Diseño Eficiente de Sistemas

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1 Diseño Eficiente de Sistemas HMI/SCADA con LabVIEW

2 Agenda Qué es un Sistema SCADA/HMI? Qué es LabVIEW DSC? Métodos de Comunicación Variables y Etiquetas Direccionamiento de E/S Bases de Datos Manejo de Alarmas y Eventos Seguridad y Permisos Redundancia

3 Qué es un Sistema HMI/SCADA? HMI(HumanMachine Interface) se define como un panel a través del cual el operador es capaz de controlar la maquinaria y ver diferentes procesos en una planta SCADA(SupervisoryControl and Data Acquisition) es un SCADA(SupervisoryControl and Data Acquisition) es un sistema completo que incluye HMIsy además es capaz de registrar datos, generar alarmas y administrar un sistema de control distribuido a través de una red de hardware (usualmente PLCs y PACs)

4 Componentes de un Sistema SCADA Infraestructura de Comunicaciones Estación Maestra / Computadoras HMI Múltiples Unidades de Terminal Remota

5 Qué es LabVIEW DSC? Módulo adicional de LabVIEW para aplicaciones grandes y distribuidas Aplicaciones HMI / SCADA Sistemas de pruebas o medición de gran número de canales Basado en configuración Registro de datos Alarmas Seguridad Históricos Integración con hardware de terceros OPC y Modbus Herramientas poderosas de programación Librería de gráficos industriales

6 Cómo Extiende a LabVIEW? Alarm Server OPC Server PSP Server Historical Plug-in Alarming Logging Scaling LabVIEW DSC Shared Variable OPC Client (3 rd Party IO) cfp / DAQmx Custom IO Server

7 Características Adicionales de LabVIEW Crecimiento de la aplicación durante su ejecución Creación programática de miles de variables instantáneamente VIs Express para crear I/O servers (ie: OPC, Modbus, etc.) Envío de alarmas y eventos a una impresora conforme van ocurriendo

8 Interfaz Gráfica al Operador Interfaz de usuario industrial con controles o indicadores intuitivos Tendencias históricas y de tiempo real Más de 4,000 gráficos Implementaciones de seguridad Por dominio de la red Por elemento visual

9 Comunicación Un servidores una aplicación que se comunica y administra dispositivos de entrada/salida como PLCs, unidades remotas de E/S, y dispositivos de adquisición de datos (DAQ). I/O Servers: Método desde LabVIEW que permite la comunicación con diferentes dispositivos en la red: Servidores OPC Dispositivos Modbus(maestro o esclavo) Servidores a la medida

10 Conectividad viaopc Estándar industrial abierto de arquitectura cliente - servidor NI OPC Servers permite la comunicación a una gran variedad de PLCs Versión de evaluación junto con LabVIEW DSC LabVIEW incluye la opción de diagnosticar problemas generando logs

11 Comunicación via Modbus Protocolo de comunicación a nivel aplicación que proporciona una comunicación clienteservidor entre dispositivos conectados en diferentes buses o redes Soporte para Modbus Serial (RTU y ASCII) y Modbus TCP Modbusmaestro & Modbus esclavo

12 Demo: Comunicación Conexión de LabVIEW a un dispositivo Modbus utilizando el servidor de Modbus I/O Conexión de LabVIEW a un PLC simulado vialos NI OPC Servers

13 Variable Compartida en LabVIEW Un API de comunicación Integración con el ambiente de LabVIEW Capaz de crecer de pequeñas a grandes aplicaciones

14 Variables y Etiquetas Las etiquetas se ligan a variables en LabVIEW Dos tipos de variables Variables de memoria: pueden almacenar un resultado o cálculo Variables de E/S: ligadas a un recurso de hardware (a través de etiquetas) Nodo nativo en LabVIEWcon mejoras en su tiempo de edición No hay límitede etiquetas en LabVIEW!!

15 Administración de Variables LabVIEW DSC permite administrar variables de distintas maneras: Project explorer Multiple Variable Editor Creación en línea de librerías y variables. Dividir librerías de gran tamaño para que sean mas manejables: ~ 500 variables por librería. Librerías jerárquicas. Afecta el tiempo de despliegue.

