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7/21/2019 Clase 12 Sistemas SCADA y DCS [Modo de Compatibilidad]
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Sistemas SCADA
Profesor: Ing. Armando Sarco Montiel
mailto:[email protected]:[email protected] -
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Objetivos
Reconocer los componentes de un sistema
SCADA y los criterios para su seleccin.
Identificar los principales protocolos y mediosusados en un sistema SCADA.
Identificar las caractersticas y aplicaciones
de un software SCADA
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Qu es SCADA?
Control Supervisorio y Adquisicin de Datos
No es puramente un sistema de control.
Se enfoca en el nivel supervisorio.
Es principalmente un software posicionado encima
del hardware al cual est conectado.
Utiliza PLCs como interfases o cualquier otromdulo de hardware comercial.
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Qu es SCADA?
Los sistemas SCADA son usados en procesoindustriales como aceras, generacin ydistribucin de energa (convencional y nuclear),industrias qumicas, etc, as como tambin en
fusin nuclear. Estos sistemas son capaces de manejar miles,
decenas de miles y hasta centenas de miles decanales de entrada/salida (I/O).
SCADA corren bajo DOS, VMS, UNIX; en laactualidad tenemos productos para windows NT,XP y algunos para Linux.
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Caractersticas
Arquitectura
1. Hardware
2. Software
3. Comunicacin
4. Interfases
5. Escalabilidad
6. Redundancia
Funcionalidad
1. Control de acceso
2. MMI
3. Tendencias
4. Manejo de alarmas
5. Logging/Archiving
6. Generacin de reportes
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1.-Arquitectura de Hardware
Bsicamente dos layers o capas: la capa clientey la capa servidora de datos
Capa Cliente: proporciona la interaccin hombre
mquina.
Capa Servidora de Datos: maneja muchas de las
actividades que controlan los datos del proceso.
Los servidores de datos se comunican con los
dispositivos de campo a travs de loscontroladores de proceso como los PLCs.
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continuacin
Los PLCs se conectan a los servidores de datos
directamente o va redes o buses de campo.
Los buses de campo pueden ser propietarios(Siemens H1) o no propietarios (Profibus).
Los Servidores de Datos se conectan entre s y
a las estaciones cliente mediante una LANEthernet.
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Arquitectura de Hardware
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2.- Arquitectura de Software
Los productos son multi-tarea y estn basados en
una base de datos de tiempo real (RTDB) localizada
en uno o ms servidores.
Los Servidores de Datos son responsables de la
adquisicin y manipuleo de un grupo de parmetros
(ejm: escaneo de los controladores, chequeo de
alarmas, clculos, logeoy archivamiento)
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Software Architecture
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3.- Comunicaciones
Comunicacin interna Las comunicaciones Cliente-Servidor y Servidor-
Servidor son del tipo publish-subscribe y event-
driven y usan protocolos TCP/IP.
Ejm: Una aplicacin cliente se suscribe a un
parmetro.
El parmetro es propiedad de una aplicacin
Servidor en particular y solamente los cambios deese parmetro son comunicados a la aplicacin
cliente.
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continuacin
Acceso a los dispositivos
Los servidores de datos escanean los controladores
a una velocidad definida por el usuario.
Los controladores envan los parmetros requeridosa los servidores de datos.
El estampado del tiempo de los parmetros del
proceso se realiza en los controladores y tambin sepasa a los servidores de datos.
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continuacin Acceso a los dispositivos
Los productos SCADA proveen drivers de comunicacin
para muchos de los ms comunes PLCs y buses de
campo.
Un Servidor de Datos puede soportar mltiplesprotocolos de comunicacin, tantos como slots tenga
para las tarjetas de interfase.
Se requieren de 2 a 6 semanas para desarrollar undriver. Se provee una herramienta de desarrollo de
drivers para este fin.
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4.- Interfases
Application Interfaces / Openness
Acceso a dispositivos de una manera abierta yestndar con la funcionalidad OPC.
Una interfase Open Data Base Connectivity
(ODBC), para los datos en archive/logs, pero no
para la configuracin de la base de datos.
Una facilidad ASCII import/export, para
configuracin de datos.
Una librera de APIs soportando C, C++, and Visual
Basic (VB) para accesar datos en la RTDB, logs y
archive.
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5.- Escalabilidad
La escalabilidad es entendida como la
posibilidad de extender el sistema SCADA
agregando ms variables de proceso, ms
servidores especializados (ejemplo: para manejode alarmas) o ms clientes.
Se logra la escalabilidad teniendo mltiples
servidores de datos conectados a mltiplescontroladores.
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continuacin
Cada servidor de datos tiene su propia
configuracin de base de datos y RTDB y es
responsable por el manejo de un subgrupo de
variables de proceso (adquisicin, manejo de
alarmas, archivo).
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6.- Redundancia
Los productos SCADA generalmente tienen
redundancia de software a nivel de servidor.
Esta redundancia es normalmente transparente
para el usuario.
Muchos de los productos proveen soluciones de
redundancia ms completa, si as es requerida.
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Funcionalidad
1.- Controlde acceso Los usuarios se encuentran formando grupos.
Los usuarios tienen privilegios de
lectura/escritura para accesar a los parmetrosdel proceso.
De igual manera se les asigna privilegios para
funcionalidades especficas del producto.
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2.- MMI
Los productos SCADA soportan pantallas
mltiples que pueden contener combinaciones de
diagramas sinpticos y texto.
Soportan tambin el concepto de objetos grficoscon enlaces a variables de proceso.
Estos objetos pueden ser "dragged and dropped"
de una librera e includos en un diagramasinptico.
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continuacin
Se utilizan parmetros atmicos de lasvariables como por ejemplo, para una fuente de
corriente: su valor mximo, su estado on/off, etc.
A los cuales se les asocia un Tag-name.
Los Tag-names utilizados para enlazar objetosgrficos a dispositivos pueden ser editados
cuando se requiera.
Tambin incluyen una librera de smbolosgrficos estndar.
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continuacin
Se proveen facilidades de edicin de ventanas
como zooming, re-sizing, scrolling, etc.
La personalizacin y la configuracin On-line dela MMI tambin es posible, pero para usuarios
con los privilegios apropiados.
Se pueden crear enlaces entre ventanas para
navegar de una vista a otra.
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3.- Tendencias
Se provee ventanas de tendencias con las
siguientes caractersticas:
Los parmetros a ser visualizados en una carta
especfica pueden ser predefinidos o definidos on-
line.
Una carta puede contener ms de 8 parmetros y se
puede mostrar un nmero ilimitado de cartas
(restringido solo por la visibilidad).
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continuacin
Tendencias histricas y de Tiempo real son posibles;
aunque no siempre en la misma carta.
La tendencia histrica es posible para cualquier
parmetro archivado.
Los valores de los parmetros en la posicin del
cursor pueden ser mostrados
Esta facilidad puede proveerse como un mduloseparado.
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4.- Manejo de alarmas
El manejo de alarmas est basado en elchequeo de valores lmites y de estado de las
variables, se ejecuta en los servidores de datos.
Se usan expresiones ms complicadas
(aritmticas o lgicas) para crear parmetros
derivados sobre los cuales realizar el chequeo.
Las alarmas estn lgicamente centralizadas en
un mismo lugar por lo que todos los usuarios venel mismo estado.
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continuacin
Soportan alarmas con mltiples niveles deprioridad.
Es posible agrupar alarmas y manejarlas como
una entidad.
Se pueden suprimir alarmas de maneraindividual o por grupo.
En respuesta a condiciones de alarma se
pueden generar E-mails o acciones predefinidasque se ejecutan automticamente.
