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iseño e implementación de un sistema SCA A, utilizando Ethernet
Industrial y Bluetooth con tecnología Schneider Electric para el
monitoreo, control y supervisión de las estaciones de nivel y presión
en el a!oratorio de "edes Industriales y Control de #rocesos de la
$niversidad de las %uerzas Armadas&ES#E E'tensión atacunga
Tutores:Ing. Marco Pilatásig (Director)
Ing. Jacqueline Llanos (Co-Director)
Autores:David Ávila L.
Vinicio Salguero .
Si !uscas resultados distintos" no #agas sie$%re lo$is$o.
&l!ert 'instein
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Objetivo General:
Diseñar e implementar un sistema SCADA, utilizando Ethernet Industrial y Bluetoothcon tecnología Schneider Electric para el monitoreo, control y supervisión de las
estaciones de nivel y presión en el Laoratorio de !edes Industriales y Control de
"rocesos de la #niversidad de las $uerzas Armadas%ES"E E&tensión Latacunga
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Objetivos Especí ficos:
• Analizar e investigar las particularidades (ue presentan las redes industriales con
tecnología inal)mrica mediante el uso del est)ndar IEEE *+-./ 0Bluetooth1 para
el control de procesos-
• Controlar y monitorear las estaciones remotas a trav2s de dos "LC
34DLCAE5+D!$ de la marca Schneider Electric mediante el protocolo Ethernet
industrial-
• Diseñar un 67I para el monitoreo y control de las estaciones remotas tanto de
nivel y presión utilizando una touchscreen de la marca !ed Lion para cada una de
las estaciones de control-
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Descripción del proyecto:
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Fundamentación Teórica:
Sistema SCADA¿Qué es?
's un SISTEMA !asadoen co$%utadoras -Su%ervisor
-Control
¿Qué permite?
Varia!les de %rocesoa distancia
And
Data
Adquisition
-Se co$unica con los
dis%ositivos de ca$%o
-Controla el %roceso de or$aauto$ática %or $edio de unsot*are es%eciali+ado
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Funciones de un sistema SCADA
Supervisión remota de instaaciones ! e"uipos , 'stado de lasinstalaciones equi%os
Contro remoto de instaaciones ! e"uipos , &ctivar o desactivar losequi%os re$ota$ente
#rocesamiento de datos , La inor$acin adquirida es %rocesada"anali+ada co$%arada
$isuai%ación &r'(ica din'mica , rinda i$ágenes en $ovi$iento quere%resenten el co$%orta$iento del %roceso
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Ar"uitectura de un sistema SCADA
)ard*are de sistema SCADA'l /&D0&' dentro del siste$a se !asa en la necesidad que %uedareco%ilar datos de un %roceso.
Los co$%onentes del /ard*are son1-Interace /u$ano Máquina-2nidad Central (M32)
-2nidad e$ota (32)
+T,
Siste$a de
co$unicaciones
Inter(ace )umano M'"uina
MT,
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Sistema de comunicación de sistema SCADALa or$a en que la inor$acin será trans$itida" el $edio 4sico ellengua5e que se utilice.
'l siste$a de!e contar con un #+TC. DE CM,/ICACI/ES
Per$ite el interca$!io de inor$acin entredierentes ele$entos que co$%onen una edIndustrial La integracin de los
%rocesosauto$ati+ados dalugar a una estructurade redes industriales1
-uses de ca$%o-edes L&6-edes L&6-0&6
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0uses de campo
Sustitue las cone7iones %unto a %unto entre los ele$entos deca$%o el equi%o de control a trav8s del tradicional !ucle detensin o de corriente de 9 a :;$&.
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+edes .A/ industriaesSon las redes $ás elevadas 5erárquica$ente. Los estándares $áse7tendidos son dos1
MA#: Pro%orciona un $edio de trans$isin deter$inista. 6o act<a a
nivel de !us de ca$%o" %ero esta!lece %asarelas #acia estos !uses$ediante ter$inales.
Et1ernet: 's una es%eciicacin %ara redes de área local queco$%rende el nivel 4sico el nivel de enlace del $odelo de reerenciaIS=>=SI. Se i$%le$enta en %rinci%io so!re una to%olog4a !us serie con$ecanis$o CSM&>CD %ara el control del acceso al $edio (M&C).
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+ed de 2rea #ersona Ina'm3rica 4#A/
3radicional$ente se #an utili+ado ca!les de %ro%sito es%ec4ico" sine$!argo la intercone7in $ediante ca!les es una tarea i$%roductivade!ido a da?os so!re todo en el $edio 4sico.Por esta ra+n la a%aricin de las redes inalá$!ricas es una solucin
%ara estos inconvenientes.
-3ecnolog4a luetoot#
-3ecnolog4a /o$e@-3ecnolog4a Aig!ee
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So(t*are de un sistema SCADA
2n %rogra$a del ti%o /MI se e5ecuta en un ordenador o ter$inalgráico unos %rogra$as es%ec4icos le %er$iten co$unicarse con losdis%ositivos de control de %lanta (#acia a!a5o) los ele$entos de
gestin (#acia arri!a).
'stos %rogra$as son lo que se deno$ina controladores de
co$unicaciones.
'ste sot*are de!e tener la ca%acidad de $ane5ar varios %rotocolosde co$unicacin a que se tendrá dentro de la red varios dis%ositivosque %ro!a!le$ente se co$unicarán en distintos lengua5es.
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'n un %rogra$a SC&D& se tiene dos !loques !ien dierenciados1
#ro&rama de Desarroo: 'nglo!a las
utilidades relacionadas con la creacin edicin de las dierentes ventanas dela a%licacin" as4 co$o suscaracter4sticas (te7tos" di!u5os"
%ro%iedades de los o!5etos" etc.).
#ro&rama +un-time: Per$ite e5ecutar la a%licacin creada con el
%rogra$a de desarrollo (en la industria es el %roducto aca!ado).
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Comunicación entre apicaciones
Los $8todos de interca$!io de inor$acin entre a%licacionesinor$áticas $ás conocidos son1 =PC" =DC" &SCII" &PI.
#C: 's un estándar a!ierto que %er$ite un $8todo ia!le %ara
acceder a los datos desde a%aratos de ca$%o.
D0C: 's un estándar que %er$ite a las a%licaciones el acceso a
datos en Siste$as de Bestin de ases de Datos.
ASCII: Mediante el or$ato &SCII" se tiene un estándar !ásico de
interca$!io de datos. 's sencillo e7%ortar e i$%ortar datos deconiguracin" valores de varia!les" etc.
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Diseño e Implementación
Estructura Apicación
)ard*are
2nidad Central M32 Co$%utadorCon dis%ositivo
luetoot#
2nidad e$ota 32 PLC 3*ido 30DLC&'9;D@
Interace /o$!re
MaquinaPantalla 3áctil ed Lion B;
Sistema de
comunicación
3i%o 't#ernet Industrial S*itc# Co$
CEFG93o%olog4a 'strella
3i%oCo$unicacin
luetoot#Mdulo 3*ido
V0&HEE9
3o%olog4a Punto a %unto
So(t*are Vi5eo Citect
Comunicación entre
apicaciones=PC =@S Server
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=rece una velocidad $á7i$a de EM!%s con un alcance$á7i$o de unos treinta $etros.
Los %rinci%ales o!5etivos que se %retenden conseguir conesta nor$a son1
@acilitar las co$unicaciones entre equi%os $viles i5os.
'li$inar ca!les conectores entre 8stos.
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'stos dis%ositivos se clasiican co$o Clase E" Clase : o Clase en
reerencia a su %otencia de trans$isin
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'n la actualidad la tendencia es utili+ar tecnolog4as inalá$!ricas" de una $aneraacad8$ica se reali+a la i$%le$entacin de una de estas en un siste$a SC&D&" el$is$o que se !asa en un control distri!uido a su ve+ cada estacin de!e ser$onitoreada controlada %or su res%ectiva /MIs" el siste$a se co$%le$enta con
una red 't#ernet la que se encarga de gestionar los datos e7istentes" su $onitoreointegral se reali+a a trav8s de tecnolog4a luetoot#
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3a!la de direcciones IP de la red 't#ernet
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Pri$era co$unicacin entre el controlador de %resin la %antalla ed lion B; de %resin
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Segunda co$unicacin entre el controlador de nivel la %antalla ed lion B; de nivel
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3ercera co$unicacin" es la e7istente entre los dos aut$atas que controlan las estaciones"con el aut$ata $aster que concentra los datos %ara enviarlo inalá$!rica$ente
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'n la <lti$a cone7in" se indica la ta!la de gestin de datos que tiene el servidor enla que se detalla la lectura de los datos de las dos estaciones de controlTA0.A DE DATS DE. C/T+.AD+ MASTE+
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Sinton4a PID
'stacin
nivel
M8todo de sinton4a1
3anteo
C=6S3&63'S PID1
K% EH:3i :
3d E;
'stacinPresin
M8todo de sinton4a1
6ic#ols Aiegler
C=6S3&63'S PID
K% ;;
3i ;
3d ;
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Datos e7%eri$entales luetoot#
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•
's %osi!le la visuali+acin $onitoreo en tie$%o real de las varia!lesin$ersas en los %rocesos de nivel %resin %or intercone7ininalá$!rica luetoot# utili+ando tecnolog4a Sc#neider 'lectric.
• 's %osi!le tener seguridades de ingreso utili+ando %rioridades %aracada usuario.
• &cceso a la visuali+acin de alar$as de tendencias %ara todos losusuarios donde se %ueda to$ar acciones cuando #aa alcan+ado susl4$ites $á7i$os $4ni$os a trav8s de sus alar$as en alto !a5o
audadas de una sirena de alerta.
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• Interconectar toda una red 't#ernet con dis%ositivos trescontroladores lgicos %rogra$a!les dos %antallas de /MIed Lion B;.
• 's %osi!le escri!ir leer datos #acia el servidor utili+ando las$acros de co$unicacin.
• Mani%ulacin del PID 3*idoSuite en todos sus $odos.
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Las li$itaciones encontradas en el %roecto son1• 6o dis%oner de Pantallas 3ouc# de la tecnolog4a Sc#neider
'lectric.
• 6o contar con licencias de unciona$iento de sot*are %ara3*idoSuite Vi5eo Citect.
• 6o interconectar el siste$a SC&D& con otro dis%ositivo $vilco$o una 3a!let o celular con a%licacin !luetoot#.
•
6o reali+ar una red %iconet.
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• 'l siste$a $onitorea en or$a re$ota controlarlocal$ente el estado de las estaciones de nivel %resinen tie$%o real.
• La tecnolog4a luetoot# se encuentra en constanteinvestigacin a nivel industrial" se está desarrollando
seguridad" alcance %or %erdidas de cone7in.
• La tecnolog4a inalá$!rica luetoot# del %roecto esClase II" tiene un alcance %ti$o de tra!a5o de E$.
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• 'n la red 't#ernet %ara el $onitoreo control de lasestaciones de control" se redu5o en gran cantidad" lautili+acin de ca!les dando una solucin a este %ro!le$a
que tienen las redes de datos ca!leadas.
• 'l estándar I''' H;:.E.E (luetoot#) se encuentra
diundido a nivel industrial" $ediante Sc#neider 'lectricque %resenta soluciones inalá$!ricas en sus equi%osindustriales $ediante el uso de esta tecnolog4a 0P&6.
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• La co$!inacin 't#ernet Industrial luetoot# es unanueva alternativa %ara !a5ar costos %ara %rocesosindustriales.
• Las %antallas táctiles ed Lion B; %oseen granle7i!ilidad %or su intercone7in con varios dis%ositivos
industriales de dierentes $arcas a que es co$%ati!le con$ás de :;; %rotocolos industriales.
• 'l M8todo de Sintoni+acin %or Aiegler 6ic#ols con a5usteen !ucle cerrado es eica+ en la estacin de control de%resin al o!tener una res%uesta rá%ida esta!le.
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• 2tili+ar equi%os $viles %ara nuevas a%licaciones con tecnolog4aluetoot# en el la!oratorio de edes Industriales Control deProcesos.
• I$%le$entar una red Piconet colocando co$o $aestro al $duloMod!us luetoot# V0&HEE9.
• Para tener una !uena cali!racin de los trans$isores inteligentes esreco$enda!le tener instru$entos %atrones en el la!oratorio.
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• Para el interca$!io de datos 't#ernet se reco$ienda utili+ar en la%rogra$acin las $acros de co$unicacin las instrucciones'7c#ange del 3*idoSuite.