2007 Sistemas SCADA.pdf

Sistemas SCADA

Dr. Ramon VilanovaDept. Telecommunication & Systems Engineering

Escola Tcnica Superior dEnginyeriaU.A.B., Barcelona, [email protected]

Sistemas SCADA

Supervisin de procesos

SCADA

Esquema bsico y Funciones

Alarmas.

Estructura y Mdulos.

SCADA Comerciales

OPC

Sistemas SCADA Supervisin de procesos

Mediante la supervisin de un proceso se intenta asegurar el buen funcionamiento del mismo (an ante posibles situaciones anmalas).

Mediante la supervisin con ordenador se pretende facilitar la tarea del operario encargado de la vigilancia del proceso y su seguimiento

Sistemas SCADA Supervisin de procesos

La manera en que se lleva a cabo la supervisin ha ido evolucionando con los aos.

Sinpticos del proceso sobre marquetera

Leds, displays, interruptores, etc.

Tarjetas especficas asociadas a los PLCs

Gestin de teclado y pantalla, con posibilidades de configuracin sencillas.

Interfaces HMI y Sistemas SCADA basados en PC

Mejores prestaciones asociadas a la facilidad de comunicacin y acceso a bases de datos.

Sistemas SCADA SCADA

SCADA proviene de las siglas de

Supervisory Control And Data Adquisition.

Es una aplicacin software, con acceso a planta mediante comunicacin digital con los diferentes instrumentos y que ofrece una interficie grfica de alto nivel con el usuario.

Suponen la evolucin hacia los sistemas de control basados en PC


El PC proporciona muchas utilidades a nivel de gestin de datos, visualizacin, trabajo en red.

... no obstante

El control directo lo continuan realizando los reguladores autnomos junto con los PLCs.

. debido a posibles problemas de seguridad, robustez, tiempo real,...


: Esquema bsico y Funciones

Esquema bsico de un sistema de adquisicin de datos y supervisin



Funciones bsicas de un sistema SCADA

Adquisicin de datos: para recoger la informacin del proceso, procesarla y almacenarla.

Supervisin: para observar la evolucin y comportamiento de las variables de control y variables significativas del estado del proceso.

Control: para actuar sobre el proceso y modificar su evolucin. Generalmente actuando sobre reguladores autnomos y/o PLCs, modificando consignas, niveles de alarma, etc



Otras funcionalidades presentes en un SCADA

Bases de Datos: Gestin de histricos de datos y variables de inters mediante acceso a Bases de datos (generalmente mediante acceso ODBC)

Presentacin: Representacin grfica de los datos del proceso. Creacin de interficies de operario. Sinpticos que reproducen el proceso supervisado.

Explotacin: de los datos adquiridos para control estadstico del proceso, gestin de la produccin, etc



Ejemplos de Interface de Operario



Este tipo de interface de operario se consigue mediante la creacin de sinpticos que representan el proceso y la asociacin al mismo de variables que se estn registrando de planta.

Adquisicin de datos

Registro de datos

Representacin del proceso

Un sistema SCADA proporciona herramientas para realizar de manera cmoda estas operaciones.



Adquisicin de datos: Hay varias opciones (que pueden convivir de manera simultanea)

Tarjetas de adquisicin de datos (TAD). Directamente conectadas al bus del ordenador, necesitan para su utilizacin de drivers especficos.

Comunicaciones Serie: a travs de interfases RS-232/485, por ejemplo autmatas programables, controladores autnomos, buses de campo (RS-485).

Conexin a equipos especficos: Dispositivos que aportan su propio protocolo de comunicaciones pero que proporcionan drivers para gestionarlos.



Registro de datos (Tags): Las variables de proceso se representan en el SCADA mediante los denominados tags (o etiquetas) que permiten la definicin de cada variable

de acuerdo a su naturaleza : continua (analgica) o discreta (binaria)

Asociacin de un nombre

Rango de valores

Unidades de ingeniera

...



Registro de datos (Tags):



Representacin del proceso: la representacin visual de la informacin y su interactividad es lo que se llama: interfase hombre mquina.

Creacin de sinpticos: tener en cuenta la eleccin de los elementos, su colocacin en pantalla y la eleccin de colores,...

Hay una serie de recomendaciones/normalizacin en ISA para la creacin de sinpticos



Representacin del proceso: ejemplo de recomendacin en cuanto al uso de colores



Representacin del proceso:

Objetos grficos standard: crculos, lneas, etc

Controles Standard de Windows: botones, scrollbars, etc

Aplicaciones OLE y controles ActiveX: Datos Excel, WebBrowsers,etc

Libreria de objetos: Motor, depsito, vlvula,,etc

Objetos Windows: barras menus, ventana de alarmas, ventana de aplicacin



Representacin del proceso:

AFEGIR PANTALLES INTOUCH


: Alarmas

Algunos trminos usuales:

Alarma (Alarm): alerta de fallo debido a que una variable supera el umbral asociado.

