Implementación de la interfaz hombre máquina para el sistema de automática Pueblo Dunas

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(1)i. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Automática y Sistemas Computacionales. TRABAJO DE DIPLOMA Implementación de la Interfaz Hombre-Máquina para el Sistema de Automática Pueblo Dunas. Autor: Rafael Corzo Díaz. Tutor: MSc. José E. García Arteaga. Santa Clara 2010 "Año 52 de la Revolución".

(2) ii. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Automática y Sistemas Computacionales. TRABAJO DE DIPLOMA Implementación de la Interfaz Hombre-Máquina para el Sistema de Automática Pueblo Dunas. Autor: Rafael Corzo Díaz E-mail: [email protected]. Tutor: MSc. José E. García Arteaga Profesor Asistente. Dpto. de Automática. Facultad de Ingeniería Eléctrica. UCLV. E-mail: [email protected]. Consultante: Ing. Vladimir Nodal Gómez Especialista en Automática. COPEXTEL V.C. E-mail: [email protected] Santa Clara 2010 "Año 52 de la Revolución".

(3) iii. Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería en Automática, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.. Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. Firma del Autor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica.

(4) iv. DEDICATORIA. A mis padres, por su entera dedicación. A mis tíos, por todo su cariño. A Danilo, que merecía estar aquí..

(5) v. AGRADECIMIENTOS. Agradezco enormemente a mis padres, por hacerme quién soy. A mis tíos Cary y Alfredo, por siempre confiar en mí. A la familia Carvajal-Negrín, muy especialmente a Mildrey. A Vladimir, Coca, Montejo y Marcelino, por su amistad. A COPEXTEL, muy especialmente a Soluciones, por todo el apoyo brindado. A todos mis tíos postizos, que los quiero mucho. A los amigos y vecinos que de una forma u otra me han ayudado. A Cheo y Sammy, por sus consejos. A todos gracias..

(6) vi. GLOSARIO DE SIGLAS. ATA.………………………………………………………..Agua a Temperatura Ambiente CEDAI………………………………………………..Empresa de Automatización Integral COPEXTEL…………...Corporación Productora y Exportadora de Tecnología Electrónica CPU…………………………………………………………………… Central Process Unit HMI……………………………………………………………… Human Machine Interface IP……………………………………………………………………………Internet Protocol LAN……………………………………………………………………. Local Area Network MOVICON……………………………………………………...Monitoreo Visión y Control MTU………………………………………………………………….. Master Terminal Unit ODBC………………………………………………………... Open Data Base Connectivity OLE………………………………………………………... Object Linking and Embedding OPC……………………………………………………………….. OLE for Process Control PLC………………………………………………………….. Programable Logic Computer RTDB…………………………………………………………….……. Real Time Database RTU……………………………………………………………….… Remote Terminal Unit SCADA………………………………………….Supervisory Control and Data Adquisition TCP………………………………………………………………..Transfer Control Protocol UCLV…………………………………… Universidad Central "Marta Abreu "de Las Villas.

(7) vii VBA……………………………………………………………Visual Basic for Aplication WAN………………………………………………………………….. Wide Area Network.

(8) viii. TAREA TÉCNICA. 1. Revisión bibliográfica e investigación acerca de los aspectos teóricos de los sistemas SCADA en general. 2. Estudio del software de programación de SCADA MOVICON X2. 3. Caracterización de la comunicación con los autómatas. 4. Estudio del software LGIS OPC Server Ver 1.9. 5. Análisis de la arquitectura (hardware) del sistema y requisitos que debe cumplir la interfaz hombre-máquina. 6. Implementación de una aplicación OPC con el software LGIS OPC Server Ver 1.9 para la comunicación entre el SCADA y los autómatas. 7. Implementación de una interfaz hombre-máquina para la supervisión y el control del funcionamiento de los dispositivos instalados en la entidad. 8. Análisis de los resultados obtenidos luego de la prueba del sistema en el laboratorio. 9. Redacción del informe con los resultados obtenidos en el trabajo.. Firma del Autor. Firma del Tutor.

(9) ix. RESUMEN. Este trabajo implementa la Interfaz Hombre-Máquina para el sistema de Automática de Pueblo Dunas, empleando como herramienta el software MOVICON X2. En el mismo se lleva a cabo una revisión bibliográfica y un estudio de las características de los sistemas SCADA, así como de las herramientas de software a utilizar para la comunicación con los autómatas. La misma (entre los autómatas y la computadora que se desempeña como servidor) se soporta sobre una aplicación OPC. Además se incluye un análisis económico que permite evaluar la viabilidad del proyecto. El control y supervisión de los dispositivos de la entidad permitirá una mejor explotación, facilidades en el trabajo de los operadores e importantes reducciones en el consumo eléctrico. La ejecución del proyecto se debe llevar a cabo atendiendo a la necesidad de contar con un sistema capaz de administrar los recursos y dispositivos que posee la entidad, ya que estos son en su mayoría de alto costo, además su distribución espacial no muy cercana, hace difícil su explotación y control de forma manual. También se debe tener en cuenta que se trata de una entidad turística de nivel, que tiene la obligatoriedad de ofrecer un servicio de óptima calidad..

(10) x. TABLA DE CONTENIDOS. DEDICATORIA ............................................................................................................... iv AGRADECIMIENTOS ...................................................................................................... v GLOSARIO DE SIGLAS .................................................................................................. vi TAREA TÉCNICA ......................................................................................................... viii RESUMEN ....................................................................................................................... ix INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 1 Organización del informe ............................................................................................... 3 CAPÍTULO 1. 1.1. CARACTERÍSTICAS DE SCADA. ........................................................ 4. Aspectos generales. ............................................................................................. 4. 1.1.1. Necesidad del trabajo .................................................................................. 4. 1.1.2. Solución del problema ................................................................................. 5. 1.2. Breve historia de los SCADA.............................................................................. 5. 1.2.1. Definición General de SCADA ................................................................... 6. 1.2.2. Arquitecturas de los SCADA. ...................................................................... 7. 1.2.3. Necesidad de un sistema SCADA. ............................................................... 9. 1.2.4. Componentes software y hardware de los SCADA. ................................... 10. 1.2.5. Principales Funciones de los Sistemas SCADA ......................................... 14. 1.2.6. Ventajas y Desventajas de los Sistemas SCADA ....................................... 15.

(11) xi 1.2.7 1.3. Principales softwares para implementar SCADA ...................................... 16. OPC. ................................................................................................................. 16. 1.3.1. Ventajas y desventajas de OPC.................................................................. 18. 1.3.2. Tipos de Servidores OPC definidos por la Fundación OPC ........................ 19. 1.4. Ejemplos de aplicaciones de SCADA................................................................ 19. 1.4.1 CAPÍTULO 2. 2.1. Aplicaciones en la industria nacional ......................................................... 21 SOBRE LOS SOFTWARE UTILIZADOS ............................................ 23. La supervisión y el control a través de MOVICON X2 ...................................... 23. 2.1.1. Características de MOVICON X2 ............................................................. 23. 2.1.2. Ventajas y Desventajas de MOVICON X2 ............................................... 27. 2.1.3. Requerimeintos de Hardware..................................................................... 27. 2.2. Implementación de la Interfaz Hombre-Máquina............................................... 28. 2.2.1. RTDB (Base de Datos de Tiempo Real) .................................................... 28. 2.2.2. Los Sinópticos ........................................................................................... 29. 2.2.3. Menú ......................................................................................................... 31. 2.2.4. Alarmas..................................................................................................... 32. 2.2.5. Data Loggers y Recetas ............................................................................. 32. 2.2.6. Objetos Evento .......................................................................................... 34. 2.2.7. Proyectos Hijos ......................................................................................... 35. 2.3. LGIS OPC Server Ver1.9 .................................................................................. 35. 2.3.1 2.4. TAC RSPD ....................................................................................................... 36. CAPÍTULO 3. 3.1. Requerimientos de LGIS OPC Server. ....................................................... 35. RESULTADOS Y DISCUSIÓN............................................................ 37. Requerimientos para la realización de la aplicación. .......................................... 37.

