ndice.ndice.1Antecedentes2El concepto de control4Los sistemas de visualizacin5El sistema Scada7Objetivos:7Ventajas9Criterios de seleccin y diseo10Estructura de un sistema Scada12Estructura General12Hardware13Interfase Hombre-maquina (HMI-MMI)13Unidad Central (MTU, Master Terminal Unit)13Unidad Remota (RTU, Remote Terminal Unit)14Sistema de comunicacin16Sistemas SCADA para la industria petroqumica.17

AntecedentesEn 1614 John Napier (1550-1617), matemtico escocs, da a conocer los logaritmos o nmeros artificiales, como l los llamaba. Gracias a estos nmeros, las multiplicaciones se convierten en sumas, las potencias en productos, y las races en divisiones, simplificando enormemente los clculos matemticos.En 1620 Edmund Gunther (1581-1626), profesor de astronoma, invent el mtodo que lleva su nombre, colocando una escala logartmica sobre una regla.En 1642, Blaise Pascal (1623-1662), materializa la primera calculadora mecnica, la Pascalina. Los principios utilizados por Pascal, en lo que se refiere a mecanismos y engranajes, siguen utilizndose hoy en da.En 1694 Wilhelm Leibnitz (1646-1716), basndose en los principios utilizados por Pascal, invent una mquina capaz de sumar, restar, multiplicar y dividir. Ya en 1679 escriba sobre la idoneidad de aplicar el sistema binario al clculo mecnico. Hasta este momento todo era ms o menos manual, por lo cual el siguiente paso era lgico.Charles Babbage (1791-1871), matemtico ingls y catedrtico en Cambridge, invent una mquina capaz de calcular tablas matemticas, la Mquina de Diferencias. En 1834, mientras trabajaba en la mejora de su mquina, concibi la idea de una mquina capaz de realizar tareas de clculo de propsito general (suma, resta, multiplicacin y divisin) de forma automtica. Dicha mquina tendra capacidad para realizar hasta sesenta operaciones por minuto y podra almacenar hasta mil nmeros de cincuenta cifras. Recibi el nombre de la locura de Babbage, debido a las enormes dificultades que implicaba su puesta en prctica. Las tolerancias exigidas sobrepasaban el nivel de la tecnologa de la poca y no pudo ser llevada a la prctica por ser demasiado grande y demasiado complicada.En 1801 Joseph-Marie Jackard (1753-1834) invent el telar automtico. Estaba controlado mediante tarjetas de madera perforadas, que determinaban el diseo del tejido deseado.En 1833 Augusta Ada Lovelace, hija del conocido poeta Lord Byron, oye hablar de la mquina de diferencias. Se dice que fue la nica persona que al ver la mquina comprendi su funcionamiento y las implicaciones que podra tener. Acaba convirtindose en colaboradora de Babbage y es la que sugiere la adaptacin del sistema de tarjetas perforadas aplicado en el telar de Jackard para que la mquina pudiera realizar ciertas tareas de forma repetitiva.En 1890 se realiz el censo de los Estados Unidos utilizando el sistema de tarjetas perforadas desarrollado por Herman Hollerith (1860-1929). El ltimo censo, realizado en 1880, tard ocho aos en completarse y ya se calculaba que el prximo censo, el de 1890, tardara ms de diez aos en realizarse. Mediante este nuevo mtodo el plazo se redujo a tres aos, con el consecuente ahorro de dinero (unos cinco millones de dlares de la poca), adems de tiempo. Este fue el primer proceso automatizado de datos.Con esta idea Hollerith fund la Tabulating Machine Company y vendi sus productos en todo el mundo. En 1919 la compaa anuncia la aparicin de la primera mquina impresora, hecho que revoluciona completamente la forma en que las compaas hacan sus operaciones. En 1924 la compaa cambia de nombre y adopta la denominacin de una de las compaas absorbidas: International