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5.- Logging/Archiving
Logging puede ser pensado como elalmacenamiento de una cantidad moderada de
datos.
Archiving es el almacenamiento permanente de
una gran cantidad de datos.
Logging se ejecuta generalmente sobre un ciclo
bsico. Cuando se ha alcanzado cierto tamao,
cierto tiempo o nmero de puntos; los datos sesobreescriben.
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continuacin
Logging de datos puede ser: ejecutado a unacierta frecuencia, iniciado si algn valor cambia,o cuando algn predefinido evento ocurra.
Los datos tiene registro de tiempo (time-
stamped) y esto puede servir para acciones defiltrado.
Las acciones de los usuarios tambin puedenalmacenarse y se realizan con el user ID o con
su estacin ID.
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6.- Generacin de reportes
Se puede producir reportes usando queries tipo
SQL a archivos, RTDB o logs.
Es posible incrustar hojas tipo Excel en losreportes.
Se puede generar automticamente impresiones
y reportes de archivo.
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Clasificacin de los sistema SCADA
Segn su distribucin geogrfica:
Sistemas lineales
Sistemas ramificados
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Sistemas lineales
Sistemas con desarrollo lineal
Oleoductos
Gasoductos
Acueductos
Redes de ferrocarriles y subterrneo.
Redes de transmisin de energa elctrica.
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Sistemas ramificados
En este caso el sistema abarca una superficie
importante.
Yacimientos
Redes de distribucin de gas, agua o electricidad.
Los sistemas asociados a estos procesos que
dependen en forma importante de sus
caractersticas particulares
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Ejemplo de Aplicacin
SISTEMA SCADA DE OPERACIONES OLEODUCTO
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SISTEMA SCADA DE OPERACIONES OLEODUCTOUTILIZANDO UNA RED SATELITAL
OLEODUCTO NOR PERUANO Y RAMAL NORTE
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P E R
PIURA
ECUADOR
Ramal Norte
Ramal
Ramal
Principal
EST. 9
EST. 8
EST. 7
EST. 6
EST. 5
EST.ANDOAS
EST. 1
MORONA
BAYVAR
36"
16 "
Rio Maran
550Km.
252 Km.
306 Km.
24 "
SISTEMA SCADA DE OPERACIONES OLEODUCTOUTILIZANDO UNA RED SATELITAL
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SISTEMA SCADA DE OPERACIONES OLEODUCTOUTILIZANDO UNA RED SATELITAL
SISTEMAS DE ALARMAS ESTACIN 5 Y REGISTRO DE EVENTOS - BAYVAR
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PANTALLA DEL MEDIDOR DE NIVEL Y TENDENCIA HISTRICAS DE LOS TANQUES
SISTEMA SCADA DE OPERACIONES OLEODUCTOUTILIZANDO UNA RED SATELITAL
SISTEMA SCADA DE OPERACIONES OLEODUCTO
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CASETA DE
MUESTRAS
MANTENIMIENTO
ESTACION
SERVIDOR
NETWAR 5.0 IBM
NETFINITY 3500
SEGURIDAD
SUPERVISOR
ESTACION
SALA DE
COMUNICACIONES
HUB40
ROUTERMULTIPLEX MODEM
SISTEMA SCADA ESTACIN 9
SISTEMA SCADA DE OPERACIONES OLEODUCTOUTILIZANDO UNA RED SATELITAL
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Nmero de Tags en el Sistema y variables almacenadas en Piura
ESTACIONES TAGS VARIABLES
ALMACENADAS
EN PIURA
Estacin Andoas: 873 62Estacin 1: 584 60
Estacin 5: 856 93Estacin 6: 392 27Estacin 7: 482 33Estacin 8: 368 27Estacin 9: 678 28Terminal Bayvar: 872 91
Sala de Control Piura: 1831Total 6936 421
SISTEMA SCADA DE OPERACIONES OLEODUCTOUTILIZANDO UNA RED SATELITAL