Técnico en Instrumentación y Automatización Industrial‐Universidad de Magallanes

IndiceIndiceI. Definición ……………………………………………………………….. Pág. 3‐4

II. Introducción ……………………………………………………………….. Pág. 5

III. Esquema Básico de un SCADA ………………………………. Pág. 6

IV. Funciones Principales ………………………………………………. Pág. 7‐8

V. Funciones Especificas ………………………………………………. Pág. 9‐10

VI. Prestaciones ………………………………………………………………. Pág. 11‐12g

VII. Requisitos ………………………………………………………………. Pág. 13

VIII.Módulos de un SCADA ………………………………………………. Pág. 14‐25i. Configuración ………………………………………………..................... Pág. 15‐16

ii. Interfaz del Operador ………………………………………………………………… Pág. 17.18

iii. Proceso ………………………………………………………………… Pág. 19‐20

iv. Gestión y Archivo de Datos ………………………………………….. Pág. 21‐22

v Comunicaciones Pág  23 25v. Comunicaciones ………………………………………………………………… Pág. 23‐25

IX. Flujos de Información en los Sistemas SCADA ………………. Pág. 26‐28

X. ¿Cuándo Instalar un Sistema SCADA? ………………………………. Pág. 29

XI Dif i    Si  SCADA   DCS Pá  XI. Diferencias entre Sistemas SCADA y DCS ………………………………. Pág. 30

XII. Otros Antecedentes ………………………………………………. Pág. 31‐32

XIII.Ejemplo Práctico de un SISTEMA SCADA ………………………………. Pág. 33

XIV.Principales Proveedores ………………………………………………. Pág. 34‐38

XV.Conclusión ………………………………………………………………. Pág. 39

DefiniciónDefiniciónDefiniciónDefinición

SCADA i d l i l dSCADA viene de las siglas de"Supervisory Control And DataAdquisition", es decir: adquisición dedatos y control de supervisióndatos y control de supervisión.

Se trata de una aplicación softwarepespecialmente diseñada parafuncionar sobre ordenadores en elcontrol de producción,proporcionando comunicación con losdispositivos de campo (controladoresautónomos, autómatas

bl ) l d lprogramables, etc.) y controlando elproceso de forma automática desde lapantalla del ordenador.

DefiniciónDefiniciónDefiniciónDefinición

Ad á d t d l i f ióAdemás, provee de toda la informaciónque se genera en el proceso productivo adiversos usuarios, tanto del mismo nivelcomo de otros supervisores dentro dela empresa: control de calidad,supervisión, mantenimiento, etc.

En este tipo de sistemas usualmente existeun ordenador, que efectúa tareas desupervisión y gestión de alarmas, así comotratamiento de datos y control detratamiento de datos y control deprocesos. La comunicación se realizamediante buses especiales o redes LAN.Todo esto se ejecuta normalmente enti l tá di ñ d d ltiempo real, y están diseñados para dar aloperador de planta la posibilidad desupervisar y controlar dichos procesos.

IntroducciónIntroducciónIntroducciónIntroducciónLos sistemas de interfaz entre usuario y planta basados en panelesd t l l t d i di d l i i t t dde control repletos de indicadores luminosos, instrumentos demedida y pulsadores, están siendo sustituidos por sistemas digitalesque implementan el panel sobre la pantalla de un ordenador.

El control directo lo realizan los controladores autónomos digitalesy/o autómatas programables y están conectados a un ordenador que

li l f i d diál l d t t i t d lrealiza las funciones de diálogo con el operador, tratamiento de lainformación y control de la producción, utilizando el SCADA.

Fuente: http://www.uco.es/investiga/grupos/eatco/automatica/ihm

Esquema Básico SCADAEsquema Básico SCADAEsquema Básico SCADAEsquema Básico SCADA

Fuente: http://www.uco.es/investiga/grupos/eatco/automatica/ihm

Funciones PrincipalesFunciones PrincipalesFunciones PrincipalesFunciones PrincipalesLas funciones generales de un SCADA son:

Adquisición de datos:  Recoger, procesar y almacenar información recibida.

