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Software de Control de Supervisin (SCADA)TEMA 2 P 1

2008 Dpto. Arquitectura y Tecnologa de Computadores. Universidad de Granada

Grado en Ingeniera Electrnica Industrial

Informtica y Comunicaciones Industriales

Informtica y comunicaciones Industriales

Tema-2

Software de Control de Supervisin

Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA)





Contenidos

1. Introduccin a la supervisin

2. Funciones bsicas de un software SCADA

3. Estructura de un SCADA

4. Estndar OPC (OLE for Process Control )

5. SCADA comerciales: InTouch, WinCC y LabVIEW





Bibliografa

A. Rodrguez: Sistemas SCADA, MARCOMBO, 2ed., 2007.http://site.ebrary.com/lib/univgranada/docDetail.action?docID=10212464

David Bailey, Edwin Wright. Practical SCADA for Industry(IDC Technology (Paperback). Ed. Elsevier. 2003.http://www.sciencedirect.com/science/book/9780750658058





1. Introduccin a la supervisin

Contenido Concepto de supervisin

SCADA Supervisin y Monitorizacin Pirmide CIM

Objetivos de la supervisin Evolucin

Evolucin histrica Ejemplos.

Beneficios de la supervisin





Concepto de supervisin. SCADA.

Nuevas tecnologas Las exigencias que se imponen a los procesos productivos (rendimiento,

calidad, flexibilidad) hacen necesario introducir nuevas tecnologas en el control y vigilancia de estos.

Sistemas SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition): Control de supervisin y adquisicin de datos Supervisin, control y adquisicin de datos

Software SCADA: Software de monitorizacin y control que permite el acceso a datos del

proceso (adquisicin de datos a travs de dispositivos de campo) , y cierta interaccin entre el operador y el proceso (interfaces grficas y animadas).





Supervisin y Monitorizacin

Supervisin En un sistema de control distribuido, la supervisin se refiere al control

realizado sobre los equipos de campo (PLC, CNC, PID, Robots,) con el propsito de asegurar el correcto funcionamiento del proceso incluso en situaciones anmalas

Monitorizacin Parte de la supervisin que se encarga de la vigilancia y asistencia al

operario Objetivo: facilitar la tarea del operario encargado de la vigilancia del

proceso





EMPRESA (ERP)

(Nivel 4)

FABRICA (Nivel 3)(MES)

AREA,(Nivel 2)

CONTROL DE SUPERVISION

ESTACIN / MQUINA

(Nivel 1)AUTOMATIZACI

N DE LA FABRICACION Y

CONTROL DE PROCESOS

RED DE GESTION (TOP)

RED DE FABRICACIN (MAP)

Pasarela

SERVIDOR PRINCIPAL

Puesto Direccin

Estaciones de trabajo

SCADA

Puestos operadores

. . .

BUS DE CAMPO BUS DE CAMPO

PLC

Radio Modem

Radio Modem

PLC : ControladorDES : DescentralizacinS/A : Sensores y ActuadoresS/A

S/A

S/A

S/A

PLCs

DES

Pirmide CIM

Gestin global de la empresa mediante

computadores

Gestin automatizada de la produccin de la fbrica mediante computadores

Gestin automatizada de las

clulas/reas de fabricacin mediante

computadores industriales e incluso

autmatas programables

Control de mquinas mediante autmatas

programables, y otros sistemas de

control electrnicos (CNC, robots, etc.)





Pirmide CIM

ERP (Enterprise Resource Planning o Planificacin de Recursos Empresariales): Gestin global y planificacin de la empresa mediante computadores:

finanzas, compras, ventas, logstica.

MES (Manufacturing Execution System o Gestin de la Produccin): Gestin automatizada de la produccin de la fbrica mediante

computadores Incluye la gestin de calidad, documentacin, gestin de produccin,

mantenimiento y optimizacin.

CONTROL: Control de supervisin Automatizacin de la fabricacin y control de procesos Medida y actuacin





Objetivos de la supervisin

Actuacin rpida y eficaz conseguida mediante Interaccin simple (a travs de pantallas tctiles, cursores, ratn, etc.) Comprensin rpida del proceso (interfaces grficos) para conseguir una

Reduccin del n de paradas innecesarias Mximo soporte al operador liberndolo de la tensin que supone una

vigilancia constante y de las tareas rutinarias (elaboracin de informes, lectura y comparacin de registros)

Continuidad y uniformidad de la produccin Se garantiza la uniformidad en la decisin e independencia respecto a

apreciaciones subjetivas. Se disminuye la dependencia con respecto al personal ante cambios de

turno, vacaciones, etc. Se reduce el coste del aprendizaje del personal de planta

Prediccin de situaciones anmalas

Reduccin del n de paradas





Evolucin histrica

Inicialmente mediante sinpticos realizados en marquetera Visualizacin con lmparas , visualizadores, indicadores de aguja, etc. Accionamiento con interruptores, pulsadores y conmutadores mecnicos.

Dcada de los 80 intruduccin de PCs software scada en MSDOS.

En 1989 windows: Wonderware InTouch

Actualmnte: Interfaces de Operador

De fcil programacin, robustos, con funciones de comunicacin con dispositivos de control

Ordenadores y SCADA`s PC Industrial o de sobremesa Software SCADA Comunicaciones a travs de redes y buses de campo





Evolucin de los Centros de Control

Los sistemas SCADA han sustituido los pupitres de control por ordenadores o terminales de control y los sinpticos por pantallas configurables animadas.





Ejemplos de Salas de control





Beneficios de la supervisin

Mximo soporte al operador liberndolo de la tensin que supone una vigilancia constante y de las tareas rutinarias (elaboracin de informes, lectura y comparacin de registros)

Se garantiza la uniformidad en la decisin e independenciarespecto a apreciaciones subjetivas.

Reducen el coste del aprendizaje del personal de planta.

Las interfaces grficas facilitan la comprensin rpida del proceso y la localizacin de dispositivos.

Se garantiza una interaccin simple a travs de pantallas tctiles, cursores, ratn, etc.

Se disminuye la dependencia con respecto al personal ante cambios de turno, vacaciones, etc.





2. Funciones de un software SCADA

Contenido Funciones bsicas de un software SCADA Adquisicin y almacenamiento de datos Interfaz Hombre-Mquina (HMI)

Objetivos y funciones Entorno de desarrollo

Interfaz Hombre-Mquina (HMI)del operador Objetivos y funciones Representacin grfica del proceso Alarmas y eventos Grficas de tendencias. Histricos. Informes Control de acceso

Control: comandos y programas





Funciones bsicas de un software SCADA

Adquisicin y almacenamiento de datos Conectividad con dispositivos del sistema, con otras aplicaciones y con bases de

datos locales o distribuidas: lectura de datos de proceso y su almacenamiento en la base de datos de proceso.

Interfaz Hombre-Mquina para Ingeniera Ofrecer un entorno de desarrollo de aplicaciones, que permita el desarrollo y

modificacin de aplicaciones ON-LINE.

Interfaz Hombre-Mquina para operacin Representacin grfica y animada de variables de proceso (estado), de datos

histricos y de alarmas y eventos. Control, manipulacin de comandos operativos: comandos binarios, puntos de

ajuste (set point) Presentacin de informes: impresin de registros y alarmas en papel, etc.

Procesamiento de la informacin en tiempo real Recetas, lotes, scripts (procedimientos de comandos) Clculo de valores derivados (lmites de supervisin, tendencias) Funciones de optimizacin





Adquisicin de datos

Objetivo: centralizar todos los datos del proceso en un ordenador o en una red Lectura de datos de proceso a travs del sistema de comunicaciones Almacenamiento de en la base de datos de proceso

Conectividad con dispositivos del sistema Conectar el software SCADA con los dispositivos de control y adquisicin:

drivers (tendencia actual hacia la compatibilidad).

Conectividad con bases de datos y con otras aplicaciones. Base de datos de proceso locales o distribuidas Interfaz con funciones de planificacin y anlisis (ERP), y gestin de la

produccin (MES): Mantenimiento CMMS (Computerized maintenance management

system), conectar con otras aplicaciones (GIS, contabilidad, etc.) Comunicacin con otros centros de control. Acceder a bases de datos externas (por ejemplo, el pronstico del tiempo)





Adquisicin de datos. Dispositivos.

Tarjetas de adquisicin de datos tarjetas de Advantech, ICP, ...

Sistemas de adquisicin de datos de laboratorio IEEE-488.2, VXI

Ordenadores Industriales (IPC, Industrial Personal Computer).

Autmatas programables (PLCs, Programable Logic Controller)

Sistemas de Control Distribuido (DCS, Distributed Control System) mdulos de E/S distribuidos.

Instrumentos de panel con interfaz de comunicaciones. Reguladores autnomos, visualizadores, registradores, ...

Sensores y actuadores con buses de campo.





Adquisicin de datos. Comunicaciones

Se encargan de la transferencia de informacin entre la planta y la arquitectura hardware que soporta al SCADA, y entre sta y el resto de elementos informticos de gestin.

