Odelvis Rocha Orozco - DSpace@UCLV

Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas
Facultad de Ingeniería Eléctrica
Departamento de Automática y Sistemas Computacionales
TRABAJO DE DIPLOMA
SCADA para nodo central de servidores de
la UCLV.
Autor: Odelvis Rocha Orozco
Tutor: MSc. Manuel Oliver Domínguez
Santa Clara
2009
"Año del 50 aniversario del triunfo de la Revolución"
Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas
Facultad de Ingeniería Eléctrica
Departamento de Automática y Sistemas Computacionales
TRABAJO DE DIPLOMA
SCADA para nodo central de servidores de
la UCLV.
Autor: Odelvis Rocha Orozco
[email protected]
Tutor: MSc. Manuel Oliver Domínguez
[email protected]
Profesor Departamento de Automática.
Facultad de Ingeniería Eléctrica. Universidad Central «Marta Abreu» de Las Villas
Santa Clara
2009
"Año del 50 aniversario del triunfo de la Revolución"
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
Uno.
Soy solo uno, pero soy
Uno.
No puedo hacerlo todo,
Pero puedo hacer algo.
Lo que puedo hacer,
Debo hacerlo y, con la
Ayuda de Dios lo haré.
Evered Hale, 1998
DEDICATORIA
 A mis padres, Carmen y Pedro por ser las personas más importantes
en mi vida, por tanto cariño, apoyo y sobre todo porque su prioridad
fue educarme, brindándome amor y fuerza de voluntad para
alcanzar metas superiores.
 A mis abuelas Idia y Olga a las cuales quiero mucho, que siempre me
sean eternas.
 A mi tía Midiala y mi tío Ricardo le agradezco por su apoyo, ellos
también forman parte de mi vida como estudiante, sin ellos no hubiese
llegado hasta aquí.
 A mi tutor Manuel Oliver Domínguez por su disponibilidad para
colaborar aún en los momentos más difíciles, siempre con el mismo
entusiasmo.
 A
mis
compañeros
de
aula
por
su
amistad
y compañerismo
demostrado durante estos últimos cinco años donde hemos compartido
grandes momentos.
 A mis amigos, especialmente a Lorena y Eduardo por su preocupación
y sus consejos. Gracias por recibirme siempre con los brazos abiertos.

A mi familia, de todo corazón por el apoyo incondicional que hasta el
final me han brindado para poder llegar hasta aquí.
 A todas las personas que de una manera u otra incidieron en el
transcurso de mis estudios y que han colaborado con la culminación
de este trabajo.
En general a todos,
Muchas gracias
AGRADECIMIENTOS
 A todos mis profesores por su esfuerzo incondicional, su gran
pedagogía y conocimientos que me inculcaron desde mi primer año
para poder ser en un futuro una persona más capacitada y
preparada para enfrentar la vida como profesional.
 A todos mis compañeros de aula con los cuáles llevo estudiando desde
el primer año y que hasta aquí hemos estado estudiando juntos
compartiendo siempre excelentes momentos.
 A toda mi familia, principio y razón de mi vida con todo el cariño del
mundo.
 A mis grandes amigos Miguel, Chiang, Yunior, Erick y Freddy por el
equipo que formamos juntos durante estos cinco años de la carrera.

Muy especial el agradecimiento a mi tutor que me dio la posibilidad
de realizar este trabajo, además del apoyo que he recibido de su parte.
A todos, Muchas Gracias.
TAREA TÉCNICA
Para alcanzar los objetivos planteados en este Trabajo de Diploma se llevaron a cabo
las siguientes tareas técnicas:
1. Realizar una revisión bibliográfica relacionada con los sistemas de
control, supervisión y adquisición de datos (SCADA).
2. Realizar
una
revisión
bibliográfica
relacionada
con
el
diseño,
construcción y operación de los datacenter.
3. Diseñar una implementación con sensores de temperatura, humedad,
movimiento,
humo y
metros contadores eléctricos para cubrir las
necesidades del nodo central.
4. Proponer un sistema de medición para el monitoreo de las variables
utilizadas.
5. Realizar la programación de una aplicación piloto para la supervisión en el
nodo central de la Red UCLV.
6. Confeccionar el informe final.
Firma del Autor
Firma del Tutor
RESUMEN
El nodo central de la red de la Universidad Central de Las Villas más conocido por "La
Puerta" esta siendo remodelado, los servidores allí instalados deben de estar en un
ambiente monitoreado y aclimatado de forma correcta. Además el acceso físico a este
lugar debe estar controlado. Para garantizar esto se debe contar con sistemas de
respaldo y plantas de emergencia, sistemas de control de incendios, monitores de
humo, temperatura, movimiento y humedad.
A finales de marzo se instalaron todos estos sensores y se dieron los primeros pasos
para la creación de un sistema integral de monitoreo que empezaba con la creación de
un pequeño sistema supervisorio programado en LabVIEW.
Este programa ayudará a la comprensión del protocolo a usar en la comunicación entre
la computadora y los sensores permitiendo en un futuro la integración de estas
variables en el sistema de monitoreo actual: el Nagios.
TABLA DE CONTENIDOS
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 1
CAPÍTULO 1. LOS SISTEMAS SCADA ......................................................................... 5
1.1
Introducción........................................................................................................ 5
1.1.1 Historia de los sistemas SCADA. ..................................................................... 6
1.1.2 Necesidad de un sistema SCADA. .................................................................. 7
1.1.3 Prestaciones de un sistema SCADA. .............................................................. 8
1.1.4 Funciones de un sistema SCADA. ................................................................... 9
1.2 Esquema típico de un sistema SCADA. .............................................................. 11
1.2.1 Componentes de un sistema SCADA. ........................................................... 11
1.2.2 Flujo de la información de un sistema SCADA. ............................................. 13
1.3 Los sistemas distribuidos como base de un SCADA. .......................................... 15
1.3.1 Aspectos claves en los sistemas de control distribuido. ................................ 15
1.4 Ventajas y desventajas de los sistemas SCADA. ............................................... 19
1.5 El sistema SCADA en el mundo. Panorámica cubana en la actualidad. .............. 20
1.5.1 Citect SCADA. ............................................................................................... 20
1.5.2 Simatic WINCC. ............................................................................................. 21
1.5.3 Sinaut Telecontrol. ......................................................................................... 22
1.5.4 Sinaut Micro. .................................................................................................. 22
1.5.5 Sinaut ST7 ..................................................................................................... 22
1.5.6 Soluciones de Wonderware. ......................................................................... 23
1.5.7 In Touch. ........................................................................................................ 23
1.6 Conclusiones del capítulo. ................................................................................... 24
CAPÍTULO 2. DATACENTER. SUPERVISIÓN ............................................................ 26
2.1 Datacenter. .......................................................................................................... 26
2.1.1 Diseño............................................................................................................ 27
2.1.2 Ubicación de los servidores. .......................................................................... 29
2.1.3 Datacenter más grande del mundo. ............................................................... 30
2.1.4 Aspectos físicos de los datacenter. .............................................................. 31
2.2 Supervisión. ......................................................................................................... 32
2.2.1 Supervisión de sistemas. ............................................................................... 33
2.2.2 Propósito de supervisión................................................................................ 33
2.2.3 SNMP como vía fundamental de supervisión. ............................................... 34
2.3 Importancia del supervisor. .................................................................................. 35
2.3.1 Perfil del supervisor. ...................................................................................... 35
2.3.2 Evitar falsas alarmas. .................................................................................... 36
2.4 Variables que se monitorean en un datacenter.................................................... 37
2.4.1 Importancia de supervisar estas variables. .................................................... 37
2.5 Conclusiones del capítulo. ................................................................................... 38
CAPÍTULO 3. NODO CENTRAL “LA PUERTA” ........................................................... 40
3.1
Proyecto VLIR. ................................................................................................. 40
3.2
La Puerta.......................................................................................................... 41
3.2.1 Servidores DELL. ........................................................................................... 42
3.2.2 Sensores........................................................................................................ 44
3.2.3 Red de “La Puerta” en la UCLV. .................................................................... 47
3.3 Consumo y Temperatura. .................................................................................... 48
3.4 Nagios. ................................................................................................................. 51
3.5 Sistema Supervisorio Piloto. ................................................................................ 52
3.6 Análisis Económicos. ........................................................................................... 54
3.7 Conclusiones del capítulo. ................................................................................... 54
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................ 56
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 59
ANEXOS ....................................................................................................................... 63
INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓN
A finales del Año 2007 el VLIR (Consejo de Universidades Flamencas de Bélgica) lanzó
un concurso para financiar proyectos que mejoraran la infraestructura tecnológica y
computacional de los centros con los que existían programas de cooperación.
La Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas concursó y ganó unos de los
premios otorgados .El presupuesto total de 165.000 euros permitió la compra de
servidores DELL (medianas prestaciones), equipos de conmutación de paquetes para
redes de altas velocidades y la remodelación del local de servidores.
Durante el año 2008 todo ese dinero fue invertido y en la actualidad la Universidad
Central de las Villas (UCLV) dispone de un nuevo grupo de servidores y un nodo
central en remodelación.
Los nuevos servidores profesionales necesitan trabajar bajo un régimen estable de
temperatura, humedad y alimentación eléctrica.
Estos servidores que se encuentran en el nodo central trabajan con 110V.Dos
inversores con una capacidad total de 7KVA los mantiene trabajando cuando la
electridad falla. Pero si el sistema de climatización falla debido a la gran cantidad de
calor generado provoca que la temperatura suba rápidamente y este aumento puede
dañar los servidores provocando averías serias. Es por esto que consituye una premisa
fundamental en el nodo central el cuidado de estas estaciones, evitanto a toda costa
rupturas que de ocurrir influirían en la calidad del trabajo del personal de la universidad
y por supuesto en un gasto económico no programado.
Por tanto se hace necesario un sistema supervisorio piloto que controle y monitoree el
sistema eléctrico y las condiciones ambientales en este local medidos a través de
sensores instalados a tal efecto.
1
INTRODUCCIÓN
Para darle solución a este problema se planteó como objetivo general:
Diseñar y realizar un pequeño sistema de supervisión con el empleo del software
LABVIEW para el nodo central de servidores de la Universidad Central de Las Villas
que controle y supervise las variables que permitan el funcionamiento estable de los
servidores.
Los objetivos específicos trazados fueron:
• ¿Qué tiempo pueden soportar los servidores cuando el sistema eléctrico falle?
• ¿Cómo afecta el aumento de la temperatura el trabajo del nodo central?
• ¿Qué variables deben ser monitoreadas para evitar interrupciones o accidentes?
ORGANIZACIÓN DEL INFORME
El trabajo cuenta con un resumen, introducción, tres capítulos divididos en epígrafes y
sub-epígrafes, así como las conclusiones y recomendaciones, los capítulos son los
siguientes:
Capítulo 1: LOS SISTEMAS SCADA.
Se realiza desde el punto de vista teórico una revisión bibliográfica de los sistemas
SCADA abarcando siempre aspectos importantes y necesarios para lograr el objetivo
de nuestro trabajo.
Capítulo 2: DATACENTER. SUPERVISIÓN.
Se hace una descripción detallada de los parámetros más importantes para la
utilización de los datacenter con la finalidad de brindar una panorámica a los usuarios
acerca de cómo tener la información de forma segura y confiable. Se abordan los
aspectos necesarios para realizar una eficiente supervisión a los datacenters con el
objetivo de velar las variables monitoreadas y con ello prevenir las posibles roturas en
estos centros tecnológicos.