Business Machines Corporation (IBM).En 1936 Alan Turing demostr que una mquina podra aprender y con ello naci el concepto de inteligencia artificial. Durante la Segunda Guerra Mundial particip en el proyecto Colossus; una mquina capaz de descifrar los mensajes generados por su contendiente alemn: Enigma.En 1937 Claude E. Shanon describe la utilizacin de la lgica simblica y los nmeros binarios y apunta sobre la conveniencia de la aplicacin del lgebra de Boole.En 1938 Konrad Zuse, ingeniero civil alemn, construye, de forma autodidacta, en el comedor de su casa, una calculadora electromecnica para que le ayude en los clculos de fatiga de materiales de aviacin en la empresa Henschel, donde trabaja. Era la Z1, completamente electromecnica, basada en aritmtica binaria y capaz de leer tarjetas perforadas.En 1939, la Universidad de Harvard e IBM construyen uno de los primeros computadores electromecnicos: el MARK I, operativo en 1944. Tardaba tres dcimas de segundo en restar o sumar veintitrs dgitos y era la realizacin fsica de la famosa Locura de Babbage, una mquina de clculo automtica.Por encargo del ejrcito estadounidense, se desarroll un ordenador para el clculo de trayectorias de tiro. Se termin en 1946 y fue bautizado con el nombre de Integrador y Computador Numrico Electrnico, ENIAC.El concepto de controlCualquier sistema controlado puede serlo de dos maneras: Confiando absolutamente en que los parmetros de diseo son correctos y que las ordenes que enviaremos al sistema sern cumplidas. Vigilando continuamente que las rdenes enviadas se cumplen y realizando correcciones adecuadas siempre que sea necesario.Todos los sistemas de control que se engloban dentro del primer modelo reciben el nombre de Sistemas de Regulacin en Lazo Abierto. Se basan en el diseo adecuado de los parmetros y las condiciones de trabajo del elemento control para que ste sea capaz de mantener el sistema controlado dentro de los lmites deseados.A los que se engloban dentro de la segunda definicin, se les denomina Sistemas de Regulacin en Lazo Cerrado, o Realimentados, y trabajan vigilando continuamente las reacciones del sistema a controlar, efectuando las acciones de correccin necesarias para mantener el control dentro de los lmites deseados.Los sistemas de visualizacinLas necesidades de ver en la distancia y controlar una mquina aparecen en los primeros cuadros de control, donde multitud de luces indicaban las diferentes situaciones previstas de la mquina. Cualquier situacin imprevista, o pasada por alto, poda significar varias horas de trabajo de electricista para llevar la seal olvidada el panel de control y poda ser que no hubiera espacio para colocar el indicador.La aparicin de la informtica permiti realizar este tipo de control de manera ms sencilla. Ahora ya no sera necesario tener a verdaderos expertos en sistemas de automatizacin cada vez que hiciera falta cambiar el ajuste de un temporizador en un sistema de control.A lo explicado anteriormente se le une, de forma inevitable, la forma en la cual las seales se intercambian entre el sistema a controlar y el sistema que controla. Aparece el concepto de telemetra (tele medida o medida a distancia), entendido como la transmisin a distancia de informacin sobre algn tipo de magnitud.La clasificacin de los diferentes sistemas de intercambio de informacin, telemetra y monitorizacin podra hacerse basndose en el sistema de transmisin:Sistemas de marcacin automticaUtilizan las lneas telefnicas para transmitir en banda base (rango de voz). Permiten el acceso desde cualquier lugar del mundo donde haya un telfono y un mdem.Sistemas dedicadosSon