lago. El sistema consta de un sistema punto-multipunto para la transmisión de datos de control y alarmas, la estación maestra está ubicada en la estación repetidora en Cerro Misoa, desde donde se provee cobertura a todas las estaciones involucradas en la segregación de producción Barua Motatán.

La estación de radio remota ubicada en cada una de las estaciones de flujo conecta la remota (RTU) del scada en el campo de la maestra de control (MTU) en Lagunillas,

Fig. 15

Unidad Sub Estaciones Eléctricas.

Chávez (1997 pag. 26)

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la información recolectada por la maestra de radio en Misoa es transportada hasta el centro de control de automatización mediante tránsito por un enlace de microondas digital existente entre Misoa y Lagunillas (ver fig. 16).

EF

LAGUNILLAS BARUA MOTATAN

MISOA

N

1.2.- EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS SCADA EN LA DIVISIÓN DE OCCIDENTE LAGOVEN S.A.

A continuación se describe brevemente la evolución de los sistemas Scada que existen en la División de Occidente, de esa forma se podrá tener una visión global de la magnitud e importancia que estos sistemas tienen para la División y los pasos agigantados con los cuales a avanzado para lograr su desarrollo.

Fig. 16

Estación de Flujo Unidad Barua Motatán.

Chávez (1997 pag. 27

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1967 Instalación de primer Sistema de Supervisión Scada Lago, marca Leeds & Northrup en el muelle de Tía Juana.

El sistema estaba basado en un procesadores Intel con memoria de ferrita de 16 Kbytes de Ram y cintas magnéticas de 4 Mbytes.

1982 Reemplazo del Sistema Leeds & Northrup por el primer sistema Prodiac 86 de AETI.

Sistema Multibus y con cintas magnéticas de 60 Mbytes, unidades Floppy de 8 ½ “ y 32 Kbytes de Ram.

1985 Ampliación del Sistema Scada Lago.

Se aumenta el número de cónsolas a 3 y los canales de comunicación a 6, en ese momento se supervisan alrededor de 180 unidades remotas.

1992 Migración al Sistema Prodiac III.

El Scada Lago se convierte en dos sistemas independientes, con transferencia de datos; el Scada Lago y el Scada Eléctrico.

1996 Migración al Sistema Prodiac for Windows.

Sistema cliente servidor con 24 cónsolas de operación, interconectado a los Sistemas Administrativos.

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1.2.1.- DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA SCADA PRODIAC III EN iRMX FOR WINDOWS.

El Sistema Scada Prodiac III for Windows de la empresa AETI, C.A. se encuentra instalado en la División de Lagoven Occidente en tres Sistemas Scada’s distintos conocidos como el Sistema Scada Gas-Lift, el Sistema Scada Lago y el Sistema Scada Eléctrico. Los dos primeros mencionados anteriormente se encuentran bajo el Sistema Operativo iRMX for Windows y el tercero se encuentra aún bajo iRMX solamente.

A continuación se hará una descripción de los principales Sistemas Scada´s de la División de Occidente tanto por la cantidad de puntos binarios, o señales analógicas de entrada que se procesan y supervisan, así como por la función que desempeñan estos Sistemas, las cuales son realmente importantes para el personal de operaciones de producción y explotación de las diferentes organizaciones y a las cuales se hará especial referencia.

1.2.2.- SISTEMA SCADA LAGO

Basado en un Sistema Prodiac III, compuesto por computadores 80586 distribuidos sobre una red Ethernet. El sistema Scada Lago permite supervisar y controlar de forma remota las instalaciones del personal de operaciones de

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producción de los Distritos Bachaquero(BA), Lagunillas(LL), Tía Juana(TJ), Sur/Centro Lago(SCL) y La Salina(LS), las instalaciones de medición, transporte y fiscalización y las instalaciones de Plantas de Conservación de Gas. Entre estas instalaciones podemos contar 85 Estaciones de Flujo(EF), 15 Plantas de Inyección de Agua(PIA), 3 Plantas de Gas(PG) y 11 Miniplantas de compresión(MP), 2 múltiples de producción(MP), 6 Gabarras de Inyección de Agua y 14 estaciones del Gasoducto Oleoducto Ulé-Amuay, para esto cuenta con cónsolas de operación en LL, LS, TJ, PC-LL-2 y Ulé.

El sistema cuenta con programas de aplicación para el manejo de datos de pruebas de pozo automatizadas, medición de volumen de crudo bombeado y flujo de gas en Estaciones de Flujo.

- MEDICIÓN DE CRUDO BOMBEADO EN ESTACIONES DE FLUJO (BOMBEO)

El sistema monitorea el estado de las bombas de crudo de estas instalaciones, acumulando el tiempo de operación de cada una, usando los factores de eficiencia mecánica de las bombas, calculado según pruebas de campo, la aplicación produce un valor de la producción bombeada por cada bomba, instalación, segregación y distrito. La aplicación calcula una proyección contínua de la producción de la estación hasta el cierre a las 12 horas, para permitir al operador identificar aquellas estaciones con tendencia a declinaciones de producción, el

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sistema provee capacidad para revisión de las tendencias históricas de la producción acumulada por cada estación.

- MEDICIÓN DE FLUJO DE GAS DE RECOLECCIÓN (FLUJOGAS)

La aplicación calcula el flujo (AGA-3) de gas de recolección de cada Estación de Flujo del área de Tía Juana. Este flujo es integrado para obtener el volumen de gas que produce la estación. Además, se monitorea el estado de las presiones del sistema y se generan alarmas que permiten al operador mantener las presiones de operación de las estación.

1.2.3.- SISTEMA SCADA LAG ( GAS-LIFT )

Basado en un Sistema Prodiac III, compuesto por computadores 80486 distribuídos sobre una red Ethernet. El Sistema Scada Lag permite supervisar y controlar de forma remota desde el Centro de Control de Gas (CCG) de Tía Juana las operaciones asociadas al proceso de levantamiento artificial por gas en las áreas de SCL y TJ-2. Entre las instalaciones asociadas a este sistema figuran 28 Múltiples de Inyección de Gas, 8 Múltiples de Distribución de Gas, 2 Estaciones de Flujo y 2 Macollas de Producción.

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- CIERRE Y APERTURA DE POZOS AUTOMATIZADA (CAPA)

La aplicación permite realizar listados manuales o automáticos de los pozos menos eficientes; con la mayor relación de gas inyectado/barriles producidos. Cuando se presentan contingencias en los módulos de compresión de gas del área de Centro Lago, el operador puede activar la aplicación para cerrar la inyección de gas de hasta 100 pozos en forma secuencial y programada en menos de 15 minutos, resguardando el flujo de gas de los pozos más productivos y reduciendo la producción diferida significativamente. Este proceso era realizado de forma manual, en 45 minutos, lo cual ocasionaba la caída de las presiones en el sistema de distribución e inyección, afectando todos los pozos del área.