Capítulo 3: NODO CENTRAL “LA PUERTA”.
2
INTRODUCCIÓN
Se aborda lo referente a la importancia que tiene el proyecto VLIR en la Universidad
Central sobre todo en el área de la red UCLV permitiendo la compra de los servidores
DELL y la remodelación del local de “La Puerta”. También se hace énfasis en la
utilización de un sistema supervisorio piloto con la tarea de supervisar las variables que
se monitorean en el nodo central y con ello lograr una eficiente climatización del local.
3
CAPÍTULO 1: LOS SISTEMAS SCADA
CAPÍTULO 1. LOS SISTEMAS SCADA
El presente capítulo aborda el material teórico referente a todos los elementos a
tener en cuenta para la realización de un sistema SCADA, así como aspectos
esenciales en su funcionamiento y su esquema de control. Se realiza además una
breve descripción de los sistemas SCADA existentes en el Cuba y en el mundo.
1.1 Introducción.
SCADA es el acrónimo de Supervisión, Control y Adquisición de Datos
(Supervisory Control And Data Acquisition). Un SCADA es un sistema basado en
computadoras que permite supervisar y controlar a distancia una instalación de
cualquier tipo. A diferencia de los sistemas de control distribuido, el lazo de control
es generalmente cerrado por el operador. Hoy día es fácil hallar un sistema
SCADA realizando labores de control automático en cualquiera de sus niveles,
aunque su labor principal sea de supervisión y control por parte del operador. (D'
Sousa, 1997)
Los sistemas SCADA consisten en un software de aplicación diseñados
especialmente para ejecutarse sobre ordenadores y destinados al control de la
producción, proporcionando comunicación con los dispositivos de campo
(controladores digitales autónomos, autómatas programables, instrumentación
inteligente) y controlando el proceso de forma automática desde la pantalla.
Además permiten realizar a distancias operaciones de control, supervisión y
registro de datos del proceso industrial, de esta manera un sistema de este tipo,
provee de toda la información que se genera en el proceso productivo a diversos
5
CAPÍTULO 1: LOS SISTEMAS SCADA
usuarios, tanto desde el propio nivel de campo como de otros niveles supervisores
superiores que pueden llegar hasta el nivel de empresa, abarcando aspectos tan
importante como el control de la calidad, la supervisión, el mantenimiento, entre
otros.(Sole, 1999)
1.1.1 Historia de los sistemas SCADA.
Los primeros SCADA eran simples sistemas que proporcionaban reportes
periódicos de las variables de campo, vigilando 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.Estos sistemas ofrecían capacidades
muy simples de monitoreo y control, sin proveer funciones de aplicación alguna.La
visión del operador del proceso estaba basada en instrumentos y señalizaciones
lumínicas montadas en paneles llenos de indicadores. (Izaguirre, 2008)
Con el desarrollo de la tecnología, los ordenadores empezaron a aplicarse en el
control industrial, pudiendo realizar tareas de recolección y almacenamiento de
datos, generación de comandos de control, y una nueva función muy importante:
la presentación de la información sobre una pantalla, que para aquel entonces
eran monocromáticas. Muchas empresas viendo la necesidad y lo rápido que
avanzaba el desarrollo de los ordenadores, fueron realizando programas de
aplicación específicos para atender requisitos de algún proyecto particular. Así
aparecieron los pequeños SCADA nacidos de empresas desarrolladoras de
software, constituyendo una nueva experiencia para muchas de ellas.(Chavarría,
2007)
Hoy, los proveedores de sistemas SCADA permiten que su diseño pueda aplicarse
a las más variadas necesidades y requisitos de muchas industrias, con módulos
de software disponibles para cualquier variante de supervisión y control.
6
CAPÍTULO 1: LOS SISTEMAS SCADA
Normalmente también se pueden encontrar en el mercado firmas como la ABB,
Fisher-Rosemount y Grupo Shneider entre otras, que son proveedoras de
sistemas de este tipo y que con el transcurso de los años se han especializado en
alguna que otra rama del control, como por ejemplo Plantas Generadoras,
Refinerías, Industria Textil, etc.
La mayoría de los sistemas SCADA modernos que son instalados hoy en día,
constituyen parte integral de la estructura de dirección y gerencia de cualquier
planta. Estos sistemas ya no son vistos por la gerencia simplemente como
herramientas operacionales para la supervisión y el control automático, sino como
un recurso importante de información corporativa, sin el cual sería imposible
administrar la empresa. Jugando este importante papel, los sistemas SCADA
continúan sirviendo como centro de responsabilidad operacional, proporcionando
también datos importantes a los sistemas y usuarios que fuera del ambiente de
control, dependen de dicha oportuna información para tomar sus decisiones
económicas cotidianas. (Izaguirre, 2008)
1.1.2 Necesidad de un sistema SCADA.
Para que se pueda implementar un sistema SCADA es necesario que el proceso a
controlar cumpla con las siguientes características:
 El número de variables del proceso a 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 del proceso se necesita en el momento en que los cambios
se producen en el mismo, o en otras palabras, la información se requiere en
tiempo real.
 La necesidad de optimizar y facilitar las operaciones de la planta, así como
la toma de decisiones, tanto gerenciales como operativas.
7
CAPÍTULO 1: LOS SISTEMAS SCADA
 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, etc.
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, PLC's, controladores a lazo cerrado o una combinación de ellos.
(Chavarría, 2007)
1.1.3 Prestaciones de un sistema SCADA.
Un paquete SCADA para poder llevar a cabo las funciones básicas mencionadas
anteriormente, debe estar en disposición de ofrecer las siguientes prestaciones:
 Adquisicion de datos.Recolección de datos
 Trending.Salvar los datos en una base de datos, y ponerlos a disposición
de la mejor manera para su análisis.Incluye generación de históricos de
señal de planta, que pueden ser volcados para su proceso sobre una hoja
de cálculo.
 Procesamiento de Alarmas.Análisis de los datos recogidos para evaluar si
han ocurrido condiciones anormales, y alertar a personal de operaciones
sobre las mismas.Posibilidad de crear paneles de alarma, para reconocer
una parada o situación de alarma, con registro de incidencias.
 Control.Control a Lazo Cerrado, e iniciados por el operador.Incluye la
ejecución de programas, que modifican la ley de control, o incluso el
programa total sobre el autómata, bajo ciertas condiciones.
 Visualizaciones.Gráficos actualizados acerca del estado de equipamiento
que refleja los datos y variables del campo.
 Hot Standby, es decir, mantener un sistema idéntico con la capacidad
segura de asumir el control inmediatamente si el principal falla.
8
CAPÍTULO 1: LOS SISTEMAS SCADA
 Interfaces con otros sistemas. Transferencia de datos hacia y desde
otros sistemas digitales, por ejemplo, el procesamiento de órdenes de
trabajo, de compra y actualización de bases de datos.
 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, cambio de alarmas, y en general reconfiguración del sistema.
 Aplicaciones especiales.Software de aplicación especial, asociado
generalmente al monitoreo y al control de la planta.
 Sistemas expertos.Sistemas de modelado. Incluir sistemas expertos
incorporados, o capacidad de modelado de datos.
Con ellas, se pueden desarrollar aplicaciones para ordenadores (tipo PC, por
ejemplo), con captura de datos, análisis de señales, presentaciones en pantalla,
envío de resultados a disco e impresora, etc. Además, todas estas acciones se
llevan a cabo mediante un paquete de funciones que incluye zonas de
programación en un lenguaje de uso general (como C, Pascal, o Basic), lo cual
confiere una potencia muy elevada y una gran versatilidad. Algunos SCADA
ofrecen librerías de funciones para lenguajes de uso general que permiten
personalizar de manera muy amplia la aplicación que desee realizarse con dicho
SCADA.(S/A, 2006)
1.1.4 Funciones de un sistema SCADA.
Dentro de las funciones básicas de un sistema SCADA se pueden encontrar las
siguientes en (Chavarría, 2007).
 Supervisión remota de instalaciones y equipos: Permite al operador conocer
el estado de desempeño de las instalaciones y los equipos alojados en la
9
CAPÍTULO 1: LOS SISTEMAS SCADA
planta, lo que permite dirigir las tareas de mantenimiento y estadística de
fallas.
 Control remoto de instalaciones y equipos: Mediante el sistema se puede
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.
 Representación se 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 fuera de lo aceptable. 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: Esta referido a la posibilidad de programar
subprogramas que brinden automáticamente reportes, estadísticas, gráfica
de curvas, activación de tareas automáticas, etc.
10
CAPÍTULO 1: LOS SISTEMAS SCADA
1.2 Esquema típico de un sistema SCADA.
Como puede apreciarse en la figura 1.1, un sistema SCADA se caracteriza por
una combinación de telemetría (técnica empleada para transmitir y recibir
información o datos sobre un determinado medio) y adquisición de datos. La
información a transmitirse puede ser analógica o digital (nivel, temperatura, voltaje,
velocidad, señales, on/off, etc.) debiendo ser primeramente medida por los
elementos y sensores ubicados a nivel de campo.
Figura1.1 Sistema SCADA Típico.
1.2.1 Componentes de un sistema SCADA.
Los componentes de un sistema SCADA son los siguientes:
1. Instrumentación de campo.
2. Estaciones terminales remotas.
11
CAPÍTULO 1: LOS SISTEMAS SCADA
3. Red de comunicación.
4. Estación central de monitoreo.
Las Estaciones o Unidades Remotas (RTU: Remote Terminal Unit) reciben las
señales directamente de los sensores de campo y a su vez comandan a los
actuadores y demás elementos de control final. Para su interconexión disponen un
canal de comunicación serie por cable o radio frecuencia, son programables y
tienen capacidad de soportar algoritmos de control. Un PLC también puede
integrarse dentro de una RTU y formar parte de la estrategia de control que se
quiera implementar en el lugar. Un protocolo de comunicación muy utilizado por
varios fabricantes es el MODBUS.
La Estación Maestra, es un computador que permite correr un SCADA de cierta
complejidad, que comprende diversas funciones de acuerdo a la aplicación.
La Red o Sistema de Comunicación, se realiza por distintos soportes y medios:
línea telefónica, cable coaxial, fibra óptica, telefonía celular, radio VHF/UHF,
microondas, satélite, etc. De esta manera los datos son transmitidos hacia
múltiples partes (en ocasiones a un sitio central) mediante el medio físico más
apropiado. La manera de direccionar los diferentes sitios hacia donde se envía y/o
recibe información del proceso, está incorporada como parte integrante dentro del
sistema SCADA. El soporte de la comunicación a tener en cuenta depende del
tamaño del sistema SCADA, la distancia de las RTU, cantidad de datos a
transmitir, velocidad y disponibilidad de servicio público de comunicación,
características del proceso y tipo de aplicación, por solo mencionar algunas. La
función asociada al mismo consiste en recopilar información, transferir la misma
hacia un sitio central, donde necesariamente se realizan funciones de análisis,
control y monitoreo, caracterizándose además por la posibilidad de transferir datos
y comandos sobre el equipamiento de campo (actuadores, relés, válvulas,
motores, etc.) que garanticen el control sobre el proceso o planta. (Montero, 2004)
Las interfaces gráficas juegan un rol muy importante y desde la propia pantalla del
ordenador que es configurada por el usuario y puede ser modificada con facilidad
se pueden monitorear y controlar todo el sistema. El empleo de un gran número de
12
CAPÍTULO 1: LOS SISTEMAS SCADA
pantallas de operador, video terminales y otras interfaces hombre- máquina,
constituye elemento clave en este tipo de sistema. (Izaguirre, 2008)
Un diagrama del esquema de los elementos de un sistema SCADA se puede ver
en el anexo I.
