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Sistemas SCADA
Dr. Ramon VilanovaDept. Telecommunication & Systems Engineering
Escola Tcnica Superior dEnginyeriaU.A.B., Barcelona, [email protected]
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Sistemas SCADA
Supervisin de procesos
SCADA
Esquema bsico y Funciones
Alarmas.
Estructura y Mdulos.
SCADA Comerciales
OPC
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Sistemas SCADA Supervisin de procesos
Mediante la supervisin de un proceso se intenta asegurar el buen funcionamiento del mismo (an ante posibles situaciones anmalas).
Mediante la supervisin con ordenador se pretende facilitar la tarea del operario encargado de la vigilancia del proceso y su seguimiento
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Sistemas SCADA Supervisin de procesos
La manera en que se lleva a cabo la supervisin ha ido evolucionando con los aos.
Sinpticos del proceso sobre marquetera
Leds, displays, interruptores, etc.
Tarjetas especficas asociadas a los PLCs
Gestin de teclado y pantalla, con posibilidades de configuracin sencillas.
Interfaces HMI y Sistemas SCADA basados en PC
Mejores prestaciones asociadas a la facilidad de comunicacin y acceso a bases de datos.
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Sistemas SCADA SCADA
SCADA proviene de las siglas de
Supervisory Control And Data Adquisition.
Es una aplicacin software, con acceso a planta mediante comunicacin digital con los diferentes instrumentos y que ofrece una interficie grfica de alto nivel con el usuario.
Suponen la evolucin hacia los sistemas de control basados en PC
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Sistemas SCADA SCADA
El PC proporciona muchas utilidades a nivel de gestin de datos, visualizacin, trabajo en red.
... no obstante
El control directo lo continuan realizando los reguladores autnomos junto con los PLCs.
. debido a posibles problemas de seguridad, robustez, tiempo real,...
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Sistemas SCADA SCADA
: Esquema bsico y Funciones
Esquema bsico de un sistema de adquisicin de datos y supervisin
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Sistemas SCADA SCADA
: Esquema bsico y Funciones
Funciones bsicas de un sistema SCADA
Adquisicin de datos: para recoger la informacin del proceso, procesarla y almacenarla.
Supervisin: para observar la evolucin y comportamiento de las variables de control y variables significativas del estado del proceso.
Control: para actuar sobre el proceso y modificar su evolucin. Generalmente actuando sobre reguladores autnomos y/o PLCs, modificando consignas, niveles de alarma, etc
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Sistemas SCADA SCADA
: Esquema bsico y Funciones
Otras funcionalidades presentes en un SCADA
Bases de Datos: Gestin de histricos de datos y variables de inters mediante acceso a Bases de datos (generalmente mediante acceso ODBC)
Presentacin: Representacin grfica de los datos del proceso. Creacin de interficies de operario. Sinpticos que reproducen el proceso supervisado.
Explotacin: de los datos adquiridos para control estadstico del proceso, gestin de la produccin, etc
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Sistemas SCADA SCADA
: Esquema bsico y Funciones
Ejemplos de Interface de Operario
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Sistemas SCADA SCADA
: Esquema bsico y Funciones
Ejemplos de Interface de Operario
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Sistemas SCADA SCADA
: Esquema bsico y Funciones
Este tipo de interface de operario se consigue mediante la creacin de sinpticos que representan el proceso y la asociacin al mismo de variables que se estn registrando de planta.
Adquisicin de datos
Registro de datos
Representacin del proceso
Un sistema SCADA proporciona herramientas para realizar de manera cmoda estas operaciones.
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Sistemas SCADA SCADA
: Esquema bsico y Funciones
Adquisicin de datos: Hay varias opciones (que pueden convivir de manera simultanea)
Tarjetas de adquisicin de datos (TAD). Directamente conectadas al bus del ordenador, necesitan para su utilizacin de drivers especficos.
Comunicaciones Serie: a travs de interfases RS-232/485, por ejemplo autmatas programables, controladores autnomos, buses de campo (RS-485).
