SISTEMAS SCADA Introducción a SCADA La palabra SCADA está compuesta por las iniciales de la denominación inglesa “Supervisory Control And Data Acquisition” cuya traducción al idioma castellano sería: Control Supervisorio y Adquisición de Datos Es la tecnología que permite la captura y control de variables de diferentes puntos de medición en lugares remotos. SCADA Las tareas fundamentales de un sistema SCADA son: • Recolección periódica, procesamiento y monitoreo de la información del proceso • Control remoto de dispositivos y ajustes de valores en las bases de datos del sistema • Monitoreo de alarmas y despliegues de los procesos • Generación de reportes y datos estadísticos de los procesos • Almacenamiento de datos históricos y tendencias de las variables de procesos • Visualización gráfica dinámica SCADA Los procesos industriales donde más se utiliza el sistema SCADA son: fábricas de comida y bebida, manufacturas, reciclaje, aguas residuales, gasolina y aceite, generación de energía, entre otros… También son usados por compañías privadas y de sector público. SCADA encaja tan bien en cualquier ámbito debido a que puede tener configuraciones tan simples como complejas. Evolución de los sistemas SCADA • El término SCADA se adoptó en los inicios de los 70s, con el crecimiento de los microcontroladores y PLCs le dieron a las grandes empresas la habilidad de monitorear y controlar procesos automáticos de una manera nunca antes vista. • En los 80s y 90s, SCADA evolucionó con el uso de redes de área local (LAN), que permitían a SCADA interconectarse con otros sistemas y se introdujeron los primeros HMIs inteligentes. • Los sistemas SCADA de la actualidad, monitorean en tiempo real los procesos de plantas desde cualquier parte del mundo, al tener una conexión a internet y redes de radiofrecuencia, lo que también deja una desventaja que es la violación que pueden sufrir estos sistemas. Ventajas de los Sistemas SCADA • Supervisión y control. • La computadora puede registrar y almacenar una gran cantidad de datos. • Los datos pueden mostrarse de la manera requerida por el usuario. • Se pueden conectar al sistema miles de sensores distribuidos sobre una gran área. • El operador puede incorporar simulaciones de datos reales al sistema. • Los datos pueden visualizarse desde cualquier lugar y no solamente en el sitio de instalación de los dispositivos de adquisición y control distribuido. Arquitectura básica de un SCADA Antena Antena Sistema de Telecomunicaciones PLC / RTU PLC / RTU Radio Remoto Radio Remoto Unidades Terminales Remotas (RTU`s) Servidor Recolector Software Scada Radio Modem Unidad Recolección Maestra (MRU) LAN / WAN / TCP/IP Otros Sistemas HMI Operadores Centro de Operaciones Automatizadas (COA) Servidor BD Tiempo Real Servidor BD Históricos Servidor Interfaz Aplicaciones Unidad Terminal Maestra (MTU) Unidad Control y Procesamiento (PCU) Elementos del sistema SCADA HARDWARE RTU’s ESTACIÓN MAESTRA SISTEMAS DE COMUNICACIÓN SOFTWARE TRANSDUCTORES PROGRAMAS PARA HMI’s Hardware • Unidad de Terminal Remota (RTU): La RTU se conecta al equipo físicamente y lee los datos de estado como los estados abierto/cerrado desde una válvula o un interruptor, lee las medidas como presión, flujo, voltaje o corriente. Por el equipo el RTU puede enviar señales que pueden controlarlo. La RTU puede leer el estado de los datos digitales o medidas de datos analógicos y envía comandos digitales de salida o puntos de ajuste analógicos. Hardware • Estación Maestra: El termino "Estación Maestra" se refiere a los servidores y al software responsable para comunicarse con el equipo del campo (RTU) en estos se encuentra el software HMI corriendo para las estaciones de trabajo en el cuarto de control, o en cualquier otro lado. Hardware • Sistemas de Comunicación: Se encarga de la transferencia de información del punto donde se realizan las operaciones, hasta el punto donde se supervisa y controla el proceso. Lo conforman los transmisores, receptores y medios de comunicación. • Transductores: Son los elementos que permiten la conversión de una señal física en una señal eléctrica (y viceversa). Su calibración es muy importante para que no haya problema con la confusión de valores de los datos. Sistema de Telecomunicaciones en un SCADA DTE Equipo Terminal de Datos (Modulo Comunicación RTU/PLC) Tx: Transmisor Rx: Receptor DCE Equipo de Comunicación de Datos (MODEM) Canal de Transmisión Tx: Transmisor Rx: Receptor DCE Equipo de Comunicación de Datos (MODEM) RTU Cable Telefónico 0-4000 Hz, 300 -9,6 KB/S Coaxial 0-100 MHz, 12 MB/S Radio de Datos UHF 800 MHZ Microondas mayor a 800 MHZ Fibra Óptica 3 GHz / 1 Satélite 0 aG9B 00 /S0 GHz Protocolo de Comunicación RTU Datos Digitales (RS-232) DTE Equipo Terminal de Datos (Recolector maestro de la UTM) UTM MODEM (Modulador y Demodulador) TX FRECUENCIA RX CANAL Manejo de los Datos de Proceso Software • Interfaz Hombre-Máquina (HMI): Una HMI es el aparato que presenta los datos a un operador (humano) y a través del cual éste controla el proceso. Se puede decir que son como una "ventana de un proceso". Esta ventana puede estar en dispositivos especiales como paneles de operador o en un ordenador y hasta en smartphones. Algunos programas de SCADA • pvBrowser - Aplicación GPL para monitorización SCADA con interfaz web. • FreeSCADA - Aplicación Open source para proyectos SCADA • Likindoy Profesional free GPL Scada system - Centrologic • SCADA -Yokogawa FAST/TOOLS SCADA • Acimut Scada Monitoriza - Creación de proyectos SCADA funcionales mediante "pinchar y arrastrar" • Scada Argos - Proyecto de SCADA para Linux • Scada Factory Talk View SE - FactoryTalk View SE de Rockwell Automation. Interfaz Hombre Máquina A través de los recursos informáticos, la información se obtiene a través de niveles de despliegues donde los usuarios pueden acceder a la información a través de diagramas de proceso, tablas, listas, graficas, reportes, entre otros. Muestra la vista general de entrada al sistema con los procesos y subprocesos principales Despliegue Principal del Sistema Interfaz Hombre Máquina Despliegue Unifilar del Sistema Muestra la información global de las estaciones asociadas al SCADA, en base a los procesos y a su distribución geográfica. Permite la visualización de parámetros claves. Interfaz Hombre Máquina Despliegue General de la Estación (Diagrama de Proceso a nivel de Planta) Muestra la información general de una instalación automatizada, generalmente los datos son recolectados por un PLC o RTU. Permite acciones de control remoto sobre los elementos del proceso y acceso a la configuración de los puntos. Interfaz Hombre Máquina Despliegue Detallado de un subproceso de la Estación (Diagrama de Proceso a nivel de sub-proceso) Muestra la información detallada de uno de los Sub-procesos de la instalación automatizada. Permite acciones de control remoto sobre los elementos del proceso y acceso a la configuración de los puntos. Interfaz Hombre Máquina Diversos tipos de despliegues del sistema Alarmas Información por RTU RTU y Comunicaciones Lista de Puntos en Base de Datos Interfaz Hombre Máquina Despliegues de Tendencias e Históricos de Puntos Permiten observar el comportamiento histórico de las variables analógicas o digitales. Se muestran en despliegues de tendencias o en despliegues de procesos https://www.youtube.com/watch?v=xvVCSYt_YsQ Tipos de SCADA 1. Sistemas SCADA monolíticos: Los primeros sistemas SCADA ejecutaban todas las operaciones en una sola computadora central. Se ejercía poco control y la mayoría de las funciones de los primeros sistemas SCADA se limitaban a los sensores de control y el marcar las operaciones que superaban los niveles de alarma programados. Estos sistemas eran todos programas de propiedad del proveedor y por lo general se limitaban a una sola planta o instalación. Al igual que los programas, los equipos SCADA de un proveedor rara vez se podían utilizar en el sistema SCADA de otro proveedor. Tipos de SCADA 2. Sistemas SCADA distribuidos Más tarde, los sistemas SCADA se conocieron como sistemas distribuidos, ya que solían compartir las funciones de control a través de varios ordenadores más pequeños (generalmente PC) conectadas por redes de área local (LAN). Usando redes LAN, las estaciones individuales compartían información en tiempo real y a menudo realizaban pequeñas tareas de control, además de alertar a los operadores de los posibles problemas o niveles de alarma disparados. Tipos de SCADA 3. Red de sistemas SCADA Los sistemas SCADA actuales están generalmente conectados en red. Se comunican a través de sistemas de redes de área amplia (WAN. Los sistemas SCADA en red hacen un uso intensivo de los Controladores Lógicos Programables (PLC) para monitorear y hacer ajustes de rutina de los procesos, sólo marcando y avisando a los operadores cuando se requieren tomar decisiones importantes. Los equipos tienden a ser más intercambiables, ya que los proveedores de PLC y otras subunidades tienen sistemas de comunicación y protocolos estandarizados para permitir al usuario elegir el mejor componente para sus necesidades https://www.youtube.com/watch?v=BNwmOGLt9jc SCADA Los principales fabricantes de software para sistemas SCADA son: • Intellution • Omron • Siemens • Rockwell Automation • Wonderware • IFIX • SCS • WINCC • Honeywell • Emerson • RS-View Criterios de necesidad de un sistema SCADA a) El número de variables del proceso que se necesita monitorear es alto. b) El proceso está geográficamente distribuido. c) Las información del proceso se necesita en el momento en que los cambios se producen en el mismo. d) La necesidad de optimizar y facilitar las operaciones de la planta, así como la toma de decisiones, tanto gerenciales como operativas. e) 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. SCADA vs DCS SCADA DCS Manejado por eventos Manejado por procesos Para áreas geográficas grandes Para áreas geográficas pequeñas Para múltiples sistemas independientes tales como manufactura discreta y distribución de servicios públicos Para sistemas largos e integrados tales como procesamientos químicos y generación de energía eléctrica Excelente calidad de datos y confiabilidad media Buena calidad de datos y confiabilidad media Soporte físico eficiente en potencia, a menudo enfocado a detecciones de señales binarias. Soporte físico de control de lazo cerrado muy potente https://www.youtube.com/watch?v=hk1TvYYjyPU Referencias bibliográficas • http://www.oocities.org/gabrielordonez_ve/SISTEMAS_SCADA.htm • https://inductiveautomation.com/what-is-scada • http://www.oleumtech.com/what-is-scada/ • http://es.slideshare.net/ergimele/scada-presentacin • https://es.wikipedia.org/wiki/SCADA • Rodríguez, A. (2007). Sistemas SCADA. 2da Edición. Editorial Marcombo. Barcelona, España • http://www.ehowenespanol.com/tipos-sistemas-scada-lista_87004/