1.2.2 Flujo de la información de un sistema SCADA.
Los sistemas SCADA necesitan comunicarse vía red, puertos GPIB, telefónica o
satélite, es necesario contar con computadoras remotas que realicen el envío de
datos hacia una computadora central, esta a su vez será parte de un centro de
control y gestión de información. Para realizar el intercambio de datos entre los
dispositivos de campo y la estación central de control y gestión, se requiere un
medio de comunicación, existen diversos medios que pueden ser cableados (cable
coaxial, fibra óptica, cable telefónico) o no cableados (microondas, ondas de radio,
comunicación satelital).Cada fabricante de equipos para sistemas SCADA emplea
diferentes protocolos de comunicación y no existe un estándar para la estructura
de los mensajes, sin embargo existen estándares internacionales que regulan el
diseño de las interfaces de comunicación entre los equipos del sistema SCADA y
equipos de transmisión de datos. Un protocolo de comunicación es un conjunto de
reglas y procedimientos que permite a las unidades remotas y central, el
intercambio de información. Los sistemas SCADA hacen uso de los protocolos de
las redes industriales. La comunicación entre los dispositivos generalmente se
realiza utilizando dos medios físicos: cable tendido, en la forma de fibra óptica o
cable eléctrico, o radio. En cualquiera de los casos se requiere un MODEM, el cual
modula la señal. Algunos sistemas grandes usan una combinación de radio y
líneas telefónicas para su comunicación. Debido a que la información que se
transmite sobre un sistema SCADA debería ser pequeña generalmente la
velocidad de transmisión de los modem suele ser pequeño. Muchas veces 300bps
(bits de información por segundo) es suficiente. Pocos sistemas SCADA, excepto
en aplicaciones eléctricas, suelen sobrepasar los 2400bps, esto permite que se
13
CAPÍTULO 1: LOS SISTEMAS SCADA
pueda usar las líneas telefónicas convencionales, al no superar el ancho de banda
físico del cable. (Mendiburu, 2003)
El fenómeno físico lo constituye la variable que deseamos medir. Dependiendo del
proceso, la naturaleza del fenómeno es muy diversa: presión, temperatura, flujo,
potencia, intensidad de corriente, voltaje, ph, densidad, etc. Este fenómeno debe
traducirse a una variable que sea útil para el sistema SCADA, es decir, en una
variable eléctrica. Para ello, se utilizan los sensores o transductores. Los sensores
o transductores convierten las variaciones del fenómeno físico en variaciones
proporcionales de una variable eléctrica. Las variables eléctricas más utilizadas
son: voltaje, corriente, carga, resistencia y capacitancia.Sin embargo, esta
variedad de tipos de señales eléctricas debe ser procesada para ser entendida por
el computador digital.
Para ello se utilizan acondicionadores de señal, cuya función es la de referenciar
estos cambios eléctricos a una misma escala de corriente o voltaje. Además,
provee aislamiento eléctrico y filtraje de la señal con el objeto de proteger el
sistema de transientes y ruidos originados en el campo. Una vez acondicionada la
señal, la misma se convierte en un valor digital equivalente en el bloque de
conversión de datos. Generalmente, esta función es llevada a cabo por un circuito
de conversión analógico/digital(C A/D). El computador almacena esta información,
la cual es utilizada para su análisis y para la toma de decisiones.Simultaneamente,
se muestra la información al usuario del sistema, en tiempo real.
Basado en la información, el operador puede tomar la decisión de realizar una
acción de control sobre el proceso. El operador comanda al computador a
realizarla, y de nuevo debe convertirse la información digital a una señal eléctrica.
Esta señal eléctrica es procesada por una salida de control, el cual funciona como
un acondicionador de señal, la cual permite manejar un dispositivo dado: bobina
de un relé, setpoint de un controlador, etc. (Izaguirre, 2008)
14
CAPÍTULO 1: LOS SISTEMAS SCADA
1.3 Los sistemas distribuidos como base de un SCADA.
Desde el inicio de la era de la computación moderna (1945), hasta cerca de 1985,
solo se conocía la computación centralizada. A partir de la mitad de la década de
los ochentas aparecen dos avances tecnológicos fundamentales:
 El desarrollo de microprocesadores poderosos y económicos con
arquitecturas de 8, 16, 32 y 64 bits.
 El desarrollo de redes de área local (LAN) de alta velocidad, con posibilidad
de conectar cientos de máquinas a velocidades de transferencia de
millones de bits por segundo (Mb/seg).
Un sistema distribuido es aquel que se ejecuta en una colección de máquinas sin
memoria compartida, pero que aparece ante sus usuarios como una sola
aplicación. A esta propiedad se le conoce como la imagen de un único sistema.
(Stallings, 1996)
Los sistemas distribuidos son una realidad inherente a la distribución física de las
organizaciones y se les suele llamar sistemas interoperables. Un sistema
distribuido se forma mediante la interconexión de un conjunto de computadoras
autónomas, las cuales soportan el almacenamiento de datos y la ejecución de
procesos que interactúan con un fin común. Para el buen funcionamiento de los
sistemas distribuidos debe existir un sistema global de archivos y un mecanismo
de comunicación global entre los procesos con su correspondiente esquema
global de protección. Para esto no tiene que haber distintos mecanismos en
distintas máquinas ni distintos mecanismos para la comunicación local o la
comunicación remota. Además la interfaz de llamadas al sistema en todas partes
debe ser la misma. (Rojo, 2003)
1.3.1 Aspectos claves en los sistemas de control distribuido.
A continuación se analiza en forma breve algunos de los aspectos claves con los
que se debe trabajar a la hora de diseñar un sistema distribuido.
15
CAPÍTULO 1: LOS SISTEMAS SCADA
Se habla de un buen desempeño dentro de un sistema distribuido cuando, el
tiempo de respuesta está acorde con los requerimientos específicos del sistema,
el rendimiento es el adecuado, es decir, el número de trabajos realizados por
unidad de tiempo es considerable, en dependencia de las exigencias del sistema y
cuando la capacidad de la red que se necesita para ejecutar una acción
determinada sea lo más pequeña posible. (Smith, 2004)
Un aspecto muy importante es la forma de lograr la imagen de un único sistema.
Un sistema que logre este objetivo se dice que es transparente. Dentro de los
sistemas distribuidos podemos encontrar diferentes tipos de transparencia,
mencionando a continuación en que consisten algunas de estas:
 De localización: Los usuarios no pueden indicar la localización de los
recursos.
 De migración: Los recursos se pueden mover a voluntad sin cambiar sus
nombres.
 De réplica: Los usuarios no pueden indicar el número de copias existentes.
 De concurrencia: Varios usuarios pueden compartir recursos de manera
automática.
 De paralelismo: Las actividades pueden ocurrir en paralelo sin el
conocimiento de los usuarios.
La transparencia desde el punto de vista de los programas, significa diseñar la
interfaz de llamadas al sistema de modo que no sea visible la existencia de varios
procesadores. Desde el punto de vista de los usuarios, la transparencia se logra
cuando sus pedidos se satisfacen con ejecuciones en paralelo en distintas
máquinas, se utilizan una variedad de servidores de archivos y el usuario no
necesita saber como ni de donde viene el pedido que él realizó.
La flexibilidad dentro de un sistema distribuido, describe su capacidad para
soportar cambios, actualizaciones y mejoras que le permitan irse desarrollando al
mismo ritmo de la evolución tecnológica. Una virtud debido a las grandes
necesidades de los sistemas de mejorar después de las primeras versiones y un
16
CAPÍTULO 1: LOS SISTEMAS SCADA
conflicto que surge entre los sistemas con Núcleo Monolítico y los sistemas con
Micronúcleo, las cuales son dos arquitecturas distintas del núcleo del sistema.
(Smith, 2004)
El análisis de la flexibilidad es de fundamental importancia en los sistemas
distribuidos.Existen dos escuelas de pensamiento en cuanto a la estructura de
dichos sistemas (Ver figura 1.2).
 Núcleo Monolítico: Cada máquina debe ejecutar un núcleo tradicional que
proporcione la mayoría de los servicios.
 Micronúcleo (microkernel): El grueso de los servicios del sistema se debe
obtener a partir de los servidores al nivel usuario.
Contrariamente al Núcleo Monolítico, el Micronúcleo no proporciona el sistema de
archivos y de directorios, así como toda la administración de procesos o gran parte
del manejo de las llamadas al sistema. El objetivo es mantener al micronúcleo
pequeño.Todos los demás servicios del sistema se implementan generalmente
como servidores a nivel usuario. Dicho servicio se obtiene cuando el usuario envía
un mensaje al servidor apropiado y el servidor realiza el trabajo y regresa el
resultado.
Una importante ventaja de este método es su alta modularidad. Dicho
planteamiento se basa en las siguientes razones: existe una interfaz bien definida
con cada servicio (conjunto de mensajes que comprende el servidor). Cada
servicio es igual de accesible para todos los clientes, independientemente de la
posición. Además es fácil implantar, instalar y depurar nuevos servicios, sin
necesidad de detener el sistema totalmente.
17
CAPÍTULO 1: LOS SISTEMAS SCADA
Figura 1.2 Esquema del núcleo monolítico y el micronúcleo.
La confiabilidad se puede ver como el cumplimiento de tres aspectos
fundamentales dentro de un sistema distribuido. (Smith, 2004)
 La disponibilidad, que se refiere a la fracción de tiempo en que se puede
utilizar el sistema.
 La seguridad, lo que significa que los archivos y otros recursos deben ser
protegidos contra el uso no autorizado.
 La tolerancia a fallas, los sistemas distribuidos se deben diseñar de forma
que escondan las fallas, es decir, ocultarlas a los usuarios.
Un importante objetivo de los sistemas distribuidos es que si una máquina falla,
alguna otra debe encargarse del trabajo. La confiabilidad global teórica del sistema
es el or booleano de la confiabilidad de los componentes. Pero la confiabilidad
práctica se ve disminuida debido a que muchas veces se requiere que ciertos
servidores estén en servicio simultáneamente para que el todo funcione, es por
eso que algunos sistemas tienen una disponibilidad más relacionada con el and
booleano de las componentes que con el or booleano. Los datos que solicita el
usuario no deben perderse o mezclarse y si los archivos se almacenan de manera
redundante en varios servidores, todas las copias deben ser consistentes.
Los sistemas distribuidos operan efectiva y eficientemente en muchas escalas
diferentes. Se dice que un sistema es escalable si conserva su efectividad cuando
18
CAPÍTULO 1: LOS SISTEMAS SCADA
ocurre un incremento significativo en el número de recursos y el número de
usuarios. (Smith, 2004)
El concepto de escalabilidad propone que cualquier computadora individual ha de
ser capaz de trabajar independientemente como un sistema de archivos
distribuido, pero también debe poder hacerlo conectada a muchas otras máquinas.
Un sistema de archivos debería funcionar tanto para una docena de equipos como
para varios millares. Igualmente no debería ser determinante el tipo de red
utilizada (LAN o WAN) ni las distancias entre los equipos.