Supervisión: Observar desde un monitor la evolución de las variables del proceso.

Control: Modificar la evolución del proceso.S   l     b  l  “ f i ”   “ i ” d  l   l d  d  Se suele actuar sobre las “referencias” o “consignas” de los controladores de campo (PLCs).

Fuente: http://www.esi2.us.es/~mortega/

Funciones EspecificasFunciones EspecificasFunciones EspecificasFunciones EspecificasTransmisión de datos:

T iti  i f ió    di iti  d         t   t i  d  t b jTransmitir información a dispositivos de campo y a otras estaciones de trabajo.

Bases de datos:ó d d b dGestión de datos con bajos tiempos de acceso.

Interfaz de usuario:Representación gráfica del proceso. HMI (HumanMachine Interface)

Explotación:Tratamiento de los datos para gestión de calidad, control estadístico, gestión de la producción, ...

Fuente: http://www.esi2.us.es/~mortega/

PrestacionesPrestacionesPrestacionesPrestacionesUn paquete SCADA debe estar en disposición de ofrecer las siguientesprestaciones:

Posibilidad de crear paneles de alarma que exigen la presencia delPosibilidad de crear paneles de alarma, que exigen la presencia deloperador para reconocer una parada o situación de alarma, con registrode incidencias.

Generación de históricos de señal de planta que pueden ser volcadosGeneración de históricos de señal de planta, que pueden ser volcadospara su proceso sobre una hoja de cálculo.

Ejecución de programas, que modifican la ley de control, o inclusol difi l t i d l tó t b j i tanular o modificar las tareas asociadas al autómata, bajo ciertas

condiciones.

Posibilidad de programación numérica, que permite realizar cálculosaritméticos de elevada resolución sobre laCPU del ordenador.

Fuente: http://www.automatas.org/redes/scadas.htm

PrestacionesPrestacionesPrestacionesPrestacionesCon ellas, se pueden desarrollar aplicaciones para ordenadores( i PC j l ) d d áli i d(tipo PC, por ejemplo), con captura de datos, análisis deseñales, presentaciones en pantalla, envío de resultados adisco e impresora, etc.

Además, todas estas acciones se llevan a cabo mediante unpaquete de funciones que incluye zonas de programación enpaquete de funciones que incluye zonas de programación enun lenguaje de uso general (como C, Pascal, o Basic), lo cualconfiere una potencia muy elevada y una gran versatilidad.Algunos SCADA ofrecen librerías de funciones para lenguajesAlgunos SCADA ofrecen librerías de funciones para lenguajesde uso general que permiten personalizar de manera muyamplia la aplicación que desee realizarse con dicho SCADA.

Fuente: http://www.automatas.org/redes/scadas.htmp // g/ /

RequisitosRequisitosRequisitosRequisitosUn SCADA debe cumplir varios objetivos para que sup j p qinstalación sea perfectamente aprovechada:

Deben ser sistemas de arquitectura abierta, capaces decrecer o adaptarse según las necesidades cambiantes de laempresaempresa.Deben comunicarse con total facilidad y de formatransparente al usuario con el equipo de planta y con elp q p p yresto de la empresa (redes locales y de gestión).Deben ser programas sencillos de instalar, sin excesivas

i i d h d fá il d tili i t fexigencias de hardware, y fáciles de utilizar, con interfacesamigables con el usuario.

Fuente: http://www.automatas.org/redes/scadas.htm

Módulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADALos módulos o bloques software que permiten las actividades ded ó ó l ladquisición, supervisión y control son los siguientes:

ConfiguraciónConfiguración.

Interfaz gráfico del operador

Módulo de proceso.

Gestión y archivo de datos.

Comunicaciones.

Fuente: http://www.automatas.org/redes/scadas.htm

Módulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADAConfiguración:

Permite al usuario definir el entorno de trabajo de su SCADA,d tá d l l li ió ti l d d lladaptándolo a la aplicación particular que se desea desarrollar.

