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ESPECIALIZACIÓN EN AUTOMATIZACIÓN DE EQUIPOS Y CONTROL DE
PROCESOS INDUSTRIALES
DISEÑO DE APLICACIONES SCADA.
CURSO: SISTEMAS SCADA,
PROFESOR. Ing. JHON MARIO BOLAÑOS (www.metroinstruments.com)
Ejercicio. Diseño y desarrollo de Aplicación en SCADA.
Objetivo: Diseñar y desarrollar una Aplicación SCADA desde los tags de piso
de planta (Proceso) hasta su impacto a un Navegador WEB y a base de datos
Corporativa. (exportación de datos).
Ejercicio # 1 : Crear y configurar el proyecto.
Desde el menú principal vaya a FILE / New.
click en Project.
Dele un nombre a la aplicación ejem: tutorial y verifique que este resaltado “
local interface”.
click Ok
Verifique la resolucion. Coloque 800X 600
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Click en OK.
Desde el menu principal vaya a Project/ settings.
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Llene los campos respectivos, todo programa debe quedar bien documentado.
en runtime desktop, coloque las confirmaciones respectivas como se sugiere
en la siguiente figura.
Click en Ok.
Vaya a Project/ status. Verificamos que los servicios de background task y
TCP-IP client runtime esten activados, si no lo estan activelos.
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Click ok.
Ejercicio # 2 : Crear y editar TAGS.
Los tags son variables que definimos en el SCADA para realizar las diferentes
etapas de desarrollo. ( calculos matematicos, adquision de datos,recetas,
reportes, puntos de alarma, puntos de tendencia,etc). Existen 3 tipos de tags.
Tags de la aplicación: Son los creados por el programador que esta
desarrollando la aplicacion. ejem: temperatura, presión, flujo, nivel, ph,
velocidad, válvula cerrada, válvula abierta, ON, OFF, etc.
Tags internos: Tags predefinidos con predeterminadas funciones. (ejem.
Date, time, second, Hour, etc
Tags Shared: Son tags creados en software para Control de PC .ejem.
ISAGRAF y luego son exportados Automaticamente a IWS.
Todos los tags son almacenados en la base de datos de TAGS del SCADA.
Los tipos de TAGS pueden ser booleano, real, entero o string.
Hay 2 tipos especiales de tags:
Tags de clase: subdivisión de un tag principal ( para ser reutilizados y
disminuir tiempos de desarrollo en aplicaciones similares).
Tags de Arreglo: set de tags que tienen el mismo nombre utilizados en una
matriz.
Se deben definir los tags para la siguiente aplicación.
3 tanques con configuraciones similares con 2 válvulas (una de llenado y otra
de descarga o vaciado). La definición de los tags en la base de datos deben
contener también los valores de control que definen el estado de las válvulas.
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También debe usarse un arreglo de tags para configurar los parámetros
asociados de cada tanque (temperatura, presión, nivel) en función del número
de tanque a visualizar.
En el workspace seleccione database/datasheet view :
Creación de tags de estados de las valvulas.
De Click en la línea uno y escriba: estado_válvula_llenado.
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“description es opcional”.
En línea dos escriba: estado_valvula_vacio
Parámetros de size, type, Scope idem al anterior.
Observe que estamos utilizando dos lineas para configurar 6 tags
Creación de tags que envian comandos al controlador:
En linea tres escriba. comando_valvula_llenado.
En línea cuatro escriba: comando_valvula_vacio.
Parámetros de size, Type, Scope ídem al anterior.
Seleccione file/save. O click derecho en application tags/ SAVE.
Creamos un tag de clase para almacenar las propiedades o atributos asociados
a cada tanque : temperatura, nivel, presion. (3).
Click derecho en Classes e insert Class
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Inserte Ctanque en el campo Asociado:
En la hoja de trabajo de Ctanque defina los Tags asociados a este:
Temperatura
Presion
nivel
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Se ha definido cada propiedad del tanque como un miembro que contiene el
tag Ctanque. Cierre la hoja de trabajo de Ctanque.
En la hoja de trabajo principal de tags creamos un Nuevo tag: (en linea 5).
Llamado tanque , size: 3 , Type: ctanque, scope: Server .
Con click derecho Save Application tags.
Ejercicio # 3: Creando aplicaciones en pantalla.
Generalmente una aplicación de diseño de pantalla tiene 3 elementos basicos.
Encabezamiento:: objetos ubicados en la parte superior de la HMI para
información estándar ( hora, fecha, botones para las aplicaciones , etc).