16 Multiple Variable Editor Maneja grandes cantidades de variables Exporta configuración a Excel Crea la unión a objetos Crea la unión a objetos en la red

17 Demo: Configuración de Etiquetas con Registro de Datos usando el Multiple Variable Editor Conexión a registros de entrada y salida en el dispositivo Modbus Conexión a PLC viaopc

18 Direccionamiento de E/S: LabVIEW permite el direccionamiento de E/S en tres niveles dependiendo de las necesidades del sistema: Nodo de variable Direccionamiento dinámico Eventos de Usuario

19 Direccionamiento Dinámico Metodología de abrir, leer/escribir y cerrar Control explícito sobre el tiempo de vida y uso de la conexión Permiten escalamiento a través de VIs re-utilizables Mayor programación que un nodo de variable

20 Eventos de Usuario Se integran adecuadamente con una interfaz de usuario de eventos: Elimina el poleo Metodología de estructura de eventos de LabVIEW Control explícito sobre el tiempo de vida de conexión Mayor programación que el nodo de variable Se puede escalar con VIs reutilizables

21 Bases de Datos Porqué registrar datos en periodos extendidos de tiempo? Use los datos almacenados para analizar un proceso y buscar cosas a mejorar, depurar y localizar errores, o validar algo a un comité Dos tipos de bases de datos Bases de datos relacionales Ideales para captura de datos Datos organizados y accedidos por relación (colección de tablas) P. ej.: MySQL, Oracle Bases de datos streaming Ideales para datos de procesos La información es indexada P. ej: Citadel ÍNDICE Página 1 Página 2 Página 3

22 Variable Compartida Registro en Base de Datos Utiliza la base de datos de Citadel (compatible con ODBC) No requiere programación API para manejo programático de datos

23 Bases de Datos Optimizadas Optimizadas para estabilidad y tamaño Sólo guarda información cuando se producen cambios Zona muerta y resolución apropiadas: A mayor valor menor el tamaño de la base de datos Reducir el tiempo de vida de los datos históricos: Sobreescribir información antigüa con información reciente

24 Respaldo de la Base de Datos LabVIEW permite respaldar las bases de datos Archivar una base de datos promueve la redundancia Opciones para realizar el archivamiento Utilizar Measurement and Automation Explorer (MAX) Programáticamente a través de VIs en DSC Posibilidad de archivar los datos en disco duro o en una computadora de la red Archivamiento destructivo y no destructivo

25 Monitoreo de Alarmas y Eventos Seis niveles de alarmas disponibles para cada etiqueta, que le dan gran flexibilidad al usuario Registro de alarmas y eventos a la base de datos Notifica al operador si el valor de la etiqueta es mayor/menor al límite determinado

26 Seguridad y Permisos Permite al administrador del sistema definir diferentes niveles de usuario: operador, supervisor, administrador, etc. Seguridad por dominio Seguridad para leer/escribir de etiquetas Controla el acceso a elementos de la UI: indicadores y controles

27 Redundancia Dos servidores monitorean la misma información La HMI cambia al servidor de respaldo de ser necesario IO IO IO Servidor DSC Servidor DSC de Principal Respaldo HMI HMI

28 Redundancia Tener direccionamiento estático dificulta la programación de redundancia Las variables direccionadas de manera dinámica pueden cambiar entre computadoras fácilmente. Configurar un latido en los servidores: Variable booleana que cambia a un intervalo definido Comprobar el latido desde los HMI

29 Sistema SCADA en PEMEX Control de inventario del 43% de la producción mexicana (1,520,000 bpd) Más de 3,000 variables en línea Integración con sistemas anteriores Reportes basados en Web Utiliza mecanismos de seguridad estándar

30 Comparación Licencias de DSC y otros SCADA LabVIEW DSC Licenciade Servidor Sólo el runtimede DSC Otros SCADA Licencia de servidor Licencia de Clientes Sin costosi no usan OPC o Citadel (runtimesin costo de LabVIEW) Licencia por etiquetas Ilimitada Licencia de cliente 5,10, 20,100 o Ilimitada.

31 Resumen El módulo de Dataloggingand SupervisoryControl permite el diseño de sistemas SCADA/HMI y con las características como el direccionamiento dinámico y la modularidad se pueden programar sistemas con Redundancia y de Arquitectura MVC. Características etiquetas ilimitadas sin costo comunicación abierta con otros dispositivos y aplicaciones Se puede realizar un monitoreo de eventos y alarmas a demás de agregar permisos y seguridad a las aplicaciones.

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