Drivers El mdulo de comunicaciones contiene los drivers de conexin con el resto de

elementos digitales conectados Es un programa encargado de la inicializacin del enlace, aplicacin de los

formatos, ordenacin de las transferencias, etc. Implementado utilizando normas del mercado para las comunicaciones: DDE

(intercambio dinmico de datos), DLL (libreras dinmicas de datos), OPC(OLE para control de procesos), etc.

Comunicaciones entre aplicaciones residentes en distintos computadores conectados en red Soporte de TCP/IP, NetBEUI, NetBIOS, IPX/SPX, etc.

Conectividad con bases de datos. Soporte al estndar de conectividad entre bases de datos (ODBC) para

acceder desde la aplicacin, de forma transparente y bidireccional, a datos recogidos en tiempo real mediante consultas SQL.





Adquisicin de datos. Acceso a variables externas.

Ejemplo de acceso a una variable externa utilizando un driver

1) Configuracin del driver

2) Configuracin del SCADA





Adquisicin de Datos. Definicin de variables

Las variables de la aplicacin SCADA (tags) se organizan en bases de datos y permiten: la definicin de cada variable en

cuanto a su naturaleza analgica o discreta (data type)

la asociacin de un nombre (tagname)

la definicin del rango de valores a tomar

las unidades de ingeniera a utilizar

el dispositivo de adquisicin y su direccin (address)

Las condiciones de alarma, ...





Interfaz Hombre-Mquina para Ingeniera

Objetivo Ofrecer un entorno de desarrollo de aplicaciones, que permita el

desarrollo y modificacin de aplicaciones ON-LINE.

Funciones Configuracin de planta Diseo de pantallas y teclado Definir registro de informacin (registro de eventos), definir informes,

definir registros histricos, definir secuencias de rdenes, definir recetas Parametrizar dispositivos front-end (puntos de ajuste, lmites,

coeficientes) Ayuda al diagnstico Distribuir la aplicacin SCADA (en varios ordenadores, ...) Soporte de tolerancia a fallos y back-ups Definir las interfaces con el software externo (SQL, SAP, etc)

Se utiliza principalmente durante la ingeniera y puesta en marcha, despus slo para mantenimiento y modificaciones de la planta.





Entorno de desarrollo





Funciones de la Interfaz Hombre-Mquina para operacin

Objetivos Representacin grfica y animada de variables de proceso (estado), de datos

histricos y de alarmas y eventos. Control, manipulacin de comandos operativos: comandos binarios, puntos de

ajuste (set point) Presentacin de informes: impresin de registros y alarmas en papel, etc.

Funciones Representacin del estado del proceso (instrumentos de panel; actualizacin de

valores; visualizacin de tendencias...) Registro de estado de planta (variables de proceso y eventos con marcas de

tiempo, time-stamp) Dilogo con el operador (entrada de texto, confirmacin y reconocimiento) Envo de rdenes (Pulsadores, pantalla tctil o teclado) Registro de todas las manipulaciones crticas Marcado de objetos, bloqueo de objetos y rdenes Administracin (derechos de acceso, niveles de seguridad) Ayuda On-line (sistema experto, visualizacin de datos de mantenimiento y de

planos, acceso a internet)





Tres funciones principales de un puesto de operador

Estado actual

Alarmas y eventos

Tendencias e histricos





Creacin de sinpticosSinpticos Se pretende la identificacin inmediata de los elementos del proceso con

una representacin grfica (sinpticos). Los paquetes SCADA incorporan esta posibilidad a travs de ventanas o

pantallas en las que se representa el proceso o una parte de ste. La navegacin por estas pantallas se hace a travs de men y botones

activados con un cursor grfico asociado a ratn, teclado convencional, pantalla tctil o teclado de funciones.

Recomendaciones para el diseo de pantallas de sinpticos: Las pantallas deben tener una distribucin igual para todas, con

botoneras, mens y mensajes en el mismo sitio. Los sinpticos se organizarn de acuerdo con la distribucin fsica de las

clulas de produccin. La informacin numrica se presentar sobre los elementos que la

generen. La presencia de intermitencias llama la atencin del operador, pero

dificulta su lectura. Es til para avisos de alarmas pero no se deben usar para textos.





Creacin de sinpticos. Los colores.

Los colores ayudan a la comprensin rpida de la informacin. Un nmero excesivo de ellos la oculta o dificulta. Debe establecerse un uso lgico de coloracin. Por ejemplo:

Masas en sistemas elctricos. Materiales corrosivos, Contornos geogrficos, ...