Pie de pagina:. objetos ubicados en la parte de abajo de la HMI ( panel de
alarmas, status de objetos, etc).
Área regular: Región comprendida entre el encabezamiento y el pie de pagina
( Nmonicos del proceso, indicadores, tendencias (en tiempo real e historicas) ,
gráficos, animaciones, Botones, imágenes, etc).
Desarrollo y diseño de pantalla estándar:
La pantalla estandar es una “ plantilla” que puede ser utilizada en varias
pantallas teniendo en cuenta el criterio anterior.
En worksheet vaya a Graphics/ Screen / click derecho Insert screen/
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En descripción bautize la pantalla como standar ( por defecto es un archivo
con extensión .SCR). click en ok. Aparece una pantalla vacia,
Salve la nueva pantalla en FILE/ save AS. / stándar.scr.
En la carpeta SCREEN de el worksheet aparece el listado de pantallas que
vamos generando.
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Para cambiar el color de fondo, click derecho en la pantalla y seleccionamos el
tipo gris y efecto de llenado horizontal.
Dibujo de botones y links dinamicos.
Crearemos botones para navegar por las diferentes pantallas en funcion de la
aplicación.
Click boton en el menu de herramientas: Dibújelo de 120 x 30 píxels
Click derecho sobre el boton /propiedades/escriba principal dentro del campo
caption.
Cierre la ventana de propiedades del objeto.
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Todos los botones que vamos a crear abren ventanas en la medida que vamos
desarrollando la aplicación , excepto los botones “LOGGIN” y “SALIDA”.
Agregando propiedades dinamicas a los botones.
Seleccione el boton principal/menu de herramientas/ command
introduzca lo siguiente.
e
Click en config.para abrir dialogo de configuración:
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Seleccione On Down/ seleccione en Type/open SCREEN. Coloque en open
screen , principal ( como aun no hemos creado la pantalla se debe colocar
manualmente, en el proximo ejercicio crearemos la pantalla principal).
click ok
.
Cierre el objeto propiedades de la funcion Command.
Use el mismo procedimiento anterior para crear 10 botones con la siguientes
etiquetas .
Tendencias en linea.
Tendencias historicas.
Recetas.
Reportes.
Alarmas.
Historico de alarmas.
LogOn.
PLC.
OPC.
Exportar Archivos.
Salida.
Las funciones LogOn y salida pueden asociarse a sus respectivas funciones
con BUILT-in languaje script, ( IWS tiene 2 metodos de programacion)
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Seleccione el boton LogOn y de click en funcion command/ ON down/
/escriba LogOn() en el campo Expression.
Click Ok . haga lo mismo con el boton salida . utilize la Expression: Shutdown()
Pruebe en la HMI con estos dos botones en modo “Runtime” o “viewer”
Utilizar objetos ya configurados para realizar la misma acción de los Botones
de LogOn y salida.
Click en View/ library/ system symbols/buttons/LogON/ inserte el objeto en la
HMI
Haga lo mismo para el boton salida (shutdown).
Cree la fecha/Hora y tiempo de con los objetos respectivos ubicados en la
carpeta library .
su HMI debe de estar de la siguiente forma:
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Ejercicio # 4: Creando la pantalla principal.
Recordemos que la pantalla stándar.scr es la plantilla para todas las pantallas
en nuestra Aplicación SCADA que se esta desarrollando. En el siguiente
ejercicio realizaremos la pantalla principal de nuestro diseño.
Crear los siguientes objetos:
3 tanques con sus atributos de temperatura, presión, nivel.
2 válvulas con sus condiciones de estado abierto/cerrado.
Comandos para abrir o cerrar las válvulas.
Dado que los tres tanques tienen las mismas características desarrollaremos
una pantalla genérica para cualquiera de los tres tanques, para cambiar a un
tanque diferente se cambia el índice del tag en el arreglo usado en nuestra
configuración.(crearemos el instrumento para cambiar al tanque deseado)
Vaya a FILE SAVE AS . Nombre una nueva pantalla como principal.
(principal.scr).
Click view / library / seleccione tanques y colóque el sgte tanque en la pantalla.
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Repita el procedimiento para los siguientes objetos:
Configure los objetos y realice el diseño de acuerdo a la sgte figura.
Los objetos pueden cambiar de tamaño dando doble click en el objeto y
desmarcando”used linked size”.
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Cree un nuevo tag en la base de datos con las siguientes caracteristicas:
Nombre:tanqueID.