Aunque este punto sería muy necesario, puede que las soluciones impuestas para
unos cuantos equipos no sean aplicables para varios otros. De igual manera, el
tipo de red utilizada condiciona el rendimiento del sistema, y podría ser que lo que
funcione para un tipo de red, para otro necesitaría un diseño diferente.(Smith,
2004)
1.4 Ventajas y desventajas de los sistemas SCADA.
Los SCADA constituyen grandes sistemas los cuales presentan unas series de
ventajas entre las que encontramos:
 Reducción de los costos de producción, operación y mantenimiento.
 Aumento de producción.
 Diversificación de la producción.
 Mejoramiento de la coordinación con el área de mantenimiento.
 Se dispone de información precisa para efectos de estudio, análisis y
estadística.
 No se requiere de personal para realizar labores de lectura de las variables
ya que estos son leídos y enviados a centros de cómputo a través de la red.
 Sistema de medición más rápido y confiable.
19
CAPÍTULO 1: LOS SISTEMAS SCADA
A pesar de estas ventajas, estos sistemas poseen desventajas, pero no
demeritan su buen funcionamiento y sus excelentes resultados. Entre estas
podemos citar algunas que aparecen en (Boyer, 2004) y que se resumen a
continuación:
 Se requiere de una red industrial fiable, pues resultaría crítico no contar con
la misma.
 Alto costo inicial, por concepto de adquisición de los equipos e implantación
del sistema acorde a las necesidades y requisitos exigidos.
 Se requiere además realizar gastos en conexión a la red de datos.
1.5 El sistema SCADA en el mundo. Panorámica cubana en la actualidad.
En la actualidad, nuestro país está en una etapa de desarrollo de los sistemas
SCADA y aunque no se cuenta con una gran cantidad de estos, existen algunos
vinculados con la industria como son Titan, Eros, Sispro, que no constituyen
grandes sistemas pero presentan un buen desempeño en cuanto a sus
funciones.Estos sistemas son aplicables a una gran variedad de industrias, debido
a su carácter genérico, lo que contribuye a mejorar el control, la supervisión y la
adquisición de los datos donde estas tareas son fundamentales para el
rendimiento de la misma.
Seguidamente hacemos mención de algunas características de sistemas SCADA
existentes en el mundo, así como datos de sus desarrolladores. Para tener una
idea más clara de la magnitud de estos sistemas.
1.5.1 Citect SCADA.
Este es uno de los principales paquetes de software de automatización del mundo
que garantiza a los usuarios incrementar la tasa de retorno de sus inversiones
(ROI), gracias a un sistema de monitorización y control altamente escalable y
extraordinariamente fiable,que permite reducir los costes de operación y mejorar la
productividad y calidad del producto. Las herramientas de configuración son
20
CAPÍTULO 1: LOS SISTEMAS SCADA
fáciles de usar y las potentes prestaciones que incorpora CitectSCADA, permiten a
los usuarios e integradores de sistemas desarrollar y poner en servicio
rápidamente, sistemas de cualquier tamaño, para cualquier tipo de industria.
CitectSCADA dispone de más de 100 drivers de conectividad y de un sistema de
desarrollo gratuito.
En 1999 se puso en marcha el proyecto de ampliación de las minas Olympic Dam
en Australia. En este lugar se ha implementado el mayor sistema SCADA
instalado en el mundo. Utiliza Citect bajo Window NT 4.0. El SCADA controla casi
500000 variables de tiempo real e incorpora más de 20000 curvas de registro de
tendencia y 60000 alarmas,además consta con el total de 74 estaciones SCADA
en red, incluyendo servidores redundantes de entradas-salidas, alarmas, registros
de tendencia e informes. Se comunica con más de 150 PLC’s. El tiempo de
actualización de las variables en pantalla en cualquier terminal SCADA, es menor
de 1 segundo y la carga completa de una página de registros históricos es menor
de 4 segundos. (D'Sousa, 1997)
1.5.2 Simatic WINCC.
SIMATIC WinCC es el sistema de manejo y observación ejecutable bajo Windows
95/98 y Windows NT4.0/2000 de Microsoft. Con el SCADA SIMATIC WinCC se
pueden realizar una multitud de posibilidades de soluciones de automatización que
a continuación se mencionan:
1. Estructuras cliente/servidor con instalación sencilla, seguridad en el servicio de
proceso e integridad de los datos mediante redundancia.
2. Ampliación de función sin límites por implementación de elementos ActiveX.
3. Posibilidades de comunicación abierta mediante OPC.
4. Configuración rápida y sencilla debido a la integración con SIMATIC STEP7.
21
CAPÍTULO 1: LOS SISTEMAS SCADA
5. Funciones compatibles con ambiente industrial de aviso de eventos, archivado
de valores de medición, protocolización de todos los datos de configuración y
proceso,administración de usuario y visualización.
1.5.3 Sinaut Telecontrol.
SINAUT es un sistema SCADA basado en SIMATIC S7 para la supervisión y el
control automáticos de estaciones de proceso que intercambian datos a través de
una WAN o Ethernet (TCP/IP) entre sí, y con una o varias centrales de control.
SINAUT consta de dos sistemas independientes entre sí, el SINAUT MICRO y
SINAUT ST7.
1.5.4 Sinaut Micro.
Sistema de telecontrol para vigilar y controlar instalaciones descentralizadas
mediante comunicación inalámbrica (GPRS), basada en SIMATIC S7-200 y
WinCC flexible o WinCC. Gracias a las posibilidades de comunicación
bidireccional, SINAUT MICRO puede ejecutar tareas de telecontrol sencillas. La
configuración se realiza con STEP 7 Micro/WIN.
SINAUT MICRO es el complemento económico para aplicaciones simples de
telesupervisión y telecontrol. Hasta 256 estaciones remotas SIMATIC S7-200
pueden comunicarse de forma simple y segura, vía telefonía móvil GPRS con la
central de supervisión o control y entre sí. Cabe señalar que las estaciones están
siempre online.
1.5.5 Sinaut ST7
Sistema de telecontrol versátil basado en SIMATIC S7-300, S7-400 y WinCC para
la supervisión y el control automáticos de estaciones de proceso que intercambian
datos a través de WAN o Ethernet (TCP/IP) entre sí y con una o varias centrales
de control. La configuración se realiza con STEP 7.
22
CAPÍTULO 1: LOS SISTEMAS SCADA
1.5.6 Soluciones de Wonderware.
Wonderware ofrece una plataforma de software SCADA, dotada de una
impresionante flexibilidad, de fácil mantenimiento y de gran fiabilidad. Las
soluciones wonderware están construidas e integradas con una arquitectura de
software sencilla, abierta y escalable que permite la conexión prácticamente con
todos los sistemas de automatización, unidades terminales remotas (RTU),
servidores de medición de campo electrónico (EFM), PLC, bases de datos, o
sistemas históricos o empresariales que se utilizan hoy día. Esto permite a los
usuarios expandir sus sistemas SCADA sin necesidad de comprar nuevos
hardware o sistemas de control.
Basado en la tecnología y los sistemas operativos de Microsoft, y mejorando los
estándares
existentes
en
la
industria,
el
software
wonderware
es
excepcionalmente fácil de utilizar y es compatible con una amplia gama de
dispositivos industriales del mercado.
1.5.7 In Touch.
InTouch HMI ofrece una sobresaliente facilidad de uso, creación y configuración
de gráficos para monitorización y control de procesos industriales. Permite a los
usuarios la creación y puesta en marcha de aplicaciones para la captura de
información a tiempo real mediante potentes asistentes y sus nuevos
SmartSymbols. Las aplicaciones creadas con InTouch son lo suficientemente
flexibles para cubrir las necesidades y permitir su ampliación para el
acondicionamiento a futuros requerimientos y están preparadas para el acceso
desde dispositivos móviles, Thin Clients, estaciones de red o a través de internet.
Además, el concepto abierto y ampliable de InTouch HMI ofrece una conectividad
sin igual al más amplio conjunto de dispositivos de automatización industriales.
InTouch permite configurar y establecer hasta 999 prioridades diferentes de
alarmas rápidamente, cambios de color de acuerdo con el estado de la alarma y
hasta 8 niveles de jerarquía entre grupos de alarma con posibilidad de hasta 16
23
CAPÍTULO 1: LOS SISTEMAS SCADA
subgrupos para cada uno de ellos. No existe límite en el número de alarmas y se
pueden visualizar todas o un extracto de ellas de forma histórica o en tiempo real.
1.6 Conclusiones del capítulo.
En el presente capítulo se han abordado algunos aspectos fundamentales desde
el punto de vista integrador de los pilares básicos para la utilización de los
sistemas SCADA, los cuales constituyen una herramienta de manejo y
automatización que ha cobrado auge en el desarrollo de sistemas de
comunicación
y
de
la
informática.
Por
último
se
presentaron
varias
caracterizaciones de las ventajas y desventajas de estos sistemas, así como sus
aplicaciones y la panorámica cubana en la actualidad y en el mundo.
24
CAPÍTULO 2: DATACENTER. SUPERVISIÓN
CAPÍTULO 2. DATACENTER. SUPERVISIÓN
Desde el inicio de la era de la computación, las grandes y costosas computadoras
fueron confinadas a lugares donde se podían garantizar los
múltiples
requerimientos para que estas trabajaran de forma estable, confiable y sin roturas.
Estos lugares contaban con algunas características que los hacían diferenciarse
del resto como la posibilidad de almacenar muchas computadoras, disponer de
varias fuentes de energía y un clima controlado. A estos locales se les dio el
nombre de datacenters. En los últimos años el negocio de los datacenter ha
crecido mucho impulsado por la popularidad de la red de redes y el incremento de
los servicios que se brindan.
2.1 Datacenter.
Un Datacenter es un centro de proceso de datos, es decir, un lugar donde se
concentran todos los recursos necesarios para el procesamiento de información
de una organización. Estos lugares suelen ser de gran espacio donde existe una
gran cantidad de computadoras y redes de comunicaciones. También se conoce
como centro de cómputo. Los centros de procesamiento de datos se suelen
denominar por su acrónimo: CPD. En inglés, se denomina Datacenter. (Arregoces,
2003)
En estos lugares se almacena una gran cantidad de información la cual es
accesible por las compañías u organizaciones cuando les es necesario. El coste
de una instalación de este tipo es muy elevado ya que a parte del coste de terreno
y edificio el consumo eléctrico de todo el sistema es muy elevado y además las
26
CAPÍTULO 2: DATACENTER. SUPERVISIÓN
altas temperaturas que alcanzan requieren de una refrigeración casi extrema para
evitar sobrecalentamientos.
Un CPD es un edificio o sala de gran tamaño usada para mantener en él una gran
cantidad de equipamiento electrónico. Suelen ser creados y mantenidos por
grandes organizaciones con objeto de tener acceso a la información necesaria
para sus operaciones. Por ejemplo, un banco puede tener un datacenter con el
propósito de almacenar todos los datos de sus clientes y las operaciones que
estos realizan sobre sus cuentas. Prácticamente todas las compañías que son
medianas o grandes tienen algún tipo de CPD, mientras que las más grandes
llegan a tener varios. Entre los factores más importantes que motivan la creación
de un CPD se puede destacar el garantizar la continuidad del servicio a clientes,
empleados, ciudadanos, proveedores y empresas colaboradoras, pues en estos
ámbitos es muy importante la protección física de los equipos informáticos o de
comunicaciones implicadas, así como servidores de bases de datos que puedan
contener información crítica. (Scalet, 2005)
2.1.1 Diseño.
El diseño de un centro de procesamiento de datos comienza por la elección de su
ubicación geográfica, y requiere un balance entre diversos factores:
 Coste económico: coste del terreno, impuestos municipales, seguros, etc.
 Infraestructuras disponibles en las cercanías: energía eléctrica, carreteras,
acometidas de electricidad, etc.
 Riesgo: posibilidad de inundaciones, incendios, robos, etc.
Una vez seleccionada la ubicación geográfica es necesario encontrar unas
dependencias adecuadas para su finalidad, ya se trate de un local de nueva
construcción u otro ya existente a comprar o alquilar. Algunos requisitos de las
dependencias se encuentran en (Arregoces, 2003) dentro de las cuales podemos
mencionar algunas como:
27
CAPÍTULO 2: DATACENTER. SUPERVISIÓN
 Doble acometida eléctrica.
 Muelle de carga y descarga.
 Montacargas y puertas anchas.
 Altura suficiente de las plantas.
 Medidas de seguridad en caso de incendio o inundación: drenajes,
extintores, vías de evacuación, puertas ignífugas, etc.
 Aire acondicionado, teniendo en cuenta que se usara para la refrigeración
de equipamiento informático.
 Almacenes.
Aún cuando se disponga del local adecuado, siempre es necesario algún
despliegue de infraestructuras en su interior:
 Falsos suelos y falsos techos.
 Cableado de red y teléfono.
 Doble cableado eléctrico.
 Generadores y cuadros de distribución eléctrica.
 Acondicionamiento de salas.
 Instalación de alarmas, control de temperatura y humedad con avisos
SNMP o SMTP.
Una parte especialmente importante de estas infraestructuras son aquellas
destinadas a la seguridad física de la instalación, lo que incluye:
 Cerraduras electromagnéticas.
 Torniquetes.
 Cámaras de seguridad.
 Detectores de movimiento.
 Tarjetas de identificación.
28
CAPÍTULO 2: DATACENTER. SUPERVISIÓN
Una vez acondicionado el habitáculo se procede a la instalación de las
computadoras, las redes de área local, etc. Esta tarea requiere un diseño lógico de
redes y entornos, sobre todo en aras a la seguridad. Algunas actuaciones son:
 Creación de zonas desmilitarizadas (DMZ).
 Segmentación de redes locales y creación de redes virtuales (VLAN).
 Despliegue
y
configuración
de
la
electrónica
de
red:
pasarelas,
encaminadores, conmutadores, etc.
 Creación de los entornos de explotación, pre-explotación, desarrollo de
aplicaciones y gestión en red.
 Creación de la red de almacenamiento.
 Instalación y configuración de los servidores y periféricos.
2.1.2 Ubicación de los servidores.
Generalmente, todos los grandes servidores se suelen ubicar en una sala
denominada sala fría, nevera o pecera (ver figura 2.1). Esta sala requiere un
sistema específico de refrigeración para mantener una temperatura baja entre 21 y
23 grados centígrados (según las Normas Internacionales la temperatura exacta
debe ser 22.3 grados centígrados), necesaria para evitar averías en las
computadoras a causa del sobrecalentamiento.
Esta sala fría suele contar con medidas estrictas de seguridad en el acceso físico,
así como medidas de extinción de incendios adecuadas al material eléctrico, tales
como extinción por agua nebulizada o bien por gas INERGEN, dióxido de carbono
o nitrógeno.(Jayaswal, 2005)
29
CAPÍTULO 2: DATACENTER. SUPERVISIÓN
Figura 2.1 Local de los servidores en un Datacenter.
2.1.3 Datacenter más grande del mundo.
Existen varios datacenter en todo el mundo, pero en concreto se hablará de uno,
el más grande del mundo. Se trata del datacenter de Houston (Texas) en los
Estados Unidos. Este datacenter ocupa una superficie de 9.300 metros cuadrados
y posee 14 enlaces Ethernet de 1 Gb mediante los cuales están conectados a
Internet. Los 14 enlaces están provistos de 6 backbones autónomos que a su vez
poseen cableado de fibra óptica con dos entradas. Actualmente existen más de
20.000 servidores Unix y Windows. (tr1p1, 2007)
Figura 2.2 Datacenter más grande del mundo.
30
CAPÍTULO 2: DATACENTER. SUPERVISIÓN
En la figura 2.2 se muestra el datacenter más grande del mundo. En el anexo II se
pueden ver otras fotos relacionadas con este datacenter.
2.1.4 Aspectos físicos de los datacenter.
Un centro de datos puede ocupar uno o varios cuartos o pisos o todo un edificio
completo. Usualmente los servidores usados son servidores 1U empotrados en
racks de 19 pulgadas, donde son alineados en celdas formando un corredor entre
ellos. Esto permite el acceso para los servicios técnicos y por supuestos mejor
circulación del aire para el enfriamiento. El ambiente dentro de un centro de datos
esta controlado las 24 horas de día:
El aire acondicionado es usado para mantener la temperatura, generalmente en
22 grados Celsius, esto es crucial ya que esta clase de equipo confinado en un
cuarto sin ventilación no sobreviviría un período muy largo sin las condiciones
ideales.
Respaldo de energía: este recurso es 100% indispensable, se mantienen plantas
de diesel de alto rendimiento para cubrir los apagones, y minimizar el tiempo de
fuera de línea downtime.
Piso falso: un piso falso es adecuado para manejar todo el cableado de red y de
electricidad
Sistemas de alarma para incendios es otro paso usado para contener los riegos de
una catástrofe. Usar agua en equipo eléctrico operacional no es lo mejor para
apagar un incendio. Originalmente el gas halom fue usado para este fin, el uso de
un gas inerte es necesario para expulsar el oxígeno de las salas, Sin embargo
esto fue prohibido en algunos países por el riesgo que representa para la salud.
Las alternativas más recientes son el uso de Aragonite y FM200 e incluso
sistemas de agua ultra pura.
La seguridad física juega un rol importante, el acceso del personal al sitio es
usualmente restringido a unos pocos. –video cámaras y guardias de seguridad
permanentes son usados para resguardar la información de los clientes.
31
CAPÍTULO 2: DATACENTER. SUPERVISIÓN
Las comunicaciones hoy en día entre datacenter se basan en el protocolo IP, el
uso de routers y switches transportan el tráfico entre el datacenter y el internet.
Algunos de los servidores en el centro de datos son usados para tareas básicas
del personal como uso del internet, intranets, email, etc. La seguridad de la red
está tremendamente desarrollada, firewalls, vpn, detección de intrusos así como
sistemas de monitoreo son las mejores armas para mantener su información
protegida. (Jayaswal, 2005)
2.2 Supervisión.
Es la actividad de apoyar y vigilar la coordinación de actividades de tal manera
que se realicen en forma satisfactoria. La supervisión es la observación regular y
el registro de las actividades que se llevan a cabo en un proyecto o programa. Es
un proceso de recogida rutinaria de información sobre todos los aspectos del
proyecto.
Supervisar es controlar qué tal progresan las actividades del proyecto. Es
observación sistemática e intencionada. La supervisión también implica comunicar
los progresos a los donantes, implementadores y beneficiarios del proyecto. Los
informes posibilitan el uso de la información recabada en la toma de decisiones
para mejorar el rendimiento del proyecto.
La principal función de la supervisión es la centralización del control de procesos
fuera del área de control. En la supervisión actúan tanto las personas como las
máquinas. De esta separación del control hombre máquina podemos ver las dos
diferencias claras de la supervisión, la supervisión activa o control manual donde
el hombre a través de una pantalla simulador controla los procesos en mayor o
menor grado que se están realizando, también esta la supervisión pasiva o
automática, es decir el computador o PC a través de su aplicación controla las
variables del sistema y solo avisa a la persona cuando encuentra un error.
(Chacón, 2002)
32
CAPÍTULO 2: DATACENTER. SUPERVISIÓN
2.2.1 Supervisión de sistemas.
Hoy en día, los servidores y sus aplicaciones pueden ser desplegados en un
centro de datos y simplemente trabajarían según lo previsto hasta que no se
necesitaran más .La realidad, sin embargo, consiste en que los servidores y sus
aplicaciones frecuentemente tienen cuestiones de una clase u otro que afecta su
capacidad de funcionar. Les corresponde a los administradores del centro de
datos y al administrador de servidor mantener un ojo vigilante sobre los procesos y
asegurarse que los sistemas son operacionales.
Para pequeñas empresas con sólo unos pocos de servidores, un administrador
puede ser capaz de chequear periódicamente la comprobación del estado de
forma manual. Pero para empresas más grandes o centros de procesamiento de
datos donde hay cientos de servidores y aplicaciones para supervisar en cualquier
tiempo dado, el proceso de supervisión y el alertar tiene que ser automatizado de
algún modo.
Por otro lado se debe decir que un aspecto crucial a la protección de un centro de
datos asegura que todos los servicios requeridos corran y funcionen como
esperado. La mayor parte de las herramientas de supervisión limitan su
supervisión con un nivel alto. La supervisión de alto nivel por lo general prueba
que un servidor contesta a una petición de conexión. En algunos casos esto no es
suficiente porque aunque el servidor corra, es posible que los subcomponentes de
ello pudieran funcionar mal. Por eso es esencial que una prueba reproduzca las
operaciones reales del servidor para asegurar que cada etapa del servidor corre
como deseado. (Bradley, 2006)
2.2.2 Propósito de supervisión.
La supervisión es vital en la planificación e implementación de un proyecto. Es
como mirar a donde se va, o sea, puede rectificar la dirección con el manillar para
asegurarse de que no se salga del camino. (Bartle, 2009)
La supervisión proporciona información que puede ser útil para:
33
CAPÍTULO 2: DATACENTER. SUPERVISIÓN
 Analizar la situación de la comunidad y su proyecto.
 Determinar si las aportaciones al proyecto se utilizan bien.
 Identificar los problemas a los que se enfrenta la comunidad o el proyecto y
encontrar soluciones.
 Asegurarse
de
que
todas
las
actividades
se
llevan
a
cabo
convenientemente, por las personas adecuadas y a tiempo.
 Usar las experiencias de un proyecto en otro.
 Determinar si la forma en la que se ha planificado el proyecto es la manera
óptima de solucionar el problema que nos ocupa.
2.2.3 SNMP como vía fundamental de supervisión.
El Protocolo Simple de Administración de Red o SNMP es un protocolo de la capa
de aplicación que facilita el intercambio de información de administración entre
dispositivos de red. Es parte de la familia de protocolos TCP/IP y permite a los
administradores supervisar el desempeño de la red, buscar y resolver sus
problemas, y planear su crecimiento. (Perkins and McGinnis, 1996)
Una red administrada a través de SNMP consiste de tres componentes claves:
 Dispositivos administrados.
 Agentes
 Sistemas administradores de red (Network Management Stations NMS’s)
Un dispositivo administrado es un nodo de red que contiene un agente SNMP y
reside en una red administrada. Estos recogen y almacenan información de
administración, la cual es puesta a disposición de los NMS’s usando SNMP. Los
dispositivos administrados, a veces llamados elementos de red, pueden ser
routers, servidores de acceso, switches, bridges, hubs, computadores o
impresoras.
34
CAPÍTULO 2: DATACENTER. SUPERVISIÓN
Un agente es un módulo de software de administración de red que reside en un
dispositivo administrado. Un agente posee un conocimiento local de información
de administración (memoria libre, número de paquetes IP recibidos, rutas, etc.), la
cual es traducida a un formato compatible con SNMP y organizada en jerarquías.
Un NMS ejecuta aplicaciones que supervisan y controlan a los dispositivos
administrados. Los NMS’s proporcionan el volumen de recursos de procesamiento
y memoria requeridos para la administración de la red. Uno o más NMS’s deben
existir en cualquier red administrada.(Mauro and Schmidt, 2005)
2.3 Importancia del supervisor.
No hay labor más importante, difícil y exigente que la supervisión del trabajo ajeno.
Una buena supervisión reclama más conocimientos, habilidad, sentido común y
previsión que casi cualquier otra cosa de trabajo. El éxito del supervisor en el
desempeño de sus deberes determina el éxito o el fracaso de los programas y los
objetivos del departamento. El individuo solo puede llegar a ser buen supervisor a
través de una gran dedicación a tan difícil trabajo y de una experiencia ilustrativa y
satisfactoria adquirida por medio de programas formales de adiestramiento y de la
práctica informal del trabajo. Cuando el supervisor funciona como es debido, su
papel puede resumirse o generalizarse en dos categorías o clases de
responsabilidades extremadamente amplías que en su función real, son
simplemente facetas diferentes de una misma actividad; no puede ejercer una sin
la otra. Estas facetas son seguir los principios de la supervisión y aplicar los
métodos o técnicas de la supervisión.(Bartle, 2009)
2.3.1 Perfil del supervisor.
En atención a estos requerimientos se deduce que el supervisor debe ser un
profesional que cumpla con las siguientes características:
35
CAPÍTULO 2: DATACENTER. SUPERVISIÓN
 La experiencia suficiente para comprender e interpretar todos los
procedimientos constructivos contenidos en las especificaciones y planos
de proyecto a utilizarse.
 La capacidad de organización necesaria para ordenar todos los controles
que deben llevarse para garantizar una obra a tiempo de acuerdo a la
calidad especificada y al costo previsto.
 La seriedad adecuada para representar con dignidad al contratante en todo
lo que respecta al desarrollo técnico de la obra.
 El profesionalismo para cumplir con todas las obligaciones que adquiera al
ocupar el cargo. Conviene señalar el compromiso de informar oportuna y
verbalmente al fiduciario sobre los avances e incidencias del desarrollo de
los trabajos.
 El criterio técnico para discernir entre alternativas cual es la más adecuada
y propia sin perder de vista los intereses del fiduciario que lo contrata.
 El ordenado trabajo para poder controlar toda la documentación que
requiere la función encomendada. Existen algunas otras condiciones de
menor importancia, pero se considera que el hecho de cumplir con las
enunciadas es más que suficiente para que un supervisor merezca el
cargo.(Nufio, 2009)
2.3.2 Evitar falsas alarmas.
Es importante observar los sistemas en los centros de datos y asegurar que todo
funciona correctamente. Una de las claves más importantes en un sistema de
supervisión eficaz es asegurarse que los acontecimientos apropiados y procesos
están siendo mirados y reducidos al mínimo o eliminar aspectos positivos falsos.
Las falsas alarmas pueden gastar recursos preciosos como los técnicos que son
enviados a tratar de encontrar los problemas que realmente no existen. No sólo es
esto un gasto de tiempo y esfuerzo, también contribuye a una peligrosa situación:
36
CAPÍTULO 2: DATACENTER. SUPERVISIÓN
no contar con el personal necesario y adecuado cuando se presenta una situación
problemática real.(Bradley, 2006)
2.4 Variables que se monitorean en un datacenter.
En un datacenter es de gran importancia el adecuado uso de un grupo de
variables, las cuales se requieren que sean monitoreadas con el objetivo de
supervisar la disponibilidad y la funcionalidad de los sistemas de red y la seguridad
del local alertando al personal cuando hay algún problema.
Dentro de estas variables utilizadas en el monitoreo de un datacenter tenemos:
 Temperatura: de ser muy elevada provocará la ruptura de los componentes
electrónicos en los equipos de cómputo o de conmutación.
 Humedad: la condensación de la humedad pudiera provocar saltos
eléctricos o la creación de mugre que afectarían a los equipos.
 Humo: el cual detecta los posibles incendios desde su fase inicial con un
alto grado de fiabilidad reduciendo el riesgo de daños a la propiedad.
 Movimiento: generalmente los sensores de movimiento encienden un luz
automáticamente al percibir la presencia de una persona. Su utilización no
solo es importante en el control de acceso, sino también que son efectivos
cuando se aplican en oficinas privadas, salones de clase, ciertas áreas y en
todos aquellos lugares con visitas esporádicas y que no requieren de una
iluminación constante.
 Parámetros Eléctricos: estas son las variables más importantes de
cualquier datacenter porque de ellas dependen el resto de los parámetros y
el correcto funcionamiento de las instalaciones. El voltaje, la corriente y la
frecuencia son monitoreadas intensivamente con el objetivo de detectar
cualquier anormalidad.
2.4.1 Importancia de supervisar estas variables.
Es sumamente importarte el monitoreo de estas variables en el local donde se
encuentren los servidores y demás equipos de procesamiento de datos.
37
CAPÍTULO 2: DATACENTER. SUPERVISIÓN
La razón más evidente es el costo de la tecnología que esta instalada y que no
debe dañarse. En este sentido los sensores de temperatura, humedad y humo
juegan un papel fundamental ya que tanto el trabajar en un ambiente muy caliente
como muy húmedo o un incendio en el peor de los casos provocaría la rotura
parcial o permanente de cualquier routers, switches, servidores o equipo de
almacenamiento.
Pero estas formas de rotura no son las únicas formas en las que se puede perder
grandes cantidades de dinero en un datacenter. Un valor significativamente mayor
puede perderse por el robo de la información.
El caso más ilustrativo sería el de una empresa con datos confidenciales
almacenados en uno de los servidores de un datacenter. Una persona que logre
situarse frente al servidor tendrá acceso inmediato a todos ellos sin ningún
problema, es por esto que se deben incluir sensores de movimiento y mecanismos
adecuados para control de acceso. Si a esto se suman cámaras de televisión en
circuito cerrado y una salva de todos los parámetros y variables que se supervisan
el sistema resultante será muy confiable, robusto y seguro.
Estas condiciones harán que el datacenter resulte más atractivo para los usuarios
finales los cuales estarán en muchos casos dispuestos a pagar un poco más por
esos servicios.
2.5 Conclusiones del capítulo.
En este capítulo se puede apreciar que los datacenter constituyen grandes centros
de procesamiento de datos los cuales cuentan con una gran cantidad de
computadoras,
redes de comunicación y con un sistema de climatización y
soporte eléctrico donde la información generalmente está segura y es confiable.
Además se resalta la gran importancia que tiene la supervisión en un datacenter,
pues es solo a través de esta vía que se logra que todas las variables
supervisadas estén dentro de los rangos permitidos y por lo tanto se evitan las
alarmas y los posibles daños en la instalación y en la tecnología allí utilizada.
38
CAPÍTULO 3: NODO CENTRAL “LA PUERTA”
CAPÍTULO 3. NODO CENTRAL “LA PUERTA”
La Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como todos los centros de
altos estudios de nuestro país cuenta con una red de computadoras al servicio de
los profesores y estudiantes que tiene como objetivo principal el apoyo a la
docencia y a la investigación. En los últimos cursos la importancia de esta red ha
ido en aumento. Hoy en día se considera que la red es parte fundamental del
trabajo de la universidad por lo que se considera prioridad mantenerla funcionando
de forma estable, segura y confiable.
En el último año se han hecho grandes inversiones apoyadas por el VLIR con el
objetivo de mejorar el equipamiento y la conectividad en la UCLV. Es muy
importante que se creen las condiciones para que esos equipos trabajen en un
régimen que alargue su vida útil y evite roturas.
3.1 Proyecto VLIR.
La UCLV desde el año 2003 desarrolla un proyecto de colaboración con un
conjunto de universidades flamencas de Bélgica. Este gran proyecto se divide en
varios sub-proyectos uno de los cuales esta relacionado directamente con la
infraestructura de la red de computadoras y los servicios que esta presta.
Uno de los objetivos principales del sub-proyecto 1 que es el relacionado con la
red de computadoras son:
 Mejorar y optimizar el backbones de la red.
40
CAPÍTULO 3: NODO CENTRAL “LA PUERTA”
 Mantener y aumentar los recursos computacionales.
 Instalar un backbones redundante para la red óptica.
 Instalar dispositivos inalámbricos que permitan la extensión de la red.
 Crear la infraestructura necesaria para el almacenamiento centralizado de
datos.
 Asegurar el respaldo eléctrico necesario en los centros de servidores.
Gracias a este proyecto se ha contado con un financiamiento estable que es lo
que ha permitido la evolución estable y creciente de la red. Con estos recursos
financieros y con la asesoría de los expertos de las universidades belgas que han
estado trabajando en conjunto con el grupo de redes de la UCLV se han podido
realizar increíbles mejoras en la Red UCLV.
En este momento se esta ejecutando el sexto año del proyecto VLIR. El grueso de
las compras en equipamiento se ha concretado ya y se va haciendo cada día más
importante trabajar en la preservación de los equipos instalados.
3.2 La Puerta.
El centro de la Red UCLV y los servidores más importantes se localizan en el local
conocido como “La Puerta”, el cual está ubicado a la entrada de la universidad en
el Km 5½ de la carretera de Camajuaní. Se escogió este lugar debido a que existe
una razón histórica y práctica: este local era el centro de la red de telefonía que
existía en la UCLV por lo que todos los ductos y canalizaciones relacionadas con
las comunicaciones internas de la universidad pasan por allí.
En el mapa que se muestra en la figura 3.1 se puede ver la estructura de la Red
UCLV y la posición del local de “La Puerta”.
Desde ese local están tendidas fibras ópticas hacia la facultad de Matemáticas,
Sociales, el centro de cálculo y el edificio administrativo U4. Estas fibras luego se
dispersan un poco más y cubren la totalidad de las facultades y centros de
investigación de la UCLV. Actualmente existen más de seis kilómetros de fibra
41
CAPÍTULO 3: NODO CENTRAL “LA PUERTA”
óptica tendidos en la UCLV, la gran mayoría de forma subterránea. Un esquema
de cableado de fibra óptica se puede ver en el anexo III.
Figura 3.1 Estructura de la Red UCLV
Por otro lado debemos decir que este nodo central consta de 16 servidores
profesionales nuevos, de ellos diez son DELL R-200 y seis son DELL PowerEdge
2950, así como otras cuatro estaciones mejoradas que eran las que funcionaban
anteriormente como servidores de la UCLV. También posee 1 SAN (Storage Area
Network) y 2 inversores con capacidad de 7 KVA. Además cuenta con sensores
de temperatura, humedad, movimiento, humo y metros contadores eléctricos los
cuales se instalaron a principios de año para medir las variables en el local y con
ello lograr una mejor climatización ambiental.
En el anexo IV se muestra la estructura física del nodo de “La Puerta”.
3.2.1 Servidores DELL.
Dell se dedica en forma constante al diseño de tecnologías que tengan una mayor
eficiencia y un mejor rendimiento. El compromiso con la creación de productos que
ahorran energía, tales como la línea de servidores y las computadoras, son
ejemplos del liderazgo y del espíritu innovador de Dell. Estos servidores DELL se
42
CAPÍTULO 3: NODO CENTRAL “LA PUERTA”
diseñaron teniendo en cuenta aumentar la capacidad de expansión y el
rendimiento máximo para admitir todo tipo de aplicaciones, incluyendo bases de
datos, correo electrónico y virtualización, ofreciéndoles a su centro de estudio
flexibilidad y escalabilidad para el futuro. La creciente importancia de la seguridad
de la información, la confiabilidad y disponibilidad de los datos trae consigo que no
vean comprometidos los registros de datos de información personal permitiendo
así a los clientes y usuarios reducir el riesgo de pérdidas de la información.
A finales del curso pasado comenzó a prestar servicio en la UCLV un nuevo grupo
de servidores comprados mediante el proyecto VLIR. Hasta ese momento los
servidores de la Red UCLV eran estaciones normales de usuarios con mejoras
tecnológicas que le permitían realizar el trabajo de un servidor.
El nuevo grupo de servidores fue adquirido a un precio de casi 60 000 euros y esta
compuesto por equipos de gama alta y media de DELL divididos en tres grupos:
 Grupo 1: Servidores PowerEdge R200 con procesador QuadCore, 4 Gb de
RAM y discos SATA de 250GB.
 Grupo 2: Servidores PowerEdge 2950III con procesador QuadCore, 4 Gb
de RAM y discos SATA de 250GB.
 Grupo 3: Servidores PowerEdge 2950III con dos procesador QuadCore, 8
Gb de RAM y discos SATA de 250GB.
Adicional a esto se instaló un SAN con la capacidad de 4 Tera Bytes como
elemento para respaldar información necesaria.
Todos estos equipos se encuentran sobre dos racks DELL construidos para este
tipo de servidores. Una foto de esta instalación puede ser observada a
continuación:
43
CAPÍTULO 3: NODO CENTRAL “LA PUERTA”
Figura 3.2 Servidores Nodo Central “La Puerta”.
Como se puede ver aún se mantienen en funcionamiento algunas de las
estaciones que se usaban antiguamente. Estas irán desapareciendo a medida que
se adquieran nuevos servidores.
Una descripción más detallada de las características de los servidores ubicados
en el nodo central de la UCLV se muestra en el anexo V.
3.2.2 Sensores.
Es de gran importancia en el nodo central la utilización e instalación de varios
sensores con el objetivo de obtener la información, la cual se transfiere desde el
punto donde se realizan las operaciones hasta el punto donde se supervisa el
44
CAPÍTULO 3: NODO CENTRAL “LA PUERTA”
proceso. Estos dispositivos son capaces de convertir una señal física en una señal
eléctrica y viceversa.
Entre los sensores más frecuentemente usados se encuentran los de ionización
de humo cuya función es detectar los posibles incendios que se puedan producir
desde su fase inicial con un alto grado de fiabilidad, con el objetivo de salvar vidas
y riesgos de daños en la propiedad. Además se debe hacer mención a que cada
detector incluye un LED que proporciona una indicación visual del estado del
detector, de manera que si las luces son encendidas regularmente es que el
detector está emitiendo una alarma. Este sensor se muestra en la figura 3.3.
Figura 3.3 Sensor de humo.
Otro tipo de sensor usado en el local de los servidores es el del movimiento.
Específicamente el IS215TCE el cual se muestra en la figura 3.4.
Este dispositivo cuya función radica en detectar el movimiento o no de personas
en el local enciende un LED de color rojo para indicar su estado. Su importancia
radica en la detección de intrusos y es una vía fiable, flexible y sencilla de
garantizar un nivel básico de seguridad.
Figura 3.4 Sensor de movimiento.
45
CAPÍTULO 3: NODO CENTRAL “LA PUERTA”
Además se dispone de un sensor de temperatura el cual es utilizado para
mantener la temperatura estable en el local de los servidores y así permitir que
estos puedan trabajar en un ambiente favorable y evitar averías en las
computadoras a causa de sobrecalentamientos. Para la instalación de este sensor
se escogió el modelo Sensor Probe 2 (PS2 de la empresa alemana AKCP) que es
un dispositivo inteligente de dos puertos cuyo objetivo es vigilar las variaciones del
medio ambiente, las amenazas físicas y la seguridad. Además cuenta con un
puerto Ethernet al cual se le puede asignar una dirección IP y hacer las encuestas
por SNMP.
Figura 3.5 Sensor de temperatura.
Por otra parte se encuentran los parámetros eléctricos: voltaje y corriente los
cuales dan una medida del consumo eléctrico a través de una fase y el registro de
las demandas máximas entre otros muchos valores. Con esta información el
personal de mantenimiento podrá saber las protecciones que debe diseñar y estar
preparado.
En el nodo central “La Puerta” estos sensores están instalados de forma que las
salidas digitales se conectan al PLC y este a su vez al convertidor RS232/485 a
Ethernet. Una computadora que se encuentra conectada al mismo switch que el
conversor es la encargada de encuestar los datos.
A continuación se muestra un esquema de conexión de estos sensores y en el
anexo VI se puede observar una foto real de esta instalación.
46
CAPÍTULO 3: NODO CENTRAL “LA PUERTA”
Figura 3.6 Esquema de conexión de los sensores.
3.2.3 Red de “La Puerta” en la UCLV.
La estructura de la Red UCLV está sustentada en una topología física en estrella
con tres niveles jerárquicos los cuales se describen a continuación:
El primer nivel se encuentra en el nodo principal de conmutación de la red ubicada
en “La Puerta”, donde existe un patch-panel que conecta todos los pares de hilos
de fibra óptica que se difunden por la Universidad.
El segundo nivel está representado en el Centro de Estudios de la Informática
(CEI), en el Edificio Administrativo (U4) y en el nodo ubicado en el edificio de
Ciencias Sociales y Humanísticas (CSH). En el CEI se patchea el cableado de
fibra óptica hacia las Facultades de Ingeniería Mecánica, Ingeniería Química y
Farmacia, Ingeniería Eléctrica y Ciencia Empresariales. En el edificio CSH se
patchea hacia el Centro de Documentación e Información Científico Técnica
47
CAPÍTULO 3: NODO CENTRAL “LA PUERTA”
(CDICT), mientras que en el U4, se patchea hacia el Rectorado y la Facultad de
Construcciones (FC).
El tercer nivel se encuentra en la Facultad de Construcciones, donde se vuelve a
patchear el cableado de fibra óptica hacia la Facultad de Ciencias Agropecuarias
(FCA).
El nodo de la red universitaria se sostiene sobre un switch con estructura modular
modelo AT-X900-24-XS de la firma Allied Telesyn. En la puerta existe un switch
Allied Telesyn modelo Rapier 24i al que se conecta todos los enlace externos
(Internet y red MES). Las conexiones hacia afuera de la UCLV pasan a través de
un routers CISCO 2800 al que está conectado 4 modem digitales. Además se
conecta con un servidor para acceso telefónico de línea conmutado con un routers
CISCO 2200.
A nivel central, la Red UCLV está formada por tres redes virtuales implementadas
en el switch X900 que se relacionan a continuación:
 VLAN
“INTERNET”:
agrupa
las
direcciones
de
Internet
públicas
(200.55.145.9/16) y (200.14.54.0/128). Las mismas están destinadas a
garantizar aplicaciones y servicios como: correo, proxy, mensajería
instantánea y voz sobre IP utilizando como puerta de salida el router.
 VLAN “BACKBONE”: agrupa direcciones IP (10.12.0.0/24) posibilitando la
interconexión entre los switch del backbone se configura en los puertos de
1 al 3. Tiene la característica especial de que se encuentra implementada
en la mayoría de los nodos con el mismo identificador de VLAN (vid)
 VLAN “SERVERS”: esta VLAN agrupa las direcciones IP (10.12.1.0/24)
dedicadas a los servidores ubicados en La Puerta.
3.3 Consumo y Temperatura.
Se considera de vital importancia en el nodo de red de la Universidad Central de
“Las Villas” optimizar el consumo de energía y mantener la estabilidad de la
48
CAPÍTULO 3: NODO CENTRAL “LA PUERTA”
temperatura en el local de los servidores. Lograr esto es una tarea primordial, de
lo contrario podría ocurrir un sobrecalentamiento de los servidores y, por lo tanto,
posibles averías en las computadoras. Se puede evitar todo esto conservando
siempre la temperatura en su valor recomendado que es de aproximadamente 22
grados Celsius.
En la figura 3.7 que se muestra a continuación se puede ver lo que sucede cuando
falla el sistema de climatización. Nótese que al fallar la electricidad a las 2:00 AM
se produce un aumento exponencial de la temperatura, en estos casos se procede
con el apagado de los servidores que no sean imprescindibles para el trabajo de la
red (solo quedan encendidos 4 servidores los dos controladores de dominio y los
dos gateway de correo) y con eso se logra controlar el aumento de la temperatura
y evitar posibles roturas.
Figura 3.7 Gráfico de temperatura.
Además de la temperatura otro factor determinante en el nodo central es el
consumo de energía, el cual es controlado de forma rigurosa para evitar
complicaciones.
La situación que más cuidado requiere en el caso del consumo eléctrico es
cuando luego de una interrupción prolongada los inversores comienzan a cargar
los bancos de batería. En las primeras horas de este proceso de carga el consumo
de cada fase puede tener excesos de hasta veinte amperes por encima del valor
49
CAPÍTULO 3: NODO CENTRAL “LA PUERTA”
normal lo cual significa un incremento de casi un sesenta y cinco por ciento. Se
plantea la compra de dos inversores adicionales con el objetivo de aliviar la carga
a los existentes actualmente trabajando.
El local de la puerta se alimenta de un transformador de 15 KVA que se encuentra
en las proximidades del local. Está en planes la instalación de un grupo
electrógeno pequeño para mantener trabajando los equipos de climatización
cuando ocurren fallas en el sistema eléctrico.
A continuación se muestran unas tablas las cuales brindan información
relacionada sobre el consumo eléctrico que tiene lugar en el nodo central.
Tabla 3.1. Consumo eléctrico de los servidores.
Tipo de servidor
Consumo
Normal
Consumo
Pico
1
2,5 A
3,2 A
2
2,7 A
3,4 A
3
3,5 A
4,5 A
Tabla 3.2. Consumo eléctrico total incluyendo equipos de clima.
Clima
Fase 1
Fase 2
Split
32 A
30 A
Aire LG
39 A
38 A
Tabla 3.3. Valores de voltaje usuales en el nodo central.
Totales
Pico
Normal
Fase 1
128
122
Fase 2
127
121
50
CAPÍTULO 3: NODO CENTRAL “LA PUERTA”
3.4 Nagios.
Existen varios sistemas de monitoreo que pueden ser utilizados en datacenters.
Aunque la lista es grande muchos de ellos pueden ser descartados debido a su
costo, requisitos para su instalación, complejidad de operación, flexibilidad y
expansión.
En el nodo central de la UCLV se usa el Nagios que es una de las mejores
aplicaciones en este sentido que existe actualmente.
El Nagios es un sistema abierto y libre, fácilmente de expandir y de adaptar a
diferentes condiciones y aunque existen algunos detalles que no pueden ser
obtenidos, a través de él se puede lograr una configuración que además de
estable brinde toda la información necesaria por el personal que administra la red.