aquellos que tienen una lnea de comunicacin permanente con la central. Las comunicaciones se realizan mediante protocolos especficos de comunicacin entre mquinas.Sistemas de canales multiplexadosLa necesidad de transmitir seales de un punto a otro dentro de una instalacin se solventa de manera sencilla cuando las distancias son cortas.La invencin del tubo de rayos catdicos, CRT (Cathodic Ray Tube), unida a la del teclado, sustituy a las mquinas de escribir, teletipos y tarjetas perforadas. Los lenguajes de programacin grfica iniciales se fueron adaptando a las nuevas posibilidades que ofreca la tcnica. Por ejemplo, permitieron cambiar los colores de cada celda de las 2.000 presentes en una pantalla de ordenador, casualmente, 80x25.El siguiente avance significativo vino con el sistema operativo Windows en los aos 80. Con el auge de Windows tambin recibi un impulso el desarrollo de utilidades para comunicarse con aplicaciones que funcionaban con este sistema operativo (drivers o controladores). A partir de entonces todos los fabricantes empezaron a tomar a Windows y a DDE como el medio para unir todas las piezas.El sistema ScadaDamos el nombre de Scada (Supervisory Control And Data Acquisition o Control con Supervisin y Adquisicin de Datos) a cualquier software que permita el acceso a datos remotos de un proceso y permita, utilizando las herramientas de comunicacin necesarias en cada caso, el control del mismo.Atendiendo a la definicin vemos que no se trata de un sistema de control, sino de una utilidad software de monitorizacin o supervisin, que realiza la tarea de interfase entre los niveles de control (PLC) y los de gestin a un nivel superior.Los sistemas Scada se conciben principalmente como una herramienta de supervisin y mando.Objetivos:Economa: es ms fcil ver qu ocurre en la instalacin desde la oficina que enviar a un operario a realizar la tarea.AccesibilidadMantenimiento: la adquisicin de datos materializa la posibilidad de obtener datos de un proceso, almacenarlos y presentarlos de manera inteligible para un usuario no especializado.Ergonoma: es la ciencia que procura hacer que la relacin entre el usuario y el proceso sea lo menos tirante posible.Gestin: todos los datos recopilados pueden ser valorados de mltiples maneras mediante herramientas estadsticas, grficas, valores tabulados, etc., que permitan explotar el sistema con el mejor rendimiento posible.Flexibilidad: cualquier modificacin de alguna de las caractersticas del sistema de visualizacin no significa un gasto en tiempo y medios, pues no hay modificaciones fsicas que requieran la instalacin de un cableado o del contador.El paquete SCADA, en su vertiente de herramienta de interfase hombre-mquina, comprende toda una serie de funciones y utilidades encaminadas a establecer una comunicacin lo ms clara posible entre el proceso y el operador:Entre las prestaciones de una herramienta de este tipo destacan:MonitorizacinRepresentacin de datos en tiempo real a los operadores de planta.SupervisinSupervisin, mando y adquisicin de datos de un proceso y herramientas de gestin para la toma de decisiones.Adquisicin de datosUn sistema de captacin solar se puede observar mediante herramientas registradoras y obtener as un valor medio de la irradiacin en la zona, guardando los valores obtenidos y evalundolos a posterioridad.MandoPosibilidad de que los operadores puedan cambiar consignas u otros datos claves del proceso directamente desde el ordenador.Seguridad de los datosTanto el envo como la recepcin de datos deben de estar suficientemente protegidos de influencias no deseadas, intencionadas o no.

VentajasCuando hablamos de un sistema SCADA no hay que olvidar que hay algo ms que las pantallas que nos informan de cmo van las cosas en nuestra instalacin. Tras stas se encuentran multitud de elementos de regulacin y control, sistemas de comunicaciones y mltiples utilidades de software que pretenden que el sistema funcione de forma eficiente y segura.Las ventajas ms evidentes de los sistemas de control automatizado y supervisado(SCADA) podemos enumerarlas a continuacin: Creacin de aplicaciones funcionales sin necesidad de ser un experto en la materia. El concepto de telemantenimiento permite realizar modificaciones de software en las estaciones remotas desde el centro de control. Haciendo uso de las tecnologas celulares (GSM, GPRS, UMTS), los sistemas de control pueden mantener informados sobre cualquier incidencia a los operadores responsables de los mismos mediante mensajes de correo electrnico o de voz. La reduccin de personal permite menor nmero de equipos de mantenimiento, ms reducidos y mejor coordinados gracias a la informacin proveniente de las estaciones remotas, evaluada en el centro de control. Mediante las redes de comunicacin, el sistema Scada se integra en la red corporativa, permite la integracin entre los niveles de Campo y Gestin y completa as la estructura CIM.La automatizacin de sistemas, desde el estado inicial de aislamiento productivo, ha pasado a formar parte del mbito corporativo y se engloba dentro del paquete empresarial con la finalidad de optimizar la productividad y mejorar la calidad. El esquema que representa los flujos de informacin dentro de la empresa y representa cmo se realiza la integracin a todos los niveles es similar a la conocida pirmide de la automatizacin CIM (Computer Integrated Manufacturing).Presenta la estructura corporativa dividida en tres niveles, que engloban las funciones principales que se desarrollan en cada uno de ellos: ERP (Entreprise Resource Planning o Planificacin de Recursos Empresariales) MES (Manufacturing Execution System o Gestin de la Produccin) CONTROL: engloba toda la parte de automatizacin y control de procesos.Estos niveles engloban los diferentes flujos de informacin que se dan entre los elementos de cada uno de ellos (comunicacin horizontal) y el intercambio de informacin que se da entre los diferentes niveles (comunicacin vertical).Criterios de seleccin y diseoLa reaccin de un sistema ante situaciones inesperadas determinar su grado de fiabilidad, es decir, el tiempo de operacin del mismo, y puede mejorarse mediante el uso de tcnicas de diseo adecuadas.Los parmetros que influyen en las posibilidades de supervivencia se pueden englobar bajo los siguientes denominadores:DisponibilidadPor disponibilidad de un sistema informtico se entiende la medida en la que sus parmetros de funcionamiento se mantienen dentro de las especificaciones de diseo.RobustezAnte un fallo de diseo, un accidente o una intrusin, un sistema eficiente debe de poder mantener un nivel de operatividad suficiente como para mantener unos mnimos de servicio.SeguridadHoy en da cualquier sistema de control puede utilizar uno o varios mtodos de comunicacin para enlazar todos los puntos de control de un proceso y, en el momento en que se utilizan sistemas de comunicacin que implican el acceso desde mltiples puntos, no siempre dentro de la empresa, es posible que alguno de estos accesos sea no deseado.MantenibilidadLos tiempos de mantenimiento pueden reducirse al mnimo si el sistema est provisto de unas buenas herramientas de diagnstico que permitan realizar tareas de mantenimiento preventivo, modificaciones y pruebas de forma simultnea al funcionamiento normal del sistema.EscalabilidadEste concepto est bsicamente relacionado con la posibilidad de ampliar el sistema con nuevas herramientas o prestaciones y los requerimientos de tiempo necesarios para implementar estas ampliaciones.