Tamaño.0,
type; entero (integer),
Alcance: LOCAL.
Cree los siguientes objetos de texto:
Temperatura
####### C
Presión
####### mca.
Nivel.
####### mtrs.
Seleccione el objeto de texto: ####### C de click en el objeto y vaya a la barra
de herramientas en
. coloque en Expression lo siguiente:
Tanque[tanqueID].temperatura
Repita el paso anterior para presión y nivel.
####### mca: Tanque[tanqueID].presión
####### mtrs : Tanque[tanqueID].nivel
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Para Mostrar los valores de temperatura, presion y nivel se requieren de 3
objetos ( tipo rectangulo) ubicados en la barra de herramientas. Coloque en la
parte superior 3 cuadrados pequeños asociados al color de la barra (doble click
en objeto ; color)
Seleccione el rectangulo de temperatura y de click en bargraph de barra de
herramientas. En expresión coloque la misma de la anterior asociado a cada
objeto
Haga lo mismo con los rectangulos o slider de presion y nivel.( coloque colores
“foreground” diferentes para estos dos ultimos. Conserve los mismos valores
de minimo y maximo.
Ahora su HMI debe tener la siguiente Visualización:
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Para las valvulas de llenado y vacio configure los siguientes LINK:
1) Color ( para mostrar el status de las valvulas).
2) Command ( para autorizar a los usuarios a enviar comandos a las valvulas)
Haga dobleclick en el objeto “valvula de llenado”, en propiedades de objetos
haga “position” (ubicada en la barra de herramientas); configure “ show on
condition”
estado_valvula_llenado[tanqueID]
Ahora de click en la flecha de la valvula de llenado, vaya a command y escriba
lo siguiente:
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En tag:
comando_valvula_llenado[tanqueID]
En Expression:
Not comando_valvula_llenado[tanqueID]
Haga lo mismo para la válvula y flecha de válvula de vacío. (Recuerde la
negación en la expresión en funcion command.
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
Para Switchear los tanques debemos de utilizar los tags de Arreglo (ARRAY)
configurados en la base de datos al inicio de la Guia.
Doble click en Boton “incrementar” / Command / configurar de la siguiente
manera:
Tag: tanqueID ; Expression: if(tanqueID<3,tanqueID+1). (no es mayor!!)
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Doble click en Boton “decrementar” / Command / configurar de la siguiente
manera:
Tag: tanqueID ; Expression: if(tanqueID>1,tanqueID-1)
Para poder observar el tanque supervisado en un instante de tiempo debemos
configurar un contador con las 2 siguientes cadenas de texto:
Numero de tanque
#
Doble click en # / TEXT I/O.
En tag/Expression : tanqueID
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Configuramos la barra de nivel del tanque principal:
Cree un rectangulo y coloquelo en la cinta medidora del tanque. / Bargraph de
menu de herramientas/ rangos minimo y maximo. 0-100, coloque un color de
fondo que contraste cuando el valor de la variable de proceso cambie
Tag/Expression : tanque[tanqueID].nivel
Verifique la aplicación en Tools “verify application” .
Salve el programa.
LA HMI debe tener esta Visualizacion:
Observe que cuando corre la aplicación en modo RUNTIME o Viewer no estan
las valvulas , dado que aun no contienen los elementos de campo
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(PLC,controladores, base de datos externa,etc), en el proximo ejercicio
crearemos un simulador de procesos de campo para alimentar la HMI que
estamos diseñando.
Ejercicio#5: desarrollo de un simulador de procesos .
Cuando se diseña es muy útil poder simular las variables de campo, es ideal
contar con el controlador de campo, sin embargo para propósito de diseños es
optimo poder contar con variables que simulen nuestro proceso (señales
análogas o discretas). La aplicación SCADA tiene dos métodos para
programar: VBScript y hojas de trabajo Math script. El simulador lo
desarrollaremos en MATH SCRIPT, ambos soportan toda la librería de
funciones, métodos y eventos de lenguajes de alto nivel.
En worksheet selecciones TASKS ,click derecho en Math folder/ insert.
Se muestra una hoja de trabajo en blanco:
Descripcion: Simulador de procesos
Execution: 1 ( valor verdadero/ a cada instante se esta ejecutando lo que
coloquemos en Expression.) tambien puede ser un tag
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Tag name: recibe el resultado de la expresion
Expression: cualquier expresión programada en
Colocamos los campos que hemos definido hasta la linea 6, los demas son
Expresiones y tags nuevos que debemos programar (debemos colocar todas
las lineas (hasta la 16).
En la linea 13 debe crear un tag J tipo entero.
En las líneas 14 y 15 coloque lo siguiente:
if(estado_valvula_vacio[J]>estado_valvula_llenado[J] AND
tanque[J].nivel>0,tanque[J].nivel-1)
if(estado_valvula_vacio[J]<estado_valvula_llenado[J] AND
tanque[J].nivel<100,tanque[J].nivel+1)
Ejercicio # 6. Crear TENDENCIAS
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Tendencias en linea:
Vaya a worksheets / Tasks / trend / click derecho insertar, introduzca la
siguiente informacion
Salve la hoja de trabajo (click derecho SAVE)
Abra la pantalla stándar,scr y salve como “tendencias en linea”.
Click en el boton trend control de la barra de herramientas. Despliegue la
grafica en el panel y de doble click/ propiedades
Click en el boton de ejes (Axes).
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En el eje X .click formato de escala.
Cambie el numero de labels a 4.
El eje Y tambien debera ajustarse:
En el area del eje Y click en formato. Numeric dialog:
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Cambie tambien a 4 el numero de etiquetas.
Desactive multiple secciones.
Click Ok para cerrar dialogo y retorna a objetos propiedades.
En el objeto propiedades dar click en Points:
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Configure 3 puntos de datos:
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Click ok, salve su trabajo y verifique la aplicación.
La pantalla de tendencias en linea debe presentar la siguiente visualizacion:
Investigue en el modo runtime o viewer las diferentes opciones que presenta la
tendencia en tiempo real, ( calendario de inicio / parada ), opciones para
cambiar el color y el peso de la linea de cada variable,etc.
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Ejercicio#7: desarrollo de Reporte
Para el diseño de reportes debe configurar la hoja de trabajo reports.
Vaya a la a la pantalla stándar.scr. y save as: reporte ( para trabajar sobre esta
plantilla)
Vaya al worksheet, Tasks, reports, click derecho/ Insert.
Debe introducir un nombre de salida del archivo introduzca.{reporte tanque}.
debe asignar la letra C, la cual hace referencia a la direccion de envio del
reporte. Configure el area de tags del reporte con los datos e información que
usted desea salga en el reporte, en este caso vamos a tomar fecha,hora, y las
variables de los tres tanques: temperatura,nivel,presion.
Salve el reporte. Click derecho, report1.rep (nombre por default).
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Use la symbol library para construir la sgte visualizacion de pantalla:
Haga doble click en ############### y TEXT I/O. coloque en tag expresión:
reportetanque. habilite input enabled
Doble click en boton SAVE,/ command. En expresión Coloque como muestra
la figura. Aquí le estamos diciendo que queremos que el reporte sea guardado
en el disco duro, el reporte report.rep
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Doble click en boton abrir y colocar en expresión lo siguiente:
WinExec(“notepad
“+Asc2Str(34)+InfoAppDir()+”\Reportetanque.txt”+Asc2Str(34))
En este caso utilizamos bloc de notas ( notepad) para abrir el reporte. Pero
podemos utilizar WORD o Excel (.xls), colcando en la anterior sintaxis los
archivos de salida deseados.
En donde:
34 : codigo ASCII para las comillas.
Asc2str: retorna la cadena basado en el codigo ASCII.
Infoappdir: valor para que el archivo vaya a la direccion en disco duro.
Cuando presiona el boton SAVE de la pantalla reportes, graba en memoria los
datos de los tags del reporte y la información asociada a este. Cuando presiona
el boton OPEN lanza el reporte. En la ruta colocada C:\ XXXXXXXX
El reporte debe de visualizarse de la siguiente forma: ( en txt)
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Podemos también insertar logos e imágenes , haciendo el mismo ejercicio , y
abriendo la aplicación desde WORDPAD y editando los tags que queremos
visualizar en “edit RTF File”.
Abriendolo desde WORDPAD.:
Ejercicio#8: desarrollo de ALARMAS.
En todo proceso el concepto de alarma es muy importante . teniendo un panel
de alarmas podemos visualizar cuando las condiciones preestablecidas salen
de estos parámetros.
Para realizar nuestra pantalla de alarmas haga lo siguiente:
TASKS/ ALARMS/ insert.