NEGRO

Lneas de alimentacin alterna, Canalizacin de vaporGRIS

Regulacin de trficoBLANCO

Radiaciones, materiales valiososPRPURA

Precaucin: reparacin, agua, mar, ...AZUL

Rejillas y jaulas de proteccin elctrica, Nitrgeno, Gas comprimido, Sealizacin de marcha, Permiso, ...

VERDE

Circuitos de calefaccin, Agentes oxidantes, Elementos radiactivos, Precaucin: aviso de peligro, Canalizacin de gas, ...

AMARILLO

Peligro, Gas o lquido inflamable, Carreteras, Lneas de comunicaciones, Sealizacin de paro, ......

ROJO

Masas en sistemas elctricos. Materiales corrosivos, Contornos geogrficos, ...

NEGRO

Lneas de alimentacin alterna, Canalizacin de vaporGRIS

Regulacin de trficoBLANCO

Radiaciones, materiales valiososPRPURA

Precaucin: reparacin, agua, mar, ...AZUL

Rejillas y jaulas de proteccin elctrica, Nitrgeno, Gas comprimido, Sealizacin de marcha, Permiso, ...

VERDE

Circuitos de calefaccin, Agentes oxidantes, Elementos radiactivos, Precaucin: aviso de peligro, Canalizacin de gas, ...

AMARILLO

Peligro, Gas o lquido inflamable, Carreteras, Lneas de comunicaciones, Sealizacin de paro, ......

ROJO





Creacin de sinpticos. Libreras.

Libreras grficas En muchos casos el software SCADA viene

acompaado de libreras grficas genricas predefinidas, que permiten la composicin de sinpticos rpidamente. No obstante, ello no es un impedimento para que el desarrollador de la aplicacin pueda definir otros objetos con el propsito de conseguir adaptarlos al estilo general de la aplicacin, facilitar al operador su utilizacin y dotarlos de mayor funcionalidad.





Ejemplos de objetos grficos





Ejemplos de visualizacin sinptica















Qu es un evento y qu es una alarma?

Los eventos son los cambios que se producen en la planta (proceso) o en el sistema de control (acciones del operador, cambios de configuracin, ...) que merecen ser registrados.

Un evento es un cambio relacionado con: Estado de planta o sistema de control Acciones de operador Cambios de configuracin Errores del sistema

Las alarmas son situaciones que requieren la atencin del operador.

Una alarma puede tener asociados varios eventos: activacin, notificacin, reconocimiento, confirmacin, desactivacin

Una alarma no tiene por qu ser necesariamente urgente: pueden ser definidos distintos niveles de severidad.





Qu puede hacer que se desencadene una alarma?

Cambios binarios de variables de proceso

Recepcin de una variable analgica que excede cierto umbral (lmite superior, lmite inferior)

La recepcin de un mensaje de alarma (por ejemplo, desde un PLC)

Resultados de clculos en la estacin de trabajo del operador (por ejemplo, posibles prdidas de calidad si la tendencia actual contina)

Calendario de acciones (por ejemplo, una unidad no ha tenido mantenimiento preventivo durante un determinado perodo de tiempo)





Deteccin de alarmas

Son desviaciones en la magnitud de una variable, superiores (o inferiores) a unos lmites especificados. Tipos: Alarmas discretas: son indicadores de un cambio binario en el estado de

una variable (final de carrera, detector de nivel, presostato, ...).

Alarmas de variables continuas: se usan umbrales numricos para designar los lmites de operacin normal de una variable. Formas de definir los umbrales: absolutos, relativos, y ROC (Ratio Of Change).





Umbrales de alarmas

Umbrales de alarmas absolutos y relativos:

Umbrales de alarmas ROC (Ratio Of Change) :





Clasificacin por categoras

Por categoras, segn su influencia en el funcionamiento del sistema o mquina a controlar: Prealarmas

Sucesos susceptibles de generar problemas graves en el sistema a corto o medio plazo, y que requieren atencin por parte de los responsables.

Alarmas de fin de ciclo No requieren un paro inmediato de la mquina. Se puede realizar

toda la secuencia de trabajo hasta su finalizacin, momento en el cual la mquina se detiene y requiere atencin de mantenimiento.

Alarmas de paro Requieren la detencin inmediata de la mquina.





Clasificacin por prioridad

Clasificacin segn su importancia o prioridad

Al asignar prioridades a las diferentes alarmas conseguimos que: En caso de tener varias alarmas simultneas, stas se ordenen en pantalla

segn su importancia. El operador no necesita pensar ni perder tiempo en determinar qu debe

hacer primero.

