Introducción a la electrónica industrial SCADA Buses de campo. Patricio G. Donato Jonatan Fischer Noelia Echeverría Nahuel Dalgaard

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Mercedes Martin Carrizo
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1 Introducción a la electrónica industrial SCADA Buses de campo Patricio G. Donato Jonatan Fischer Noelia Echeverría Nahuel Dalgaard Laboratorio de Instrumentación y Control (LIC) Introducción a la electrónica industrial 1

2 SCADA Introducción Buses de campo Control jerárquico SCADA PLC PLC PID on / off on / off PID Etapa 1 Etapa 2 Etapa 3 Etapa 4 Proceso Introducción a la electrónica industrial 2

3 SCADA Introducción SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition (Supervisión, Control y Adquisición de Datos) Opera sobre equipos remotos a través de canales de comunicación específicos, y que suele estar combinado con sistemas de adquisición de datos. Su principal función es el monitoreo y control del proceso. Mímicos Introducción a la electrónica industrial 3

combinado con sistemas de adquisición de datos. Su principal función es el monitoreo y control del proceso.

4 SCADA Introducción Características de los SCADAs - Realiza un control supervisado, donde el operador humano toma decisiones a partir de los datos medidos. - Dependen de la capacidad y confiabilidad del operador humano. - Se emplean fundamentalmente para el control operativo del proceso. El rango de valores aceptables se refieren a condiciones operativas, no a condiciones de seguridad. - La seguridad del sistema no puede depender sólo de las decisiones del controlador humano del SCADA. Por lo tanto, cuando el sistema o alguna parte del mismo, llega a un límite de seguridad se activa la alarma correspondiente. En caso de que el operador no tome ninguna decisión, el sistema realizará un paro o desactivación de emergencia. - Mantiene una base de datos con los últimos valores conocidos de los dispositivos de campo, ofreciendo a la vez la posibilidad de presentarlos en forma adecuada al operador (reportes, gráficos de tendencia, historial de variables, cálculos, etc.) Cómo Cómo obtiene obtiene el el SCADA SCADA la la información información de de campo? campo? Introducción a la electrónica industrial 4

El rango de valores aceptables se refieren a condiciones operativas, no a condiciones de seguridad.

5 Instrumentación de sensores Comunicación entre los equipos de campo y el sistema de control jerárquico Cómo se transmite el valor medido hasta la unidad de control? - Señal analógica - Digitalización - Ruido / interferencia - Medio de comunicación Introducción a la electrónica industrial 5

6 Comunicación entre los equipos de campo y el sistema de control jerárquico Lazo de corriente 4-20mA ABB, El bus de campo alcanza la mayoría de edad Introducción a la electrónica industrial 6

7 Lazo de corriente 4-20mA Comunicación entre los equipos de campo y el sistema de control jerárquico VEGA, Comunicación en automatización de procesos Introducción a la electrónica industrial 7

8 Introducción Objetivo Objetivo Sustituir las conexiones punto a punto entre los elementos de campo y el equipo de control a través del tradicional lazo de corriente de 4-20mA. Características Características Redes digitales Bidireccionales Multipunto, montadas sobre un bus serie Flexibilidad Cada dispositivo de campo incorpora cierta capacidad de proceso, que lo convierte en un dispositivo inteligente Reducción Reducción de de costos costos Instalación: reducción (~5 a 1) en el cableado necesario para el control de una instalación. Cada componente sólo requiere un cable para la conexión de los diversos nodos. Mantenimiento: existen herramientas de administración del bus que permiten reducir las horas necesarias para la instalación y puesta en marcha Mejoras: el sistema es escalable y configurable Introducción a la electrónica industrial 8

en un dispositivo inteligente Reducción Reducción de de costos costos Instalación: reducción (~5 a 1) en el cableado necesario para el control de una instalación.

9 Introducción Cómo Cómo se se organiza organiza la la información información digital digital para para comunicar comunicar un un determinado determinado sensor sensor con con el el PLC PLC o o SCADA? SCADA? Introducción a la electrónica industrial 9

sensor con con el el PLC PLC o o SCADA? SCADA? http://www.slideshare.

10 Modelo de referencia OSI (Open System Interconnection) Introducción a la electrónica industrial 10

11 Introducción Introducción a la electrónica industrial 11

12 Aktuator-Sensor-Interface (AS-i) Desarrollado por Siemens Estándares internacionales EN e IEC El sistema AS-i está compuesto por un maestro, una fuente de alimentación AS-i y estaciones (nodos), denominadas esclavos. El maestro intercambia datos con los esclavos mediante polling. En un ciclo, se intercambian cuatro bits de datos en sentido entrada y cuatro bits de datos en sentido salida. La transmisión de datos y energía se hace por el mismo cable. Siemens, AS-Interface Introducción a la electrónica industrial 12

El maestro intercambia datos con los esclavos mediante polling.

13 Aktuator-Sensor-Interface (AS-i) Siemens, AS-Interface Introducción a la electrónica industrial 13

14 Highway Addressable Remote Transducer (HART) Desarrollado Rosemount Inc. (hoy libre) Envía información digital sobre la señal analógica de 4 a 20 ma. Utiliza una señal senoidal con dos frecuencias individuales de 1200 Hz (0) y 2200 Hz (1) No añade ningún valor de continua a la señal analógica de 4-20 ma. Comunicación digital bidireccional. La información de la variable primaria se transmite en 4-20 ma, mientras las medidas adicionales, parámetros de proceso, configuración del dispositivo, calibración, y la información de diagnóstico es transmitida sobre los mismos cables mediante el protocolo HART. Introducción a la electrónica industrial 14

15 Highway Addressable Remote Transducer (HART) Conexión multipunto (digital, 4mA) Conexión punto a punto (analógica/digital, 4-20mA) Introducción a la electrónica industrial 15

16 MODBUS Fue creado en 1979 por Modicon (hoy Schneider Electric) No tiene un medio físico definido Se emplea RS-232, RS-485, Ethernet, etc. Introducción a la electrónica industrial 16

RS-485, Ethernet, etc. http://www.modbus.

17 MODBUS RS-232 Formato físico de comunicación de datos (1969) Norma EIA/TIA RS-232C El esquema básico de conexión emplea tres cables: TXD, RXD, GND Comunicación punto a punto Introducción a la electrónica industrial 17

18 MODBUS RS-232 Velocidad máxima: 115,2 Kbauds Longitud máxima del cable: limitada por la capacidad máxima del cable 7 u 8 bits de datos 1 o 2 bits de stop Introducción a la electrónica industrial 18

19 MODBUS RS-485 Formato físico de comunicación de datos (1983) Norma EIA-485 Bus diferencial sobre par trenzado (24 AWG) Distancias: hasta 1200m (100Kbps) - hasta 12 m (10 Mbps) Multipunto, 32 estaciones (32 transmisores y 32 receptores) Introducción a la electrónica industrial 19

(10 Mbps) Multipunto, 32 estaciones (32 transmisores y 32 receptores) http://www.alciro.

20 MODBUS RS Introducción a la electrónica industrial 20

21 MODBUS RS Introducción a la electrónica industrial 21

Modelos de red empleados Foundation Fieldbus Modbus Profibus http://www.slideshare.net/manoj89p/modbus-43773546 http://www.pcmag.

22 Modelos de red empleados Foundation Fieldbus Modbus Profibus Introducción a la electrónica industrial 22

23 Ausencia de una norma universal AS-Interface CAN EtherCAT FOUNDATION fieldbus Interbus LonWorks Modbus Profibus BITBUS CompoNet SafetyBUS p Etcétera Introducción a la electrónica industrial 23

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