Aparece la Hoja de trabajo de alarmas , Configurela como esta en la sgte
figura:
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En esta hoja de trabajo se colocaran los tags de las alarmas a supervisar,
limites, mensajes, prioridad de las alarmas, selección de filtros, incluso enviar
emails de alerta cuando las condiciones de alarma actuan,puede habilitar el
envio de las alarmas a una impresora serial . Todas las alarmas del proceso se
almacenan en formato ASCII en la subcarpeta ALARMS de la carpeta de la
aplicación , la extensión de estas es .hst.
Coloque en Group Name : tanques. Salve la hoja de trabajo (por default 1).
Ponga atención a los colores del texto cuando aparezcan las Alarmas:
Rojo: Alarma activa.
Azul: condición Normal.
Verde: reconocimiento de Alarma.
Arrastre a la pantalla estándar.scr el icono de alarma ubicado en la barra de
herramientas:
De doble click en eñ objeto vaya a propiedades.En columns. Arrastre hacia el
lado derecho user,comment, value. Coloque 3 rectangulos con los colores de
estado de Alarmas. la pantalla de alarmas debe lucir asi:
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Salve la aplicación en cuando este en la pantalla stándar.scr y cambiela por
alarmas.scr.,Vaya a modo Runtime.Note que Cuando las alarmas superan el
valor configurado cambian de estado. De doble click cuando la alarma este de
color rojo, note que cambia a verde, significa que usted manualmente
reconocio la Alarma. Si lo hace en condicion normal ( azul) la alarma
desaparece hasta presentar una nueva condicion de alarma.
Ejercicio#9: Visualizando en la WEB la aplicacion.
La posibilidad de que la plataforma SCADA tenga la opcion de poder Integrarse
a un navegador y poder visualizar los parámetros en la red Ethernet (WEB
CLIENT) o en la Internet via TCP-IP otorga grandes beneficios en Monitoreo
remoto de las variables de proceso, redundando en reducción de costos y
brindando al usuario la posibilidad de diagnosticar, visualizar, controlar y
administrar remotamente el proceso completo.
Para visualizar la aplicación en un navegador WEB haga lo siguiente:
Expanda en Graphics las pantallas con extensión.scr
Cada una de las pantallas SAVE as ALL as HTML, observe que todas las
pantallas aparecen en la carpeta WEB pages .
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Abra cualquier navegador de paginas WEB: Internet Explorer o firefox ( soporta
versiones desde la 6.0 en adelante)
De la ruta creada o donde esta guardada la aplicación ejemplo:
C:\Documents and Settings\automatizacion\Mis documentos\InduSoft Web
Studio v6.1 Projects\Copia de tutorial1\Web\principal.html.
Verifique en Project/ status que el servidor WEB este corriendo, si no lo esta
pongalo a correr STARTED ( con doble click).
Verifique la aplicación:Ir a Tools / verify application
Solicita un permiso: escriba Guest en User name, password dejarlo en blanco.
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La HMI se observa en el navegador WEB
:
La aplicación ahora esta corriendo en el navegador!!.
Ejercicio#10: Integrando Registros de PLC de campo VIA OPC.
Ya hemos visto que la tecnica OPC es muy importante para “enlazar” los
registros que Vienen de los PLC distribuidos en el campo hacia nuestra HMI .
para integrar cualquier PLC de cualquier marca basta solo con tener el OPC
Server del dispositivo ( PLC Siemens, AB, direct Automation, Modicon,
telemecanique, Mitsubishi, omron, etc) , en el caso nuestro utilizaremos el
simulador de OPC de ICONICS.
Vaya Workspace/ Comm / click derecho OPC / insert
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37
Aparece la hoja de trabajo :
Nota: debe haber instalado el OPC Server simulation de iconics o cualquier
Otro.
Busque en Server Identifier el OPC de Iconics “ ICONICS.simulator”, cree un
tag “d” de tipo real y size 0. posteriormente de click derecho en item y busque
OPC browser/Simulate PLC/Phased/ sine.
Cree otros tags ( analogos y discretos) con la metodologia anterior ( minimo 3
mas) en la pantalla estándar de nuestra HMI.
Cree valores ########## y con text I/O dele el valor del tag anteriormente
creado , corra el programa, observe la variación en la HMI, ya se estan
capturando datos de un OPC Server que puede estar en red o en la misma
Maquina de desarrollo o estacion de ingenieria.
Ejercicio#10: Integrando a base de datos via ODBC.
La mayoría de bases de datos tienen un conector ODBC ( open database
connection) que puede ser usado por estas. IWS provee este driver, la mayoria
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de SCADAS integran piso de planta con ERP o MES (niveles altos en la
pirámide de Automatización) con este procedimiento.
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