Conexin a equipos especficos: Dispositivos que aportan su propio protocolo de comunicaciones pero que proporcionan drivers para gestionarlos.
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Sistemas SCADA SCADA
: Esquema bsico y Funciones
Registro de datos (Tags): Las variables de proceso se representan en el SCADA mediante los denominados tags (o etiquetas) que permiten la definicin de cada variable
de acuerdo a su naturaleza : continua (analgica) o discreta (binaria)
Asociacin de un nombre
Rango de valores
Unidades de ingeniera
...
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Sistemas SCADA SCADA
: Esquema bsico y Funciones
Registro de datos (Tags):
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Sistemas SCADA SCADA
: Esquema bsico y Funciones
Registro de datos (Tags):
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Sistemas SCADA SCADA
: Esquema bsico y Funciones
Representacin del proceso: la representacin visual de la informacin y su interactividad es lo que se llama: interfase hombre mquina.
Creacin de sinpticos: tener en cuenta la eleccin de los elementos, su colocacin en pantalla y la eleccin de colores,...
Hay una serie de recomendaciones/normalizacin en ISA para la creacin de sinpticos
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Sistemas SCADA SCADA
: Esquema bsico y Funciones
Representacin del proceso: ejemplo de recomendacin en cuanto al uso de colores
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Sistemas SCADA SCADA
: Esquema bsico y Funciones
Representacin del proceso:
Objetos grficos standard: crculos, lneas, etc
Controles Standard de Windows: botones, scrollbars, etc
Aplicaciones OLE y controles ActiveX: Datos Excel, WebBrowsers,etc
Libreria de objetos: Motor, depsito, vlvula,,etc
Objetos Windows: barras menus, ventana de alarmas, ventana de aplicacin
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Sistemas SCADA SCADA
: Esquema bsico y Funciones
Representacin del proceso:
AFEGIR PANTALLES INTOUCH
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Sistemas SCADA SCADA
: Alarmas
Algunos trminos usuales:
Alarma (Alarm): alerta de fallo debido a que una variable supera el umbral asociado.
Evento (Event): Sucesos caractersticos que identifican un cambio en una variable.
Residuo (residual): Diferencia entre la salida de un sistema predicha por un modelo y la medida.
Deteccin de fallos (Fault Detection): determinacin de la presencia de fallos
Diagnstico de fallos (Fault Diagnosis): Determinacion del origen de los fallos
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Sistemas SCADA SCADA
: Alarmas
El tratamiento de alarmas es uno de los puntos mas importantes en un entorno de supervisin:
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 lmites de operacin normales de las variables (umbrales absolutos, relativos, ROC)
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Sistemas SCADA SCADA
: Alarmas
Umbrales de alarma absolutos: vienen dados por un valor numrico cuyo sobrepaso activa la alarma. Hay que especificar una banda muerta en % del valor umbral.
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Sistemas SCADA SCADA
: Alarmas
Umbrales de alarma relativos: Lmites establecidos en % alrededor del una consigna o valor objetivo: target.
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Sistemas SCADA SCADA
: Alarmas
Umbrales de alarma ROC: observacin de la velocidad de cambio de la variable: diferencia entre dos valores consecutivos.
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Sistemas SCADA SCADA
: Alarmas
Gestin y registro de alarmas:
Filtrado de alarmas: asociar un nivel de prioridad a cada alarma (1-999). Slo se activan las alarmas de una cierta prioridad.
Seguimiento y registro temporal: los instantes de aparicin duracin, reconocimiento de alarmas etc., se llaman eventos:
El instante de activacin de la alarma
Instante de fin de alarma
Reconocimiento de la alarma por parte del operador
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Sistemas SCADA SCADA
: Estructura y Mdulos
Un paquete SCADA incluye mdulos que posibilitan la realizacin de las funcionalidades que han aparecido hasta el momento:
Configuracin.
Interfaz Grfico del Operador.
Mdulo de Proceso.
Gestin de Archivo de Datos.
Comunicacin.
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Sistemas SCADA SCADA
: Estructura y Mdulos
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Sistemas SCADA SCADA
: Estructura y Mdulos
Algunos de estos mdulos son bsicos
HMI,
Servidor de datos del proceso
Drivers de Comunicaciones
Servidor de acceso a redes
Mientras que otros son opcionales
Batch: gestin de recetas y proceso por lotes
SPC/SQC: Control estadstico
Seguimiento de Produccin: Soluciones adaptadas a cada empresa segn sus necesidades
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Sistemas SCADA Algunos SCADA Comerciales
Aimax, de Desin Instruments S.A.
CUBE, Orsi Espaa 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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Sistemas SCADA OPC (OLE for
Process
Control)
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Sistemas SCADA OPC (OLE for
Process
Control)
El acceso a los dispositivos de campo puede realizarse de dos maneras:
ApplicationX
ApplicationYUtilizando drivers especficos
para cada una de las conexiones especficas
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Sistemas SCADA OPC (OLE for
Process
Control)
El acceso a los dispositivos de campo puede realizarse de dos maneras:
Utilizando un driver OPC genrico en una arquitectura cliente/servidor.
OPC ServerOPC ServerOPC Server
OPC ClientClient OPCOLE/DCOM
ApplicationY
OPC Client
ApplicationX
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Sistemas SCADA OPC (OLE for
Process
Control)
OPC de Microsoft es un interface de automatizacin que proporciona un acceso simple a los datos.
Esta basado en la tecnologa 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 bsica del OPC est en normalizar el interfase entre el servidor OPC y el cliente OPC independientemente de cualquier fabricante particular.
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Sistemas SCADA 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 conexin 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 group
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Sistemas 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,
Modificacin de su valor
Refresco con una determinada frecuencia
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Sistemas SCADA 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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Sistemas SCADA 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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Sistemas SCADA 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.
Dentro del SCADA podemos configurar puntos OPC para poder acceder despues a ellos.
Sistemas SCADASistemas SCADASistemas SCADASupervisin de procesosSistemas SCADASupervisin de procesosSistemas SCADASCADASistemas SCADASCADASistemas SCADASCADA : Esquema bsico y FuncionesSistemas SCADASCADA : Esquema bsico y FuncionesSistemas SCADASCADA : Esquema bsico y FuncionesSistemas SCADASCADA : Esquema bsico y FuncionesSistemas SCADASCADA : Esquema bsico y FuncionesSistemas SCADASCADA : Esquema bsico y FuncionesSistemas SCADASCADA : Esquema bsico y FuncionesSistemas SCADASCADA : Esquema bsico y FuncionesSistemas SCADASCADA : Esquema bsico y FuncionesSistemas SCADASCADA : Esquema bsico y FuncionesSistemas SCADASCADA : Esquema bsico y FuncionesSistemas SCADASCADA : Esquema bsico y FuncionesSistemas SCADASCADA : Esquema bsico y FuncionesSistemas SCADASCADA : Esquema bsico y FuncionesSistemas SCADASCADA : AlarmasSistemas SCADASCADA : AlarmasSistemas SCADASCADA : AlarmasSistemas SCADASCADA : AlarmasSistemas SCADASCADA : AlarmasSistemas SCADASCADA : AlarmasSistemas SCADASCADA : Estructura y MdulosSistemas SCADASCADA : Estructura y MdulosSistemas SCADASCADA : Estructura y MdulosSistemas SCADAAlgunos SCADA ComercialesSistemas SCADAOPC (OLE for Process Control)Sistemas SCADAOPC (OLE for Process Control)Sistemas SCADAOPC (OLE for Process Control)Sistemas SCADAOPC (OLE for Process Control)Sistemas SCADAOPC (OLE for Process Control)Sistemas SCADAOPC (OLE for Process Control)Sistemas SCADAOPC (OLE for Process Control)Sistemas SCADAOPC (OLE for Process Control)Sistemas SCADAOPC (OLE for Process Control)