(12) xii 3.2. IHM para el sistema de automática Pueblo Dunas ............................................. 39. 3.2.1 3.3. Pantallas auxiliares .................................................................................... 40. Características de la comunicación. ................................................................... 47. 3.3.1. OPC .......................................................................................................... 50. 3.3.2. TAC RSPD ............................................................................................... 52. 3.4. Análisis económico ........................................................................................... 53. 3.5. Conclusiones del capítulo .................................................................................. 56. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................ 57 Conclusiones ................................................................................................................ 57 Recomendaciones ......................................................................................................... 57 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 58 ANEXOS ......................................................................................................................... 61 Anexo I. Trabajos realizados por COPEXTEL. ........................................................ 61. Anexo II. Relación de señales por panel. ................................................................... 62. Anexo III. Convertidor Ethernet e-P132-X ................................................................. 65. Anexo IV. Mapa de Memoria ..................................................................................... 66. Anexo V. Relación de precios ................................................................................... 67.

(13) INTRODUCCIÓN. 1. INTRODUCCIÓN. Los avances alcanzados por la humanidad en el ámbito de la ciencia han revolucionado el modo de vivir y fabricar de los hombres. Sin dudas la automática ha pasado a ser de un sueño de pocos, a formar parte de la vida de todos, aunque muchos no se den cuenta. Detrás de la producción de infinidad de objetos de uso común se encuentra la mano de la automatización. El desarrollo científico alcanzado en los últimos 30 años en materias como electrónica y computación ha permitido que hoy se cuente con la tecnología necesaria para acometer proyectos impensados hace unos años. Un ejemplo de este desarrollo son los SCADA. Estos han pasado en pocas décadas de ser simples sistemas que proporcionaban reportes periódicos de las variables de campo, a sistemas muy complejos, que permiten que su diseño pueda ser aplicado en las más variadas necesidades y requisitos de muchas organizaciones, con módulos de software disponibles para cualquier variante de supervisión y control. (Castellanos, 2008) En el mundo existen un gran número de proveedores de estos software entre los que se encuentran como los más importantes a Siemens, con WinnCC; OMROM, con SYSMAC SCS y National Instrument que desarrolla el LabView. Otra empresa dedicada a la elaboración de este tipo de software, Progea, comercializa MOVICON, que se ha convertido en una de las principales herramientas para la implementación de aplicaciones de supervisión en Cuba. En Cuba, desde hace varios años, empresas como COPEXTEL y CEDAI llevan la vanguardia en el diseño e instalación de SCADA. Este trabajo precisamente forma parte de.

(14) INTRODUCCIÓN. 2. un proyecto de automatización contratado a la empresa COPEXTEL División Villa Clara, la cual gentilmente permitió participar a la UCLV. El proyecto consiste en el diseño e instalación de un sistema SCADA que permita controlar y supervisar los dispositivos instalados en Pueblo Dunas, una entidad con fines turísticos, que se encuentra ubicada en el Polo Turístico Cayo Santa María. Es necesario señalar que el presente trabajo de diploma solo consiste en la implementación de la interfaz hombremáquina. La decisión de acometer este proyecto se originó ya que se trata de una instalación de nueva construcción, en la cual se han invertido materiales y recursos de alto costo y se hace necesario contar con una herramienta capaz de facilitar la supervisión y control de los dispositivos con que cuenta la entidad que garantice las facilidades para ofrecer un servicio de primer nivel acorde a su categoría. Otra razón de peso es la obligatoriedad de contar con una herramienta que permita llevar a cabo una política de ahorro energética acorde a las necesidades actuales del país. El sistema instalado permitirá acometer tareas como el chequeo constante del estado de los dispositivos, su conexión o desconexión de forma remota y programada, el monitoreo de variables importantes, el almacenamiento en bases de datos de eventos importantes así como un sistema de alarmas, todo mediante un ambiente gráfico agradable a la vista y a la vez muy fácil de explotar. Por lo anterior expuesto, se plantean los siguientes objetivos para la realización del trabajo: Objetivo general: Implementar la interfaz hombre-máquina del Sistema de Automática a instalar en Pueblo Dunas, utilizando el software MOVICON X2. Objetivos Específicos: • Realizar un estudio sobre los aspectos teóricos fundamentales de los SCADA. • Realizar un estudio sobre los requerimientos y características de la entidad Pueblo Dunas. • Elaborar las bases de la comunicación con los PLC..

(15) INTRODUCCIÓN. 3. Organización del informe El presente trabajo de diploma constará de tres capítulos. En el capítulo número uno llamado “Características de SCADA”, se dará a conocer el problema a resolver y una justificación de la realización del trabajo. Además, se abordarán los principales aspectos teóricos acerca de los SCADA y de los servidores OPC, y por último, se mostrarán ejemplos de aplicaciones realizadas en Cuba y a nivel internacional. En el capítulo dos, “Sobre los software utilizados”, se conocerán las principales herramientas de software utilizadas para la realización del trabajo, exponiendo sus principales características y las ventajas de la utilización de las mismas. Se explicará además como fueron llevadas a cabo cada una de las tareas técnicas. En el tercer y último capítulo, se darán los resultados finales de la realización del trabajo, mostrando las principales pantallas diseñadas para la supervisión así como una explicación de sus potencialidades y forma de explotación así como lo referente a la comunicación. También se realizará el análisis económico que avala el proyecto. Además se incluyen conclusiones y recomendaciones, referencias bibliográficas y anexos..

(16) CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS DE SCADA. 4. CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS DE SCADA.. En el presente capítulo se expondrán aspectos generales acerca de los SCADA, desde una breve historia de su surgimiento y desarrollo hasta sus aplicaciones en la industria actual. Se podrá así conocer su definición, características, componentes de software y hardware, funciones principales, ventajas y desventajas. Así mismo se tocarán aspectos sobre los servidores OPC y sobre las condiciones y características de la instalación donde operará el sistema que se propone. 1.1. Aspectos generales.. Este trabajo forma parte de un proyecto contratado a la empresa COPEXTEL, encaminado a lograr la supervisión y control de la instalación turística Pueblo Dunas, ubicada en Cayo Santa María, municipio Caibarién, provincia Villa Clara.. 1.1.1 Necesidad del trabajo Al ser una instalación destinada al turismo, de nueva construcción y en la cual se han invertido importantes cantidades de recursos materiales y financieros, se hace necesario contar con una herramienta capaz de facilitar la supervisión y control de los dispositivos con que cuenta la entidad. Se requiere también archivar datos sobre alarmas o sobre el comportamiento de variables, que una vez analizados sirvan para prever y evitar situaciones indeseadas. Es de gran importancia concebir un sistema que permita manejar de forma eficiente recursos como el agua y la energía, con potencialidades para acometer tareas como conexión y desconexión remota de dispositivos (alumbrados, bombas, equipos de.

