Sistemas SCADA
Dr. Ramon Vilanova
Dept. Telecommunication & Systems Engineering Escola Tècnica Superior d’Enginyeria
U.A.B., Barcelona, SPAIN [email protected]
Sistemas SCADA
Supervisión de procesos
SCADA
Esquema básico y Funciones
Alarmas.
Estructura y Módulos.
SCADA Comerciales
Sistemas SCADA
Supervisión de procesos
Mediante la supervisión de un proceso se intenta asegurar
el buen funcionamiento del mismo (aún ante posibles
situaciones anómalas).
Mediante la supervisión con
ordenador se pretende
facilitar la tarea del operario
encargado de la vigilancia
del proceso y su seguimiento
Sistemas SCADA
Supervisión de procesos
La manera en que se lleva a cabo la supervisión ha ido
evolucionando con los años.
Sinópticos del proceso sobre marquetería
Leds, displays, interruptores, etc.
Tarjetas específicas asociadas a los PLCs
Gestión de teclado y pantalla, con posibilidades de
configuración sencillas.
Interfaces HMI y Sistemas SCADA basados en PC
Mejores prestaciones asociadas a la facilidad de
Sistemas SCADA
SCADA
SCADA proviene de las siglas de
S
upervisory
C
ontrol
A
nd
D
ata
A
dquisition.
Es una aplicación software, con acceso a planta mediante
comunicación digital con los diferentes instrumentos y que
ofrece una interficie gráfica de alto nivel con el usuario.
Suponen la evolución hacia los sistemas de control basados
Sistemas SCADA
SCADA
El PC proporciona muchas utilidades a nivel de gestión de
datos, visualización, trabajo en red.
... no obstante
El control directo lo continuan realizando los reguladores
autónomos junto con los PLCs.
…. debido a posibles problemas de seguridad, robustez, tiempo
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SCADA
: Esquema básico y Funciones
Esquema básico de un sistema de adquisición de datos y
Sistemas SCADA
SCADA
: Esquema básico y Funciones
Funciones básicas de un sistema SCADA
Adquisición de datos: para recoger la información del proceso,
procesarla y almacenarla.
Supervisión: para observar la evolución y comportamiento de
las variables de control y variables significativas del estado del proceso.
Control: para actuar sobre el proceso y modificar su evolución.
Generalmente actuando sobre reguladores autónomos y/o PLCs, modificando consignas, niveles de alarma, etc
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SCADA
: Esquema básico y Funciones
Otras funcionalidades presentes en un SCADA
Bases de Datos: Gestión de históricos de datos y variables de
interés mediante acceso a Bases de datos (generalmente mediante acceso ODBC)
Presentación: Representación gráfica de los datos del proceso.
Creación de interficies de operario. Sinópticos que reproducen el proceso supervisado.
Explotación: de los datos adquiridos para control estadístico del
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SCADA
: Esquema básico y Funciones
Sistemas SCADA
SCADA
: Esquema básico y Funciones
Sistemas SCADA
SCADA
: Esquema básico y Funciones
Este tipo de interface de operario se consigue mediante la
creación de sinópticos que representan el proceso y la
asociación al mismo de variables que se están registrando de
planta.
Adquisición de datos Registro de datos
Representación del proceso
Un sistema SCADA proporciona herramientas para realizar de
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SCADA
: Esquema básico y Funciones
Adquisición de datos: Hay varias opciones (que pueden
convivir de manera simultanea)
Tarjetas de adquisición de datos (TAD). Directamente
conectadas al bus del ordenador, necesitan para su utilización de
drivers específicos.
Comunicaciones Serie: a través de interfases RS-232/485, por
ejemplo autómatas programables, controladores autónomos, buses de campo (RS-485).
Conexión a equipos específicos: Dispositivos que aportan su
propio protocolo de comunicaciones pero que proporcionan
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SCADA
: Esquema básico y Funciones
Registro de datos (Tags): Las variables de proceso se
representan en el SCADA mediante los denominados
tags
(o
etiquetas) que permiten la definición de cada variable
de acuerdo a su naturaleza : continua (analógica) o discreta
(binaria)
Asociación de un nombre Rango de valores
Unidades de ingeniería
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SCADA
: Esquema básico y Funciones
Sistemas SCADA
SCADA
: Esquema básico y Funciones
Sistemas SCADA
SCADA
: Esquema básico y Funciones
Representación del proceso:
la representación visual de la
información y su interactividad es lo que se llama: interfase
hombre máquina.
Creación de sinópticos: tener en cuenta la elección de los
elementos, su colocación en pantalla y la elección de
colores,...
Hay una serie de recomendaciones/normalización en ISA para
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SCADA
: Esquema básico y Funciones
Representación del proceso:
ejemplo de recomendación
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SCADA
: Esquema básico y Funciones
Representación del proceso:
Objetos gráficos standard: círculos,
líneas, etc
Controles Standard de Windows:
botones, scrollbars, etc
Aplicaciones OLE y controles ActiveX: Datos Excel,
WebBrowsers,etc
Libreria de objetos: Motor,
depósito, válvula,,etc
Objetos Windows: barras
menus, ventana de alarmas, ventana de aplicación
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SCADA
: Esquema básico y Funciones
Representación del proceso:
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SCADA
: Alarmas
Algunos términos usuales:
Alarma (Alarm): alerta de fallo debido a que una variable supera
el umbral asociado.