Normalmente, las alarmas ms importantes tienen un nmero de prioridad pequeo, que crece a medida que stas descienden en importancia.

Una posible clasificacin, segn nmero de prioridad: Alarmas de paro: 1 99 Alarmas de fin de ciclo: 100 199 Prealarmas: 200 299





Agrupamiento de alarmas

Grupos de alarmas A efectos organizativos, las alarmas se pueden agrupar segn varios

criterios (sistema que origina el mensaje, clase de componente afectado) en lo que se denominan Grupos de alarmas.

Grupo de alarmas por defecto Cuando se crea una variable (Tag), se le asigna un grupo de alarmas por

defecto (General), o un grupo determinado por el diseador del sistema de visualizacin.

Por ejemplo, con InTouch, el grupo por defecto es el grupo $System, que hace las veces de directorio raz, como si de una estructura de directorios de un disco duro se tratase, del cual colgarn los dems grupos de alarmas.

Niveles de prioridad de alarmas Podremos crear varios niveles de alarmas, con un cierto nmero de

grupos de alarmas por nivel, y aparecer una estructura arborescente.





Gestin y registro de alarmas

El n de posibles alarmas producidas en un proceso depende directamente del n de variables del mismo.

Alarmas simultaneas Cuando se produce una situacin anmala, se pueden disparar varias

alarmas a la vez (debido a la interrelacin de variables), pudiendo alcanzarse un n elevado.

Filtrado de alarmas. Prioridad. Se necesitan mecanismos de filtrado de alarmas, que consisten en asociar

prioridades (por ejemplo: 1 999) a las alarmas en su momento de definicin, segn su importancia.

Registro de eventos asociados a las alarmas Registro del momento en que se inicia, su duracin, cuando desaparece y

del instante en que el operador la reconoce.

Sonidos Informar de alarma con sonidos (diferentes niveles)





Ejemplo de registro: estados, alarmas





Grficos histricos y de tendencias

Tendencias en tiempo real Tendencias que permiten seguir el comportamiento de la planta y

monitorizar posibles desviaciones.

Grficos histricos Datos de proceso monitorizados (muestreados o por eventos) se

almacenan en la base de datos histrica.





Grficos de tendencias en tiempo real

Los antiguos trazadores de plumilla sobre papel (continuo o circular) se han visto substituidos por las representaciones grficas en pantalla, permitiendo superposiciones de variables, discriminacin por colores, zoom, sincronismos de tiempos de muestreo, etc.

La visualizacin degrficos de tendenciaspara representar variablespermite analizarcomportamientos del procesoy detectar anomalas.





Grficos histricos y Bases de datos

Evolucin histrica Una de las ventajas de la centralizacin es disponer de todas las medidas de un

proceso y de su evolucin histrica.

El registro continuado permite la posterior recuperacin de los datos para: La visualizacin grfica La comparacin entre distintas variables o momento La creacin de estadsticas y otor anlisis El uso de los datos para entrenamiento de operadores, etc.

Generalmente los sistemas de monitorizacin se vinculan a bases de datos, normalmente externas. Posibilidad de compartir los datos con diferentes aplicaciones, a travs de lenguajes

normalizados. SQL (Structured Query Language) es uno de los ms utilizados por la mayora de

los fabricantes de software industrial. Permite trabajar con grandes volmenes de datos bajo restricciones de tiempo.





Ejemplos de grficos de tendencias





Informes

Es muy til disponer de la posibilidad de generar de forma automtica informes por pantalla o impresora de forma directa, o mediante el enlace a hojas de clculo, bases de datos, etc.





Control de accesoEs importante establecer un mecanismo claro de control de acceso y de autorizacin a operadores.

Se puede restringir el uso de la aplicacin, segn el nivel de autorizacin del operador. Por ejemplo, algunos operadores slo pueden monitorizar, otros pueden actuar y cambiar consignas, otros pueden acceder a los histricos, etc.





Procedimientos de comandos (scripts)

Conjunto de instrucciones especfico (lenguaje propietario):

A veces se dispone de interfaces de programacin de aplicaciones, para poder disear funciones adicionales programadas con lenguajes estndar como C++, Visual Basic, Delphi, etc.





Programacin dirigida a eventos

Estructurada en diferentes tipos de lgica: Lgica asociada a toda la aplicacin (Application Scripts), Lgica asociada a condiciones (Condition Scripts), Lgica asociada a cambios en los datos (Data Change Scripts), Lgica asociada a las ventanas (Windows Scripts), Lgica asociada a pulsaciones de teclas (Key Scripts, y Touch Links), y Lgica asociada a pulsaciones del dispositivo apuntador, normalmente de

tipo ratn (Touch Links: user inputs, sliders, pushbuttons).





Recetas

Una receta se puede comparar con un fichero que contiene varias fichas. Los datos de una variante de fabricacin se recogen ntegramente en una ficha.





3. Estructura de un SCADA

Contenido Estructura de un SCADA Estructura de un SCADA Web Desarrollo de una aplicacin SCADA

Editor y Run-Time Ndulos de un SCADA





Estructura de un SCADA

BD optimizada para acceso rpido

(en RAM)

BDen lnea

BDHistrica

OPC OPCInterfaz I/OInterfaz I/O

Bus de campo Ethernet

OracledBaseAccess

MS SQL, +.

diseo

proceso

cdigo

Interfaz de usuario





Estructura de un SCADA web

Pginas web(HTM, JSP,

ASP,..) data base

proceso(servlets, .NET)

web server(IIS, TomCat)

scripts y cdigo(Java, Perl, C#,..)

Navegador en la misma o en otra

mquina(IE, Firefox+)





Desarrollo de una aplicacin SCADA

Se necesita una licencia de desarrollo y licencias de run-time para la aplicacin (a veces su precio est en funcin del nmero de variables o tags).

SCADARun-Time

Teclado / dispositivo apuntador

Consignas

Transmisin

Aplicacin, histricos

Registro variables, informes, alarmas

MonitorSinptico,

animaciones

Interfaz comunicaciones

RecepcinDisco

SCADAEditor

Configuraciones

Aplicacin compilada

Impresora

Informes, alarmas





Mdulos de un SCADA

Driver de comunicaciones: encargado de gestionar las comunicaciones entre los servidores de datos y los dispositivos de campo, y que implementa los protocolos necesarios para efectuar dichas comunicaciones (Actualmente OPC).

Servidor de datos del proceso: encargado de detectar y gestionar alarmas y eventos y de almacenar datos para su anlisis posterior. Con acceso directo a bases de datos.

Servidor de web: gestiona la disponibilidad, el acceso a datos, envo de consignas y seales de mando mediante Internet.

HMI o Interface Hombre Mquina (Human Machine Interface): Interfaz grfico para la visualizacin del estado del proceso mediante objetos animados, grficos, textos, listados y ventanas mltiples.

OLE/ODBC. (Open Data Base Compliance Interface): Interfaz de Microsoft para la comunicacin con bases de datos.

Batch: Aplicacin para la gestin de recetas y procesos por lotes.

SPC/SQC (Statistical Process Control / Statistical Quality Control): Aplicacin para el seguimiento y control de la calidad, clculos estadsticos, etc.

Seguimiento de la produccin: aplicaciones muy adaptadas a cada proceso y a cada compaa, por lo que son muy configurables.

Standares de Microsoft: DDE, OLE, COM/DCOM, Active X y OPC: soluciones de integracin para aplicaciones relacionadas con terceros (Protocolos de intercambio de datos entre diferentes aplicaciones).





4. Estndar OPC (OLE for Process Control )

Contenido Definicin y caractersticas generales Esquema de comunicacin con OPC Acceso de datos Tipos bsicos Ejemplo de servidor OPC Esquema de conexin OPC usado en prcticas





Estndar OPC (OLE for Process Control )

Actualmente tambin se denomina Open Process Control

Es un estndar de comunicaciones industriales ampliamente aceptado que permite el intercambio de informacin entre dispositivos de distintos fabricantes y aplicaciones de control.

Constituye el mayor avance en automatizacin desde IEC 61131

Soportado por la fundacin OPC (http://www.opcfoundation.org/)

Ms de 150 vendedores ofrecen servidores OPC para conectar sus PLC, dispositivos de buses de campo, sistemas de visualizacin, etc.

Se utiliza tambin para intercambiar datos entre aplicaciones y para acceder a bases de datos

Arquitectura cliente-servidor

Basada en tecnologa OLE (Object Linking and Embeddin) con modelos COM/DCOM. En forma de libreras DLL.