(17) CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS DE SCADA. 5. extracción, ventilación y aire acondicionado, etc.) y monitoreo de variables (niveles de las cisternas, temperatura de locales, estado de bombas). La obligatoriedad de ofrecer un servicio de primer nivel, acorde a la categoría de la instalación Pueblo Dunas, es otro aspecto que hace necesario el uso de un sistema automatizado que incluya facilidades de trabajo y que garantice seguridad y fiabilidad.. 1.1.2 Solución del problema El problema a resolver es lograr la supervisión y control de Pueblo Dunas, teniendo en cuenta los requerimientos especificados por dicha entidad. Para ello, los especialistas de COPEXTEL propusieron la implantación de un sistema SCADA con la ayuda del software MOVICON X2 y autómatas LS de la serie K120S. El mismo brindará las facilidades para lograr el correcto funcionamiento de los diferentes sistemas tecnológicos y equipos, enlazándose con todos los autómatas desde donde se realizarán las acciones (arranque y parada). La realización de este trabajo comprende solo la implementación de la interfaz hombre-máquina.. 1.2. Breve historia de los SCADA. Al comienzo los SCADA eran sistemas muy simples que proporcionaban reportes periódicos de las variables de campo, chequeando las señales que representaban medidas y/o condiciones del estado de la planta desde ubicaciones generalmente remotas, en muchos casos lo que se hacía era imprimir o registrar en papel la información de las variables de la planta, llevando un histórico de los eventos que ocurrían durante la operación del proceso. (Castellanos, 2008) Con el avance de la tecnología, los ordenadores comenzaron a aplicarse en el control industrial realizando tareas de recolección y almacenamiento de datos, generación de comandos de control, presentando la información sobre una pantalla, que en aquellos tiempos eran monocromáticas. Los SCADA, sobre DOS y Unix, utilizados en la década.

(18) CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS DE SCADA. 6. de 1980, eran programas basados en alarmas con una interfaz visual muy simple, que no proveían funciones de aplicación, sino de monitoreo. (Lakhoua, 2009) Los ordenadores agregaron la capacidad de programar el sistema para realizar funciones de control más complejas. En la actualidad los proveedores de sistemas SCADA permiten que su diseño pueda ser aplicado en las más variadas necesidades y requisitos de muchas industrias, con módulos de software disponibles para cualquier variante de supervisión y control. (Castellanos, 2008) 1.2.1 Definición General de SCADA SCADA es un acrónimo de. “Supervisory Control And Data Adquisition” (Control. Supervisor y Adquisición de Datos). Los sistemas SCADA utilizan las potencialidades de las computadoras y las tecnologías de la comunicación para automatizar el monitoreo y el control de procesos industriales. Se encuentran presentes en la mayoría de los procesos industriales modernos, ya que pueden recolectar la información de varios lugares distantes muy rápidamente, y presentarla a un operador de una forma entendible y amigable. Los sistemas SCADA mejoran la eficacia del proceso de monitoreo y control proporcionando la información oportuna para poder tomar decisiones operacionales rápidas (Castellanos, 2008, Montero et al., 2004, N.C.S., 2004). Permiten desde la pantalla del ordenador supervisar y controlar el proceso de forma automática, a través de la comunicación con los dispositivos de campo y controladores autónomos. (Castellanos, 2008, Díaz, 2009, Autómatas, 2006b) También proveen toda la información que se genera en el proceso productivo a diversos usuarios, tanto del mismo nivel como de otros niveles superiores dentro de la empresa (supervisión, control de la calidad, control de producción, almacenamiento de datos...). (Castellanos, 2008) Para instalar y aprovechar al máximo las potencialidades que brinda un sistema SCADA se deben cumplir ciertas condiciones: 1. Deben ser sistemas de arquitectura abierta (capaces de adaptarse según las necesidades de la entidad)..

(19) CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS DE SCADA. 7. 2. Deben comunicar con facilidad al usuario con el equipamiento de la planta y con el resto de la entidad (redes locales y de gestión). 3. Deben ser programas sencillos de instalar, sin excesivas exigencias de hardware. (Lozano y Morales, 2009, Autómatas, 2006b). 1.2.2 Arquitecturas de los SCADA. Los sistemas SCADA se han desarrollado a la par del crecimiento de la tecnología computacional actual. En su desarrollo se distinguen tres etapas fundamentales: • Primera Generación: Monolítico. • Segunda Generación: Distribuido. • Tercera Generación: En Red (Networked) § Sistemas SCADA monolíticos. Cuando los primeros sistemas SCADA fueron desarrollados, se basaban en “mainframe”, (ordenador central). Las redes generalmente no existían, consecuentemente los SCADA eran sistemas independientes, virtualmente sin ninguna conectividad a otros sistemas. Ver Figura 1.1. (N.C.S., 2004). Figura 1.1. Arquitectura monolítica de los SCADA..

(20) CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS DE SCADA. 8. § Sistemas SCADA distribuidos. La segunda generación de los sistemas de SCADA se aprovechó de los progresos y mejoras en la miniaturización del sistema y la tecnología local con establecimiento de una red de área local (LAN) para distribuir el proceso a través de sistemas múltiples. Las estaciones múltiples tenían una función específica cada una, y fueron conectadas con una red LAN compartiendo la información unas con otras en tiempo real. Estas estaciones eran típicamente mini-ordenadores, más pequeños y menos costosos que los procesadores de primera generación. Ver Figura 1.2. (N.C.S., 2004). Figura 1.2. Arquitectura distribuida de los SCADA. § Sistemas SCADA en Red (Networked). La tercera y actual generación de las arquitecturas de SCADA se relaciona de forma muy cercana con la de la segunda generación, siendo la diferencia primaria que esta última presenta una arquitectura de sistema abierto, siendo la segunda generación de ambiente propietario. La mejora principal en la tercera generación es la de abrir la arquitectura del sistema, de utilizar estándares y protocolos abiertos y de permitir distribuir la funcionalidad de SCADA a través de una red WAN y no de una red LAN. Ver Figura 1.3. (N.C.S., 2004).

(21) CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS DE SCADA. 9. Figura 1.3. Arquitectura en red de los SCADA.. 1.2.3 Necesidad de un sistema SCADA. Para evaluar si un sistema SCADA es necesario para manejar una instalación dada, el proceso a controlar debe cumplir las siguientes características: • El número de variables del proceso que se necesita monitorear es alto. • El proceso está geográficamente distribuido. Esta condición no es limitativa, ya que puede instalarse un SCADA para la supervisión y control de un proceso concentrado en una localidad. • La información se requiere en tiempo real. • Se necesita optimizar y facilitar las operaciones de la planta, así como la toma de decisiones, tanto gerenciales como operativas. • Los beneficios obtenidos en el proceso justifican la inversión en un sistema SCADA. • Estos beneficios pueden reflejarse como aumento de la efectividad de la producción, de los niveles de seguridad, calidad del producto final, etc..

(22) CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS DE SCADA. 10. • La complejidad y velocidad del proceso permiten que la mayoría de las acciones de control sean iniciadas por un operador. En caso contrario, se requerirá de un sistema de control automático, el cual lo puede constituir un sistema de control distribuido, autómatas, controladores a lazo cerrado o una combinación de ellos. (Castellanos, 2008). 1.2.4 Componentes software y hardware de los SCADA. §. Módulos software de los SCADA. 1. Configuración: Permite al usuario definir el entorno de trabajo de su SCADA, adaptándolo a la aplicación particular que se desea desarrollar. 2. Interfaz Gráfica del Operador: Proporciona al operador las funciones de control y supervisión de la planta. El proceso se representa mediante sinópticos gráficos. 3. Módulo de Proceso: Ejecuta las acciones de mando pre-programadas a partir de los valores actuales de variables leídas. La programación se realiza por medio de bloques de programa en lenguajes como C, Basic, etc. 4. Gestión de Archivo de Datos: Se encarga del almacenamiento y procesado ordenado de los datos, de forma que otra aplicación o dispositivo pueda tener acceso a ellos. 5. Comunicación: Se encarga de la transferencia de información entre la planta y la arquitectura hardware que soporta el SCADA, y entre ésta y el resto de elementos informáticos de gestión. (Janus, 2006, Vidal, 2002). Un paquete SCADA debe estar en disposición 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 señales de la planta, que pueden ser volcados para su proceso sobre una hoja de cálculo. • Posibilidad de programación numérica, que permite realizar cálculos aritméticos de elevada resolución sobre la CPU del ordenador. (Barmex, 2009, Chacón et al., 2001).

(23) CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS DE SCADA. 11. § Componentes Hardware. Un SCADA está formado por: 1. Ordenador Central o MTU. 2. Ordenadores Remotos o RTU. 3. Red de comunicación. 4. Instrumentación de campo. § La MTU. El término MTU "Estación Maestra" se refiere a los servidores y el software encargados de la comunicación con el equipamiento de campo (RTU, PLC, etc.), en estos se encuentra el software HMI corriendo para las estaciones de trabajo en el cuarto de control, o en cualquier otro lado. En un sistema SCADA pequeño, la estación maestra puede estar en un solo computador. A gran escala, en los sistemas SCADA la estación maestra puede incluir muchos servidores, aplicaciones de software distribuido, y sitios de recuperación de desastres. La parte más visible de un sistema SCADA es la estación central o MTU. Este es el "centro neurálgico" del sistema, y es el componente del cual el personal de operaciones se valdrá para ver la mayoría de la planta. (Chacón et al., 2001) Las funciones principales de la MTU de un SCADA son: • Adquisición de datos: Recolección de datos de los RTU. • Salvar los datos y ponerlos a disposición de los operadores de forma gráfica. • Procesamiento de Alarmas: Analizar los datos recogidos de los RTU para ver si han ocurrido condiciones anormales y alertar al personal de operaciones sobre las mismas. • Control: Control a lazo cerrado e iniciados por operador. • Visualizaciones: Gráficos del equipamiento actualizado para reflejar datos del campo. • Informes: La mayoría de los sistemas SCADA tienen un ordenador dedicado a la producción de reportes conectado en red (LAN o similar) con el principal..

(24) CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS DE SCADA. 12. • Mantenimiento del Sistema Espejo: Es decir, mantener un sistema idéntico con una capacidad segura de asumir el control inmediatamente si el principal falla. • Interfaces con otros sistemas: Transferencia de datos hacia y desde otros sistemas corporativos para, por ejemplo, el procesamiento de órdenes de trabajo, de compra, la actualización de bases de datos, etc. • Seguridad: Control de acceso a los distintos componentes del sistema. • Administración de la red: Monitoreo de la red de comunicaciones. • Administración de la Base de datos: Agregar nuevas estaciones, puntos, gráficos, puntos de cambio de alarmas y en general reconfigurar el sistema. • Aplicaciones especiales: Casi todos los sistemas SCADA tendrá cierto software de aplicación especial, asociado generalmente al monitoreo y al control de la planta. • Sistemas expertos, sistemas de modelado: Los más avanzados pueden incluir sistemas expertos incorporados o capacidad de modelado de datos. (Chacón et al., 2001, Castellanos, 2008, Montero et al., 2004) § La RTU. Las unidades terminales remotas consisten en una pequeña y robusta computadora que almacena datos y los transmite a la terminal maestra para que esta controle los instrumentos. Es una unidad independiente de adquisición y control de datos. Su función es controlar el equipamiento de proceso en el sitio remoto, adquirir datos del mismo y transferirlos al sistema central SCADA. Hay dos tipos básicos de RTU: compactos y modulares. Una RTU compacta, tiene normalmente entradas y salidas fijas agrupadas en una sola tarjeta, mientras las modulares tienen un módulo CPU separado y pueden tener otros módulos agregados, normalmente enchufándolos en una placa común (similar a una PC con una placa madre donde se montan el procesador y los periféricos). (Montero et al., 2004). En la Figura 1.4 se muestra diagrama general de una RTU..

(25) CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS DE SCADA. 13. La mayor parte de las RTU tienen como características principales: • Comunicaciones a través de la red telefónica fija y móvil, radio enlaces, líneas dedicadas, buses de campo. • Adquisición y mando (señales digitales y analógicas, conteos). • Capacidad: entre 280 y 700 variables (según las aplicaciones). • Procesamientos y automatismos parametrables. • Almacenamiento de datos a largo plazo (alarmas, medidas, conteos, informes). • Alerta hacia estaciones maestras, buscapersonas y teléfonos móviles. • Módulos especializados (automatización y gestión de las estaciones de elevación). • Enlaces entre instalaciones (entre remota y remota, entre remotas y módulos). • Compatibilidad con otros productos (autómatas programables, analizadores, controladores, medidores, ordenadores de supervisión.). (Montero et al., 2004). Figura 1.4. Diagrama general de una RTU. El hardware de una RTU tiene los siguientes componentes principales: • CPU y memoria volátil (RAM). • Memoria no volátil para grabar programas y datos..

(26) CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS DE SCADA. 14. • Capacidad de comunicaciones a través de puertos seriales o a veces con módem incorporado. • Fuente de alimentación segura (con salvaguardia de batería). • “Watchdog timer” (que asegure reiniciar el RTU si algo falla). • Protección eléctrica contra fluctuaciones en la tensión. • Interfaces de entrada-salida DI/DO/AI/AO. • Reloj de tiempo real. (Bailey y Wright, 2006, Montero et al., 2004). 1.2.5 Principales Funciones de los Sistemas SCADA Las principales funciones que debe acometer un sistema SCADA son (Meza, 2007): • Supervisión remota de instalaciones y equipos: Permite al operador conocer el estado de desempeño de las instalaciones y los equipos alojados en la planta, lo que permite dirigir las tareas de mantenimiento y estadística de fallas. • Control remoto de instalaciones y equipos: Mediante el sistema se pueden activar o desactivar los equipos remotamente (por ejemplo abrir válvulas, activar interruptores, prender motores, etc.), de manera automática y también manual. Además es posible ajustar parámetros, valores de referencia, algoritmos de control, etc. • Procesamiento de datos: El conjunto de datos adquiridos conforman la información que alimenta el sistema, esta información es procesada, analizada, y comparada con datos anteriores, y con datos de otros puntos de referencia, dando como resultado una información confiable y veraz. • Visualización gráfica dinámica: El sistema es capaz de brindar imágenes en movimiento que representen el comportamiento del proceso, dándole al operador la impresión de estar presente dentro de una planta real. Estos gráficos también pueden corresponder a curvas de las señales analizadas en el tiempo. • Generación de reportes: El sistema permite generar informes con datos estadísticos del proceso en un tiempo determinado por el operador..

(27) CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS DE SCADA. 15. • Representación de señales de alarma: A través de las señales de alarma se logra alertar al operador frente a una falla o la presencia de una condición perjudicial o inaceptable. Estas señales pueden ser tanto visuales como sonoras. • Almacenamiento de información histórica: Se cuenta con la opción de almacenar los datos adquiridos, esta información puede analizarse posteriormente, el tiempo de almacenamiento dependerá del operador o del autor del programa. • Programación de eventos: Está referido a la posibilidad de contar con subprogramas que brinden automáticamente reportes, estadísticas, gráfica de curvas, activación de tareas automáticas, etc.. 1.2.6 Ventajas y Desventajas de los Sistemas SCADA Las principales ventajas de los sistemas SCADA son: (Pascual, 2009) 1. Reducción de los costos de producción (incluyendo la energía) operación y mantenimiento. 2. Aumento de la producción. 3. Diversificación de la producción. 4. Mejoramiento de la coordinación con el área de mantenimiento. 6. Se dispone de información precisa para efectos de estudio, análisis y estadística. 7. No se requiere de personal para realizar labores de lectura de las variables ya que estos son leídos y enviados a centros de cómputos a través de la red. 8. Sistema de medición más rápido y confiable. Las principales desventajas de los sistemas SCADA son: 1. Se requiere de una red industrial fiable, pues resultaría crítico no contar con la misma. 2. Alto costo inicial, por concepto de adquisición de los equipos e implantación del sistema acorde a las necesidades y requisitos exigidos. 3. Se requiere además realizar gastos en conexión a la red de datos.