Estructura de un sistema ScadaUn sistema Scada es una aplicacin de software especialmente diseada para funcionar sobre ordenadores en el control de produccin que proporciona comunicacin entre los dispositivos de campo, llamados tambin RTU (Remote Terminal Units o Unidades Remotas), donde se pueden encontrar elementos tales como controladores autnomos o autmatas programables, y un centro de control o Unidad Central (MTU, Master Terminal Unit), donde se controla el proceso de forma automtica desde la pantalla de uno o varios ordenadores.La estructura funcional de un sistema de visualizacin y adquisicin de datos obedece generalmente a la estructura Maestro-Esclavo.Estructura GeneralEl desarrollo del ordenador personal ha permitido su implantacin en todos los campos del conocimiento y a todos los niveles imaginables. Las primeras incursiones en el campo de la automatizacin localizaban todo el control en el PC y tendan progresivamente a la distribucin del control en planta.El usuario, mediante herramientas de visualizacin y control, tiene acceso al Sistema de Control de Proceso, generalmente un ordenador donde reside la aplicacin de control y supervisin (se trata de un sistema servidor). La comunicacin entre estos dos sistemas se suele realizar a travs de redes de comunicaciones corporativas (Ethernet).La transmisin de los datos entre el Sistema de Proceso y los elementos de campo (sensores y actuadores) se lleva a cabo mediante los denominados Buses de Campo. La tendencia actual es englobar los sistemas de comunicacin en una base comn, como Ethernet Industrial.HardwareUn sistema Scada, a escala conceptual, est dividido en dos grandes bloques:Captadores de datos: recopilan los datos de los elementos de control del sistema (por ejemplo, Autmatas, reguladores, registradores) y los procesan para su utilizacin.Utilizadores de datos: los que utilizan la informacin recogida por los anteriores, como pueden ser las herramientas de anlisis de datos o los operadores del sistema.Mediante los denominados Buses de Campo, los Controladores de proceso (generalmente autmatas programables o sistemas de regulacin) envan la informacin a los Servidores de datos (Data Servers) los cuales, a su vez, intercambian la informacin con niveles superiores del sistema automatizado a travs de redes de comunicaciones de rea Local.Interfase Hombre-maquina (HMI-MMI)Comprende los sinpticos de control y los sistemas de presentacin grfica. La funcin de un Panel Sinptico es la de representar, de forma simplificada, el sistema bajo control.En un principio los paneles sinpticos eran de tipo esttico, colocados en grandes paneles plagados de indicadores y luces. Con el tiempo han ido evolucionando, junto al software, en forma de representaciones grficas en pantallas de visualizacin (PVD, Pantallas de Visualizacin de Datos).Unidad Central (MTU, Master Terminal Unit)Centraliza el mando del sistema. Se hace uso extensivo de protocolos abiertos, lo cual permite la interoperabilidad de multiplataformas y multisistemas.Un sistema de este tipo debe de estar basado en estndares asequibles a bajo precio para cualquier parte interesada. De esta manera es posible intercambiar informacin en tiempo real entre centros de control y subestaciones situadas en cualquier lugar.En el Centro de Control se realiza, principalmente, la tarea de recopilacin y archivado de datos.Unidad Remota (RTU, Remote Terminal Unit)Por Unidad o Estacin Remota, podemos entender aquel conjunto de elementos dedicados a labores de control y/o supervisin de un sistema, alejados del Centro de Control y comunicados con ste mediante algn canal de comunicacin.Dentro de esta clasificacin podemos encontrar varios elementos ms o menos diferenciados:RTULas Unidades Remotas se encargaban en un principio de recopilar los datos de los elementos de campo (Autmatas reguladores) y transmitirlos hacia la Unidad Central, a la vez que enviar los comandos de control a estos. Serian los denominados Procesadores de Comunicaciones.PLCLos controladores lgicos programables o PLC (Programmable Logic Controller), empezaron como sistemas de dedicacin exclusiva al control de instalaciones, mquinas o procesos.Con el tiempo han ido evolucionando, incorporando cada vez ms prestaciones en forma de mdulos de ampliacin, entre ellos los Procesadores de Comunicaciones, que han hecho desvanecerse la lnea divisoria entre RTU y PLC, quedando incluidas todas las prestaciones en el PLC.IEDSon los denominados perifricos inteligentes (Intelligent Electronic Devices). Se trata de elementos con propiedades de decisin propias (programas) que se ocupan de tareas de control, regulacin y comunicacin. Dentro de esta clasificacin se pueden encontrar elementos tales como Reguladores, Variadores de Frecuencia, Registradores, Procesadores de comunicaciones, Generadores de tiempo y frecuencia, Controladores de energa reactiva, Transductores, etc.Hoy da una estacin remota no es necesariamente un autmata con capacidades de comunicacin controlando una compuerta de un embalse. Puede tratarse de un gran sistema complejo que forme parte, a su vez, de un sistema de control mucho ms extenso, como el control de distribucin elctrica de un pas.La estacin remota tendr implementadas funciones de control, interfase hombre-mquina, adquisicin de datos, control de bases de datos, protocolos de seguridad y comunicaciones internas entre subsistemas.Estas estaciones remotas estn protegidas de 2 maneras:Hardware: funcionan como barreras fsicas; desde la valla de proteccin de los recintos y los sistemas de vigilancia, hasta las llaves de las salas de control o de los armarios que contienen los elementos de mando (PLC).Software: son barreras lgicas. Los accesos desde dentro, no autorizados, se evitan mediante sistemas de contraseas en los equipos. Los accesos desde fuera, mediante dispositivos especiales que limitan el acceso (Cortafuegos, o firewalls).Sistema de comunicacinBuses especiales de comunicacin proporcionan al operador la posibilidad de comunicarse con cualquier punto de la planta en tiempo real.Permiten el intercambio de datos bidireccional entre la Unidad Central y las unidades remotas (RTU) mediante un protocolo de comunicaciones determinado y un sistema de transporte de la informacin para mantener el enlace entre los diferentes elementos de la red.Las diversas combinaciones de los elementos que se comunican dan lugar a unas topologas determinadas:Punto a punto: la relacin es del tipo maestro-esclavo. Un solo elemento remoto (RTU) est conectado al sistema de control (MTU) mediante una lnea de comunicacin.Multipunto dedicado: una variante del modelo anterior. Un solo sistema de control conectado a varias estaciones remotas mediante enlaces directos permanentes.Multipunto compartido estrella: tipo maestro-esclavo. Esta configuracin en estrella utiliza un solo puerto de comunicaciones, realizndose el intercambio de datos por turnos.Multipunto compartido en bus: es similar al anterior, pero con estructura maestro-esclavo, multimaestro o cliente-servidor. Una o varias unidades centrales estn conectadas a una o varias estaciones remotas mediante un medio comn (bus).Multipunto compartido en anillo: Ms robusta al proporcionar dos caminos para la informacin. En caso de fallo de un nodo el trfico no se interrumpe.

Sistemas SCADA para la industria petroqumica.El proyecto de monitoreo de pozos remoto surgi bajo una necesidad muy grande, ya que las bombas extractoras generan paradas debido a sus fallas internas, estas se dan gracias a la intervencin de los variadores de velocidad, debido a que ellos controlan el motor de las bombas PCP o ESP, adems de monitorear algunas seales dentro del pozo como es la presin, la temperatura, entre otras. El variador al encontrar alguna irregularidad en las seales que maneja ya sea del motor o dentro del pozo; genera las paradas para prevenir algn dao o accidente que un exceso o disminucin de los lmites de umbrales pueda causar. Otro inconveniente en campo son los operadores, debido a que es el personal encargado de monitorear los pozos tomando registros escritos de cada uno, desplazndose hasta la ubicacin de estos, los cuales se encuentran en lugares alejados de la estacin y se encuentran dispersos en toda la zona, esto causa un monitoreo poco efectivo ya que mientras se desplaza a tomar registro de un pozo, se puede estar generando un inconveniente en otro. Debido a esto, surge la necesidad de un control ms efectivo y la mejor opcin es hacer un monitoreo de pozos mediante algn tipo de tecnologa, los ingenieros a cargo del proyecto estudiaron varias alternativas para definir la ms confiable y la ms viable para la empresa. Para el correcto manejo de un proyecto y obtener los resultados deseados, se debe llevar una secuencia adecuada para encajar la solucin en la necesidad planteada al inicio, y as cumplir con el alcance esperado. Para el desarrollo de un proyecto se recomienda llevar la siguiente secuencia.