- DIAGNÓSTICO DE PARAMETROS DE INYECCIÓN DE POZOS AUTOMATIZADO (REPROVAL).

Esta aplicación permite realizar de forma automática y en tiempo real un diagnóstico de los 800 pozos automatizados del sistema en menos de dos minutos.

Para esto, lee desde campo los parámetros de operación de cada pozo y los compara con una serie de condiciones determinadas por el personal de operaciones, para luego generar un reporte con los pozos que presentan problemas de inyección. Este reporte es usado por el personal de los distritos SCL y TJ para efectuar las labores de mantenimiento de campo.

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Anteriormente era realizado una vez al día, ya que tomaba de dos a tres horas en ser completado. Actualmente, está programado para ejecutarse en cada guardia de ocho horas, con lo que se ha reducido el tiempo de atención de problemas en pozos con inyección de gas automatizada.

1.2.4.- SISTEMA SCADA ELÉCTRICO

Basado en un Sistema Prodiac III, compuesto por computadores 80486 distribuidos sobre una red Ethernet. El sistema Scada Eléctrico permite supervisar y controlar de forma remota desde el Centro de Control Supervisorio (CCS) en la Planta Eléctrica Punta Gorda, las instalaciones de la red de distribución eléctrica de toda la División de Occidente. Para esto supervisa 36 Subestaciones Eléctricas y los seccionadores eléctricos de 80 estaciones de flujo.

- RESTABLECIMIENTO AUTOMATICO DE CENTRO LAGO

El sistema cuenta con un programa de aplicación que permite restablecer de forma automática y en menos de 90 segundos, el suministro de energía eléctrica, cuando se presentan fallas de fase en el cable submarino que alimenta las instalaciones del área de Centro Lago.

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El programa monitorea, a través del Sistema Scada, las indicaciones de los seccionadores en las dos Subestaciones Eléctricas asociadas a esta área. En caso de falla de cualquiera de las tres fases, se activa una secuencia de comandos de control y verificaciones que ejecuta el reemplazo del cable dañado por un cable de repuesto.

Anteriormente esta actividad era realizada de forma manual y tomaba un promedio de 4 ½ horas. La alta velocidad de respuesta del sistema permite eliminar casi totalmente la producción diferida y los paros de unidades de compresión del área.

1.2.5.- SISTEMA DE COMUNICACIONES.

Según Martínez, R (1994). “ El sistema de comunicaciones es el que permite la transferencia de la información recolectada desde la instalación que se supervisa hasta el control. Un sistema de comunicaciones está compuesto básicamente por tres componentes: el transmisor (también llamado fuente), el enlace de transmisión (referido como canal o línea) y el receptor. En el caso de que la comunicación sea bidireccional, el transmisor y el receptor intercambian sus roles según el sentido de la transmisión.” (p.II.3).

En el caso de LAGOVEN S.A., el tipo de enlace seleccionado para la comunicación es a través de radio-frecuencia en VHF (Very High Frequency). Este

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tipo de enlace es utilizado dada la dispersión de las instalaciones. La estación central en tierra irradia a través del espacio, los mensajes que reciben simultáneamente todas las instalaciones lacustres. Se ha decidido utilizar un esquema “Full-Duplex”(FDX), en el que el radio base tiene la portadora siempre al aire y “Half-Duplex”(HDX) para los radios remotos. Desde el radio base se irradia un mensaje (con información acerca del destinatario) al cual sólo responde aquella estación a la cual está dirigido el mensaje.

Para transformar las señales de modo que se puedan enviar por medio de los radios, es necesario utilizar un Módem, así como para volver a transformar las señales al recibir la información, para pasarla al computador, el tipo de modulación que se utiliza es FSK ( Frecuency Shift Keying) la cual es una modulación por desplazamiento de frecuencia.

El computador de adquisición de datos (Cadat) generalmente se encuentra en el mismo ambiente que los computadores maestros. Tiene varios canales y por cada uno de ellos se comunica con un radio base. Las estaciones que establecen su enlace a través de un mismo canal utilizan el mismo protocolo de comunicación. Las funciones del Cadat son las siguientes:

- Realizar las interrogaciones a las estaciones remotas a través de los enlaces de radio.

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- Recibir los mensajes de respuesta de las instalaciones interrogadas. Una vez que se ha realizado la interrogación, la estación remota responde con un mensaje que contiene la información requerida. El computador de adquisición recibe esta información y la traduce a los protocolos utilizados en la red de computadores, de manera que pueda ser asequible al computador maestro y a los demás entes del sistema. De igual forma se encarga de verificar la existencia de errores en la información e interrogar de nuevo en caso de que sea necesario.

- Enviar comandos de control realizados por operadores del sistema, encargándose de empaquetar y enviar los mensajes de control que se originan por acciones del operador del sistema o por programas de aplicación que en él residan.

El esquema de interrogación dictamina cuál será el algoritmo requerido para adquirir la información remota. En los sistemas SCADA de Lagoven Occidente se utiliza un esquema “multidrop”, en el que se establecen enlaces punto a la punto temporales con cada instalación desde los radios base. En el computador de adquisición existe una lista de interrogación por cada canal disponible. En esta lista se encuentran todas las instalaciones pertenecientes a un canal. Durante el ciclo de interrogación el computador envía mensajes dirigidos a cada una de las instalaciones y espera respuesta, esto se hace preguntando una a una y volviendo a comenzar (barrido).

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El tráfico de información entre las instalaciones está regulado por protocolos de comunicación, que pueden ser de reporte completo, reporte por excepción o de reporte por requerimiento.

Los accesos de comunicación son los medios por los cuales los computadores pueden hablar entre ellos mismos. Dependiendo del propósito de la comunicación, la rapidez de requerimientos y el estado de las máquinas con relación a otras, diferentes métodos de acceso pueden ser usados. Los requerimientos de comunicación son determinados y controlados por el protocolo de comunicación seleccionado, para la comunicación entre los Scada se utiliza una Red Ethernet basado en un protocolo TCP/IP que le da una alta confiabilidad al sistema.

El método de comunicación más utilizado por los sistemas Scada es el llamado Maestro - Esclavo. En una organización Maestro-Esclavo, solo una máquina, en este caso la UTM, puede iniciar la comunicación. La UTM llama a la UTR, envía instrucciones, pregunta por la información actual y ordena a la UTR responder, la UTM escucha la respuesta. La UTR responde hasta que la UTM termine de hablarle, entonces para y escucha las siguientes órdenes. La UTM se mueve a otra UTR realiza el mismo procedimiento, hasta llegar de nuevo a la primera. El tiempo transcurrido se llama Período o Intervalo de interrogación.