Antes de OPC





Con OPC





Acceso de Datos OPC

Compuesto por varios elementos: El servidor (server)

Mantiene informacin sobre el servidor Sirve como container para objetos del grupo OPC

El grupo (group) Mantiene informacin sobre s mismo Provee mecanismos para

contener/organizar lgicamente items El elemento (item)

Representan conexiones a fuentes de datos dentro de un servidor





Tipos bsicos

OPC-DA = Acceso a datos (generalizado, maduro) El acceso a los datos se hace en forma de valores simples

denominados puntos (points), con tres valores:Valor del punto (p.e. velocidad)Calidad del punto (buena, mala)Fecha del punto (timestamp)

OPC-AE = Alarmas y Eventos (no se utiliza mucho) Los clientes OPC son notificados de Sucesos

Alarma: Condicin anormal de un sistemaCondicin: condiciones como HighAlarm, Normal, LowAlarm.Evento: Ocurrencia de importancia.

OPC-HDA = Acceso a datos histricos (rara vez utilizado) Servidores de datos simples: solo capacidad de almacenar datos Servidores de anlisis y compresin de datos complejos





Otros tipos

Adems OPC DX (Data Exchange)

Determina el mtodo de intercambio de datos entre servidores OPC. OPC XML (Extensive Markup Language)

Permite el intercambio de datos de proceso entre sistemas operativos.

OPC XML DA. Mtodo estndar para el intercambio de datos entre las aplicaciones

de empresa. No para tiempo real. Tecnologa SOAP en lugar de DCOM.

OPC UA. Arquitectura Unificada OPC. Tecnologa SOAP/HTTP en lugar de COM/DCOM.





TOP Server (Free Trial)

2 horas de funcionamiento

Numerosos drivers

Incluye cliente OPC para probar

http://www.toolboxopc.com





Esquema de comunicacin OPC de prcticas

Servidor de datos(PLCSIM + NetToPLCsim)

Cliente OPC (FSGateway)

Servidor OPC (TOPServer)

Aplicacin Cliente(Software SCADA InTouch)

Bus de Campo (TCP/IO)

Proceso(SIMULMAQ)

Comunicacin OPC





5. SCADAs comerciales

Contenido SCADAs comerciales ms representativos InTouch WinCC LabView





5. SCADAs comerciales. Ms representativosCompaa Producto

ABB Interact

CTC Parker Citect Citect SCADA (ex CI technologies)

Intellution (GE Fanuc) Intellution (iFix3.0), fact. 38 M$

Iconics Genesis

National Instruments LabVIEW, Lookout

Rockwell Software RSView

Siemens WinCC, ProTool/Pro

Taylor Process Windows

TCP SmartScreen

USDATA Factorylink, 25000 instalaciones, fact. 28 M$

Wonderware (Invensys) InTouch, 48000 instalaciones, fact. 55 M$

Nematron PowerView HMIs, InduSoft Web Studio

Opto22 PAC Project Software

Novus Superview

Sielco sistemi Winlog Pro

Wizcon Systems Wizcon Supervisor

... ...





SCADA comercial: InTouch

InTouch de Wonderware es un entorno de desarrollo de aplicaciones industriales, que permite a los usuarios crear de forma rpida y sencilla complejas y eficaces interfaces para los operadores.

Wonderware es una compaa pionera en el uso del entorno Windows y lder dentro de este sector. Ha vendido ms de 250.000 licencias de InTouch en todo el mundo, en una gran diversidad de industrias: Alimentacin Semiconductores Petrleo y gas Automocin Qumica y farmacutica, Pulpa y papel, Transporte y Servicios pblicos Otros.





Evolucin InTouch: IAS

CV103

Fcil creacin de objetos utilizando drag & drop desde

los templates

CV102

CV101

Navigation Scripts

Windows

Animation

Trends/Alarms, etc.

Op

er. Interf.

Navigation Scripts

Windows

Animation

Trends/Alarms, etc.

Op

er. Interf.

Navigation Scripts

Windows

Animation

Trends/Alarms, etc.

Op

er. Interf.

Process Data History

Alarm History

Event History

History

Solucin IAS:

Encapsulacin de objetos

Derivacin desde templates

nico name space

Seguridad a nivel de datos

Drag & drop






IAS Solution:

Encapsulacin de objetoss


nico name space


Drag and drop

Modelo de Planta

Se puede generar un modelo de planta para organizar lgicamente los equipos.

Navigation Scripts

Windows

Animation

Trends/Alarms, etc.

Ope

r. Interf.

Navigation Scripts

Windows

Animation

Trends/Alarms, etc.

Ope

r. Interf.

Navigation Scripts

Windows

Animation

Trends/Alarms, etc.

Ope

r. Interf.

Process Data History

Alarm History

Event History

Histo

ry






Application Definition

Galaxy

Repository

Historian

InSQL

Application Object Server



Los objetos se pueden ejecutar en arquitecturas distintas y escalables.

OperatorStation

OperatorStation

OperatorStation

OperatorStation

DevelopmentStation

DevelopmentStation

IAS Solution:

Encapsulacin de objetos


nico name space


Drag and drop

Modelo de planta

Arquitectura escalable

Topologia de red

Desarrollo Multi-usuario





Evolucin InTouch: Programacin Orientada a Objetos

Logic/Scripting

Alarmas/EventosInputs/Outputs

Seguridad

Objeto Vlvula

Los objetos contienen todos los elementos de la configuracin

Esquema histrico

Programacin Orientada a Objetos





Evolucin InTouch: Programacin Orientada a Objetos

$Valve

Este objeto se convierte en una plantilla para

otros objetos

CV101

CV102

CV103

CV104

La plantilla ($Valve Template) puede utilizarse para crear instancias del dispositivo

Los cambios en la plantilla se propagan automticamente a todas las instancias

Las plantillas nuevas pueden derivarse de plantillas existentes

Pueden desarrollarse bibliotecas y objetos estndard

Las plantillas estndar disminuyen los costes de proyecto a proyecto





Evolucin InTouch: Alta disponibilidad

AppServerAppServer

InTouch InTouch InTouch InTouch InTouch

Arquitectura Cliente Servidor

PLC

Sistema no redundante

1. El servidor maneja todos los datos.

2. Si cae el servidor los clientes pierden la conexin con lo datos.

Sistema redundante

1. Los servidores redundantes mantienen sincronizados los datos a travs de una red dedicada.

2. Si el servidor primario se cae el servidor de repuesto se encargar de gestionar lo que el primario no hizo. La conmutacin es transparente para los equipos clientes.

3. La configuracin se hace seleccionando una check box en el AppEngine.





Evolucin InTouch: Comunicaciones resistentes a fallos

InSQL Server

InTouch InTouch InTouch

Application Server

Primario

Nodo IDE y GR

Estado del Sistema

Bueno

ProblemaDCS PLC DCS

Datos

Application Server

Redundante

ActivePasivo

Datos





SCADA comercial: LabVIEW

+ que un SCADA y de National Instruments

Adquisicin, anlisis y presentacin de datos

Desarrollo rpido con configuracin interactiva y programacin grfica

Herramienta de ingeniera para todo tipo de dispositivos (de escritorio a manuales, y de tiempo real a embebidos)

Disponible para SOs Windows, Linux y Mac.

Con amplia difusin en multitud de aplicaciones:





LabVIEW: CaractersticasAdquisicin

Ms de 5000 controladores de instrumentos plug-and-play Soporte PXI, PCI, PCMCIA, USB, LAN, Ethernet, serial, GPIB, CAN, OPC Asistentes interactivos para adquisicin de datos, control de instrumentos,

adquisicin de imgenes, control de movimiento

Anlisis Ms de 500 funciones integradas de anlisis y matemticas Funciones para anlisis de frecuencia, filtrado digital, estadstica, clculo,

ecuaciones diferenciales y algebra lineal Funciones para FFT, ajuste de curvas, simulacin de seales, etc. Conectividad con MATLAB y Simulink, Mathematica, Maple,

Presentacin Cientos de objetos personalizables para la interfaz de usuario Extensas funciones para hacer grficas y tablas Modelado de objetos en 3D Visin y control de aplicaciones va WEB Transformacin de grficas en imgenes para publicacin Informes en HTML y XML Conectividad a Excel y Word,





LabVIEW: Mdulos

Mdulo Real-Time Desarrollo rpido de aplicaciones determinsticas con programacin grfica

Mdulo FPGA Diseo de hardware sin conocer VHDL

Desarrollo rpido de prototipos

Mdulo PDA Desarrollo de aplicaciones para Palm, Pocket PC,

dispositivos con Windows CE, PDAs estdares,

Adquisicin de datos a travs de CompactFlash y PCMCIA de NI

Comunicacin por Bluetooth, 802.11, IrDA, serie

Mdulo de Supervisin y Control

Mdulo de desarrollo embebido





LabVIEW: Programacin

Los programas de LabVIEW se llaman instrumentos virtuales (VIs):

Panel frontal Controles = entradas Indicadores = salidas

Diagrama de bloque Componentes

cableados entre si





LabVIEW: Programacin

Paleta de controles(Ventana del panel frontal)

Paleta de funciones(Ventana de diagrama de bloques)





SCADA comercial: SIMATIC WinCC

SCADA de Siemens

SO: Windows

API: VBScript and ANSI C

BD: Microsoft SQL Server

TIA Portal: WinCC V12

ici_t2 software de _control de supervision

Documents

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