Evento (Event): Sucesos caractersticos que identifican un cambio en una variable.

Residuo (residual): Diferencia entre la salida de un sistema predicha por un modelo y la medida.

Deteccin de fallos (Fault Detection): determinacin de la presencia de fallos

Diagnstico de fallos (Fault Diagnosis): Determinacion del origen de los fallos


: Alarmas

El tratamiento de alarmas es uno de los puntos mas importantes en un entorno de supervisin:

Su objetivo es poner al operario sobre aviso. Una vez generada la alarma, se pone fecha, visualiza y registra

Tipos de Alarmas

Alarmas Discretas: Indicadores de un cambio binario en la variable que representan.

Alarmas sobre Variables Continuas: o de umbral. Se utilizan umbrales para designar los lmites de operacin normales de las variables (umbrales absolutos, relativos, ROC)


: Alarmas

Umbrales de alarma absolutos: vienen dados por un valor numrico cuyo sobrepaso activa la alarma. Hay que especificar una banda muerta en % del valor umbral.


: Alarmas

Umbrales de alarma relativos: Lmites establecidos en % alrededor del una consigna o valor objetivo: target.


: Alarmas

Umbrales de alarma ROC: observacin de la velocidad de cambio de la variable: diferencia entre dos valores consecutivos.


: Alarmas

Gestin y registro de alarmas:

Filtrado de alarmas: asociar un nivel de prioridad a cada alarma (1-999). Slo se activan las alarmas de una cierta prioridad.

Seguimiento y registro temporal: los instantes de aparicin duracin, reconocimiento de alarmas etc., se llaman eventos:

El instante de activacin de la alarma

Instante de fin de alarma

Reconocimiento de la alarma por parte del operador


: Estructura y Mdulos

Un paquete SCADA incluye mdulos que posibilitan la realizacin de las funcionalidades que han aparecido hasta el momento:

Configuracin.

Interfaz Grfico del Operador.

Mdulo de Proceso.

Gestin de Archivo de Datos.

Comunicacin.



Algunos de estos mdulos son bsicos

HMI,

Servidor de datos del proceso

Drivers de Comunicaciones

Servidor de acceso a redes

Mientras que otros son opcionales

Batch: gestin de recetas y proceso por lotes

SPC/SQC: Control estadstico

Seguimiento de Produccin: Soluciones adaptadas a cada empresa segn sus necesidades

Sistemas SCADA Algunos SCADA Comerciales

Aimax, de Desin Instruments S.A.

CUBE, Orsi Espaa S.A.

FIX, de Intellution.

Lookout, National Instruments.

Monitor Pro, de Schneider Electric.

SCADA InTouch, de LOGITEK.

SYSMAC SCS, de Omron.

Scatt Graph 5000, de ABB.

WinCC, de Siemens.

Sistemas SCADA OPC (OLE for

Process

Control)


Process

Control)

El acceso a los dispositivos de campo puede realizarse de dos maneras:

ApplicationX

ApplicationYUtilizando drivers especficos

para cada una de las conexiones especficas


Process

Control)

El acceso a los dispositivos de campo puede realizarse de dos maneras:

Utilizando un driver OPC genrico en una arquitectura cliente/servidor.

OPC ServerOPC ServerOPC Server

OPC ClientClient OPCOLE/DCOM

ApplicationY

OPC Client

ApplicationX


Process

Control)

OPC de Microsoft es un interface de automatizacin que proporciona un acceso simple a los datos.

Esta basado en la tecnologa COM/OLE de Microsoft para intercambio de datos entre aplicaciones ya sea de forma local o remota.

El resultado es una arquitectura cliente/servidor:

Clientes: que solicitan datos (aplicaciones, paquetes SCADA)

Servidores: que proporcionan datos (dispositivos, aplicaciones)

La idea bsica del OPC est en normalizar el interfase entre el servidor OPC y el cliente OPC independientemente de cualquier fabricante particular.


Process

Control)

Un Servidor OPC responde a la siguiente arquitectura:

Un servidor OPC es un conjunto de Grupos OPC

Un grupo OPC es un conjunto de Items OPC

Cada Item OPC representa la conexin a una fuente de datos (variable de un PLC).

Cada Item OPC tiene asociado un valor e instante de tiempo.

OPC Items

OPC group

OPC Server

OPC Items

OPC group

OPC Items

OPC group


Process

Control)

Desde el cliente OPC se puede acceder a los servicios ofrecidos por cada uno de los servidores

Consulta de valor de un Item,

Modificacin de su valor

Refresco con una determinada frecuencia


Process

Control)

Escogemos uno de los controles registrados en el S.O.

Dentro del SCADA podemos configurar puntos OPC para poder acceder despues a ellos.


Process

Control)

Generalmente podemos configurar el acceso a cada uno de los grupos



Process

Control)

y de los items que tenga asociado ese grupo. Estos items seran ya puntos de acceso accesibles en el SCADA.


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