De los diversos protocolos de comunicación existentes se tienen tres que son los utilizados por Lagoven para la comunicación Maestra-Remota:

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- Protocolo Modbus. Es un protocolo desarrollado por Modicom en 1979, el cual es ampliamente utilizado hoy día para la transferencia de datos entre una red de Automatización y los elementos de una red de Adquisición de datos. Es un protocolo orientado a Byte con velocidad de 4800 BPS, serial, asincrónico, en donde la trama se divide en cuatro bloques; dirección, función, datos y chequeo de error.

- Protocolo Microbuffer. Es un protocolo desarrollado por AETI, C.A., la comunicación es serial, asincrónica con una velocidad de 1200 BPS, la longitud de cada carácter transmitido es de 8 bits, paridad par, 2 bits de stop, no hay restricciones en cuanto a los caracteres que se pueden transmitir, pudiendo ser cualquier combinación posible de 8 bits. El protocolo está basado en la jerarquía Maestro- Esclavo, esto le permite la implementación de líneas Multidrop, donde existe un solo nodo maestro y uno o varios nodos esclavos.

- Protocolo Conitel. Es un protocolo sincrónico, serial, con una velocidad de 1200 BPS, la trama posee tres bloques; 1 bloque con la dirección, función y grupo, otro para el manejo de datos y el bloque de detección de error. El bloque de datos no puede exceder de 12 bits, siendo posible construir hasta 8 bloques en forma consecutiva, es un protocolo orientado a bits y basado en la orientación Maestro- Esclavo.

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1.3.- INFRAESTRUCTURA DE TELECOMUNICACIONES ASOCIADA A LOS SISTEMAS SCADA.

Esta actividad consistió en estudiar las condiciones actuales de los Radios Master de Respaldo, Frecuencia de operación, Canal de comunicación para el SCADA, Velocidad de Transmisión de la Data, Protocolos de comunicación de los distintos Sistemas SCADA.

Cabe destacar, que esta información suministrada está sujeta a modificaciones, por cuanto contínuamente se están automatizando e integrando a los Sistemas SCADA estaciones e instalaciones remotas de producción.

1.3.1. - Sistema de Diagnóstico a Distancia y Respaldo de los Radios Master.

1.3.1.1. - Radios Master con Capacidad de Diagnóstico.

Los canales de comunicación pertenecientes a los Sistemas SCADA, Maracaibo (canales de comunicación 15, y 23), Tía Juana (canales de comunicación 16 y 22), Lagunillas (canal de comunicación 17 y 18), y Centro Sur del Lago, CSL, (canal de comunicación 19) están conformadas con el equipo de Radio Master marca Motorola, modelo Darcom 9000-2. El cual dispone de un Sistema de Diagnóstico capaz de controlar y monitorear a distancia algunos parámetros de operación del mismo y de los radios remotos asociados.

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Los canales de comunicación pertenecientes a los Sistemas SCADA, Sub estaciones eléctricas (Canales 1,2,3 y 4), Red de Gas de Occidente, Barua Motatan, Lagocinco y Calderas de Vapor están conformadas por equipo de Radio Master, marca Motorola, modelo Darcom 9000-2, con capacidad de diagnóstico remoto.

Los canales de comunicación de los SCADA: Estaciones de Flujo Tierra Costa Este, Gas Lift, Lago Medio, PC-TJ-5, PC-BA-1, PC-TJ-4, CL-1-1/2 y Sub estaciones eléctricas H están conformados por Radio Master marca Microwave Data System (MDS), modelo 2100 con capacidad para poder realizar diagnóstico remoto y actualmente en operación.

El Sistema de Diagnóstico Remoto Darcom 9000-2 permite monitorear y controlar los siguientes parámetros en el Radio Master:

1. Potencia de salida de RF del radio A y del radio B.

2. Voltaje de alimentación del radio A y del B.

3. Indicación de la posición del Switch HSWO.

4. Nivel RSSI de señal recibida desde los radios remotos.

5. Control para la conmutación del TX, a los modos: A, B o Auto.

Mientrás en los Radios Remotos se puede monitorear y controlar los siguientes parámetros:

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1. Desviación FM del transmisor.

2. Nivel RSSI de señal recibida en el Radio Base.

3. Offset de frecuencia de portadora 4. Control o ajuste de la potencia de TX

5. Control o ajuste de la desviación FM.

6. Control o ajuste del Umbral de desviación FM.

7. Control o ajuste del offset de frecuencia de portadora.

Durante la conmutación del Radio Master al modo de diagnóstico; y luego de seleccionar el radio remoto el cual se conmuta al mismo modo por un período de tiempo aproximado de 3 a 5 segundos. (Manual Darcom 9000-2, pág. 8), los demás radios son forzados a mantenerse en el modo de recepción durante ese período de tiempo. Esta operación acarrea errores en los canales de comunicación de los Sistemas SCADA, por cuanto, en el momento de hacer el diagnóstico se inhibe la comunicación de los demás radios remotos con el Radio Master.

1.3.1.2. - Radios Master sin Capacidad de Diagnóstico.

Los Radios Master marca Motorola, modelo MSF 5000 utilizados para los Sistemas SCADA, Gas-Lift (canales de comunicación 10,11 y 12), Eléctrico (canales de

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comunicación 1 y 6) y los Radios Master, marca General Electric, modelo MASTER II utilizados para los Sistemas SCADA Eléctrico (canales de comunicación 1,2,3,4 y 6), Maracaibo (canal de comunicación 5), Lago Norte, Diques y Drenajes, WHM, no disponían dentro de su configuración para el momento de su adquisición, con un módulo o tarjeta de Diagnóstico.

1.3.1.3. - Radios Master con Capacidad de Respaldo Automático.

Los Radios Master, marca Motorola, modelos Darcom 9000-2 y MSF 5000 pueden configurarse de modo Hot Stand By, es decir, dos Radios Master que actúa uno como respaldo del otro. Esta conmutación de un radio a otro puede hacerse a través de tres formas: Manual, Remoto o Automático; donde la operación Manual se realiza directamente desde el conmutador ubicado en el radio, la operación Remoto se realiza desde un sitio lejano, a través de elementos como por ejemplo relés que accionan directamente sobre el conmutador de los radios y por último de manera Automático donde la conmutación es efectuada de manera voluntaria por el mismo radio, esta acción se origina inmediatamente al presentarse averías en uno de los radios. En la actualidad estos radios se han configurado en los Sistemas SCADA bajo la figura de modo automático.

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1.3.1.4. - Radios Master sin Capacidad de Respaldo Automático.

El Radios Master, marca General Electric, modelo MASTER II es el único de los radios que pertenece a la infraestructura de Telecomunicaciones para el Sistema de Telemetría, específicamente para los Sistemas SCADA Eléctrico y Maracaibo, que no disponen dentro de su configuración con un sistema de conmutación al radio de respaldo de forma automática, solo de modo manual, sin embargo, los que están instalados en Sajarita, Dabajuro y Curimagua pertenecientes al Sistema SCADA Maracaibo (canal de comunicación 5); a través de unas modificaciones realizadas por el personal de transmisión se logró implementar la conmutación remota. Cabe destacar, que los radios de respaldo ubicados en Sajarita y Curimagua están inoperables por falta de los cristales en los módulos de TX y RX, y por fallas en la tarjeta controladora respectivamente.

SEGUNDA FASE

2.- ESTUDIO DE LOS SISTEMAS DE DIAGNÓSTICO DE LOS RADIO-MODEM.

2.1.- SISTEMA DE DIAGNÓSTICO DEL RADIO MODEM DARCOM

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El sistema de radio Darcom 9000 provee equipos para comunicación de datos basado en radio digital que normalmente opera en circuitos de líneas cableadas. Este usa la frecuencia de la banda de 900 MHz disponible exclusivamente para comunicación de datos en muchos países; soportando los sistemas de aplicación punto a punto y punto - multipunto (direcciones múltiples).

La red de diagnóstico es un aspecto esencial que va en aumento en los sistemas de comunicación automatizados. El sistema de diagnóstico Darcom mide periódicamente ciertos parámetros de los equipos de radio comunicaciones para detectar problemas antes que el mismo se convierta en falla. La actividad de diagnóstico puede ser programada para que ocurra automáticamente a intervalos no frecuentes, interrumpiendo la actividad normal de data en pequeña proporción, o la actividad de diagnóstico puede ser iniciada manualmente cuando se requiera.

Probar un simple radio remoto Darcom toma de 3 a 5 segundos, dependiendo de que tan extensiva es conducida la prueba; la actividad de data normal del sistema es suspendida a todos los sitios durante una prueba de cualquier sitio simple. La data retornada desde el sitio remoto incluye potencia del transmisor, nivel de señal recibida, temperaturas y la desviación. Los comandos pueden ser enviados hacia el radio remoto Darcom para ajustar esta potencia del transmisor, desviación, frecuencia y otras para corregir problemas detectados. La data recolectada es archivada dentro del computador

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de diagnóstico y puede más tarde ser observada para emitir largas tendencias de comportamientos.

2.1.1.- CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA DE DIAGNÓSTICO DARCOM 9000.

.- Capacidad de hasta 50 estaciones de radio maestros y 500 radios remotos por computador central.

.- El programa corre en una PC-XT/AT con un simple diskette.

.- El operador selecciona las pruebas en intervalos de tiempo.

.- Remotas Half o full dúplex.

.- Capacidad de discado directo con módem.

.- Corriente de data en radios maestros así como de radios remotos guardados en disco.

.- Monitoreo contínuo de RSSI desde los radios remotos.

.- Programa automático de discado y prueba.

2.1.2.- PARAMETROS QUE DIAGNOSTICA EL SISTEMA DARCOM 9000.

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*.- Monitoreo y control del radio maestro.

.- Radio A/B activo.

.- Cierre de Sintetizadores A/B.

.- Baja potencia del transmisor (A/B).

.- Bajo voltaje DC del transmisor (A/B).

.- Monitoreo y control de posición del switch (A/B/AUTOMA).

.- Condición del receptor (por nivel RSSI).

*.- Monitoreo Remoto al radio maestro.

.- Desviación de la frecuencia de transmisión.

.- Corrimiento de la frecuencia del transceptor.

.- Nivel de la señal.

*.- Control Remoto.

.- Corrimiento de frecuencia.

.- Limitación de la desviación.

.- Nivel de transmisión.

.- Activación/Desactivación del PTT.

.- Salida de potencia.

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2.1.3.- OPERACIÓN DE DIAGNÓSTICO.

Esta operación es resumida en los siguientes pasos :

.- Un ciclo de prueba completa toma 3 segundos.

.- Todos los sitios remotos escuchan el mensaje de diagnóstico y permanecen estáticos por 3 segundos.

.- El radio remoto direccionado responde con un tono de 1000 Hz.

.- El tono recibido en la maestra es decodificado y los resultados obtenidos de corrimiento de frecuencia, desviación y RSSI son transferidos al computador central de diagnóstico.

.- El estado de los radios maestros, posición de los switches, fuente de alimentación DC, potencia RF del transmisor A y B, indicadores de alarma HSWO, son también transmitidos al computador central de diagnóstico.

Todo lo arriba indicado es ilustrado en el diagrama de bloques de la fig.17:

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2.1.4.- CONFIGURACIÓN REQUERIDA PARA LA RED DE DIAGNÓSTICO Y MONITOREO DARCOM 9000.

.- Computador PC 486 con 8 MB de memoria RAM o compatible el cual será conectado a las estaciones remotas y que servirá de unidad central de diagnóstico.

.- Dos módem conectados en modo dial-up (conexión directa) entre el puerto serial RS-232 del computador de diagnóstico y la tarjeta lógica de las unidades de radio maestro.

.- Línea telefónica como medio de conexión entre los módem.

2.2.- SISTEMA DE DIAGNÓSTICO INSITE PARA RADIO-MODEM SERIE MDS 2100.

El software INSITE es un sistema de administración de red que permite un ancho control y monitoreo de estaciones maestras de dirección múltiple, punto a punto, radios remotos y estaciones repetidoras a través del uso de un computador personal.

INSITE es una herramienta poderosa para mantener el sistema de radio en condiciones óptimas y detectar problemas menores antes que estos se conviertan en

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problemas no manejables por la red. El software es compatible con muchos tipos de computadores, corriendo en ambiente de Microsoft Windows, incluyendo computadores portátiles. Esto permite al software para ser usado en diagnóstico de campo así como monitoreo diariamente desde una oficina central.

2.2.1.- CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA.

En la figura 18 se muestra un arreglo típico del sistema de administración de red INSITE en un sistema de dirección múltiple. En este ejemplo no hay repetidor, la estación maestra sirve como un punto de conexión para el computador personal donde esta cargado el INSITE, siendo el esquema de control del sistema más usado.

La PC es usada para introducir los comandos apropiados para el sistema de radio y visualizar los resultados de la prueba de poleo (barrido de los radios remotos) en la pantalla. A la vez ella sirve como parte de una llave de configuración, el computador no necesariamente es dedicado para correr el INSITE, pudiendo ser usado para correr otras aplicaciones para el cual es equipado, sin ningún cambio en su operación.

El computador puede ser conectado directamente al panel posterior de la estación maestra en el puerto de diagnóstico, o remotamente, a través de una línea telefónica u

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otro circuito de audio. Para este tipo de arreglo, un módem es requerido a cada final de la línea.

2.2.2.- FLUJO DE DATA DEL DIAGNÓSTICO EN SISTEMAS DE MULTIPLES DIRECCION.

En un sistema sin repetidor típico, como el mostrado en la anterior figura, la data de diagnóstico y control generada del computador hacia la estación maestra es enviada fuera sobre el canal de RF para el sitio remoto. A cada sitio remoto es asignado un único código de respuesta de lazo de cuatros dígitos usado para identificarlo con propósitos de diagnóstico. En esta vía, el código de respuesta de lazo transmitido durante un poleo de la estación maestra a los radios remotos podría ser ignorado por todos los sitios, excepto el sitio actualmente requerido. El código de respuesta de lazo de una unidad remota es normalmente impreso en la etiqueta fuera del encapsulado del radio. El código de fabrica consiste normalmente de los cuatros últimos dígitos del numero de serial del radio.

Cuando un sitio escucha sus cuatros últimos dígitos en el código enviado sobre el canal de RF, este responde automáticamente y sus lecturas son tomadas inmediatamente por la estación. El tipo de data disponible desde el sitio remoto depende en el tipo de módulo de diagnóstico instalado y habilitado en el radio remoto. Un módulo de

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mantenimiento remoto provee alto nivel de información, y es recomendado para usuarios que desean obtener completamente los beneficios del programa INSITE.

La data remota es transmitida a la estación maestra sobre el canal de RF usando una sucesión rápida de tonos DTMF (Tono Doble de Múltiple Frecuencia). Estos tonos son los mismos que escuchamos cuando utilizamos un teléfono común de teclado.

En un sistema repetidor la operación de diagnóstico es exactamente la misma previamente explicada, excepto que el poleo generado a la remota en poleo, es realizado por la estación repetidora de la estación maestra. La información de diagnóstico es obtenida sobre el enlace de RF entre el repetidor y esta unidad remota, usando el poleo remoto como un puente para el resto del sistema. La respuesta de data desde un sitio remoto es realizada a través de la respuesta del repetidor hacia el poleo remoto.

Si la estación repetidora es equipada con un módem para comunicación de diagnóstico, esta puede reportar contínuamente su propio estado del transmisor y receptor sobre una línea telefónica u otro enlace de audio sin interrumpir el flujo normal de transmisión de data.

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2.2.3.- PARAMETROS QUE DIAGNOSTICA EL INSITE.

Estaciones maestras pueden enviar su información de diagnóstico a un PC remoto conteniendo el INSITE. La información disponible en la pantalla del PC incluye :

.- Panel frontal e indicadores de estados de alarmas.

.- Desviación de frecuencias de señales recibidas.

.- Compensación de frecuencias de señales recibidas.

.- Señal de RSSI.

.- Alimentación de voltaje DC del transmisor (A/B).

.- Alimentación de corriente del transmisor (A/B).

.- Potencia de salida del transmisor (A/B).

2.2.4.- REQUERIMIENTOS PARA LA INSTALACIÓN DEL SISTEMA DE ADMINISTRACIÓN Y DIAGNÓSTICO DE RED.

COMPUTADOR

El INSITE puede ser instalado en muchos tipos diferentes de computadores que puedan correr en ambiente de Microsoft Windows o Windows for Workgroups. El sistema debe incluir un disco duro y tener adecuado espacio de memoria disponible para

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correr y almacenar el programa INSITE. A continuación se listan los requerimientos mínimos y preferidos para instalar y usar el software.

PREFERIBLE MINIMO

Procesador 66 MHz, 486 o más rápido (Pentium) 25 MHz, 386 con coprocesador matemat.

Memoria RAM 12 Megabytes 8 Megabytes

Monitor Alta resolución c/256 colores Resolución VGA c/16 (1024 x 768 x 256) colores (640x480x16)

Disco - 1.4 M. 3.5”floppy para instalación inicial del software.

- 5 M disponible de espacio duro para

almacenar los recursos del programa - 10 M disponible para operación.

Si un computador portátil es usado con el programa INSITE, un co-procesador matemático normalmente seria requerido. Muchos computadores portátiles omiten esta característica para mantener un mínimo consumo de potencia.

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MODEMS

Un módem es requerido solamente si se requiere conectar remotamente la PC a la estación maestra, vía línea telefónica u otro circuito de audio ; opción esta que ya viene incluido dentro del mismo computador.

EQUIPO DE RADIO

Estaciones Maestras.

Una indicación de que la estación maestra es equipada para diagnóstico es colocada en la parte posterior con un conector RS-232 etiquetado DIAGNÓSTICO.

Radios Remotos.

Un módulo de diagnóstico interno es requerido para habilitar un radio remoto para reportar su estado de operación a la estación maestra. Con radios serie MDS 2300/4300, la presencia del modulo puede ser confirmada conectando un terminal “Hand- Held”y usar los comandos LBC o STAT.

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TERCERA FASE

3.- ESTUDIO COMPARATIVO DE LOS RADIO MODEM Y ARQUITECTURA DE LOS SISTEMAS DE TELECOMUNICACIONES.

Es necesario destacar que un estándar de equipos donde sólo figura una marca no es recomendable; de hecho la idea es seguir un criterio de “Estándar Multimarca” en el cual se cuente con la competencia de al menos dos marcas. Este es el caso de los equipos de radio en la banda de 900 Mhz que existen ya instalados, de aquí parte el hecho de la integración de sus sistemas de diagnóstico. Actualmente se tienen dos tipos de equipos muy similares funcionalmente pero con tecnologías de construcción y costos diferentes, estos son:

Darcom 9000-2 de Motorola y MDS Serie 2100 de California Microwave, ambos existentes ya en las empresas, e igualmente capaces de cubrir las exigencias de la integración. Es por esto que se hizo un estudio comparativo en ciertos aspectos que permiten jerarquizar la recomendación en dos alternativas que varían más que en funcionalidad, en costo, durabilidad y servicio de diagnostico que sirvan de guía para proyectos futuros.

Para la Alternativa 1 se tiene el MDS Serie 2100, muy similar en función al Darcom Serie 9000, pero con un costo casi menor en un 40 %. Además es un equipo que promete ser más robusto para condiciones adversas en cuanto a su construcción, ya que su chasis de

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aluminio encierra casi herméticamente los componentes del radio, permitiéndole soportar condiciones extremas de humedad y de salitre que puede acumularse en instalaciones automatizadas en el Lago, mientras que el Darcom 9000-2 es más costoso, posee una cubierta plástica en sus unidades remotas, con rejillas de ventilación ya que el sistema de refrigeración del mismo es por medio de ventilador, al contrario del MDS que es por medio de la disipación del calor de los componentes en estado sólido y el modulador de RF por el chasis de aluminio, lo que hace al Motorola más susceptible a las condiciones más adversas.

Por tanto se proponen como segunda alternativa, igualmente segura, los mismos componentes a excepción del equipo de radio que en lugar del MDS se propone el Motorola.

3.1.- ARQUITECTURA QUE PRESENTAN LOS SISTEMAS DE TELECOMUNICACIÓN.

El sistema de automatización posee un sistema (plataforma) de telecomunicaciones que le sirve de enlace entre las estaciones remotas y la sala de control, donde laboran los operarios encargados de tomar las acciones pertinentes a cada situación. Las telecomunicaciones están conformadas por un conjunto de medios de transmisión que permiten el intercambio de información entre las Estaciones Remotas (recolección de datos) y la Estación Central (procesamiento de datos).

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La estructura de las telecomunicaciones está formada por una red de microondas

“...con extracciones e inserciones múltiples de enlaces UHF asociados, para dar la cobertura geográfica que exigen las estaciones a supervisar, instaladas a lo largo de la red de gasoductos” (Centeno, 1985. P. E - 5.5).

Para realizar la recolección de la información que proviene de la instrumentación de campo y transmitirla bajo demanda de la Estación General, el Sistema de Supervisión utiliza unidades remotas digitales que envían señales, las cuales indican el estado de los equipos. También tiene capacidad de operar interruptores y fijar salidas analógicas que permiten cambiar puntos de ajuste de instrumentos que lo requieran.

El Sistema Mixto de Telecomunicaciones de ambas empresas que, aunque poseen diferencias en cuanto a equipos y ubicación de los mismos, siguen en líneas generales, una arquitectura que se explica a continuación; dicho sistema en los actuales momentos, está constituido por una serie de unidades remotas de data radio conectadas a cada RTU o Unidad Terminal Remota de la SCADA, a su vez conectado a un dispositivo de control de las estaciones automatizadas. Estas unidades de data radio poseen una Antena Yagui Direccional, apuntando hacia la estación donde se ubica la Unidad de Data Radio Maestra, con una antena tipo panel a 105°, a la cual llegan los mensajes dentro de su área de cobertura (celda de radio), en la secuencia fijada por la Unidad Terminal Maestra de SCADA (MTU), la cual se encarga de interrogar a las remota obteniendo los datos de cada una de las instalaciones.

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Posteriormente la unidad maestra de data radio se conecta a dos módems vía puerto serial RS-232, por medio de un conector del tipo DB-25, donde uno funciona como línea telefónica de diagnóstico (Dial Up); y la otra se conecta a un canal de cuatro hilos (4W), que a su vez va conectado a un canal de microondas (Multicanal de Microondas), que enlaza la estación de radio maestra con el Centro de Telecomunicaciones de Lagunillas (CTL Sala de Transmisión) de allí va, mediante un par telefónico a la Sala del Computador donde es procesada la información la cual es remitida vía módem a las oficinas de los operarios del sistema quienes estarán al tanto del proceso de SCADA .

El sistema de automatización o telemetría, consta de una fase de recolección de datos por medio de dispositivos como las RTU y/o los PLC , conectados a las instalaciones que miden variables tales como: Presión, temperatura, flujo, entre otras.

Los resultados de las mediciones se adecuan de forma tal que por medio de una plataforma o sistema de comunicación se transmiten al servidor SCADA, para finalmente ser entregados los datos a la sala de control.

Es de importante acotar que al sistema SCADA como tal, lo comprenden las operaciones de recolección de datos, procesamiento y control; el sistema de comunicación mencionado anteriormente, constituye la plataforma de transporte, que permite llevar los datos desde las estaciones automatizadas hasta el servidor SCADA;

siendo esto necesario por la cantidad de instalaciones y la gran separación geográfica de las mismas con respecto a la sala de control.

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3.2.- ESTUDIO DE FACTIBILIDAD.

La factibilidad significa que la investigación auxilia a la organización a lograr su objetivo central como lo es garantizar un correcto funcionamiento de los servicios prestados en los canales de comunicación que soportan a los SCADA de PDVSA Occidente, además que sea posible cubrir las metas con los actuales recursos de la organización en las tres áreas involucradas en el estudio de factibilidad.

Para estudiar la factibilidad de la Integración de los Sistemas de Diagnóstico de los Radio-Modem Darcom 9000 de Motorola y MDS serie 2100 de California Microwave, fue necesario aplicar las consideraciones de análisis de Kendall (1992), donde la investigación debe de apoyarse en principios operativos, técnicos y económicos.

3.2.1.- FACTIBILIDAD OPERATIVA

Kendall ( 1992 ), sugiere que la aplicación de ésta prueba o principio permite establecer que el sistema operara cuando se instale y que será utilizado ; dicha condición se cumple ya que los sistemas de diagnóstico al ser probados por separado funcionaron correctamente, igual resultado se obtuvo al ser instalados y probados en un equipo común (computador personal), referente a la utilidad ya se ha convertido en una herramienta más de trabajo tanto por personal de telecomunicaciones

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(custodio permanente de los sistemas de comunicación) como por el de Soporte Operacional de la Gerencia de Automatización Industrial encargado en cada área del seguimiento y comportamiento de los canales del SCADA.

3.2.2.- FACTIBILIDAD TÉCNICA

Según Kendall ( 1992 ), ésta se refiere a los recursos técnicos disponibles que satisfaga las necesidades del usuario y que repercuta en mejora del sistema actual.

Durante el desarrollo de este proyecto de investigación, se contó con suficiente información técnica, disponibles en manuales de operación y mantenimiento, libros de texto, manuales de operación de los equipos, estudios realizados con anterioridad referente al tema de la integración de los sistemas de comunicación. Adicionalmente se disponía de diversos equipos de medición y los programas de diagnóstico (software) de cada equipo necesario para interactuar con los mismos.

3.2.3.- FACTIBILIDAD ECONÓMICA

De acuerdo a Kendall ( 1992 ), éste principio debe considerarse al estudio de los recursos básicos, basado en el tiempo y costo del desarrollo de la investigación.

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El tiempo transcurrido desde el planteamiento del problema hasta la solución del mismo fue de 5 meses, en cuanto al costo que repercutía la integración de los sistemas de diagnóstico se puede decir que la inversión fue realmente ínfima , pues se utilizaron recursos disponibles dentro de la empresa sin acarrear esto la compra de equipos adicional.

La finalidad de la propuesta era ofrecer una solución a la problemática de la integración al menor costo posible; esto es, indagar hasta qué punto era necesaria la adquisición de nuevos equipos, sabiendo que las empresas contaban con equipos que podían ser reutilizados, bien por que se encontraban en buenas condiciones gracias al mantenimiento del que han sido objetos o por que habían sido adquiridos recientemente.

Estos recursos, con los que se contaba, fueron sometidos a revisión y selección, para escoger los más adecuados a la propuesta y así incrementar la calidad del servicio prestado por los sistemas de comunicación.

Como es de notar, se disponían de recursos materiales dentro de las empresas y su reutilización redunda en la división de gastos, lo que se traduce en beneficios para el presupuesto de la empresa.

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CUARTA FASE

4.- ESTUDIO DE LOS ERRORES DE COMUNICACIÓN Y ALTERNATIVAS PARA SU DISMINUCIÓN.

La problemática que se presenta en ciertos canales de comunicación de los Sistemas SCADA, a consecuencia del incremento de las estadísticas de errores en la data de información y la cual esta siendo manejada periódicamente por el personal de Automatización, puede interrumpir la continuidad en la supervisión y el control de los procesos en las instalaciones distribuidas en las distintas áreas del Lago de Maracaibo, a saber: Tía Juana, Lagunillas, Bachaquero y Centro Lago. Donde cada instalación además, esta asociada a uno o varios canales de comunicación del Sistema de Supervisión y Control, a su vez, por cada canal de comunicación se encuentran adscritas un diverso número de estaciones remotas instaladas y puesta en servicio, las cuales fueron descritas en el marco teórico de esta investigación anteriormente.

El personal de Automatización, como se mencionó anteriormente, es el custodio de mantener un control estadístico de errores por canal de comunicación. Actualmente están utilizando para medir los niveles de errores diariamente, un patrón o tasa de error por canal de comunicación obtenido previamente de manera experimental. El seguimiento es llevado en base a : el canal de comunicación, número de estaciones adscritas al canal, el

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limite de errores estimado por cada canal, los promedios de errores estimados y obtenidos respectivamente, y por último al tipo de protocolo de comunicación utilizado.

Por consiguiente, en función de estos parámetros establecidos, el personal de Automatización determina el porcentaje de incremento o decremento de errores que han tenido los canales de comunicación de los Sistemas SCADA.

1. - Despliegue de los Campos de Error en los Sistemas SCADA.

1.1. - Con Protocolos de Comunicación Asíncrono.

Para los sistemas SCADA con protocolos de comunicación Asíncrono, como el MODBUS y el MICROBUFFER, se analizaron los diferentes campos de errores desplegados durante el intercambio de información de los PLC´s con el Sistema de Adquisición de Data.

El primer campo, NO RESPONDE, identifica un error cuando el PLC por cualquier circunstancia no responde a preguntas emitidas por el Sistema de Adquisición de Data.

Teniendo como principales razones para originar este tipo de error:

• El PLC se encuentra fuera de servicio o bloqueado a nivel de Software.

• El PLC no interpreta la pregunta del sistema de adquisición de data.

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• El PLC no esta preparado para recibir preguntas continuas.

Este campo está asociado, casi en su totalidad con problemas ocurridos en el equipo Controlador Lógico Programables (PLC). Sin embargo, puede ocurrir que el mensaje transmitido desde el PLC al Sistema de Adquisición de Data, o viceversa, se interrumpa por efectos en el canal de comunicación a describir posteriormente.

En el segundo campo, CHEKDATA, para los protocolos de comunicación MODBUS, el sistema de adquisición de data compara el código recibido en el mensaje, colocado en el campo CRC, Chequeo de Redundancia Cíclica, con el calculado de ese mensaje; si el contenido de ambos mensajes resultan ser diferentes, se desecha y por consiguiente se interpreta error de CHEKDATA. Esta operación es similar para los protocolos de comunicación MICROBUFFER, solo que el Sistema de Adquisición de Data compara la suma de los Bytes de Data en el campo CHEKSUM, Chequeo de Suma, de la trama del mensaje, con el calculado de ese mensaje. Los errores en este campo se generan tan solo por la presencia de los efectos que pueden ocurrir en el canal de comunicación, y que altera el contenido de la estructura del mensaje, tales como:

• Ruido

• Interferencia

• Distorsión

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El tercer campo, OVERRUN, muestra el contenido de los errores ocasionados a nivel del Sistema de Adquisición de Data, específicamente detectado en el puerto de comunicación por el Transmisor Receptor Asíncrono Síncrono Universal, USART, motivado entre otras causas, a la lentitud en la lectura de los Bytes de datos que se recibe de la Unidad Terminal Remota.

El cuarto campo, FRAMING, es detectado por el Sistema de Adquisición de Data, específicamente en el puerto de comunicación por el Transmisor Receptor Asíncrono Síncrono Universal, USART, cuando se ha modificado el Bit de STAR en la palabra serial. Las causas más importantes que originan estos errores son ocasionadas por interferencias y ruidos eléctricos presentes en el canal de comunicación.

El quinto campo, PARIDAD, es uno de los esquemas más sencillos y de mayor uso empleado para la detección de errores, del mismo modo que los campos anteriores es percibido por el USART. En los Sistemas de Adquisición de Data, solo los que usan el protocolo de comunicación MICROBUFFER emplean el método de paridad par. En este caso, cuando el Sistema de Adquisición de Data examina los datos recibidos, transmitidos por el PLC, verifica cada grupo de código para determinar que el numero total de unos (incluidos el bit de paridad) sea consistente con el tipo de paridad acordada (paridad par). De la misma forma que el cuarto campo, las causas más importantes de errores en la transmisión de información son las interferencias y ruidos eléctricos presentes en el canal de comunicación.

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El sexto campo, EXCEPCIÓN, no existe en los protocolos de comunicación MICROBUFFER, pero se esta en presencia de estos errores en el protocolo de comunicación MODBUS cuando hay incoherencia entre la Base de Dato del Sistema de Adquisición de Data y el PLC o se ha efectuado una mala configuración en la misma.

4.1.2.- Con Protocolos de Comunicación Síncrono.

Para el protocolo de comunicación Síncrono CONITEL, el significado de los campos NO RESPONDE, CHEKSUM y OVERRUN son los mismos explicado anteriormente para los protocolos de comunicación Asíncrono, considerando que el campo CHEKSUM es el análogo al campo de CHEKDATA; para este protocolo viene a ser el resultado de la desigualdad en la suma del contenido de los Bytes de Data en el campo BCH de la trama del mensaje, con el calculado por el Sistema de Adquisición de Data para ese mensaje.

Los campos BLOQUES + y BLOQUES -, indican discrepancia entre la información transmitida por la RTU y la recibida por el Sistema de Adquisición de Data, es decir, la RTU transmite más ó menos tramas (Bloques) de información de la que el Sistema esperaba recibir. Estas causas son generadas por problemas internos en la RTU, cuando existe incoherencia entre la Base de Dato del Sistema de Adquisición de Data y el PLC o se ha efectuado una mala configuración en las misma.

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El campo PERDIDA DE PORTADORA, no define en un primer instante la generación de estos errores ya que puede estar relacionado con problemas en la RTU, el Radio Remoto o el Canal de Comunicación. Cuando la presencia de errores esta asociada a la RTU es cuando la misma, por problemas internos, no activa la portadora del Radio o problemas en este ultimo para activarla, por otro lado, puede ocurrir que en el instante que el radio active la portadora haya una interrupción por cualquier efecto en el canal de comunicación de los anteriormente mencionado.

4.2.- Control Estadístico de Errores.