Evento (Event): Sucesos característicos que identifican un
cambio en una variable.
Residuo (residual): Diferencia entre la salida de un sistema
predicha por un modelo y la medida.
Detección de fallos (Fault Detection): determinación de la
presencia de fallos
Diagnóstico de fallos (Fault Diagnosis): Determinaciñon del
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SCADA
: Alarmas
El tratamiento de alarmas es uno de los puntos mas importantes
en un entorno de supervisión:
Su objetivo es poner al operario sobre aviso. Una vez generada
la alarma, se pone fecha, visualiza y registra
Tipos de Alarmas
Alarmas Discretas: Indicadores de un cambio binario en la
variable que representan.
Alarmas sobre Variables Continuas: o de umbral. Se utilizan
umbrales para designar los límites de operación normales de las variables (umbrales absolutos, relativos, ROC)
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SCADA
: Alarmas
Umbrales de alarma absolutos
: vienen dados por un valor
numérico cuyo sobrepaso activa la alarma. Hay que
especificar una banda muerta en % del valor umbral.
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SCADA
: Alarmas
Umbrales de alarma relativos:
Límites establecidos en %
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SCADA
: Alarmas
Umbrales de alarma ROC
: observación de la velocidad de
cambio de la variable: diferencia entre dos valores
consecutivos.
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SCADA
: Alarmas
Gestión y registro de alarmas:
Filtrado de alarmas
: asociar un nivel de prioridad a cada
alarma (1-999). Sólo se activan las alarmas de una cierta
prioridad.
Seguimiento y registro temporal
: los instantes de aparición
duración, reconocimiento de alarmas etc., se llaman
eventos:
El instante de activación de la alarma Instante de fin de alarma
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SCADA
: Estructura y Módulos
Un paquete SCADA incluye módulos que posibilitan la
realización de las funcionalidades que han aparecido hasta
el momento:
Configuración.
Interfaz Gráfico del Operador.
Módulo de Proceso.
Gestión de Archivo de Datos.
Comunicación.
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SCADA
: Estructura y Módulos
Algunos de estos módulos son básicos
HMI,
Servidor de datos del proceso
Drivers de Comunicaciones
Servidor de acceso a redes
Mientras que otros son opcionales
Batch: gestión de recetas y proceso por lotes
SPC/SQC: Control estadístico
Seguimiento de Producción: Soluciones adaptadas a cada
Sistemas SCADA
Algunos SCADA Comerciales
Aimax
, de Desin Instruments S.A.
CUBE
, Orsi España S.A.
FIX
, de Intellution.
Lookout,
National Instruments.
Monitor Pro,
de Schneider Electric.
SCADA InTouch
, de LOGITEK
.
SYSMAC SCS
, de Omron.
Scatt Graph 5000,
de ABB.
WinCC
, de Siemens.
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OPC (OLE for
Process
Control)
El acceso a los dispositivos de campo puede realizarse de
dos maneras:
Application X
Application Y
Utilizando drivers específicos para cada una de las conexiones específicas
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OPC (OLE for
Process
Control)
El acceso a los dispositivos de campo puede realizarse de
dos maneras:
Utilizando un driver OPC genérico en una arquitectura cliente/servidor. OPC Server OPC Server OPC Server OPC Client Client OPC OLE/DCOM Application Y OPC Client Application X
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OPC (OLE for
Process
Control)
OPC de Microsoft es un interface de automatización que proporciona
un acceso simple a los datos.
Esta basado en la tecnología COM/OLE de Microsoft para
intercambio de datos entre aplicaciones ya sea de forma local o remota.
El resultado es una arquitectura cliente/servidor:
Clientes: que solicitan datos (aplicaciones, paquetes SCADA)
Servidores: que proporcionan datos (dispositivos, aplicaciones)
La idea básica del OPC está en normalizar el interfase entre el
servidor OPC y el cliente OPC independientemente de cualquier fabricante particular.
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OPC (OLE for
Process
Control)
Un
Servidor OPC
responde a la
siguiente arquitectura:
Un servidor OPC es un conjunto de
Grupos OPC
Un grupo OPC es un conjunto de
Items OPC
Cada Item OPC representa la
conexión a una fuente de datos (variable de un PLC).
Cada Item OPC tiene asociado un valor
e instante de tiempo.
OPC Items OPC group OPC Server OPC Items OPC group OPC Items OPC groupSistemas SCADA
OPC (OLE for
Process
Control)
Desde el cliente OPC se puede acceder a los servicios
ofrecidos por cada uno de los servidores
Consulta de valor de un Item, Modificación de su valor
Refresco con una determinada frecuencia
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OPC (OLE for
Process
Control)
Escogemos uno de los controles registrados en el S.O.
Dentro del SCADA podemos configurar puntos OPC para
poder acceder despues a ellos.
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OPC (OLE for
Process
Control)
Generalmente podemos configurar el acceso a cada uno de los grupos
Dentro del SCADA podemos configurar puntos OPC para
poder acceder despues a ellos.
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OPC (OLE for
Process
Control)
… y de los items que tenga asociado ese grupo. Estos items seran ya puntos de acceso accesibles en el SCADA.