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SISTEMA SCADA 1
4. CONCEPTOS DE LOS SISTEMAS "SCADA".
4.1 Introducción.
4.2 Funciones del sistema SCADA.
4.3 Elementos básicos de los sistemas SCADA.
4.1 Introducción.
La expresión "SCADA" está compuesta por las iniciales de ladenominación inglesa "Supervisory Control And DataAdquisition", que en nuestro idioma se traduce como "ControlSupervisorio y Adquisición de Datos".
Es un sistema capaz de obtener y procesar información deprocesos industriales dispersos y de actuar en forma remotasobre los mismos.
Permite supervisar simultáneamente procesos e instalacionesindustriales distribuidas en grandes áreas, tales como las redesde distribución eléctrica, oleoductos, gasoductos, etc.
El SCADA describe un número de unidades terminales remotasRTU's, (Remote Terminal Units) instaladas en las cercanías delproceso, las cuales se comunican con una estación maestraMTU, (Master Terminal Station) ubicada en una sala de controlcentral.
El sistema SCADA es la tecnología que permite la captura ycontrol de variables de diferentes puntos de medición enlugares remotos, inaccesibles o inconvenientes.
La información capturada es transmitida a un lugarconveniente (normalmente en una Sala de Control) ypresentada de una manera compresible y utilizable.
En resumen el SCADA es un sistema de Telemetría.
4.2 Funciones del sistema SCADA.
Las funciones básicas de un sistema SCADA son:
Supervisión Remota de Instalaciones. El usuario escapaz de conocer el estado de las instalaciones bajo suresponsabilidad y coordinar eficientemente las labores deproducción y mantenimiento en el campo. El intervalo derecolección periódica de la información del campo depende delas dimensiones, pero generalmente está en el orden de unoscuantos milisegundos.
Control Remoto de Instalaciones. Los sistemas SCADApermiten activar o desactivar equipos remotos (Por ejemplo:Interruptores, Transformadores, bombas, válvulas,compresores, etc.) de manera automática o a solicitud deloperador. Igualmente es posible realizar ajustes en parámetrosen lazos de control analógicos (punto de consigna).
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Procesamiento de Información. En algunos casos, losdatos capturados requieren procesamiento adicional, a efectosde consolidar información proveniente de diferentes lugaresremotos, como por ejemplo de balance de masa entrediferentes instalaciones.
Presentación de Gráficos Dinámicos. Esto se refiere aldespliegue de pantallas con el diagrama del procesoconteniendo información instantánea del comportamiento delmismo.
Presentación de Alarmas. Mediante esta función se alerta aloperador sobre la ocurrencia de condiciones anormales oeventos que pudieran requerir su intervención. Normalmente,la criticidad del evento o alarma se. indica mediante el uso decolores y/o señales auditivas. Las alarmas se registran paraanálisis posteriores.
Generación de Reportes. Permiten la generación automáticao a petición de reportes impresos de producción y balances.
Almacenamiento de Información Histórica. Los sistemasSCADA permiten registrar y almacenar información operacionaly alarmas. Por ejemplo, se pueden llevar datos de los últimos 5minutos, 1 hora, 1 día, 1 mes y hasta un año.
Presentación de Gráficos de Tendencias. Con informaciónen tiempo real o histórico, se pueden construir gráficos einferir el comportamiento de variables operacionales en eltiempo.
Programación de Eventos. Se refiere a la posibilidad deprogramar en el tiempo de ejecución la generación dereportes, despliegue de diagramas del proceso o activación detareas o comandos del sistema.
Otras funciones, no asociadas directamente a las operacionesen una sala de control, pero igualmente importantes serían:
Diagnóstico de hardware y software.
Sistemas automatizados de mantenimiento preventivo ycorrectivo
Integración con otros sistemas operacionales.
Integración con sistemas de información divisionales.
Herramientas propias de desarrollo y mantenimiento delsistema operativo y lenguajes de la unidad terminal remota yla unidad terminal maestra.
Calibración de equipos.
De lo mencionado anteriormente podemos decir que en unsistema SCADA existen tres tareas críticas a ejecutarse:
Recolección periódica, procesamiento y monitoreo deinformación del sistema a controlar.
Control remoto de dispositivos y reemplazo de valores en labase de datos del sistema.
Presentación de despliegues y alarmas a los operadores delsistema.
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4.3 Elementos básicos de los sistemas SCADA. a. Unidad terminal maestra (MTU) e interfazhumano - máquina (HMI).
La MTU o Estación Maestra es el elemento central de controlde un sistema de adquisición de datos y control supervisorio.
Adquiere toda la información procedente de las unidadesterminales remotas y que la presenta de una forma a una RTUpara ejecutar una acción de control remoto.
La capacidad funcional de una estación maestra incluye todaslas tareas de recolección de datos y envío de comandosremotos.
Sala de Computadores de la MTU
Adicionalmente las funciones de la MTU incluyen elalmacenamiento de la información histórica, programación,despacho y ejecución de tareas específicas tales como reportesy contabilidad de producción.
La transmisión de datos entre la estación maestra y lasremotas generalmente se inicia por la primera, ya que el modogeneral de operación es la continua información almacenadaen la RTU. Luego que todas las RTU son interrogadas, elproceso vuelve a comenzar.
La estación maestra es generalmente un minicomputador o unmicrocomputador de altas prestaciones que contiene módulosde "software", los cuales consisten en programas de aplicaciónespecíficos para llevar a cabo cada una de las tareas de launidad.
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UTM
CANAL 1
RTU -01 RTU -02 RTU -03
RTU -01 RTU -02 RTU -03
RTU -01 RTU -02 RTU -03
CANAL 2
CANAL 3
Barrido o Scan: forma periódica como la UTM interroga a cada una las RTU por canal, para actualizar
los datos en tiempo real
Cada módulo de "software" está interrelacionado con el restopara realizar la adquisición, el procesamiento y elalmacenamiento de datos, la presentación de desplieguesalarmas, generación de reportes, envíos de comandos, etc.
El almacenamiento y adquisición de datos, la interfaz humano -máquina y demás programas de aplicación son todas funcionesde software dentro del sistema computacional basadas en lascapacidades que ofrece su sistema operativo.
El operador sentado frente a una consola de operación, la cualcuenta con una unidad de despliegues visuales y un teclado, yun sistema independiente conectado a él, es capaz demonitorear y controlar las operaciones de un proceso remoto,sin embargo, todas las funciones son gobernadas mediantesoftware.
Las aplicaciones SCADA se consideran funciones en tiemporeal, en las cuales los programas operan continuamentebasados en una secuencia de reloj y pueden operar ciertasfunciones de un programa sobre la base de las interrupcionesgeneradas, por lo tanto ciertos eventos en el proceso puedenafectar la ejecución de un programa mediante la generación deinterrupciones las cuales tienen asignadas niveles de prioridad.Los sistemas computacionales en tiempo real tienen múltiplesniveles de interrupción, con el más alto nivel signado a lastareas más importantes o críticas.
Sistema de Alarmas:
El sistema de alarmas es responsable del monitoreo y reportede las mismas.
Una señal de alarma es sencillamente una señal (analógica odigital) que tiene información asociada a ella y que es utilizadapara determinar condiciones anormales de funcionamiento.
Tan pronto una alarma es detectada, el sistema de alarmasinforma de la condición de la misma a través de las estacionesde trabajo, las impresoras y dispositivos audibles. El sistemapermite observar el listado de alarmas a través de una opcióndenominada "ALARM SUMMARY" (Resumen de Alarmas).Un mensaje de alarma contiene información referente al lugarde procedencia y al grado de importancia que posee dentro delproceso.
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Las características de la alarma son:
Tipo de Alarma:El tipo de alarma describe cual fue la condición que generó laalarma. Las condiciones que causan una alarma dependen si laseñal es analógica ó discreta, y el grado de prioridad queposea.
Alarmas de Señales Analógicas:Una de las funciones de las RTU's es la detección de alarmas lacual es generada cuando el valor de la señal excede su rangonormal de operación sobrepasando sus límites. Dichos límitesson constituidos por valores que pueden ser constantes ovariables, información la cual se encuentra almacenada en laRTU.
Una señal analógica puede tener cuatro límites posibles:- Muy alto (High- High).- Alto (High).- Bajo (Low).- Muy Bajo (Low- Low).
El rango normal de operación está entre el límite alto y bajo.Los límites muy alto y muy bajo son utilizados para indicar unaseñal que ha excedido los niveles máximos permitidos.
Además de que es importante conocer cuando una señal entraen alarma, es también importante saber cuando la señal dejala condición de alarma, reportando al momento de suocurrencia en campo el retorno a su condición normal.
Alarmas de Señales Discretas:
Una señal discreta es una señal que representa un estado, talcomo abierto/cerrado, verdadero/falso, encendido/apagado,etc.
La prioridad de una alarma le indica al operador la importanciade la misma dentro del sistema.
Dependiendo de la prioridad, el mensaje de la alarmaaparecerá en pantalla con colores diferentes.
En el sistema existen cuatro niveles de prioridad de alarma:crítica, no crítica, guía del operador, y señalización del evento.
Niveles de prioridad de alarmas:
Cuando una señal se encuentra en estado de alarma supresentación en la pantalla depende de su tipo y prioridad.Cualquier alarma estará inicialmente intermitente para indicarque no ha sido reconocida por el operador. Cuando ésta esreconocida, inmediatamente se detiene la intermitencia ypermanecen en rojo. El color informa sobre la prioridad y tipode alarma. Los colores usados comúnmente son el rojo,amarillo, gris y azul.
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Sistema de Tendencias.
Una tendencia es la representación gráfica del comportamientode una variable analógica en un período determinado detiempo.
El sistema de tendencias está conformado por un conjunto deprogramas que permiten preservar la variable como un gráficomulticolor configurable de forma interactiva en la pantalla.
Permite además, configurar un gráfico de tendencia en funciónde un punto de selección.
Con el fin de garantizar la confiabilidad de las operaciones, elsistema SCADA está diseñado con recursos redundantes,duplicando el procesamiento de los datos y sus periféricos máscríticos.
La MTU consta de dos computadores dispuestos en unaconfiguración maestra redundante, en las cuales se ejecuta elsoftware del servidor bajo un sistema operativo en tiempo real,multiusuario, multitarea y con interfaz gráfica de ventanas (porejemplo Open VMS) y donde se va almacenando la informaciónde campo en una base de datos de tiempo real.
Ésta información puede ser almacenada a su vez en bases dedatos históricas y de tendencias, en las cuales además puedendefinirse cálculos sobre señales de las bases de datos real ehistórica. Los datos en tiempo real, históricos y toda lainformación necesaria es enviada a las estaciones de operacióna través de una red local o a través de módem.
La estación de trabajo es el principal recurso a través del cualel operador es notificado de los cambios en las condiciones delproceso.
Consiste básicamente de un computador personal, un monitora color, un teclado y un ratón (mouse).
El software presenta al operador la información en diversasformas, tal como despliegues de gráficos, tendencias ymensajes de alarmas.
Adicionalmente permite imprimir y almacenar las alarmasgeneradas en la red de controladores.
El operador puede imprimir reportes diarios de los mensajesasí como también un reporte general del sistema.
HMI - INTRODUCCIÓN– HMI significa “Human Machine Interface”, es decir es el
dispositivo o sistema que permite el interfaz entre la persona (operador) y la máquina (proceso).
– Tradicionalmente estos sistemas consistían en paneles compuestos por indicadores y comandos, tales como luces pilotos, indicadores digitales y análogos, etc.
– En la actualidad, es posible contar con sistemas de HMI bastantes más poderosos y eficaces, además de permitir una conexión más sencilla y económica con el proceso o máquinas.
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HMI - TIPOSDescontando el método tradicional, podemos distinguirbásicamente dos tipos de HMIs:
• PC + Software, esto constituye otra alternativa basada en un PC endonde se carga un software apropiado para la aplicación. Como PCse puede utilizar cualquiera según lo exija el proyecto, en dondeexisten los llamados Industriales (para ambientes agresivos), los depanel (Panel PC) que se instalan en gabinetes dando unaapariencia de terminal de operador, y en general veremos muchasformas de hacer un PC, pasando por el tradicional PC de escritorio.
• Terminal de Operador (Hardware), consistente en un dispositivo,generalmente construido para ser instalado en ambientes agresivos,donde pueden ser solamente de despliegues numéricos, oalfanuméricos o gráficos. Pueden ser además con pantallasensible al tacto (touch screen)
HMI - SOFTWARE– Estos softwares permiten entre otras cosas las siguientes funciones:
• Interfaz gráfica de modo de poder ver el proceso e interactuar con él.• Registro en tiempo real e histórico de datos.• Manejo de alarmas.
– Al igual que en los terminales de operador, se requiere de una herramienta de diseño o desarrollo, la cual se usa para configurar la aplicación deseada, y luego debe quedar corriendo en el Controlador un software de ejecución (Run Time).
– Por otro lado, este software puede comunicarse directamente con los dispositivos externos (proceso) o bien hacerlo a través de un software especializado en la comunicación, cual es la tendencia actual.
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Interfaz Humano Maquina de un SCADA Diversos tipos de despliegues del sistema
Alarmas
RTU y Comunicaciones
Información por RTU
Lista de Puntos en Base de Datos
Interfaz Humano Maquina de un SCADA Despliegues de Tendencias e Históricos de Puntos
Permiten observar el comportamiento histórico de las
variables analógicas o digitales.
Se muestran en despliegues de tendencias o en despliegues de
procesos
Interfaz Humano Maquina de un SCADA Reportes en Aplicaciones de Oficina
Información procesada,
seleccionada y organizada en aplicaciones de ambiente de
oficina, para que puedan ser
analizadas por niveles gerenciales
para la toma de decisiones en los
procesos industriales.
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Desarrolladores de Software HMI.
National Instruments (LabView). Siemens (WinCC). GE Fanuc (IFIX / Cimplicity). Omrom (SCS). Allen-Bradley (RS-View). Wonderware (InTouch).
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Labview
•Introducción.– Es una herramienta gráfica para pruebas,
control y diseño mediante la programación. – El lenguaje que usa se llama lenguaje G,
donde la G simboliza que es lenguaje Gráfico.
–Este programa fue creado por National Instruments (1976) para funcionar sobre máquinas MAC. Ahora está disponible para las plataformas Windows, UNIX, MAC y Linux.
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Labview
•Utilización.– Comunicación y control de instrumentos de cualquier
fabricante.– Automatización industrial y programación de PLCs.– Diseño de controladores: simulación, prototipaje rápido,
hardware-en-el-ciclo (HIL) y validación.– Control y supervisión de procesos (SCADA).– Robótica– En 2008 el programa fue utilizado para controlar el LHC, el
acelerador de partículas más grande construido hasta la fecha.
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Panel frontal• Controles = entradas• Indicadores = salidas
Diagrama de bloque• Programa de acompañamiento
para el panel frontal• Componentes “cableados”
entre si
Labview
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Labview
Barra de herramientasdel panel frontal
Leyenda del gráfico
ControlBooleano
Gráfico deForma de onda
Icono
Leyenda deLa grafica
Leyenda de la escala
Panel Frontal
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Labview
Cableadodedatos
Terminal grafica
SubVI
EstructuraWhile loop
Barra deHerramientasDel diagrama de Bloque
Funcion de dividir
Constantenumerico
Funcion de tiempo
Terminal de controlbooleano
Diagrama de Bloques
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LabviewSub VIs
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Labview
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Labview
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IFIX
• Introducción.– Proficy iFIX es una plataforma HMI/SCADA de
funcionalidad completa que le permite desarrollar una amplia gama de aplicaciones.
– Es conocida por la robustez de su motor, flexibilidad y potencia para responder a las aplicaciones más exigentes.
– Ampliamente utilizado en sectores energéticos de los E.E.U.U.
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IFIX
•Características:– Flexibilidad y fiabilidad de los datos de conexión y
presentación.– Escalabilidad desde un sensor aislado hasta la
integración de toda la empresa.– Análisis líder de información.– Gestión y control de datos en tiempo real.– Conformidad con los estándares de la industria para
mejorar la consistencia y calidad.
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IFIX
Pantalla Principal – Editor Gráfico.46
IFIX
Aplicación de administración de Base de Datos
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IFIX
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IFIX
Sistema orientado a Supervisión Centralizada.
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HMI - Hardware
• Introducción– Son dispositivos avocados a la tarea de generar una
interfaz al operador.– A diferencia de los software, son subsistemas dentro de
un entorno SCADA.– Generalmente se necesita un programa editor para
generar la configuración del proceso.– Son compatibles con una gran variedad de elementos
de automatización y de redes de comunicación.
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HMI - Hardware• Tipos:
– Generalmente se pueden diferencia 5 tipos de dispositivos HMI.• Push Button Panels
– Basados sólo en accionadores e indicadores luminosos.• Mobile Panels
– Basados con pantallas en procesos que se requieren visualizaciones móviles, no estáticas.
• Micro Panels– Paneles de pequeñas dimensiones basados generalmente en pantallas LCD
monocromáticas, para datos alfanuméricos.• Panels
– Paneles con botoneras o táctil, que entrega información dinámica y gráfica de las variables de un sistema.
• Multi Panels– Sistemas con más de una pantalla, para operar y supervisar varios procesos
en un mismo tiempo.
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HMI - Hardware• Principales fabricantes:
– Allen Bradley.
– National Instruments.
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HMI - Hardware
• Principales fabricantes:– GE Fanuc.
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HMI - Hardware• Principales fabricantes:
– Omron.
– Siemens.
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HMI - Hardware
• Principales fabricantes:– Delta.
b. Canales o medios de comunicación.
La efectividad y confiabilidad operacional de un sistema SCADAdepende en gran medida de la transmisión de datos entre laestación maestra y las unidades terminales remotas, por lotanto, debe ser provisto de un medio a través del cual seestablezca el intercambio de datos entre éstas unidades deuna forma coordinada, confiable y segura.
Para establecer intercambio de datos entre los dispositivos decampo y la estación maestra sólo se requiere un medio decomunicación, como por ejemplo una línea telefónica, un radioenlace, un enlace de microondas o satelital, cable coaxial ofibra óptica y un protocolo de transmisión de datos.
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Sistema de Telecomunicaciones en un SCADA
Canal de Transmisión
DTEEquipo Terminal de
Datos(Modulo Comunicación
RTU/PLC)
RTU
DTEEquipo Terminal
de Datos(Recolector maestro
de la UTM)
UTM
DCEEquipo de
Comunicación de Datos
(MODEM)
Tx: TransmisorRx: Receptor
DCEEquipo de
Comunicación de Datos
(MODEM)
Tx: TransmisorRx: Receptor
Cable Telefónico 0-4000 Hz, 300 -9,6 KB/SCoaxial 0-100 MHz, 12 MB/SRadio de Datos UHF 800 MHZMicroondas mayor a 800 MHZ
Fibra Óptica 3 GHz / 1 GB/SSatélite 0 a 9000 GHz
RX
Manejo de los Datos de Proceso
TXFRECUENCIA
CANAL
MODEM(Modulador y Demodulador)
RTU Datos Digitales (RS-232)
Protocolo de Comunicación
El sistema de comunicación que forma parte de un sistemaSCADA es el conjunto de elementos, dispositivos y equipos detransmisión de datos a través de los cuales se realiza elintercambio efectivo de mensajes entre las RTU's y la MTU.
Entre los componentes del sistema de comunicación de unSCADA típico, se encuentran:
Interfaces de Comunicación Digital. Módem. Medios de Transmisión de Datos. Protocolo de Comunicación.
Interfaces de Comunicación Digital.
Las interfaces de comunicación digital son circuitos quepermiten interconectar un equipo terminal de datos y unequipo terminal del circuito de datos para la transferencia dedatos, señales de control y temporización entre ellos. Por lotanto, es un vínculo que permite que señales digitales pasende un equipo emisor a otro receptor con las característicasdeseadas.
Existe un gran número de interfaces estandarizadas, y unejemplo de ello es la popular RS-232C.
Una interfaz de comunicación digital se caracteriza por un tipode conector específico (nivel mecánico), tensión y corrientesde operación (nivel eléctrico) y una señalización (nivel lógico).
Módem.
Un "módem" es aquel dispositivo que convierte las señalesdigitales provenientes de un equipo terminal de datos, enseñales aptas para ser transmitidas eficazmente para canalesde comunicación analógicos.
Por otro lado, convierte en el extremo terminal de un circuitoteleinformático, las señales analógicas que entrega la red, enseñales digitales aptas para ser procesadas por el equipoterminal de datos, ubicado en el extremo receptor.
Estos dispositivos son precisamente utilizados parainterconectar equipos terminales de datos digitales, como loson las RTU's y la estación maestra, utilizando para ello biensea un canal de radio o un canal telefónico.
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Las funciones básicas de un módem son la decodificación y lamodulación, consecuentemente las funciones inversas,decodificación y demodulación.
Entre las características más importantes de un módem está eltipo de modulación que emplea, el tipo de transmisión, elcontrol de flujo de datos y la velocidad de transmisión.
Medios de Transmisión de Datos.
Uno de los elementos principales para llevar a cabo el diálogo entre equipos terminales de datos es el medio físico por el cual se propaga la información.
En los sistemas SCADA se utilizan distintos medios de transmisión de información a lo largo de todo el proceso que involucra tomar una medición de un fenómeno físico hasta mostrarla mediante un computador. Algunos de estos medios son:
Cable de Par Trenzado. Sistemas de Enlaces de Radio (VHF, UHF y Microondas). Sistemas basados en Redes Celulares. Sistemas basados en Redes Satelitales.
Protocolo de Comunicación.
La información transmitida entre la unidad remota y la unidadmaestra va "empaquetada" en un lenguaje y un formatoconocido tanto por el emisor como por el receptor. Es la únicaforma de que un extremo pueda interpretar correctamente el(los) mensaje (s) por el otro extremo.
Para que pueda tener éxito la comunicación debe habercompatibilidad en dos niveles básicos: el que se refiere a lasseñales eléctricas presente en el medio de comunicación y elque se refiere a la interpretación de tales señales comoinformación.
"Un protocolo de comunicación es un conjunto dereglas y procedimientos que permite a las unidadesremotas y maestra el intercambio de información".
En el mercado existe una diversidad considerable deprotocolos, muchos de los cuales han sido desarrollados enforma individual por cada fabricante (protocolos propietarios),y otros han sido producto del consenso de varias empresas enbúsqueda de una estandarización (denominados protocolosabiertos) obteniendo la posibilidad de integración dedispositivos de diversas marcas comerciales.
MODBUS:Trabaja bajo la filosofía Maestro - Esclavo, donde el maestrocontrola toda la actividad de transmisión de datos,interrogando en un instante de tiempo distinto a cada unidadesclava (proceso conocido como polling).
Es muy utilizado en los Controladores Lógicos Programables(PLC), y debido a su naturaleza, puede facilitar el uso de PLCcomo Unidad Remota de un Sistema SCADA.
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Puede direccionar hasta 254 esclavos. Opera sobre unainterfaz de conexión basada en el estándar IEEE RS-485; quedefine el número y disposición física de los conductores, asícomo los valores de tensión correspondientes a cada nivellógico.
c. Unidades terminales remotas (RTU's).
Una RTU es un sistema que cuenta con un microprocesador einterfaces de entrada y salida tanto analógicas como digitalesque permiten tomar la información del proceso provista por losdispositivos de instrumentación y control en una localidadremota y, utilizando técnicas de transmisión de datos, enviarlaal sistema centralizado maestro.
Para el sistema SCADA el uso de un tipo determinado deunidad remota responde a las necesidades e importancia delproceso a supervisar y/a controlar, en consecuencia de laselementos constitutivos del sistema se describen acontinuación las unidades remotas RTU's y PLC comoelementos de suma importancia en la supervisión y/o controlde las variables de un proceso determinado.
Las Unidades Terminales Remotas (RTU's. RemoteTerminal Units) son dispositivos de adquisición dedatos y control en campo, cuya función principal eshacer de interfaz entre los equipos de instrumentacióny control local y el sistema de adquisición de datos ycontrol supervisario.
La arquitectura de la unidad terminal remota constatípicamente de:
a. Módulo de Entrada y módulo de salida.b. Módulo de Control.c. Módulo de Procesamiento de Información (CPU).d. Módulo de Comunicaciones.e. Módulo de Sincronización de Tiempo (GPS).
a. Módulo de entrada y módulo de salida.
Una RTU cuenta con módulos de entradas/salidas los cualesson conectados al sistema de instrumentación y control local.
Los módulos de entrada tienen como función adquirir lainformación suministrada por la instrumentación de campo y elsistema de control local y, acondicionarla a los niveles deoperación adecuados.El módulo de entrada permite el manejo de informacióndiscreta y analógica, siendo el tratamiento de cada unadiferente.
La información discreta normalmente es tomada a través de unpanel de interconexión el cual releva las señales de campo yviene representada como dos niveles de voltaje, siendo estoconvertido en información digital por el módulo de entrada afin de ser procesada.
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Es de hacer notar que:
La información analógica obtenida de campo típicamente vienerepresentada en voltajes de 0 a 5 voltios o por un flujo decorriente de 0 a 1 mA.
El módulo de entrada analógico procesa esta informaciónmediante un convertidor analógico / digital (A/D)transformándola en información binaria a fin de que pueda serprocesada por el módulo procesador de información.
Los módulos de salida tienen como función dar al proceso lasseñales de control, digitales o analógicas, provenientes delsistema SCADA. Las mismas siguen el proceso inverso que enel módulo de entrada, ya que de formato binario deben sertransformadas a los niveles adecuados de campo para lasseñales discretas y en un valor proporcional a la acción decontrol en señales de control analógico.
b. Módulo de control.
Este módulo tiene como función el registro, recepción ytransmisión de los comandos de control recibidos desde launidad maestra o sistema supervisorio.
Deberá garantizar la confiabilidad de la operación mediante eluso de mecanismo de seguridad y detección de errores.
En general, el módulo de control recibe los mensajes de launidad maestra y se realiza la comprobación del código paradeterminar si no se ha incurrido en algún error de transmisión.
Tras efectuar la comprobación del código y la decodificación dela dirección en forma satisfactoria se envía un mensaje derespuesta a la estación o unidad maestra.
c. Módulo de procesamiento de información (CPU).
La CPU es la unidad controladora de todas las funciones de launidad terminal remota, ya que dirige todas las transferenciasde información (datos) entre los registros y las localidades dememoria, y controla las interrupciones de la interfaz decomunicación la cual envía la información de la RTU a launidad maestra.
El microprocesador de la RTU contiene una serie de registrosdestinados al almacenamiento temporal de instrucciones,direcciones de memoria y/o resultados de ciertas operaciones.
Esta CPU es la encargada de procesar la información adquiridadel campo o transmitida por la unidad maestra, con la finalidadde ejecutar la tarea correspondiente, bien sea una acción decontrol o de comunicación.
Las funciones de procesamiento de datos de la RTU seconocen en una secuencia determinada por el software de lamisma.
Los datos e instrucciones se almacenan en módulos dememoria RAM y/o ROM y las instrucciones del programa sonsecuenciadas por un reloj de tiempo real.
Este módulo coloca una marca de tiempo con precisión de 1milisegundo a los eventos registrados.
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d. Módulo de comunicaciones.
Se encarga de codificar la información recibida del campo parapoder ser transmitida por los canales de comunicación; deigual manera la información recibida de la estación maestra esprocesada por este módulo y decodificado.
Motivado a que la transmisión de información es realizadaentre equipos remotos y mediante el uso de canales decomunicación con ancho de banda limitado, se requiere que lainformación sea adecuada y codificada en forma idónea,incluyendo métodos de verificación de error.
En la industria no existe un estándar para comunicacionesremotas y protocolos por lo cual cada fabricante posee unmétodo diferente de agrupamiento de la información, con susesquemas propios de verificación de error.
Notas sobre las RTU 's:
Una RTU tiene la capacidad de monitorear un número deentradas / salidas (l/O) relacionadas con un proceso, analizar ymantener datos en tiempo real, ejecutar algoritmos de controlprogramados por el usuario, comunicarse con la estaciónmaestra y en algunos casos, con otras estaciones remotas.
La RTU realiza una exploración periódica de las variables delproceso y, a través de un módulo de comunicación permite elintercambio de dicha información con una estación maestra(MTU) ubicada en una sala de control central, utilizandodiversos medios de comunicación: línea telefónica, UHF / VHF,microondas, satélite, fibra óptica u otro medio, a través depuertos auxiliares con otras estaciones remotas y/o terminalesportátiles. El protocolo de comunicación, estructura delmensaje y técnicas de corrección de errores son propias decada fabricante.
d. Transductores.
Los transductores constituyen uno de los elementos de mayorrelevancia para el sistema SCADA.
El correcto dimensionamiento de los transductores y lacorrecta calibración de estos con el sistema SCADA, permitenun funcionamiento preciso y óptimo del sistema al momentode realizarse las acciones de supervisión del sistema depotencia.
En toda acción de supervisión y/o control de algún proceso serequiere el manejo de variables de estado del mismo. Losinstrumentos de campo cumplen con las funciones de convertiruna variable física, comúnmente, en una señal eléctrica, en unrango manejable por el próximo elemento en la cadena deadquisición de información.
Un instrumento está compuesto por el elemento sensor,llamado también transductor, que transforma el fenómenofísico que se está midiendo en una señal eléctrica y, elelemento acondicionador que adecúa el nivel de tensión o decorriente de la señal de salida del instrumento.
La señal eléctrica de salida de un instrumento puede ser:
Analógica: de 4 a 20 mA, 1 a 5 Vdc, 10 a 50 mV, tales comolas mediciones de flujo, presión y temperatura.
Digital: 0 a 24 Vdc. Tales como interruptores de nivel, estadode bombas y compresores.
Frecuencia de pulsos: como en el caso de controladores deflujo.
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SISTEMA SCADA 20
Actualmente, existen instrumentos de medición de cantidades analógicas cuyas salidas son digitales, directamente compatibles con dispositivos microprocesadores.
Las características que definen la calidad de un instrumento son:
Mínima inferencia en el proceso. Exactitud. Linealidad. Rango de operación (entrada, salida, frecuencia). Estabilidad (susceptibilidad ante vibración, temperatura,
humedad, polvo, etc.) Impedancia de salida Tiempo de respuesta.