PLC - PLATAFORMA PARA IMPLANTAR SISTEMAS DE SUPERVISIÓN Y CONTROL (EAI)
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Sistemas SCADA
Dr. Ramon VilanovaDept. Telecommunication & Systems Engineering
Escola Tècnica Superior d’EnginyeriaU.A.B., Barcelona, [email protected]
Sistemas SCADA
Supervisión de procesos
SCADA
Esquema básico y Funciones
Alarmas.
Estructura y Módulos.
SCADA Comerciales
OPC
Sistemas SCADA Supervisión de procesos
Mediante la supervisión de un proceso se intenta asegurar el buen funcionamiento del mismo (aún ante posibles situaciones anómalas).
Mediante la supervisión con ordenador se pretende facilitar la tarea del operario encargado de la vigilancia del proceso y su seguimiento
Sistemas SCADA Supervisión de procesos
La manera en que se lleva a cabo la supervisión ha ido evolucionando con los años.
Sinópticos del proceso sobre marquetería
Leds, displays, interruptores, etc.
Tarjetas específicas asociadas a los PLCs
Gestión de teclado y pantalla, con posibilidades de configuración sencillas.
Interfaces HMI y Sistemas SCADA basados en PC
Mejores prestaciones asociadas a la facilidad de comunicación y acceso a bases de datos.
Sistemas SCADA SCADA
SCADA proviene de las siglas de
Supervisory Control And Data Adquisition.
Es una aplicación software, con acceso a planta mediante comunicación digital con los diferentes instrumentos y que ofrece una interficie gráfica de alto nivel con el usuario.
Suponen la evolución hacia los sistemas de control basados en PC
Sistemas SCADA SCADA
El PC proporciona muchas utilidades a nivel de gestión de datos, visualización, trabajo en red.
... no obstante
El control directo lo continuan realizando los reguladores autónomos junto con los PLCs.
…. debido a posibles problemas de seguridad, robustez, tiempo real,...
Sistemas SCADA SCADA
: Esquema básico y Funciones
Esquema básico de un sistema de adquisición de datos y supervisión
Sistemas SCADA SCADA
: Esquema básico y Funciones
Funciones básicas de un sistema SCADA
Adquisición de datos: para recoger la información del proceso, procesarla y almacenarla.
Supervisión: para observar la evolución y comportamiento de las variables de control y variables significativas del estado del proceso.
Control: para actuar sobre el proceso y modificar su evolución. Generalmente actuando sobre reguladores autónomos y/o PLCs, modificando consignas, niveles de alarma, etc
Sistemas SCADA SCADA
: Esquema básico y Funciones
Otras funcionalidades presentes en un SCADA
Bases de Datos: Gestión de históricos de datos y variables de interés mediante acceso a Bases de datos (generalmente mediante acceso ODBC)
Presentación: Representación gráfica de los datos del proceso. Creación de interficies de operario. Sinópticos que reproducen el proceso supervisado.
Explotación: de los datos adquiridos para control estadístico del proceso, gestión de la producción, etc
Sistemas SCADA SCADA
: Esquema básico y Funciones
Ejemplos de Interface de Operario
Sistemas SCADA SCADA
: Esquema básico y Funciones
Ejemplos de Interface de Operario
Sistemas SCADA SCADA
: Esquema básico y Funciones
Este tipo de interface de operario se consigue mediante la creación de sinópticos que representan el proceso y la asociación al mismo de variables que se están registrando de planta.
Adquisición de datos
Registro de datos
Representación del proceso
Un sistema SCADA proporciona herramientas para realizar de manera cómoda estas operaciones.
Sistemas SCADA SCADA
: Esquema básico y Funciones
Adquisición de datos: Hay varias opciones (que pueden convivir de manera simultanea)
Tarjetas de adquisición de datos (TAD). Directamente conectadas al bus del ordenador, necesitan para su utilización de drivers específicos.
Comunicaciones Serie: a través de interfases RS-232/485, por ejemplo autómatas programables, controladores autónomos, buses de campo (RS-485).
Conexión a equipos específicos: Dispositivos que aportan su propio protocolo de comunicaciones pero que proporcionan drivers para gestionarlos.
Sistemas SCADA SCADA
: Esquema básico y Funciones
Registro de datos (Tags): Las variables de proceso se representan en el SCADA mediante los denominados tags (o etiquetas) que permiten la definición de cada variable
de acuerdo a su naturaleza : continua (analógica) o discreta (binaria)
Asociación de un nombre
Rango de valores
Unidades de ingeniería
...
Sistemas SCADA SCADA
: Esquema básico y Funciones
Registro de datos (Tags):
Sistemas SCADA SCADA
: Esquema básico y Funciones
Registro de datos (Tags):
Sistemas SCADA SCADA
: Esquema básico y Funciones
Representación del proceso: la representación visual de la información y su interactividad es lo que se llama: interfase hombre máquina.
Creación de sinópticos: tener en cuenta la elección de los elementos, su colocación en pantalla y la elección de colores,...
Hay una serie de recomendaciones/normalización en ISA para la creación de sinópticos
Sistemas SCADA SCADA
: Esquema básico y Funciones
Representación del proceso: ejemplo de recomendación en cuanto al uso de colores
Sistemas SCADA SCADA
: Esquema básico y Funciones
Representación del proceso:
Objetos gráficos standard: círculos, líneas, etc
Controles Standard de Windows: botones, scrollbars, etc
Aplicaciones OLE y controles ActiveX: Datos Excel, WebBrowsers,etc
Libreria de objetos: Motor, depósito, válvula,,etc
Objetos Windows: barras menus, ventana de alarmas, ventana de aplicación
Sistemas SCADA SCADA
: Esquema básico y Funciones
Representación del proceso:
AFEGIR PANTALLES INTOUCH
Sistemas SCADA SCADA
: Alarmas
Algunos términos usuales:
Alarma (Alarm): alerta de fallo debido a que una variable supera el umbral asociado.
Evento (Event): Sucesos característicos que identifican un cambio en una variable.
Residuo (residual): Diferencia entre la salida de un sistema predicha por un modelo y la medida.
Detección de fallos (Fault Detection): determinación de la presencia de fallos
Diagnóstico de fallos (Fault Diagnosis): Determinaciñon del origen de los fallos
Sistemas SCADA SCADA
: Alarmas
El tratamiento de alarmas es uno de los puntos mas importantes en un entorno de supervisión:
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 límites de operación normales de las variables (umbrales absolutos, relativos, ROC)
Sistemas SCADA SCADA
: Alarmas
Umbrales de alarma absolutos: vienen dados por un valor numérico cuyo sobrepaso activa la alarma. Hay que especificar una banda muerta en % del valor umbral.
Sistemas SCADA SCADA
: Alarmas
Umbrales de alarma relativos: Límites establecidos en % alrededor del una consigna o valor objetivo: ‘target’.
Sistemas SCADA SCADA
: Alarmas
Umbrales de alarma ROC: observación de la velocidad de cambio de la variable: diferencia entre dos valores consecutivos.
Sistemas SCADA SCADA
: Alarmas
Gestión y registro de alarmas:
Filtrado de alarmas: asociar un nivel de prioridad a cada alarma (1-999). Sólo se activan las alarmas de una cierta prioridad.
Seguimiento y registro temporal: los instantes de aparición duración, reconocimiento de alarmas etc., se llaman eventos:
El instante de activación de la alarma
Instante de fin de alarma
Reconocimiento de la alarma por parte del operador
Sistemas SCADA SCADA
: Estructura y Módulos
Un paquete SCADA incluye módulos que posibilitan la realización de las funcionalidades que han aparecido hasta el momento:
Configuración.
Interfaz Gráfico del Operador.
Módulo de Proceso.
Gestión de Archivo de Datos.
Comunicación.
Sistemas SCADA SCADA
: Estructura y Módulos
Sistemas SCADA SCADA
: Estructura y Módulos
Algunos de estos módulos son básicos
HMI,
Servidor de datos del proceso
Drivers de Comunicaciones
Servidor de acceso a redes
Mientras que otros son opcionales
Batch: gestión de recetas y proceso por lotes
SPC/SQC: Control estadístico
Seguimiento de Producción: Soluciones adaptadas a cada empresa según sus necesidades
Sistemas SCADA Algunos SCADA Comerciales
Aimax, de Desin Instruments S.A.
CUBE, Orsi España 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)
Sistemas SCADA OPC (OLE for
Process
Control)
El acceso a los dispositivos de campo puede realizarse de dos maneras:
ApplicationX
ApplicationYUtilizando drivers específicos
para cada una de las conexiones específicas
Sistemas SCADA OPC (OLE for
Process
Control)
El acceso a los dispositivos de campo puede realizarse de dos maneras:
Utilizando un driver OPC genérico en una arquitectura cliente/servidor.
OPC ServerOPC ServerOPC Server
OPC ClientClient OPCOLE/DCOM
ApplicationY
OPC Client
ApplicationX
Sistemas SCADA OPC (OLE for
Process
Control)
OPC de Microsoft es un interface de automatización que proporciona un acceso simple a los datos.
Esta basado en la tecnología 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 básica del OPC está en normalizar el interfase entre el servidor OPC y el cliente OPC independientemente de cualquier fabricante particular.
Sistemas SCADA OPC (OLE for
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 conexión 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
Sistemas SCADA OPC (OLE for
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,
Modificación de su valor
Refresco con una determinada frecuencia
…
Sistemas SCADA OPC (OLE for
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.
Sistemas SCADA OPC (OLE for
Process
Control)
Generalmente podemos configurar el acceso a cada uno de los grupos
Dentro del SCADA podemos configurar puntos OPC para poder acceder despues a ellos.
Sistemas SCADA OPC (OLE for
Process
Control)
… y de los items que tenga asociado ese grupo. Estos items seran ya puntos de acceso accesibles en el SCADA.
Dentro del SCADA podemos configurar puntos OPC para poder acceder despues a ellos.