Fuente: http://www.automatas.org/redes/scadas.htm

Módulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADA

Configuración:Configuración:

Módulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADAInterfaz gráfico del operador:g p

Proporciona al operador las funciones de control ysupervisión de la planta. El proceso se representa mediantesinópticos gráficos almacenados en el ordenador deproceso y generados desde el editor incorporado en elproceso y generados desde el editor incorporado en elSCADA o importados desde otra aplicación durante laconfiguración del paquete.

Fuente: http://www.automatas.org/redes/scadas.htm

Módulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADA

Interfaz gráfico del operador:Interfaz gráfico del operador:

Módulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADAProceso:

Ejecuta las acciones de mando preprogramadas a partir delos valores actuales de variables leídas.

Fuente  http //www automatas org/redes/scadas htmFuente: http://www.automatas.org/redes/scadas.htm

Módulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADA

Proceso:Proceso:

Módulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADAGestión y archivo de datos:y

Se encarga del almacenamiento y procesado ordenado delos datos, de forma que otra aplicación o dispositivo puedatener acceso a ellos.

Fuente: http://www automatas org/redes/scadas htmFuente: http://www.automatas.org/redes/scadas.htm

Módulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADA

Gestión y archivo de datos:Gestión y archivo de datos:

Módulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADAComunicaciones:

Se encarga de la transferencia de información entre laplanta y la arquitectura hardware que soporta el SCADA, yentre ésta y el resto de elementos informáticos de gestión.

Fuente: http://www.automatas.org/redes/scadas.htm

Módulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADA

Comunicaciones:Comunicaciones:

Módulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADAMódulos de un SCADA

Comunicaciones:Comunicaciones:

Flujo de la Información en los Flujo de la Información en los Flujo de la Información en los Flujo de la Información en los sistemas SCADAsistemas SCADAEl flujo de la información en los sistemas SCADA es como se describea continuación:

El FENÓMENO FÍSICO lo constituye la variable quedeseamos medir. Dependiendo del proceso, la naturaleza deldeseamos medir. Dependiendo del proceso, la naturaleza delfenómeno es muy diversa: presión, temperatura, flujo, potencia,intensidad de corriente, voltaje, ph, densidad, etc.

Este fenómeno debe traducirse a una variable que seaEste fenómeno debe traducirse a una variable que seainteligible para el sistema SCADA, es decir, en una variable eléctrica.Para ello, se utilizan los SENSORES oTRANSDUCTORES.

Los SENSORES o TRANSDUCTORES convierten lasvariaciones del fenómeno físico en variaciones proporcionales deuna variable eléctrica. Las variables eléctricas más utilizadas son:tensión, corriente, carga, resistencia o capacitancia.

Flujo de la Información en los Flujo de la Información en los Flujo de la Información en los Flujo de la Información en los sistemas SCADAsistemas SCADA

Sin embargo, esta variedad de tipos de señaleseléctricas debe ser procesada para ser entendida por eleléctricas debe ser procesada para ser entendida por elcomputador digital. Para ello se utilizanACONDICIONADORES DE SEÑAL, cuya función es la deCO C O O S S , cuya u c ó es a dereferenciar estos cambios eléctricos a una misma escala decorriente o voltaje. Además, provee aislación eléctrica yfiltraje de la señal con el objeto de proteger el sistema detransientes y ruidos originados en el campo.

Flujo de la Información en los Flujo de la Información en los Flujo de la Información en los Flujo de la Información en los sistemas SCADAsistemas SCADA

Una vez acondicionada la señal, la misma se convierte enun valor digital equivalente en el bloque de CONVERSIÓN DEun valor digital equivalente en el bloque de CONVERSIÓN DEDATOS. Generalmente, esta función es llevada a cabo por uncircuito de conversión analógico/digital. El computador almacenaesta información la cual es utilizada para su ANÁLISIS y para laesta información, la cual es utilizada para su ANÁLISIS y para laTOMA DE DECISIONES. Simultáneamente, se MUESTRA LAINFORMACIÓN al usuario del sistema, en tiempo real.Basado en la información el operador puede TOMAR LABasado en la información, el operador puede TOMAR LADECISIÓN de realizar una acción de control sobre el proceso. Eloperador comanda al computador a realizarla, y de nuevo debe

ti l i f ió di it l ñ l lé t i E t ñ lconvertirse la información digital a una señal eléctrica. Esta señaleléctrica es procesada por una SALIDA DE CONTROL, el cualfunciona como un acondicionador de señal, la cual la escala para

d d d b b d lé dmanejar un dispositivo dado: bobina de un relé, setpoint de uncontrolador, etc.

¿Cuándo Instalar un Sistema SCADA?¿Cuándo Instalar un Sistema SCADA?¿Cuándo Instalar un Sistema SCADA?¿Cuándo Instalar un Sistema SCADA?Para evaluar si un sistema SCADA es necesario para manejar una instalación dada, el proceso a controlar debecumplir las siguientes características:p g

a) El número de variables del proceso que se necesita monitorear es alto.

b) El proceso está geográficamente distribuido  Esta condición no es limitativa  ya que puede b) 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. 

c) Las 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 realel mismo, o en otras palabras, la información se requiere en tiempo real.

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.

f) La complejidad y velocidad del proceso permiten que la mayoría de las acciones de control f) 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.

Diferencias entre Sistemas SCADA y Diferencias entre Sistemas SCADA y Diferencias entre Sistemas SCADA y Diferencias entre Sistemas SCADA y DCS.DCS.

Otros AntecedentesOtros AntecedentesOtros AntecedentesOtros Antecedentes

El mayor sistema SCADA instalado en el mundo bajo Windows NTEl mayor sistema SCADA instalado en el mundo bajo Windows NT.

En 1999 se puso en marcha el Proyecto de Ampliación de las 999 p y pminas Olympic Dam en Australia. En este lugar se ha implementado el mayor sistema Scada instalado en mundo. Utiliza Citect bajo Windows NT 4.0.

El SCADA controla casi 500.000 variables de tiempo real, e incorpora más de 20.000 curvas de registro de tendencia y 60.000 alarmas.a a as

El sistema consta en 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 PLCs  de registros de tendencia e informes. Se comunica con más de 150 PLCs, de las marcas Allen Bradley y Siemens.

El tiempo de actualización de las variables en pantalla en cualquier terminal Scada es menor de 1 segundo  y la carga completa de cualquier terminal Scada es menor de 1 segundo, y la carga completa de una página de registros históricos menor de 4 segundos. 

Instalaciones Minas Instalaciones Minas OlympicOlympicDamDamInstalaciones Minas Instalaciones Minas OlympicOlympicDamDam

Ejemplo práctico de un sistema SCADAEjemplo práctico de un sistema SCADAEjemplo práctico de un sistema SCADAEjemplo práctico de un sistema SCADAUn SCADA sirve para supervisar y suprincipal objetivo es mesurar con lafi lid d d ip p jfinalidad de corregir.

Tenemos un proceso químico, que puedeser desde una fábrica de gelatina, a una deantibióticos que queremos supervisar Loantibióticos... que queremos supervisar. Loque pondremos en la planta de producciónserán PLC, PC, HMI... es decir un sistemaoperativo. Los datos obtenidos por estoshardwares industriales son transportados através de un bus o varios buses a un

id ( ) l i lservidor (server), que es el supervisor, elque controla, mediante el mencionadoSCADA. Este envío de datos se puedehacer a través de ethernet, por ejemplo.

El servidor, a su tiempo, manda los datos auna base de datos con la finalidad dealmacenar la información (para trabajarcon ella, crear históricos de errores oalarmas...). Esta base de datos puede estar

d d d l d d d l) p

integrada dentro del disco duro del propioservidor. También es posible que el servidormande la información a otro PC, PDA, Telf,internet.... es decir, transmita lainformación a otros sistemas operativos,en los cuales los clientes accionistas jefesen los cuales los clientes, accionistas, jefes,supervisores... pueden acceder a lainformación.

Principales ProveedoresPrincipales ProveedoresPrincipales ProveedoresPrincipales Proveedores

dProducto:

SIMATIC HMI

Suite de interfaz hombre‐máquinacompleta e integrada que incluyegproductos y sistemas de primerapara todas las tareas de HMI. Incluyedispositivos operativos y softwared spos t os ope at os y so t a ede visualización para HMI de nivel demáquina, además del sistemaSCADA que se puede utilizar paraSCADA, que se puede utilizar parauna amplia gama de necesidades devisualización de procesos.

http://www.automation.siemens.com/mcms/automation/es/human‐machine‐interface/Pages/Default.aspx

Principales ProveedoresPrincipales ProveedoresPrincipales ProveedoresPrincipales Proveedores

ProductoProducto:GENESIS64

SCADA a nuevos niveles

La tecnología de fabricación,t ti ió d TI táautomatización y de TI está

cambiando a un ritmo cada vez másacelerado.Para seguir siendo competitivas lasPara seguir siendo competitivas, lasempresas tienen que adoptar latecnología de 64 bits. GENESIS64 seaprovecha de las características de lat l í d Mi ft i i ttecnología de Microsoft siguiente,siempre vuelve rápido de su proyectode automatización, que le da unaventaja competitiva.j p

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LabView

Ofrece un ambiente de desarrollo gráfico conuna metodología muy fácil de dominar poringenieros y científicos. Con esta herramientase pueden crear fácilmente interfases dese pueden crear fácilmente interfases deusuario para la instrumentación virtual sinnecesidad de elaborar código deprogramación. Para especificar las funcionessólo se req iere constr ir diagramas desólo se requiere construir diagramas debloque. Se tiene acceso a una paleta decontroles de la cual se pueden escogerdesplegados numéricos, medidores,termómetros, tanques, gráficas, etcétera, eincluirlas en cualquiera de los proyectos decontrol que se estén diseñando.

http://www.ni.com/labview/

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RSView32

Es una herramienta integrada, basadaen componentes HMI para lasupervisión y control desupervisión y control deautomatización de máquinas yprocesos.

RSView32 amplía su visión conRSView32 amplía su visión contecnologías abiertas que proporcionanconectividad sin precedentes conotros productos de Rockwell Softwareotros productos de Rockwell Software,los productos de Microsoft y lasaplicaciones de terceros.

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Proficy HMI/SCADA ‐ iFIX 5.1

iFIX ofrece un robusto motor de SCADA rico conjuntoiFIX ofrece un robusto motor de SCADA, rico conjuntode opciones de conectividad, la arquitectura abierta yaltamente escalable y modelo de distribución de redes.

Se utiliza en una variedad de aplicaciones en diversasindustrias es ideal para aplicaciones tan simples comoindustrias, es ideal para aplicaciones tan simples comolas aplicaciones típicas de IPM, tales como laintroducción manual de datos y validación deaplicaciones SCADA muy complejos, como elprocesamiento por lotes, la filtración y la gestióndi t ib id d l T bié l ldistribuida de alarma. También cumple con losestándares de la industria, lo que es ideal como parte deTI más centrada en tiempo real del sistema de gestiónde datos.

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ConclusiónConclusiónConclusiónConclusión

U i SCADA l h iUn sistema SCADA es la herramientaidónea a la hora de supervisar, controlar yadministrar sistemas complejos en unaindustria dada su gran versatilidad nosindustria, dada su gran versatilidad, nospermite implementar nuevas áreas detrabajo sin la necesidad de reestructurartodas nuestra instalacionestodas nuestra instalaciones.

La industria requiere sistemas complejosde fácil acceso y que se lleven la mayorparte del trabajo realizando análisisparte del trabajo, realizando análisis,creando registros históricos, permitiendola automatización y el control de manerasencilla además del monitoreo remoto desencilla, además del monitoreo remoto delos procesos, que permite a los accionistasy gerentes obtener información relevantedel funcionamiento de sus activos.

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION.MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION.