diseño e implementación de un sistema scada para el control remoto de un proceso a través de un...

Diseño e implementación de un Sistema SCADA para el control remoto de un proceso a

través de un dispositivo móvil basado en el software My Scada e Information Server.

ELABORADO POR:

Francisco Palacios Silva

Francisco Mera Clavijo

PROYECTO DE GRADO

TITULO:

Director: Ing. Rodolfo Gordillo

Co-Director: Ing. Paul Ayala

INDICE

• PLANTA DE PRUEBAS Y DISEÑO HMI CELULAR IPHONE.

• WONDERWARE INFORMATION SERVER• SERVIDOR DE VIDEO• ACCESO A BASE DE DATOS DESDE SOFTWARE LIBRE• GRACIAS

PLANTA DE PRUEBAS Y DISEÑO HMI CELULAR IPHONE

TEMAS A TRATAR• OBJETIVOS• PLANTA DE PRUEBA• SOFTWARE UTILIZADO• PROGRAMA IPHONE• PROGRAMA PLC

OBJETIVOS

• Conección de la planta elaborada por la Srt. Katherin Morales, para el control de un proceso de encendido de un motor trifásico a través un dispositivo móvil (Iphone) utilizando el software My Scada e Information Server.

• Diseño de un sistema SCADA para el control de un proceso de

encendido de un motor en lazo abierto, permitiendo la realización de pruebas y obtención de resultados sobre el comportamiento de dicho software.

• Analizar los requerimientos físicos y de sistema para poder montar dicho proceso y poder instalar el software en cualquier PC.

• Implementar el servidor web en bajo el sistema operativo Windows Server 2003 y la evaluación de su comportamiento.

• Implementar una base de datos en MS SQL SERVER 2008 y conectarse a la misma, a través de un sistema operativo libre (en nuestro caso Ubuntu) para la visualización de datos de la plataforma de pruebas.

PLANTA DE PRUEBAS

• Para la planta necesaria para la elaboración de este proyecto de grado, se ha utilizado como base el trabajo realizado por la Srta. Katerin Morales en el proyecto titulado “Diseño e implementación de una plataforma remota para el control y monitoreo del arranque de un motor trifásico vía web”, el mismo que fue reconectado para que cumpla las necesidades del presente proyecto.

A continuación se va a describir las características más relevantes de cada uno de los componentes utilizados como hardware en el presente proyecto:

Motor TEFC Baldor MM3545

Motor trifásico de inducción tipo jaula de ardilla, totalmente cerrado y enfriado por ventilador.

Características TécnicasCARACTERÍSTICA DETALLES

Potencia 1 HP o 0.75 KW

Velocidad 3450 RPM

Fase 3

Frecuencia 60 Hz

Peso 25 Lbs

La conexión que se utilizó para el funcionamiento de el motor de la plataforma de prueba fue de tipo LOW VOLTAGE (Bajo Voltaje) debido a que como el motor trabaja a 208 - 230 y 460 V y como nuestra acometida tiene un voltaje máximo de 220 VAC, debemos trabajar con la conexión de bajo voltaje, para garantizar que el motor llegue a sus revoluciones nominales y hacer un control más óptimo y efectivo, siguiendo lo que dice su placa y su Ficha Técnica.

Micrologix 1100 de Allen Bradley• Memoria de 8Kb (4 Kb para programa y 4 Kb para datos)

• Permite realizar edicion del programa online (conexion PLC - Computador).• Posee diez entradas digitales, dos entradas analogicas, seis

salidas digitales en cada controlador.

• Entradas de alta velocidad que pueden ser utilizadas como contadores de 20 KHz. • Dos entradas analogas incorporadas de 0 - 10 VDC con 10

bits de resolucion. • La alimentación es de 120/240 VAC

DIRECCIÓN SIMBOLO DESCRIPCIÓN

O:0.0 Luz Permite encender la luz de la plataforma

O:0.1 Jog Frecuencia estándar de 10 Hz

O:0.2 Fx Sentido de giro anti horario

O:0.3 Rx Sentido de giro horario

O:0.4 P1 Entrada configurable del variador, sube revoluciones

O:0.5 P2 Entrada configurable del variador, baja revoluciones

DIRECCIÓN SIMBOLO DESCRIPCIÓN

I:0.4 ENTRADA Entrada de 0 - 10 VDC

SALIDAS UTILIZADAS

ENTRADA ANALÓGICA UTILIZADA

Variador de Frecuencia LG Serie iG5

El variador posee una consola de programación en la cual se muestran un máximo de 4 caracteres alfanuméricos en inglés pudiendo comprobarse varios ajustes de programación del variador , la misma que puede ser desmontada para evitar que se realicen cambios en su programación. A través de la consola de programación se pueden introducir códigos con los que se puede configurar la corriente, voltaje y frecuencia de arranque, sin embargo la programación se puede realizar a través del puerto de comunicación RS-485.

Computador-Servidor

Características:

ORDENADOR DE ESCRITORIO

Pocesador Intel Core 2 Duo

Memoria Ram de 2 Gb

Disco Duro de 160 Gb

Este computador se lo ha cargado un sistema operativo “Windows Xp Profesional”, en el mismo se ha instalado el software “VMware” el cual permite montar máquinas virtuales con sistemas operativos diferentes, necesarios para la ejecución del presente proyecto. Se ha instalado 2 máquinas virtuales, con las siguientes características:

Máquina Virtual 1

Máquina Virtual 2

ESPECIFICACIÓN DESCRIPCIÓN

Sistema Operativo Windows Server 2003

Disco Duro 50 Gb

Memoria Ram 1Gb

ESPECIFICACIÓN DESCRIPCIÓN

Sistema Operativo Ubuntu (Linux)

Disco Duro 35 Gb

Memoria Ram 512 Mb

Celular IPhone 4

• Tiene una pantalla de 3.5 pulgadas.• Unidad flash de 16 GB• Unidad RAM 512 MB• Resolución de 960 por 640 píxeles• Wi-Fi 802.11b• Giroscopio de 3 ejes • Acelerómetro

SOFTWARE

SOFTWARE MYSCADA

MySCADA es un sistema de control con todas las funciones y aplicaciones para la Adquisición y manejo de Datos (Sistemas SCADA) con una Interfaz avanzada hombre-máquina o también llamada HMI. El software proporciona al usuario la capacidad de controlar, monitorear y mostrar el estado de los procesos de tipo:

• Tecnológico

• Infraestructura

• Sistemas Industriales

• Instalaciones

La aplicación está diseñada para comunicarse con los dispositivos de Rockwell Automation con una red Ether-Net / IP, permite usar el protocolo Modbus TCP Unidad de terminal remota (RTU) con los dispositivos de control desarrollados por las empresas como Schneider, Delta, Wago, Siemens, Advantech, Unitronics, Beckhoff, etc, con el apoyo del protocolo Modbus, puede integrar directamente un gran número de sensores y dispositivos I / O.

Arquitectura Usada

MYSCADA EDITOR

El editor de MySCADA es un entorno de desarrollo integrado que se utiliza para configurar, desarrollar y gestionar ventanas HMI.En la applicación se encontrará todo lo necesario para implementar una herramienta completa SCADA. El editor de MySCADA se utiliza para crear y gestionar proyectos, configurar conexiones a otros dispositivos, entre las etiquetas, las alarmas y tendencias.

INFORMATION SERVER

TEMAS A TRATAR

• Introducción• Arquitectura de red• Requisitos de hardware• REQUISITOS DE SOFTWARE• Orden de Instalación• Licencia Wonderware• Configuración de Aplicación WEB con intouch• Históricos

IntroducciónWonderware Information Server ofrece una amplia gama de operaciones e información de rendimiento, como las tendencias de procesos, cuadros de mando KPI (‘Key Performance Indicator’, Indicador clave de rendimiento), informes de producción, tiempo de inactividad de equipos, eficiencia de los equipos, eventos y operaciones de la historia, incluyendo la trazabilidad del producto y la información genealógica.

Beneficios

• Acceso a indicadores claves de desempeño en cualquier lugar y mejor rendimiento de la planta.

• Mayor capacidad de respuesta a oportunidades del mercado.

• Mejoras operativas y de productividad.

Capacidades

• Fácil acceso a datos de la planta históricos y en tiempo real.

• Acceso en línea a gráficos de proceso de planta.

• Generación de reportes de producción y rendimiento.

Arquitectura de Red

Requisitos de Hardware

Recomendado

REQUISITOS DE SOFTWARE• Sistema Operativo

Requisitos del Servidor de Microsoft SQL

Wonderware Information Server 4.5 admite las siguientes versiones de Microsoft SQL Server:

• Microsoft SQL Server 2008 Service Pack 1 expreso

• Microsoft SQL Server 2008 Service Pack 1 (32 bits) Standard y Enterprise

• Microsoft SQL Server 2008 SP2 (32 bits) Standard y Enterprise

Las instancias con nombre no son compatibles. Sólo el valor por defecto de mayúsculas y minúsculas configuración del servidor es compatible.

Requisitos para la Aplicación de Software

Wonderware Information Server 4.5 necesita el siguiente software de aplicación:

• Microsoft Office 2007 Service Pack 2 o Microsoft

Office 2010 (sólo 32 bits)• Microsoft IIS 6.0, 7.0 o 7.5 • Microsoft Internet Explorer 7.0, 8.0 o 9.0 • Microsoft. NET Framework 3.5 SP1 o 4.0 • Microsoft SQLXML 3.0 SP3 • Microsoft SharePoint Services 3.0 Service Pack 2

Orden de InstalaciónSistema Operativo Windows Server 2003, para posterior hacer el Update del sistema Operativo

Base de Datos MS SQL Server 2008 Enterprise

Se instala el Service Pack 2 para SharePoint

Servidor WEB IIS 6.0

Gestor de Diseño de Páginas WEB SharePoint 3.0

Windows Office 2007

WONDERWARE INFORMATION SERVER, INTOUCH E INSTALACIÓN DE LICENCIA DE

PRODUCTOS DE WONDERWARE

Licencia de Wonderware

• ArchestrA.lic para habilitar la funcionalidad del portal. • ArchestrAServer.lic para permitir a los clientes acceso al portal.

Configuración Aplicación WEB con intouch

Configuración

Sitio WEB WIS

Win-XML• El exportador de Win-XML se utiliza para convertir y publicar

ventanas InTouch a un servidor de producción de Wonderware Information accesible desde cualquier lugar en Internet / Intranet. Una vez publicada, la convierten ventanas y símbolos

Aplicación INTOUCH

Publicación de Pantallas en WIN-XML

Publicación Sitio WIS

Configuración Sitio WEB

Seguridad• Se utilizó la seguridad que nos brinda Windows:

Inicio -> Click derecho en Mi-PC -> Administrar

Seguridad en el Sitio WEB

Publicación Ventanas intouch en Sitio WEB

HISTÓRICOS

Base de Datos• Se crea la base de datos en MS Sql Server 2008, dentro

de Microsoft Sql Server Managment Studio

Tabla

Union con INTOUCH• Para esto se utiliza ODBC, y dentro de INTOUCH se dirige a:

Barra de Herramientas -> Special -> SPC -> Database

Creación de ODBC

Configuración Bind List (Lista de enlace)Barra de Herramientas -> Special -> SQL access manager -> Bind List

Data Change Script

Visualización de Base de Datos en Excel

AUTOIT

Un freeware Básico, es un lenguaje de programación diseñado para la automatización de la interfaz gráfica de usuario de Windows y de secuencias de comandos en general. Utiliza una combinación de pulsaciones de teclas simuladas, movimiento del ratón y la manipulación de la ventana de control con el fin de automatizar las tareas de una manera fiable.

Script Autoit

Pagina WEB Históricos

SERVIDOR DE VIDEO

Software

Se utilizó el Software WEBCAM XP

 Este software nos sirve para sistemas de vigilancia de vídeo de bajo coste que utilizan webcams o cámaras de red. También puede utilizar webcamXP para transmitir vídeo en directo a su sitio web, para programar capturas automáticas o grabaciones o para programar acciones específicas utilizando el detector de movimiento. Ofrecemos la mayor lista de cámaras de red soportados en el mercado.

Antes se debe tener instalado los drivers que necesita la cámara a utilizar para su funcionamiento

Pantalla de Configuración

Control de acceso

Pantalla de Inicial

Sitio WEB (cámara)

ACCESO A BASE DE DATOS DESDE SOFTWARE LIBRE

Introducción

Para hacer el acceso a la base de datos desde software Libre se instaló en una máquina el Sistema Operativo UBUNTU 11.04, el cual dentro de este posteriormente para el desarrollo del software para acceso a la base de datos se utilizó el lenguaje de programación Java, y para el diseño del HMI para la visualización de los históricos se utilizó el entorno Netbeans 7.1.

NetBeans 7.1 (Lenguaje Java)

NetBeans es un entorno de desarrollo integrado libre, hecho principalmente para el lenguaje de programación Java. NetBeans IDE soporta el desarrollo de todos los tipos de aplicación Java (J2SE, web, EJB y aplicaciones móviles), así como me permite mediante código tener el acceso a base de datos como ms sql server, mysql, oracle, etc.

Para el caso de este proyecto se necesito bajar de la página de Microsoft el conector de java para Sql Server, sqljdbc 4.0 que es el último por ahora, al igual que si se rquiere unión con otras base de datos, se deberá bajar el conector jdbc específica para esa base de datos.

Conexión con JDBC

Conectada

Programación Conexión

Programación Consulta

Anexos

•Programa PLC•Programa Iphone

Conclusiones• Se puede concluir que se ha cumplido los objetivos

planteados, los mismos que eran realizar una comunicación entre el PLC-Inversor-Motor para realizar un control Scada desde el celular Iphone 4.

• Se logró montar un servidor dentro del sistema operativo Windows Server 2003, al igual que una base de datos, en la misma que se almacenaron los datos recolectados en la plata de pruebas.

• Se consiguió realizar una comunicación para visualizar los datos del el sistema operativo Ubuntu 11.04.

Recomendaciones• Para hacer la interfáz más amigable y animada, se debe trabajar en

conjunto el software MyScada con el programa que se va a cargar en el PLC, utilizando tags de animación para que aparezcan, desaparezcan, giren, se alarguen y se minimicen objetos dentro del HMI.

• Myscada es un software que se encuentra en desarrollo, debido a lo cual, algunas de sus prestaciones ofrecidas por el fabricante no están completamente funcionales de acuerdo a lo que el manual de usuario dice. Una de estas es el gráfico de tendencias, debido a que este solo grafica una pendiente en la cual sólo se muestra el valor actual de la planta.

• De acuerdo al nivel de programación que se tenga, se puede utilizar el software propietario MyScada de 100 $ o de 400 $ dólares.

• Una de las dificultades de trabajar con software propietario es el alto costo de las aplicaciones industriales, en este proyecto, se tuvo que gestionar una licencia demo del software Information Server ya que una licencia original tiene un alto costo.

• Antes de instalar Windows Information Server, se debe tener todos los prequisitos instalados dentro de la máquina para no tener ningun conflicto. Estos son el servidor web, la base de datos, el gestionamiento de páginas web (Sharepoint) entre otras detallados en la instalación del software.

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN