Control de Supervisin y Adquisicin de Datos (SCADA)

Control de Supervisin y Adquisicin de Datos (SCADA)Jonathan Aruquipa Velasco6987621 L.P.Shirley Morgoya GuachallaYhasmil Anghela Tito Ticona6741557 L.P.Vladimir Villca Foronda7072801 L.P.

1. Resumen Ejecutivo

El objetivo principal de la automatizacin industrial consiste en gobernar la actividad y la evolucin de los procesos sin la intervencin continua de un operador humano.En los ltimos aos, se ha estado desarrollado un sistema, denominado SCADA, el cual permite supervisar y controlar, las distintas variables que se encuentran en un proceso o planta determinada. 2. Objetivos

2.1 Objetivo general

Conocer las caractersticas y el proceso del sistema SCADA para un mayor conocimiento de este sistema.

2.2 Objetivos especficosConocer los diferentes componentes del sistema SCADA.Conocer en que se basa el sistema SCADA.Investigar la utilizacin del sistema SCADA en el pas.Adquirir informacin de que funciones cumple el sistema SCADA.

3. Marco Terico

3.1 Qu es el sistema SCADA?SCADA, acrnimo de Supervisory Control And Data Adquisition (Supervisin, Control y Adquisicin de Datos) es un software para ordenadores que permite controlar y supervisar procesos industriales a distancia. Facilita retroalimentacin en tiempo real con los dispositivos de campo (sensores y actuadores), y controla el proceso automticamente. Provee de toda la informacin que se genera en el proceso productivo (supervisin, control calidad, control de produccin, almacenamiento de datos, etc.) y permite su gestin e intervencin.Un software SCADA debe ser capaz de ofrecer al sistema:Posibilidad de crear paneles de alarma, que exigen la presencia del operador para reconocer una parada o situacin de alarma, con registro de incidencias.Generacin de datos histricos de las seale de planta, que pueden ser volcados para su proceso sobre una hoja de clculo.Ejecucin de programas, que modifican la ley de control, o incluso anular o modificar las tareas asociadas al autmata, bajo ciertas condiciones.Posibilidad de programacin numrica, que permite realizar clculos aritmticos de elevada resolucin sobre la CPU del ordenador.

Existen diversos tipos de sistemas SCADA dependiendo del fabricante y sobretodo de la finalidad con que se va a hacer uso del sistema, por ello antes de decidir cul es el ms adecuado hay que tener presente si cumple o no ciertos requisitos bsicos:Todo sistema debe tener arquitectura abierta, es decir, debe permitir su crecimiento y expansin, as como deben poder adecuarse a las necesidades futuras del proceso y de la planta.La programacin e instalacin no debe presentar mayor dificultad, debe contar con interfaces grficas que muestren un esquema bsico y real del proceso.Deben permitir la adquisicin de datos de todo equipo, as como la comunicacin a nivel interno y externo (redes locales y de gestin).

3.2 Descripcin general de un sistema SCADAUn sistema SCADA es una aplicacin o conjunto de aplicaciones software especialmente diseada para funcionar sobre ordenadores de control de produccin, con acceso a la planta mediante la comunicacin digital con los instrumentos y actuadores e interfaz grfica de alto nivel con el usuario (pantallas tctiles, ratones o cursores, lpices pticos, etc...). El sistema permite comunicarse con los dispositivos de campo (controladores autnomos, autmatas programables, sistemas de dosificacin, etc.) para controlar el proceso en forma automtica desde la pantalla del ordenador, que es configurada por el usuario y puede ser modificada con facilidad.

Figura : Esquema de un sistema tpicoEste esquema es un ejemplo de la aplicacin del sistema SCADA en reas industriales. Estas reas pueden ser:Monitorizar procesos qumicos, fsicos o de transporte en sistemas de suministro de agua, para controlar la generacin y distribucin de energa elctrica, de gas o en oleoductos y otros procesos de distribucin.Gestin de la produccin (facilita la programacin de la fabricacin).Mantenimiento (proporciona magnitudes de inters tales para evaluar y determinar modos de fallo, ndices de Fiabilidad, entre otros).Control de Calidad (proporciona de manera automatizada los datos necesarios para calcular ndices de estabilidad de la produccin CP y CPk, tolerancias, ndice de piezas NOK/OK, etc.Administracin (actualmente pueden enlazarse estos datos del SCADA con un servidor ERP(Enterprise ResourcePlanning o sistema de planificacin de recursos empresariales), e integrarse como un mdulo ms).Tratamiento histrico de informacin (mediante su incorporacin en bases de datos).

3.3 Definiciones del sistema SCADA

Supervisin: acto de observar el trabajo o tareas de otro (individuo o mquina) que puede no conocer el tema en profundidad, supervisar no significa el control sobre el otro, sino el guiarlo en un contexto de trabajo, profesional o personal, es decir con fines correctivos y/o de modificacin.Automtica: ciencia tecnolgica que busca la incorporacin de elementos de ejecucin autnoma que emulan el comportamiento humano o incluso superior.Principales familias: autmatas, robots, controles de movimiento, adquisicin de datos, visin artificial, etc.PLC: Programmable Logic Controller, Controlador Lgico Programable.PAC: Programmable Automation Controller, Controlador de Automatzacin Programable.

3.4 Caractersticas de un sistema SCADA

Lo que hace de los sistemas SCADA una herramienta diferenciativa es la caracterstica de control supervisado. De hecho, la parte de control viene definida y supeditada, por el proceso a controlar, y en ltima instancia, por el hardware e instrumental de control (PLCs, controladores lgicos, armarios de control)Adquisicin y almacenado de datos, para recoger, procesar y almacenar la informacin recibida, en forma continua y confiable.Representacin grfica y animada de variables de proceso y monitorizacin de stas por medio de alarmasEjecutar acciones de control, para modificar la evolucin del proceso, actuando bien sobre los reguladores autnomos bsicos (consignas, alarmas, mens, etc.) bien directamente sobre el proceso mediante las salidas conectadas.Arquitectura abierta y flexible con capacidad de ampliacin y adaptacinConectividad con otras aplicaciones y bases de datos, locales o distribuidas en redes de comunicacin

Supervisin, para observar desde un monitor la evolucin de las variables de control.Transmisin, de informacin con dispositivos de campo y otros PC.Base de datos, gestin de datos con bajos tiempos de acceso. Suele utilizar ODBC.Presentacin, representacin grfica de los datos. Interfaz del Operador o HMI (Human Machine Interface).Explotacin de los datos adquiridos para gestin de la calidad, control estadstico, gestin de la produccin y gestin administrativa y financiera.Alertar al operador de cambios detectados en la planta, tanto aquellos que no se consideren normales (alarmas) como cambios que se produzcan en la operacin diaria de la planta (eventos).

3.5 Elementos de un sistema SCADA

Interfaz Operador Mquinas: Es el entorno visual que brinda el sistemapara que el operador se adapte al proceso desarrollado por la planta. Permite la interaccin del ser humano con los medios tecnolgicos implementados.Unidad Central (MTU): Conocido como Unidad Maestra. Ejecuta lasacciones de mando (programadas) en base a los valores actuales de las variables medidas. La programacin se realiza por medio de bloques de programa en lenguaje de alto nivel (como C, Basic, etc.). Tambin se encarga del almacenamiento y procesado ordenado de los datos, de forma que otra aplicacin o dispositivo pueda tener acceso a ellos.

Unidad Remota (RTU): Lo constituye todo elemento que enva algn tipo de informacin a la unidad central. Es parte del proceso productivo y necesariamente se encuentra ubicada en la planta. Sistema de Comunicaciones: Se encarga de la transferencia de informacin 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 comunicacin.Transductores: Son los elementos que permiten la conversin de una seal fsica en una seal elctrica (y viceversa). Su calibracin es muy importante para que no haya problema con la confusin de valores de los datos.

Figura : Esquema de los elementos de un sistema SCADA

Figura: Esquema del conexionado para el MTU y el RTU

3.6 Componentes de un sistema SCADALos tres componentes de un sistema SCADA son:Mltiples Unidades de Terminal Remota (tambin conocida como UTR, RTU o Estaciones Externas).Estacin Maestra y Computador con HMI.Infraestructura de Comunicacin.

3.6.1 Unidad de Terminal Remota (RTU)La RTU se conecta al equipo fsicamente y lee los datos de estado como los estados abierto/cerrado desde una vlvula o un interruptor lee las medidas como presin, flujo, voltaje o corriente. Por el equipo el RTU puede enviar seales que pueden controlarlo: abrirlo, cerrarlo, intercambiar la vlvula o configurar la velocidad de la bomba, ponerla en marcha, pararla.La RTU puede leer el estado de los datos digitales o medidas de datos analgicos y enva comandos digitales de salida o puntos de ajuste analgicos.

3.6.2 Estacin MaestraEl trmino "Estacin Maestra" se refiere a los servidores y al software responsable para comunicarse con el equipo del campo (RTUs, PLCs, etc) en estos se encuentra el software HMI corriendo para las estaciones de trabajo en el cuarto de control, o en cualquier otro lado. En un sistema SCADA pequeo, la estacin maestra puede estar en un solo computador, A gran escala, en los sistemas SCADA la estacin maestra puede incluir muchos servidores, aplicaciones de software distribuido, y sitios de recuperacin de desastres.Los bloques software de un SCADA (mdulos), permiten actividades de adquisicin, supervisin y control.

3.6.2.1 CaractersticasConfiguracin: permite definir el entorno de trabajo del SCADA, adaptndolo a la aplicacin particular que se desea desarrollar.Interfaz grfica del operador: proporciona al operador las funciones de control y supervisin de la planta. El proceso se representa mediante sinpticos grficos almacenados en el ordenador de proceso y generados desde el editor incorporado en el SCADA o importados desde otra aplicacin durante la configuracin del paquete.Mdulo de proceso: ejecuta las acciones de mando preprogramadas a partir de los valores actuales de variables ledas.Gestin y archivo de datos: almacenamiento y procesado ordenado de datos, de forma que otra aplicacin o dispositivo pueda tener acceso a ellos.Comunicaciones: transferencia de informacin entre la planta y la arquitectura hardware que soporta el SCADA, y tambin entre sta y el resto de elementos informticos de gestin.

El paquete HMI para el sistema SCADA tpicamente incluye un programa de dibujo con el cual los operadores o el personal de mantenimiento del sistema pueden cambiar la apariencia de la interfaz. Estas representaciones pueden ser tan simples como unas luces de trfico en pantalla, las cuales representan el estado actual de un campo en el trfico actual, o tan complejas como una pantalla de multiproyector representando posiciones de todos los elevadores en un rascacielos o todos los trenes de una va frrea.3.6.2.2 Filosofa OperacionalEn vez de confiar en la intervencin del operador o en la automatizacin de la estacin maestra los RTU pueden ahora ser requeridos para operar ellos mismos, realizando su propio control sobre todo por temas de seguridad. El software de la estacin maestra requiere hacer ms anlisis de datos antes de ser presentados a los operadores, incluyendo anlisis histricos y anlisis asociados con los requerimientos de la industria particular. Los requerimientos de seguridad estn siendo aplicados en los sistemas como un todo e incluso el software de la estacin maestra debe implementar los estndares ms fuertes de seguridad en ciertos mercados3.6.3 Infraestructura y Mtodos de ComunicacinLos sistemas SCADA tienen tradicionalmente una combinacin de radios y seales directas seriales o conexiones de mdem para conocer los requerimientos de comunicaciones, incluso Ethernet e IP sobre SONET (fibra ptica) es tambin frecuentemente usada en sitios muy grandes como ferrocarriles y estaciones de energa elctrica. Es ms, los mtodos de conexin entre sistemas puede incluso que sea a travs de comunicacin wireless (por ejemplo si queremos enviar la seal a una PDA, a un telfono mvil,...) y as no tener que emplear cables.

Para que la instalacin de un SCADA sea perfectamente aprovechada, debe de cumplir varios objetivos:Deben ser sistemas de arquitectura abierta (capaces de adaptarse segn las necesidades de la empresa).Deben comunicarse con facilidad al usuario con el equipo de planta y resto de la empresa (redes locales y de gestin).Deben ser programas sencillos de instalar, sin excesivas exigencias de hardware. Tambin tienen que ser de utilizacin fcil.

3.7 Funciones del sistema SCADA

3.7.1 Funciones principalesSupervisin remota de instalaciones y equipos: Permite al operador conocer el estado de desempeo de las instalaciones y los equipos alojados en la planta, lo que permite dirigir las tareas de mantenimiento y estadstica de fallas.Control remoto de instalaciones y equipos: Mediante el sistema se puede activar o desactivar los equipos remotamente (por ejemplo abrir vlvulas, activar interruptores, prender motores, etc.), de manera automtica y tambin manual. Adems es posible ajustar parmetros, valores de referencia, algoritmos de control, etc.Procesamiento de datos: El conjunto de datos adquiridos conforman la informacin que alimenta el sistema, esta informacin es procesada, analizada, y comparada con datos anteriores, y con datos de otros puntos de referencia, dando como resultado una informacin confiable y veraz.

Figura: Funciones principales de un sistema SCADA3.7.2 Funciones AvanzadasVisualizacin grfica dinmica:El sistema es capaz de brindar imgenes en movimiento que representen el comportamiento del proceso, dndole al operador la impresin de estar presente dentro de una planta real. Estos grficos tambin pueden corresponder a curvas de las seales analizadas en el tiempo.Almacenamiento: Capacidad de gestin de una base de datos para almacenamiento de los valores de las variables del proceso.Generacin de reportes: El sistema permite generar informes con datos estadsticos del proceso en un tiempo determinado por el operador.Representacin se seales de alarma: A travs de las seales de alarma se logra alertar al operador frente a una falla o la presencia de una condicin perjudicial o fuera de lo aceptable. Estas seales pueden ser tanto visuales como sonoras.

Almacenamiento de informacin histrica: Se cuenta con la opcin de almacenar los datos adquiridos, esta informacin puede analizarse posteriormente, el tiempo de almacenamiento depender del operador o del autor del programa.Programacin de eventos: Esta referido a la posibilidad de programar subprogramas que brinden automticamente reportes, estadsticas, grfica de curvas, activacin de tareas automticas, etc.Transmisin de Informacin: Pasarela de red entre el nivel de mando y regulacin y de control de produccin.Explotacin de Datos: Ayuda a la interpretacin de los datos adquiridos:Tratamiento Estadstico.Gestin Administrativa.Gestin Financiera.

3.8 Software SCADA

Lista de algunos software SCADA y su fabricante:Aimax Desin Instruments S. A.CUBE Orsi Espaa S. A.FIX Intellution.Lookout National Instruments.Monitor Pro Schneider Electric.Scada InTouch LOGITEK.SYSMAC SCS Omron.Scatt Graph 5000 ABB.WinCC Siemens.Coros LS-B/Win Siemens.CIRNET CIRCUTOR S.A.FIXDMACS Omron-Intellution

3.9 Evolucin de SCADA

Los sistemas SCADA cada vez garantizan ms unos procesos ms flexibles, eliminan la tensin sobre el usuario, se encargan de cada vez ms tareas rutinarias de forma automatizada, "piensan" junto con la tarea y aumentan la calidad de los entornos de trabajo industriales desde ingeniera automotriz y la construccin de maquinaria a farmacologa y alimentacin hasta energa y servicios de construccin. As es como los sistemas SCADA mejoran los entornos de produccin y crean automatizacin.

4. Aplicaciones

4.1 Aplicaciones en el PasEl monitoreo y control de las funciones remotas en Bolivia se realizaban en forma manual con personal calificado llamados operadores, que con audacia e inteligencia se encargaban de la medicin de cada una de las funciones remotas. An con las buenas aptitudes de los operadores, este sistema mantena fallas humanas de consideracin y perfil bajo provocando de esta manera perdida en transferencia de custodia.

Como sabemos en Bolivia no se tiene un sistema de monitoreo en nuestras plantas, tanques, transferencia de custodia, etc.Para la utilizacin de este sistema SCADA se debe tener en cuenta lo siguiente:Seleccin de una topologa: Eleccin de topologas de punto a punto o de punto a multipuntos.Modos de transferencia: Lenguaje del sistema utilizado.Eleccin medio de comunicacin: Transmisin por sistema satelital, telfono modem o radio.

El sistema SCADA controla casi el 50.0000 variables en tiempo real, e incorpora ms de 200.000 curvas de registro de tendencia y 60.000 alarmas. A travs de la implementacin de este sistema se mejora la medicin de los fluidos en tanques considerando sus variables como presin, temperatura, volumen, interfaz de gas y liquido (GLP), etc. Adems incrementa la viabilidad de transferencia de custodia sin prdida para ninguno de los actuales.

El Sistema de Adquisicin de Datos, Supervisin y Control (SCADA) dependiente de la Vicepresidencia de Administracin, Contratos y Fiscalizacin (VPACF) de YPFB, monitorea 200 puntos de medicin de volumen y calidad, transferencia y custodia, en tiempo real con el objetivo de lograr un mejor control, transparente, confiable y auditable de hidrocarburos.Tambin se realiza trabajos de implementacin de adquisicin de datos en las reas de almacenamiento, plantas de acondicionamiento de gas, poliductos y oleoductos y as lograr el 85% de monitoreo del sistema de medicin del Bolivia.

5. Conclusiones y Recomendaciones

5.1 Conclusiones Llegamos a conocer las caractersticas y el proceso del sistema SCADA ms importantes para el funcionamiento apropiado para llevar a cabo este sistema, adems de conocer los conocimientos bsicos que debemos saber de este sistema. Conocimos a detalle los tres componentes del sistema SCADA y su funcionamiento, como tambin el funcionamiento de este sistema adems de conocer los elementos que lo componen. Pudimos observar que este sistema tiene aplicaciones en nuestro pas como adems este sistema va evolucionando de modo que se encargan de cada vez ms tareas rutinarias de forma automatizada.

GRACIAS!!!!!!