El Nagios puede ser chequeado mediante WEB y envía alarmas a través de
correo por lo que en teoría un administrador siempre conocerá el estado de la red
no importa donde se encuentre. Una imagen se muestra en la figura 3.7
Figura 3.7 Esquema del sistema de monitoreo Nagios.
51
CAPÍTULO 3: NODO CENTRAL “LA PUERTA”
En un futuro todas las variables relacionadas con el clima y el sistema eléctrico en
la puerta deberán ser monitoreadas a través del Nagios pues la creación de varios
sistemas de supervisión solo provocaría un incremento en la complejidad del
trabajo de los encargados de mantener el nodo central operando de forma estable.
3.5 Sistema Supervisorio Piloto.
En nuestra Universidad como parte del sistema de remodelación que se lleva a
cabo en el local de los servidores con el objetivo de brindarle seguridad a estos
se implementó un pequeño sistema de supervisión piloto para supervisar todas las
variables monitoreadas en el nodo central conocido como “La Puerta”. Este
sistema supervisorio piloto está funcionando actualmente en la UCLV, pero en un
futuro no será el que se utilizará en el nodo central; sino que va a ser reemplazado
por el Nagios el cual debido a la alta complejidad en la programación de sus
módulos no se implementó de inmediato.
Aunque no es el más óptimo y no cuenta con una interfaz muy completa, esta
pequeña aplicación piloto brinda los valores necesarios en estos momentos.
Se pretende que este sistema supervisorio piloto cumpla con las funciones de
supervisión del nodo central hasta que estén dadas las condiciones que permitan
su sustitución por el Nagios. En estos momentos resulta complicada esta
implementación porque se carece de los drivers necesarios para insertarlo en el
Nagios. Una representación de este sistema se puede ver en la figura 3.8
Para la implementación de este sistema se recurrió al software LabVIEW 7.1, el
cual tiene como ventajas que brinda un lenguaje de programación gráfico que
utiliza iconos en lugar de líneas de texto para crear las aplicaciones.
En el LabVIEW el flujo de los datos determina la ejecución y crea una interfaz de
usuario utilizando un conjunto de herramientas y objetos. La interfaz del usuario es
llamada el panel frontal. Posteriormente, se adiciona el código utilizando
representaciones gráficas de funciones para controlar los objetos del panel frontal.
52
CAPÍTULO 3: NODO CENTRAL “LA PUERTA”
LabVIEW está totalmente integrado para comunicarse con equipos tales como
GPIB, VXI, PXI, RS-232, RS-485 y tarjetas de adquisición de datos (DAQ)
insertables en la computadora. LabVIEW también posee características para
conectar sus aplicaciones a la Web utilizando el LabVIEW Web Server y
programas estándares tales como TCPI/IP y ActiveX.
Utilizando LabVIEW se pueden crear pruebas y mediciones, adquisición de datos,
control de instrumentos, almacenamiento de datos, análisis de mediciones y
aplicaciones de generación de reportes.
Figura 3.8 Representación en LabVIEW del Sistema Supervisorio Piloto.
53
CAPÍTULO 3: NODO CENTRAL “LA PUERTA”
3.6 Análisis Económicos.
Teniendo en cuenta que la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas ganó
el concurso patrocinado por el proyecto VLIR (Consejo de Universidades
Flamencas en Bélgica), esto propició un beneficio económico de unos 170.000
euros.Este dinero permitió entre otras cosas la compra de nuevos servidores
profesionales DELL, así como varios equipos de conmutación de redes para altas
velocidades y la remodelación del nodo central “LA PUERTA” donde se
encuentran estos servidores cuyo costo aproximado fue de unos 70 000 euros.
Además parte del presupuesto, alrededor de 1000 CUC, fueron usados para
adquirir sensores y analizadores que luego de instalados permitieran conocer el
estado del local, cuya inversión realizada mantiene en buen estado al grupo de
servidores ubicados en el nodo central. Los cambios hechos hasta el momento en
el local permitieron que el consumo eléctrico aumentara en casi un 30% y la
potencia de cálculo en un 60%, todo ello debido a la gran densidad de
computadoras existentes en el lugar.
3.7 Conclusiones del capítulo.
En este capítulo se aborda la trascendental importancia que tiene el cuidado de
los servidores y de la red en el nodo central de la UCLV constituyendo una
premisa fundamental su buen uso y rendimiento pues así se evitaría la posible
rotura de estos. Para ello se creó un sistema de supervisión que sea capaz de
obtener datos sobre las condiciones ambientales y de trabajo que permiten una
mejor climatización del local donde se encuentran estos servidores y ofrecer una
respuesta a la constante demanda de atención que estos solicitan garantizándole
un adecuado régimen de trabajo.
54
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
Luego de analizada la bibliografía y de estudiados gran parte de los temas
relacionado con los datacenter, los SCADA y los sensores más usados en
ambientes como el local de La Puerta, se llega a las siguientes conclusiones:
1. El local de la puerta cuenta con un excelente sistema de respaldo eléctrico pero
solo cubre a los servidores y a los equipos de conmutación.
2. Cuando existe un fallo en el suministro eléctrico los equipos de climatización se
apagan permitiendo que la temperatura suba de forma gradual.
3. Ante un aumento de la temperatura se apagan todos los servidores que no son
imprescindibles, quedando solo cuatro de ellos encendidos.
4. La temperatura, el voltaje y la corriente deben ser monitoreadas constantemente
pues cualquier anormalidad en esos valores puede provocar la falla del sistema de
climatización y por consiguiente el apagado de los servidores.
56
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Recomendaciones
Luego de finalizar este trabajo se recomienda lo siguiente:
1. Continuar mejorando la aplicación piloto de supervisión realizada incluyéndole
nuevas variables y mejorando el manejo de alarmas.
2. Finalizar la instalación del grupo electrógeno lo antes posible para simplificar la
situación que surge cuando falla la electricidad.
3. La instalación de monitores de más de diecinueve pulgadas que permitan
visualizar rápidamente el estado del funcionamiento del nodo y de la red UCLV de
forma general.
4. La creación de los módulos para el Nagios que permitan el monitoreo por parte
de este de la información captada por los sensores y la que se encuentra en el
PLC.
57
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. ARREGOCES, M. (2003) DataCenters Fundamentals, Editorial Cisco Press.
2. BARTLE, P. (2009) La naturaleza de la supervisión y la evaluación.
Definición y Propósito.
http://www.scn.org/mpfc/modules/mon-whts.html:
3. BOYER, S. A. (2004) SCADA: Supervisory Control and Data Adquisition.
Estados Unidos, Research Triangule Park:
4. BRADLEY, T. (2006) Monitoring the Datacenter. Tools & Tips For Effectively
Keeping An Eye On Things
http://www.processor.com/editorial/article.asp?article=articles%2Fp2818%2
F30p18%2F30p18.asp
5. CHACÓN, D., DIJORT, O. & CASTRILLO, J. (2002) Supervisión y control
de procesos.
6. CHAVARRÍA, L. E. (2007) SCADA System's & Telemetry. México, Atlantic
International University:
7. D' SOUSA, C. (1997) Los sistemas SCADA.
http://www.monografias.com/trabajos11/sisco.:
8. IZAGUIRRE, E. (2008) Sistemas de automatización. Carretera Camajuaní,
Km. 5 ½ Santa Clara, Villa Clara, Cuba., Samuel Feijoo.
9. JAYASWAL, K. (2005) Administering Data Centers: Servers, Storage, and
Voice over IP, New York, Editorial Wiley.
59
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
10. MAURO, D. & SCHMIDT, K. (2005) Essential SNMP, Second Edition
Editorial O'Reilly Media, Inc., 2 Editions.
11. MENDIBURU, H. (2003) Sistemas SCADA. Fundamento Teórico,
http://www.galeon.com/hamd/pdf/scada.pdf:
12. MONTERO, D., BARRANTES, D. & QUIROZ, J. (2004) Introducción a los
sistemas de control supervisor y de adquisición de datos. Departamento de
Automática. Costa Rica, Universidad de Costa Rica:
13. NUFIO, F. (2009) Supervisión de obras.
http://www.arqhys.com/construcción/supervisión.html:
14. PERKINS, D. & MCGINNIS, E. (1996) Understanding SNMP MIBs, Editorial
Prentice Hall PTR.
15. ROJO, J. O. (2003) Introducción a los sistemas distribuidos
http://www.augcyl.org:
16. S/A (2006) Sistemas SCADA.
http://www.automatas.org/redes/scadas.htm:
17. SCALET, S. D. (2005) 19 Ways to Build Physical Security into a Data
Center.
http://www.csoonline.com/article/220665/_Ways_to_Build_Physical_Securit
y_into_a_Data_Center:
18. SMITH, W. (2004) Sistemas distribuidos sobre los centralizados.
http://www.augcyl.org/?q=glol-intro-sistemas-distribuidos.:
19. SOLE, E. F. (1999) Diseño de aplicaciones SCADA. Ingeniería Técnica en
Informática de Sistemas. Universidad Autónoma de Barcelona (U.A.B)
http://www.personal.redestb.es/efigueras/index.html
20. STALLINGS, W. (1996) Sistemas Distribuidos.
21. TR1P1. (2007) El Datacenter más grande del mundo en Houston (Texas)
14 enlaces de fibra óptica a 1GB. http://hosting.teoriza.com/el-datacenter-
60
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
más-grande-del-mundo-en-houston-texas-14-enlaces-de-fibra-óptica-a1gb.html:
61
ANEXOS
ANEXOS
Anexo I Esquema de los elementos de un sistema SCADA
63
ANEXOS
Anexo II Fotos del Datacenter más grande del mundo.
64
ANEXOS
Anexo III Cableado de Fibra Óptica.
65
ANEXOS
Anexo IV Estructura física de la puerta.
66
ANEXOS
Anexo V Características de los servidores ubicados en la puerta.
Nombre
IP
Modelo
Servicios
HANA
10.12.1.56
R200
Hosting
PATY
10.12.1.57
R200
Buscador
R200
Servidor del
CAELTIC
CAELTIC
MAIL-0
10.12.1.60
2950III
Frontend de
Exchange
ACIDES
2950III
Servidores de
Aplicaciones
XNONA
R200
Servidores de
Aplicaciones
MAIL-1
10.12.1.61
2950III
Servidor de Correo
MAIL-2
10.12.1.62
2590III
Servidor de Correo
ELE
10.12.1.51
R200
Servidor de
dominio
ELA
10.12.1.50
R200
Servidor de
dominio
OKO
10.12.1.8
R200
Gateway de correo
a la red del MES
OKA
10.12.1.5
R200
Gateway de correo
a Internet
PEKE
10.12.1.7
R200
Proxy a internet
PEKA
10.12.1.6
R200
Proxy a red MES
ORCO
10.12.1.66
2950III
Cluster de Archivos
ORCA
10.12.1.65
2950III
Cluster de Archivos
67
ANEXOS
WSUS
10.12.1.71
Estación
Servidor de
Mejorada
Actualizaciones
para Windows
RAKA
10.12.1.72
Estación
Servidor de
Mejorada
materiales
audiovisuales.
ERKE
10.12.1.73
Estación
Servidor de
Mejorada
materiales
audiovisuales.
ASTERIS
10.12.1.74
Estación
Telefonía IP y Sitio
Mejorada
de MP3
68
ANEXOS
Anexo VI Instalación real de conexión de los sensores.
69