Sistemas SCADA. Supervisión de procesos SCADA OPC. Esquema básico y Funciones Alarmas. Estructura y Módulos. SCADA Comerciales

Transcripción

1 Dr. Ramon Vilanova Dept. Telecommunication & Systems Engineering Escola Tècnica Superior d Enginyeria U.A.B., Barcelona, SPAIN Ramon.Vilanova@uab.cat

2 Supervisión de procesos SCADA Esquema básico y Funciones Alarmas. Estructura y Módulos. SCADA Comerciales OPC

3 Supervisión de procesos Mediante la supervisión de un proceso se intenta asegurar el buen funcionamiento del mismo (aún ante posibles situaciones anómalas). Mediante la supervisión con ordenador se pretende facilitar la tarea del operario encargado de la vigilancia del proceso y su seguimiento

4 Supervisión de procesos La manera en que se lleva a cabo la supervisión ha ido evolucionando con los años. Sinópticos del proceso sobre marquetería Leds, displays, interruptores, etc. Tarjetas específicas asociadas a los PLCs Gestión de teclado y pantalla, con posibilidades de configuración sencillas. Interfaces HMI y Sistemas SCADA basados en PC Mejores prestaciones asociadas a la facilidad de comunicación y acceso a bases de datos.

5 SCADA SCADA proviene de las siglas de Supervisory Control And Data Adquisition. Es una aplicación software, con acceso a planta mediante comunicación digital con los diferentes instrumentos y que ofrece una interficie gráfica de alto nivel con el usuario. Suponen la evolución hacia los sistemas de control basados en PC

6 SCADA El PC proporciona muchas utilidades a nivel de gestión de datos, visualización, trabajo en red.... no obstante El control directo lo continuan realizando los reguladores autónomos junto con los PLCs.. debido a posibles problemas de seguridad, robustez, tiempo real,...

7 SCADA : Esquema básico y Funciones Esquema básico de un sistema de adquisición de datos y supervisión

8 SCADA : Esquema básico y Funciones Funciones básicas de un sistema SCADA Adquisición de datos: para recoger la información del proceso, procesarla y almacenarla. Supervisión: para observar la evolución y comportamiento de las variables de control y variables significativas del estado del proceso. Control: para actuar sobre el proceso y modificar su evolución. Generalmente actuando sobre reguladores autónomos y/o PLCs, modificando consignas, niveles de alarma, etc

9 SCADA : Esquema básico y Funciones Otras funcionalidades presentes en un SCADA Bases de Datos: Gestión de históricos de datos y variables de interés mediante acceso a Bases de datos (generalmente mediante acceso ODBC) Presentación: Representación gráfica de los datos del proceso. Creación de interficies de operario. Sinópticos que reproducen el proceso supervisado. Explotación: de los datos adquiridos para control estadístico del proceso, gestión de la producción, etc

10 SCADA : Esquema básico y Funciones Ejemplos de Interface de Operario

11 SCADA : Esquema básico y Funciones Ejemplos de Interface de Operario

12 SCADA : Esquema básico y Funciones Este tipo de interface de operario se consigue mediante la creación de sinópticos que representan el proceso y la asociación al mismo de variables que se están registrando de planta. Adquisición de datos Registro de datos Representación del proceso Un sistema SCADA proporciona herramientas para realizar de manera cómoda estas operaciones.

13 SCADA : Esquema básico y Funciones Adquisición de datos: Hay varias opciones (que pueden convivir de manera simultanea) Tarjetas de adquisición de datos (TAD). Directamente conectadas al bus del ordenador, necesitan para su utilización de drivers específicos. Comunicaciones Serie: a través de interfases RS-232/485, por ejemplo autómatas programables, controladores autónomos, buses de campo (RS-485). Conexión a equipos específicos: Dispositivos que aportan su propio protocolo de comunicaciones pero que proporcionan drivers para gestionarlos.

14 SCADA : Esquema básico y Funciones Registro de datos (Tags): Las variables de proceso se representan en el SCADA mediante los denominados tags (o etiquetas) que permiten la definición de cada variable de acuerdo a su naturaleza : continua (analógica) o discreta (binaria) Asociación de un nombre Rango de valores Unidades de ingeniería...

15 SCADA : Esquema básico y Funciones Registro de datos (Tags):

16 SCADA : Esquema básico y Funciones Registro de datos (Tags):

17 SCADA : Esquema básico y Funciones Representación del proceso: la representación visual de la información y su interactividad es lo que se llama: interfase hombre máquina. Creación de sinópticos: tener en cuenta la elección de los elementos, su colocación en pantalla y la elección de colores,... Hay una serie de recomendaciones/normalización en ISA para la creación de sinópticos

18 SCADA : Esquema básico y Funciones Representación del proceso: ejemplo de recomendación en cuanto al uso de colores

19 SCADA : Esquema básico y Funciones Representación del proceso: Objetos Windows: barras menus, ventana de alarmas, ventana de aplicación Objetos gráficos standard: círculos, líneas, etc Libreria de objetos: Motor, depósito, válvula,,etc Aplicaciones OLE y controles ActiveX: Datos Excel, WebBrowsers,etc Controles Standard de Windows: botones, scrollbars, etc

20 SCADA : Esquema básico y Funciones Representación del proceso: AFEGIR PANTALLES INTOUCH

21 SCADA : Alarmas Algunos términos usuales: Alarma (Alarm): alerta de fallo debido a que una variable supera el umbral asociado. Evento (Event): Sucesos característicos que identifican un cambio en una variable. Residuo (residual): Diferencia entre la salida de un sistema predicha por un modelo y la medida. Detección de fallos (Fault Detection): determinación de la presencia de fallos Diagnóstico de fallos (Fault Diagnosis): Determinaciñon del origen de los fallos

22 SCADA : Alarmas El tratamiento de alarmas es uno de los puntos mas importantes en un entorno de supervisión: Su objetivo es poner al operario sobre aviso. Una vez generada la alarma, se pone fecha, visualiza y registra Tipos de Alarmas Alarmas Discretas: Indicadores de un cambio binario en la variable que representan. Alarmas sobre Variables Continuas: o de umbral. Se utilizan umbrales para designar los límites de operación normales de las variables (umbrales absolutos, relativos, ROC)

23 SCADA : Alarmas Umbrales de alarma absolutos: vienen dados por un valor numérico cuyo sobrepaso activa la alarma. Hay que especificar una banda muerta en % del valor umbral.

24 SCADA : Alarmas Umbrales de alarma relativos: Límites establecidos en % alrededor del una consigna o valor objetivo: target.

25 SCADA : Alarmas Umbrales de alarma ROC: observación de la velocidad de cambio de la variable: diferencia entre dos valores consecutivos.

26 SCADA : Alarmas Gestión y registro de alarmas: Filtrado de alarmas: asociar un nivel de prioridad a cada alarma (1-999). Sólo se activan las alarmas de una cierta prioridad. Seguimiento y registro temporal: los instantes de aparición duración, reconocimiento de alarmas etc., se llaman eventos: El instante de activación de la alarma Instante de fin de alarma Reconocimiento de la alarma por parte del operador

27 SCADA : Estructura y Módulos Un paquete SCADA incluye módulos que posibilitan la realización de las funcionalidades que han aparecido hasta el momento: Configuración. Interfaz Gráfico del Operador. Módulo de Proceso. Gestión de Archivo de Datos. Comunicación.

28 SCADA : Estructura y Módulos

29 SCADA : Estructura y Módulos Algunos de estos módulos son básicos HMI, Servidor de datos del proceso Drivers de Comunicaciones Servidor de acceso a redes Mientras que otros son opcionales Batch: gestión de recetas y proceso por lotes SPC/SQC: Control estadístico Seguimiento de Producción: Soluciones adaptadas a cada empresa según sus necesidades

30 Algunos SCADA Comerciales Aimax, de Desin Instruments S.A. CUBE, Orsi España S.A. FIX, de Intellution. Lookout, National Instruments. Monitor Pro, de Schneider Electric. SCADA InTouch, de LOGITEK. SYSMAC SCS, de Omron. Scatt Graph 5000, de ABB. WinCC, de Siemens.

31 OPC (OLE for Process Control)

32 OPC (OLE for Process Control) El acceso a los dispositivos de campo puede realizarse de dos maneras: Utilizando drivers específicos para cada una de las conexiones específicas Application X Application Y

33 OPC (OLE for Process Control) El acceso a los dispositivos de campo puede realizarse de dos maneras: Application X Client OPC Client OPC Application Y OPC Client OLE/DCOM Utilizando un driver OPC genérico en una arquitectura cliente/servidor. OPC Server OPC Server OPC Server

34 OPC (OLE for Process Control) OPC de Microsoft es un interface de automatización que proporciona un acceso simple a los datos. Esta basado en la tecnología COM/OLE de Microsoft para intercambio de datos entre aplicaciones ya sea de forma local o remota. El resultado es una arquitectura cliente/servidor: Clientes: que solicitan datos (aplicaciones, paquetes SCADA) Servidores: que proporcionan datos (dispositivos, aplicaciones) La idea básica del OPC está en normalizar el interfase entre el servidor OPC y el cliente OPC independientemente de cualquier fabricante particular.

35 OPC (OLE for Process Control) Un Servidor OPC responde a la siguiente arquitectura: OPC Server Un servidor OPC es un conjunto de Grupos OPC Un grupo OPC es un conjunto de Items OPC Cada Item OPC representa la conexión a una fuente de datos (variable de un PLC). OPC group OPC group OPC Items OPC group OPC Items Cada Item OPC tiene asociado un valor e instante de tiempo. OPC Items

36 OPC (OLE for Process Control) Desde el cliente OPC se puede acceder a los servicios ofrecidos por cada uno de los servidores Consulta de valor de un Item, Modificación de su valor Refresco con una determinada frecuencia

37 OPC (OLE for Process Control) Dentro del SCADA podemos configurar puntos OPC para poder acceder despues a ellos. Escogemos uno de los controles registrados en el S.O.

38 OPC (OLE for Process Control) Dentro del SCADA podemos configurar puntos OPC para poder acceder despues a ellos. Generalmente podemos configurar el acceso a cada uno de los grupos

39 OPC (OLE for Process Control) Dentro del SCADA podemos configurar puntos OPC para poder acceder despues a ellos. y de los items que tenga asociado ese grupo. Estos items seran ya puntos de acceso accesibles en el SCADA.