La manera de poder medir la confiabilidad de un canal de comunicación, esta en obtener el menor valor dado del resultado de la relación de la cantidad de errores y la cantidad de datos transmitidos, sin embargo, esto solo puede lograrse monitoreando contínuamente el canal de comunicación a través de un equipo analizador de protocolo, esto implica, disponer de un equipo en cada canal.

El mecanismo más práctico que se ha conseguido, es el establecer patrones de errores que pueden variar según el tipo de estación remota, y esto se fundamenta principalmente por el tipo de protocolo de comunicación que este utilizando y a la distancia que esta se encuentra desde la estación maestra. Cabe destacar que esto solo aplica a los sistemas de telemetría de la ex filial Lagoven, ya que en el caso de la ex filial Maraven no se

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disponen de los despliegues de errores, excepto el sistema SCADA eléctrico, por lo tanto, carecen de un control estadístico de errores en el que se pueda determinar cuantitativamente el número de errores en determinados período de tiempo.

A continuación se muestran las Tablas con el resultado de los errores obtenidos, en períodos mensuales, por cada canal de comunicación.

PROMEDIO DE ERRORES DE COMUNICACIÓN MENSUAL POR CANAL Y POR ESTACIÓN

MES DE ABRIL Tabla # 1

C CANALES # ESTACIONES LIMITE ERROR PROM. EST. PROM. CANAL PROTOCOLO

CANAL 5 13 100(OLE) 956 12425 CONITEL

CANAL 10 15 500(TJ), 1000(CSL) 446 6691 MICROBUFER

CANAL 12 9 500(TJ) 658 5921 MICROBUFER

CANAL 15 11 100(LS) 171 1883 MODBUS

CANAL 16 14 100(TJ) 123 1724 MODBUS

CANAL 17 30 100(LL) 236 7068 MODBUS

CANAL 18 20 100(BA) 71 1427 MODBUS

CANAL 19 8 100(CSL) 75 598 MODBUS

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PATIOULE 1 100(TJ) 2 2 MODBUS

CANAL 22 29 100(BES y UD) 23 670 MODBUS

CANAL 23 20 100(TJ) 103 2058 MODBUS

MES DE MAYO Tabla # 2

# CANALES # ESTACIONES LIMITE ERROR PROM. EST. PROM. CANAL P PROTOCOLO

CANAL 15 13 100(LS) 114 1479 MODBUS

CANAL 16 19 100(TJ) 296 5631 MODBUS

CANAL 17 32 100(LL) 54 1728 MODBUS

CANAL 18 27 100(BA) 147 3982 MODBUS

CANAL 19 10 100(CSL) 151 1512 MODBUS

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CANAL 23 18 100(TJ) 55 992 MODBUS

MES DE JUNIO Tabla # 3

CANALES # ESTACIONES LIMITE ERROR PROM. EST. PROM. CANAL PROTOCOLO

CANAL 15 13 100(LS) 127 1650 MODBUS

CANAL 16 19 100(TJ) 58 1106 MODBUS

CANAL 17 32 100(LL) 42 1356 MODBUS

CANAL 18 27 100(BA) 53 1439 MODBUS

CANAL 19 10 100(CSL) 119 1189 MODBUS

CANAL 23 18 100(TJ) 71 1275 MODBUS

Fuente: Reporte Mensual Sala Scada La Salina

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4.3.- Recomendaciones para Disminuir la Tasa de Errores en los Canales de Comunicación.

Solamente el personal de Transmisión - Telecomunicaciones y el de Automatización deberán efectuar operaciones de diagnóstico a los Radios Master o Remotos, a efecto de minimizar los errores en los canales de comunicación de los Sistemas SCADA.

Por otra parte, el personal de Transmisión-Telecomunicaciones en conjunto con Automatización debe establecer procedimientos a seguir para la realización de acciones de diagnóstico constantes así como también continuar con la migración e incorporación de instalaciones automatizadas o con telemetría a canales con sistemas de radio digital para garantizar así una mayor continuidad en la disponibilidad del servicio de comunicación.

Se debe realizar dentro de los objetivos planificados para este año programas de mantenimiento preventivos a los Radios Master, para minimizar posibles averías en los mismos.

Cuando en instalaciones particulares, de un nodo (canal) de comunicación, se rebasan los limites de errores de comunicación se deberá efectuar pruebas de correspondencia de

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la data de información del PLC y el SADAT (Sistema de Adquisición de Data), a través de un analizador de protocolo.

Cualquier modificación a realizar en la configuración de la Base de Datos del Sistema de Diagnóstico de los Radios Master, modelo Darcom 9000-2 y MDS serie 2100, deberá ser efectuada desde el Sistema Centralizado de Diagnóstico y Supervisión por personal de transmisión.

B.- DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS.

La integración de sistemas en la empresa de hoy va mas allá de la interconexión de islas de automatización al establecimiento de una red integrada que permite el transparente intercambio de información entre los diferentes niveles de departamentos, personal y sistemas que conforman la organización.

Al analizar la situación actual de los diversos sistemas de comunicación instalados en PDVSA Occidente se puede observar la gran importancia que tienen dichos sistemas ya que sobre ellos reposa la responsabilidad de colocar en las salas de control la información veraz que les entrega los dispositivos de adquisición de data de campo, por lo que es necesario mantener esta plataforma en óptimas condiciones y con un alto porcentaje de disponibilidad. De hecho la realización de esta fase ayudó a ampliar la

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ubicación física de equipos con funciones análogas para evaluar alternativas de integración de acuerdo al valor agregado que se desea obtener.

El estudio realizado a los dos tipos de sistemas de diagnóstico para radio-modem con que cuenta actualmente PDVSA Occidente permitió identificar el lugar estratégicamente adecuado como lo fue el edificio de Telecomunicaciones de La Salina donde convergen diferentes interconexiones con la red amplia de Telecomunicaciones de PDVSA a nivel Nacional, ayudando esto a unificar esfuerzos referente a la integración de dichos sistemas en forma centralizada, permitiendo el fácil acceso referente a interconexión a la mayoría de los canales y el uso de recursos disponibles a mano, los cuales estaban siendo utilizados de una manera poco eficaz.

Al analizar la arquitectura presentada por cada radio-modem se observó la concordancia en la utilización de equipos comunes referente a funcionalidad, al igual que programas de aplicación para el diagnóstico, permitiendo esto escoger la posibilidad de concentrar dichas características en un medio homogéneo y así ampliar aun más el campo de acción para un mejor seguimiento a los sistemas de comunicación con radio- modem.

Por último el estudio de los errores de comunicación presentados en canales con otro tipo de radio y con radio-modem instalados permitió identificar más rápidamente las causas que originan dichas desviaciones, mediante la utilización de los sistemas de diagnóstico y control, ya que se encontraron casos de desviaciones de frecuencia, niveles

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de recepción muy bajos, problemas de cobertura y problemas en los módulos de comunicación de las UTR y los PLC en las instalaciones; todo esto permitió una identificación rápida del problema y su pronta corrección.