(28) CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS DE SCADA. 16. 1.2.7 Principales softwares para implementar SCADA Algunos de los principales software para la implementación de SCADA en el mundo son (Autómatas, 2006b): • USDATA de Factory Link 7. • Lab View, Lookout 4.5, de National Instrument. • WinCC HMI Ver. 5.0, Web Control Center (WebCC), Simatic WinAC/ ODK, Simatic PLCSim, Simatic Protocol, HYBREX, de Siemens. • SYSMAC SCS, de OMROM. • Paradym-31, de Advantech. • Virgo 2000, de AlterSys Inc. • WizFactory, de eMation. • Genesis 32, de Iconics. • MOVICON X2, de Progea. 1.3. OPC.. OPC es la abreviatura de “OLE for Process Control”, donde OLE se refiere al término de Windows “Object Linking and Embedding”, una potente interfaz de automatización para aplicaciones. Simplemente con OPC se abarca el concepto de programas que implementan una interfaz unificada entre diferentes tecnologías de bus por una parte, y programas para la visualización y automatización por otra. Gracias a la tecnología estándar, hoy la comunicación entre dispositivos de automatización tiende a satisfacer la independencia del productor individual, al adherir los propios dispositivos de aquellos al estándar OPC. La interfaz unificada los productores de hardware garantiza cada vez más la disponibilidad de interfaz OPC, o productos software OPC Server en la gama de sus productos hardware. De esta forma el usuario posee la garantía de poder intercomunicar los productos adquiridos con cualquier aplicación software que adhiera al estándar OPC. (Progea, 2009a).

(29) CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS DE SCADA. 17. Un servidor OPC es una aplicación de software (driver) que cumple con una o más especificaciones establecidas por la Fundación OPC. Los servidores OPC están compuestos por dos partes. La primera parte se comunica con una o muchas fuentes de datos utilizando el protocolo propietario perteneciente a las fuentes de datos. La segunda parte se comunica con uno o muchos Clientes OPC utilizando el protocolo estándar OPC. En una arquitectura Cliente OPC / Servidor OPC, el Servidor OPC hace de elemento esclavo mientras que el Cliente OPC hace de maestro. La comunicación entre un Cliente OPC y un servidor OPC es bidireccional lo que significa que el Cliente OPC puede tanto leer como escribir en el Servidor OPC. (Inc., 2009) OPC se basa en la tecnología OLE/COM de Microsoft. Esta tecnología permite que componentes de software (escritos en C y C++ por expertos en un sector) sean utilizados por una aplicación (escrita en Delphi o Visual Basic para otro sector). De esta forma se desarrollarán componentes en C y C++ que encapsulen los detalles de acceder a los datos de un dispositivo, de manera que quienes desarrollen aplicaciones empresariales puedan escribir código en Visual Basic que recoja y utilice datos de planta. El diseño de los interfaces OPC soporta arquitecturas distribuías en red. El acceso a servidores OPC remotos se hace empleando la tecnología DCOM de Microsoft. (Autómatas, 2006a) La figura 1.5 muestra el resultado de la utilización del servidor OPC para la comunicación.. Figura 1. 5 Función del Servidor OPC..

(30) CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS DE SCADA. 18. 1.3.1 Ventajas y desventajas de OPC. Ventajas. • Apertura de comunicación de los SCADA’s a los sistemas de automatización, generando una libertad casi total de elección en el hardware. • Apertura de comunicación a plataformas no industriales, como MS Office, permitiendo de esta manera realizar soluciones costo - efectivas a procesos particulares. • Migración gradual de sistemas antiguos: generalmente, lo primero que conviene "modernizar" en un sistema de automatización antiguo es el HMI o SCADA, dado que es lo que se encuentra tecnológicamente más obsoleto. Utilizar OPC permite integrar paquetes nuevos de software SCADA con los sistemas ya existentes, incluso de varias décadas de instalación, cuando se ha perdido o no se han desarrollados interfaces compatibles. Existe una gran variedad de servidores OPC para todas las marcas y estándares, permitiendo elegir el más adecuado para las necesidades o conocimientos de cada uno. En la web se ofrecen una enorme variedad de alternativas, logrando incluso bajarlas como "demo" o de uso limitado. Desventajas. • Es una solución de software, con lo que el desempeño en términos de tiempo de respuesta y fiabilidad nunca son los mejores. • El uso de un servidor OPC básico puede ser muy sencillo, pero generalmente son los que tienen menores prestaciones. Los OPC de calidad industrial (que pueden dar respuestas casi en tiempo real) demandan procedimientos de configuración más engorrosos. • Muchas veces, utilizar OPC es más caro que adquirir un SCADA con los drivers apropiados integrados. (Gorenberg, 2005).

(31) CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS DE SCADA. 19. 1.3.2 Tipos de Servidores OPC definidos por la Fundación OPC Los diferentes tipos de Servidores OPC son (Inc., 2009): •. OPC HDA Server, Basado en la especificación OPC Historical Data Access. Provee a los Clientes OPC HDA con datos históricos.. •. OPC A&E Server, Basado en la especificación OPC Alarmas & Eventos Especialmente transfiere información de Alarmas y Eventos a Clientes OPC A&E.. •. OPC DA Server, Basado en la especificación OPC Data Access. Especialmente diseñado para transmisión de datos en Tiempo Real.. •. OPC UA Server, Basado en la especificación de Arquitectura Unificada (UA). Basado en OPC UA es la especificación más reciente. Permite al OPC Server trabajar con cualquier tipo de dato.. 1.4. Ejemplos de aplicaciones de SCADA. Los sistemas supervisores han expandido sus aplicaciones a disímiles ramas dentro de las cuales se encuentran: •. Automotriz, Ferrocarriles, Aeroespacial.. •. Domótica.. •. Calor y Refrigeración.. •. Logística.. •. Maquinaria, Empaquetado y Mecánica.. •. Química y Petroquímica.. •. Papel, Cerámica, Madera y Cristal.. •. Plástico, Textil.. •. Tratamiento de Agua.. •. Investigación.. •. Alimentación e Industria de Bebidas..

(32) CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS DE SCADA. •. Potencia y Energía.. •. Agroindustria. (Progea, 2009a). 20. Un ejemplo es el desarrollo de una aplicación SCADA con el fin de mostrar y supervisar la situación de una grúa prototipo desde un teléfono móvil. La comunicación inalámbrica entre el teléfono móvil y el servidor SCADA se realiza por medio de una estación base a través de GPRS (servicio general de radio por paquetes) y de protocolo de aplicación inalámbrica WAP. Los resultados de los ensayos indican que el teléfono móvil podría mejorar el rendimiento de la grúa sin causar un aumento en los tiempos de respuesta. El operador puede visualizar y modificar los parámetros de la planta utilizando su teléfono móvil, sin llegar al sitio. De esta manera los costos de mantenimiento se reducen y la productividad es aumentada. (Ozdemir, 2006) Una aplicación de este tipo, desde un teléfono móvil, se podría lograr utilizando el software MOVICON 11, ya que versiones anteriores solo permiten el envío de mensajes de textos y correos. Otra interesante aplicación es la presentada en la estructura e instalación de un sistema SCADA flexible y de bajo costo, que funciona en una computadora personal normal, con sus correspondientes interfaz y. software. El sistema fue instalado a una planta de. desalinización, en paralelo con el viejo sistema convencional de automatización existente, que utiliza relés, temporizadores, etc. El sistema de automatización permite el control y supervisión remoto de la planta a además puede ser usado para medidas adicionales de seguridad para la planta, situada en Rumanía. El análisis de los datos que se obtengan podría utilizarse para la predicción de posibles averías en la planta. (Avlonitis, 2004) Este sistema brinda la completa seguridad de la planta química, aspecto imprescindible en una instalación de este tipo, a la vez que permite ser instalado en una PC de bajas prestaciones, arista muy importante, debido a su menor costo con respecto a los servidores profesionales. Un sistema SCADA diferente de los tradicionales, que permite la comunicación con varios dispositivos de entrada/salida en los sistemas de energía renovables y componentes de instalaciones de prueba RESLab, es otro ejemplo de la versatilidad de estos. Este sistema SCADA es particular,. ya. que se apoya. en un entorno operativo que cambia.

(33) CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS DE SCADA. 21. continuamente en función de la prueba a realizar. El sistema SCADA se basa en el concepto de tener un servidor Máster de entrada/salida y múltiples sistemas informáticos como clientes. Los autores han descrito las principales características y ventajas de este sistema SCADA dinámico, las conexiones de los dispositivos de campo, los servidores de dispositivos y el software de múltiples funciones utilizadas en el sistema. (Lakhoua, 2009) La posibilidad de tener un SCADA que sea cambiante en su aspecto es un arma de gran valor, ya que permite su uso en diferentes aplicaciones sin necesidad de rediseñarlo, con lo que se ahorra tiempo y dinero. En la rama de la domótica también se han presentado varios trabajos en los últimos años. España es uno de los países que marcha a la vanguardia en esta rama. Uno de ellos es el SCADA para el control de un edificio inteligente, que permite aumentar la seguridad y la calidad de vida de sus ocupantes. El sistema comprende sensores de presencia, gas, flujo, temperatura, luz, humo y actuadores para aires acondicionados, suministro de agua, gas y protección contra incendios. (Figueredo, 2008) Otro trabajo en esta rama es el desarrollo de un sistema SCADA para una vivienda en Madrid. Dicho sistema garantiza seguridad, climatización, gestión energética y comunicación entre otras (Alejandre, 2009). 1.4.1 Aplicaciones en la industria nacional En nuestro país los sistemas SCADA se han ido utilizando cada vez con mayor frecuencia. Empresas como COPEXTEL y CEDAI marchan a la vanguardia en su implementación y puesta en marcha. La empresa COPEXTEL, por ejemplo,. ha desarrollado. varios proyectos de. automatización entre los que se destacan la fábrica de piensos ¨Chichi Padrón¨ y la Ronera Central ¨Agustín Rodríguez Mena¨. Este último constituye la realización de una aplicación SCADA para la supervisión de las máquinas de embotellado y etiquetado..

(34) CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS DE SCADA. 22. La baja interconectividad entre las máquinas instaladas y la necesidad de establecer un control estricto sobre los insumos utilizados en la elaboración del producto final, constituían los principales problemas a resolver en esta entidad, además, no se concebía que una empresa dedicada a la fabricación de rones de alta calidad y prestigio a nivel nacional e internacional no contara con un sistema de Supervisión y Control. El trabajo realizado allí permite, entre otras funciones la supervisión de la línea de producción y la generación de un reporte con los datos exactos al final de la jornada de trabajo. Esta aplicación fue realizada con la ayuda del software MOVICON X2. (Pascual, 2009) En la automatización de entidades no industriales también dicha empresa tiene una valiosa experiencia, ya que han acometido varios trabajos vinculados al turismo en hoteles del Cayo Santa María y Varadero. Uno de ellos es el Sistema de Automatización y Supervisión de Energía instalado en el hotel Barceló Cayo Santa María, que permite chequear el consumo eléctrico en áreas importantes de la instalación. Además dicho sistema permite monitorear y controlar lo relacionado con clima, alumbrado, cisternas, fosos residuales, bombas etc., brindando un sistema de alarmas y creación de reportes muy bueno para el análisis de incidencias. Este sistema se hace casi imprescindible en esta instalación ya que la misma comprende un área de varios kilómetros cuadrados y la explotación manual de los elementos con que cuenta, constituye una tarea excesivamente trabajosa. Otros sistemas similares han sido instalados en el Hotel Barceló Marina Palace y en el Hotel Meliá Las Dunas. En el anexo I se muestran otros trabajos realizados por COPEXTEL..

(35) CAPÍTULO 2. SOBRE LOS SOFTWARE UTILIZADOS. 23. CAPÍTULO 2. SOBRE LOS SOFTWARE UTILIZADOS. En el presente capítulo se abordarán las características de las herramientas de software utilizados para la realización del trabajo (MOVICON X2, LGIS OPC Server Ver1.9 y TAC RSPD). Se mencionarán también las ventajas, desventajas, y requerimientos técnicos del software MOVICON X2 así como una explicación sobre las herramientas brindadas por el mismo y su utilización en la aplicación que nos ocupa. 2.1. La supervisión y el control a través de MOVICON X2. En la actualidad existen varias aplicaciones diseñadas para el trabajo de supervisión y control, una de ellas es MOVICON X2, propiedad de la compañía italiana Progea, que se dedica a la producción de software para la automatización. MOVICON (Monitoreo, Visión y Control), fue diseñado originalmente para la utilización de las empresas dedicadas a la automatización y control de procesos y edificios inteligentes. Luego de varios años de utilización y constantes mejoras, es hoy una aplicación con un gran prestigio internacional y amplio uso, en gran medida porque ha sido capaz de mantener los conceptos de simplicidad, potencia y funcionando siempre como sistema abierto. En nuestro país lo comercializa la empresa COPEXTEL. 2.1.1. Características de MOVICON X2. MOVICON es una plataforma software SCADA/HMI basada en tecnologías de avanzada, que ofrece la posibilidad de transformar la computadora personal o la pantalla táctil en una estación de adquisición, elaboración y control de datos de proceso, o en simples sistemas de interfaz Hombre-Máquina sobre paneles operadores WinCE o sobre teléfonos móviles. MOVICON permite generar y desarrollar cualquier aplicación en el ámbito de la automatización o supervisión industrial..

(36) CAPÍTULO 2. SOBRE LOS SOFTWARE UTILIZADOS. 24. Mediante los drivers de MOVICON es posible comunicarse con el proceso con el cual el SCADA deberá interactuar. Los dispositivos de gestión de proceso como autómatas, termorreguladores, I/O Boards, computadoras personales, etc. podrán ser conectados de esta manera al sistema en el cual MOVICON está instalado a través de líneas seriales, módems, redes de comunicación, entre otros. Un proyecto MOVICON tendrá como tarea la supervisión de los procesos productivos mediante páginas de video animadas denominadas ventanas sinópticas, o deberá permitir la programación de comandos o puntos de consigna en el proceso a través de páginas de video denominadas ventanas de diálogo, junto a innumerables funciones para lograr una gestión de proceso completa y funcional en modo simple y seguro. (Progea, 2009b) MOVICON presenta las siguientes características (Coca, 2007, Ambrose, 2004): • Sistema SCADA / HMI para Win32. • Trabaja para sistemas operativos desde Win2000 hasta WinCE. • Es un sistema cliente servidor de 32 bits. • Contiene una amplia biblioteca de símbolos, objetos y gráficos. • Programación en Basic Script que es 100% compatible con VBA. • Contiene editores de menú y cajas de diálogos. • Tiene un Administrador de Alarmas. • Soporte de tecnología ActiveX. • Soporte de OLE2, ODBC, DDE, DAO/ADO, SQL, Y OPC. • Red de Cliente/Servidor de TCP/IP. • Objetos PID integrados. • Integra gráficos y hoja de trabajo. • Un depurador (debugger) integrado. • Administración de estadísticas de evento o producción. • Posibilidad de usar lenguaje de PLC en las lógicas que dispone..

(37) CAPÍTULO 2. SOBRE LOS SOFTWARE UTILIZADOS. 25. MOVICON fue una de las primeras aplicaciones que incursionó en el uso de OPC integrado. Para realizar la comunicación utiliza los siguientes estándares (Coca, 2007): • Cliente OPC versión 1.0 2.0. • Servidor OPC versión 1.0 y 2.0. • OPC DA (Data Access). • OPC AE (Alarmas & Eventos). Los datos de un proyecto hecho en MOVICON son llevados a una base de datos de variables Real Time Data Base (RTDB). La base de datos de la variable, puede ser importada o exportada a través de ODBC (Open Data Base Connectivity), colecciona todos los datos de los drivers y los distribuye a los recursos del proyecto. La base de datos de variables puede disparar de forma directa a los controles o alarmas. Esta base de datos permite la conexión a través del TCP/IP a estaciones remotas y se conecta dinámicamente a bases de datos externos a través de ODBC, o son disponibles a otras aplicaciones gracias a la funcionalidad del servidor OPC integrado (Morales, 2007). La tecnología MOVICON no se degrada en funcionamiento cuando se aumenta el número de variables porque ellos son mapeados directamente sin que se acceda a la base de datos durante el tiempo de ejecución. Así es como se pueden implementar proyectos con una gran cantidad de datos sin que afecte la eficiencia y funcionamiento del programa. En MOVICON existe la posibilidad de que las variables puedan considerar retentiva para mantener su estado, en el caso de que la computadora donde se está ejecutando el SCADA haya sido apagada. Las variables pueden ser de tipo bit, bytes, word, double, float y array. (Coca, 2007). Ofrece una amplia biblioteca de símbolos y objetos los cuales manipulados correctamente permiten la creación de casi cualquier ambiente gráfico, además posibilita insertar imágenes creadas con otros editores como Paint o Photoshop. Los objetos y símbolos contienen una ventana de propiedades mediante la cual se programan las acciones que llevarán a cabo los mismos, si estas propiedades no fueran suficientes, el software ofrece una interfaz a Basic Script VBA, suministrando al programador eventos, métodos, propiedades y la libertad de desarrollar sus propias ideas. Con este fin también brinda la.

(38) CAPÍTULO 2. SOBRE LOS SOFTWARE UTILIZADOS. ventana. 26. IL Logic, la cual utiliza un lenguaje lógico similar a los utilizados en la. programación de PLC. De esta manera el usuario puede implementar cualquier tipo de objeto gráfico a través de la manipulación de las funciones. En la figura 2.1 se observa un ejemplo. de. la. biblioteca. de. símbolos. y. objetos. que. ofrece. MOVICON.. Figura 2.1 Biblioteca de símbolos y objetos de MOVICON X2. MOVICON es capaz de soportar dos tipos de elementos: símbolos y objetos. Los símbolos se encuentran organizados por clases que son expandibles. Los objetos son elementos vectoriales que tienen una función específica y pueden ser configurados con funciones de estilo y control. También tiene un componente que implementa la interfaz gráfica para el diálogo con el operador del sistema. Este componente, se usa para poder manipular los puntos de ajuste, ajustar los datos, selecciones y opciones. Contiene además un editor de alarmas, que permite al usuario identificar las anomalías y extraer algunas sugerencias y un Historical Log el cual registra las alarmas y eventos del.

(39) CAPÍTULO 2. SOBRE LOS SOFTWARE UTILIZADOS. 27. sistema, así como los tiempos que estuvieron activados, quienes lo atendieron y lo resetearon. Mediante los Data Logger permite que datos de producción, variables de procesos continuos y valores que serán analizados, sean documentados y registrados por tiempo, evento o cambio de estado, dentro de la base datos ODBC. Además permite al usuario ver el comportamiento gráfico de los datos (Trends) y los reportes del proceso que son de gran importancia para el análisis de la productividad de la planta (Ambrose, 2004). 2.1.2. Ventajas y Desventajas de MOVICON X2. MOVICON ofrece un gran número de ventajas a los sistemas de automatización entre las que se encuentran (Morales, 2007): • Sistema Abierto: Se puede integrar el mismo proyecto en diferentes terminales de hardware. El mismo software puede permanecer a pesar de que el panel de operador cambie, permitiendo escoger el producto que mejor se adapte a sus necesidades. • Flexibilidad: Tiene la capacidad de integrar la información de la máquina con la planta o con un sistema a un nivel superior en la fábrica. • Potente: Aumenta la calidad gráfica de la Interfaz de Operador (HMI), ya que puede considerarse un pequeño SCADA con el potencial integrado de una plataforma del mismo tipo de alto nivel. • Reducción de costes: Hace posible utilizar un solo software de supervisión tanto para computadoras personales como para paneles táctiles, con considerables ahorros en términos de aprendizaje, formación del personal y de mantenimiento. Por su estructura abierta, también se pueden recortar gastos en los equipos, escogiendo aquellos que mejor encajen en las necesidades de la empresa. La principal desventaja es que para su funcionamiento en aplicaciones prácticas se hace necesaria la compra de una licencia de aplicación y una de corrida o Run-Time. 2.1.3. Requerimeintos de Hardware. Para su correcto funcionamiento presenta los siguientes requerimientos de hardware: (Pascual, 2009).

(40) CAPÍTULO 2. SOBRE LOS SOFTWARE UTILIZADOS. 28. Tabla 2.1 Requerimientos de hardware. 2.2. Hardware. Mínimo. Aconsejado. CPU. Pentium 350. Pentium 500. RAM. 64 MB. 128 MB. Espacio Libre en Disco Duro. 15 MB. 60 MB. Video. VGA. VGA. Mouse. Sí. Sí. Implementación de la Interfaz Hombre-Máquina.. Para la implementación de la interfaz hombre-máquina como objetivo principal de la tesis se hizo necesario, en primer lugar, acordar cuales serían los requerimientos y prestaciones que brindaría la misma. Para ello se visitó la instalación y se coordinó con los especialistas encargados de su posterior explotación. Además, se entregó por parte de los ingenieros de COPEXTEL la información y las herramientas necesarias, entre las que se encontraban el software MOVICON X2 y el servidor OPC que se utilizaría para la comunicación. Con los materiales y la información necesarios, el siguiente paso sería el estudio del software MOVICON X2, la recopilación de las variables y la creación del mapa de memoria para el intercambio de datos con los PLC.. Esto permitió pasar a la. implementación de la interfaz. Para la creación de un nuevo proyecto, es necesaria la especificación de algunas características del mismo, como son el tipo de plataforma de la PC destinada a ejecutar el SCADA, el nombre y el tipo de base de datos en la que se trabajará, entre otras. En este caso se escogió la plataforma Win32 y el soporte de la base de datos será en Access. 2.2.1 RTDB (Base de Datos de Tiempo Real) En esta sección se crean todas las variables a utilizar en el proceso. Cada una de ellas podrá ser conectada con las señales de campo que provienen del PLC a través del servidor OPC, así como con las bases de datos, gráficos y los objetos animados en las diferentes pantallas de la interfaz..

(41) CAPÍTULO 2. SOBRE LOS SOFTWARE UTILIZADOS. 29. En la barra de propiedades de las variables se define para cada una de estas, el nombre, la descripción y el tipo de señal (bit, byte, word, etc.). También se pueden utilizar las variables internas que nos ofrece esta sección, como es el caso de la variable “SysVar: ActTimeString”, que guarda la hora y de “SysVar: ActDateString”, que nos devuelve la fecha. En la figura 2.2 se muestra el ambiente de trabajo de esta sección con sus principales características.. Figura 2.2 Lista de Variables. 2.2.2 Los Sinópticos Mediante los sinópticos se lleva a cabo la comunicación entre el hombre y la computadora, es por ello que estos deben ser lo más explícitos, sencillos y fáciles de manejar posible. Para el diseño de los sinópticos se debe tener en cuenta la opinión no solo de especialistas en el tema, sino también de aquellas personas que explotarán la aplicación a fin de lograr un ambiente de trabajo más cómodo y agradable. Estas pantallas se crean en la sección de “Recursos” del MOVICON X2. En la figura 2.3 se muestra esta sección..

(42) CAPÍTULO 2. SOBRE LOS SOFTWARE UTILIZADOS. Figura 2.3 Recursos.. 30.

(43) CAPÍTULO 2. SOBRE LOS SOFTWARE UTILIZADOS. 31. 2.2.3 Menú Para lograr una mayor eficiencia en la utilización de la aplicación se suele crear un sistema de Menú que permita acceder de forma rápida a los diferentes sinópticos. Estos menús se encuentran localizados generalmente en la parte superior del sinóptico de inicio, desde el cual se pueden acceder a los restantes sinópticos así como a los elementos a controlar o supervisar. A través del menú también se pueden realizar tareas como añadir nuevos usuarios, entrar por una cuenta determinada, salir de la aplicación, etc. La creación de los Menú se realiza añadiendo los llamados Item Menu e Item Popup en la sección Recursos. Ver Figura 2.4.. Figura 2.4 Creación de Menú..

(44) CAPÍTULO 2. SOBRE LOS SOFTWARE UTILIZADOS. 32. 2.2.4 Alarmas Para la creación de las alarmas, es necesario prever la mayor cantidad posible de eventos negativos, dada la importancia que implica este tipo de sucesos. En la sección de “Alarmas” se definen aquellas de mayor interés. Mediante las propiedades, se especifican los umbrales y se asocian comandos, los cuales se ejecutarán en cuanto la variable entre en un estado de alarma. El panel de alarmas permite supervisar el estado en que se encuentran las mismas, la hora de inicio, cual fue el tiempo de duración entre otros datos de gran ayuda para el operador. La figura 2.5 muestra este ambiente.. Figura 2.5 Listado de Alarmas. 2.2.5 Data Loggers y Recetas El “Data Loggers y Recetas” es una herramienta de gran potencia para grabar y simplificar el manejo de los datos en la base de datos. Los diferentes gráficos y reportes podrán ser.

(45) CAPÍTULO 2. SOBRE LOS SOFTWARE UTILIZADOS. 33. enlazados con estas bases de datos, tomando la información que se requiera para la realización de un informe de producción. Estos tienen la tarea de muestrear las variables asociadas a las columnas según los modos de grabación definidos en la creación del Data Loggers. Esta herramienta puede tener acceso a archivos de base de datos con acoplamiento ODBC o de IMDB, donde el usuario puede conseguir datos de la producción en el formato que lo prefiera para de esta forma garantizar la veracidad de los datos y la integración hasta los niveles de gestión más jerárquicos dentro de la empresa (Progea, 2003). La creación de las bases de datos constituye unos de los pasos más importantes en la ejecución de un proyecto SCADA. Archivar los datos necesarios para la elaboración de informes económicos y conocer el estado de una variable en un momento determinado del pasado contribuyen al buen funcionamiento de un sistema de supervisión. En la sección de “Data Loggers y Recetas” se elaboran las tablas, las cuales son guardadas en formato Access. Mediante el manejo de sus propiedades se puede definir la frecuencia en la que serán guardados los datos además del tiempo que permanecerán en la base de datos para su estudio. La figura 2.6 muestra dicha sección.. Figura 2.6 Data Loggers y Recetas..

(46) CAPÍTULO 2. SOBRE LOS SOFTWARE UTILIZADOS. 34. 2.2.6 Objetos Evento Los comandos sobre eventos pueden resultar de gran utilidad en el proyecto cuando deban ser mantenidos bajo control los valores de una o más variables y en base a los cambios de estas variables (evento) deben ser después ejecutados los comandos. De esta forma resulta notablemente abreviado el tiempo de realización en el proyecto de comandos que la planta debe ejecutar en base al valor de variables. Los objetos evento tienen por lo tanto la tarea de ejecutar el comando o la lista de comandos de acuerdo al valor asumido por una determinada variable. Este recurso se encuentra en la ventana "Explorador de Proyecto". El proyecto puede contener un número virtualmente ilimitado de objetos evento, cada uno asociado a una variable diferente, y pueden ser editados mediante la ventana "Propiedades". El recurso Objetos Eventos ofrece grandes ventajas operativas en cualquier aplicación en la cual es necesario mantener controlado el valor de una o más variables a fin de ejecutar uno o más comandos al variar un determinado valor. Esto evita que el programador tenga que escribir el código necesario para el control de las variables en cuestión. (Progea, 2009b). Figura 2.7 Objetos Eventos..

(47) CAPÍTULO 2. SOBRE LOS SOFTWARE UTILIZADOS. 35. 2.2.7 Proyectos Hijos MOVICON ofrece una característica potente e innovadora que permite afrontar nuevos desafíos en la implementación de sistemas de supervisión. Con el término "Proyectos Hijos" se hace referencia a proyectos normales de MOVICON, que aunque puedan haber sido proyectados también para funcionar autónomamente, son "vinculados" al proyecto padre, estableciendo una relación "padre-hijo" gracias a la cual el proyecto Padre podrá disponer de todos los recursos del proyecto Hijo como si fuesen propios. (Progea, 2009b) 2.3. LGIS OPC Server Ver1.9. Durante los últimos años ha crecido la tendencia de mover la comunicación desde drivers propietarios a la tecnología basada en estándares del servidor OPC. Hay varias razones para esto, pero los factores más importantes son: la interoperabilidad de los datos entre los sistemas de control y la empresa y la disminución del costo de la infraestructura como resultado de la estandarización de los elementos de la misma. (Pascual, 2009) LGIS OPC Server ofrece gran interoperabilidad entre el equipamiento industrial (autómatas, sensores, actuadores) y la aplicación de supervisión y control; comunicando de forma eficiente y veloz los datos en uno y otro sentido. (LG, 2009) 2.3.1. Requerimientos de LGIS OPC Server.. § Sistema Operativo: (LG, 2009) •. Windows NT 4.0 SP4. •. Windows 2000. •. Windows XP. •. No funciona en los sistemas Windows 95/98/ME. § Requerimientos de Hardware mínimos: •. Pentium III 1GHz. •. RAM: 64MB. •. 10/100Mbps Ethernet.

(48) CAPÍTULO 2. SOBRE LOS SOFTWARE UTILIZADOS. •. 36. HDD: 20MB. Figura 2.8 LGIS OPC Server Ver1.9. 2.4. TAC RSPD. Este software permite crear múltiples puertos series virtuales y asociarlos a puertos de entrada de otros dispositivos como los convertidores Ethernet. Estos puertos virtuales son tratados por la computadora como si fueran puertos físicos y sin embargo pueden estar ubicados a cientos de kilómetros..