sistemas scada - sistemamid.com
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17/10/2015
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PLCs
SISTEMAS SCADA
Programa del Curso
PLCLD
FBD IL SFC
ST
IEC 61131
Comunicaciones
Sistema Supervisor / SCADA
Proyectos / Aplicaciones
Lenguajes:
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Caso de Aplicación
1 km
500m
Aplicación - Requerimientos1. Controlar en forma automática el
encendido/apagado de varias bombas en función delnivel del tanque elevado
2. Apagar las bombas ante bajo nivel de agua en lasperforaciones
3. Indicar el caudal de agua elevado por perforación4. Reportar fallas en las bombas (rele térmico, etc.)5. Supervisar y controlar la operación desde la Estación
Central6. Registrar a largo plazo el nivel del tanque y los
caudales de las perforaciones
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Caso de Aplicación
?
1 km
500m
Sistema SCADAn Supervisory Control And Data Acquisitionn Tecnología que permite al usuario recolección
de datos y control de plantas e instalacionesremotas
n Evita disponer de operarios junto a lainstalación en operación normal
n El término se suele utilizar para el softwareutilizado, pero incluye todo el sistema
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Uso de Sistemas SCADAn Cambio de setpoints, abrir/cerrar válvulas, supervisar
alarmas, recolectar informaciónn Gran ahorro de costos para instalaciones cubriendo
grandes distancias (kms, cientos de kms, miles dekms)
n Objetivos de un sistema SCADAn Mantener el proceso operando normalmenten Retornar el proceso a condiciones normales ante
paradas/desviaciones
Ejemplosn Control y supervisión:
n Red de agua potablen Red de distribución de energía eléctrican Proceso industrial
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ComponentesUn sistema SCADA consta de 5 grupos de componentes:
La instrumentación de campo
Las estaciones remotas
La red de comunicaciones
La estación central de supervisión
Sensores: convierten magnitud física (caudal, velocidad, voltaje) enmagnitud eléctrica leída por estación remota
Actuadores: dispositivos que actúan sobre equipos de la planta
Se instalan en la planta, conectadas a la instrumentación de campo
Puede ser: PLC; RTU (Remote Terminal Unit): un sistema de móduloscomunicado en un plano distinto que el sistema SCADA
Medio para la transmisión de información desde la estación remota
Enlace cableado (fábricas); enlace telefónico, celular o radio (grandesáreas geográficas)
Unidad maestra del sistema SCADA. Funciones:
Comunicación con unidades remotas
HMI (Human Machine Interface)
Unidades maestras pueden estar dispuestas en redEl software que se ejecuta en la estación central de supervisión
Caso de Aplicación
1 km
500mProceso
Operador
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ComponentesOperador
Proceso
Instrumentación de Campo
Red de Comunicación
Unidades Remotas
Estación Central
Software SCADA
SistemaSCADA
ComponentesOperador
Proceso
Instrumentación de Campo
Red de Comunicación
Unidades Remotas
Estación Central
Software SCADA
SistemaSCADA
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Instrumentación de Campon Sensores:
n on/off: presostato, nivel on/offn Continuos: transmisor de presión, nivel continuo
n Actuadores:n on/off: motor con marcha directa, válvula on/offn Continuos: motor con variador de velocidad,
válvula de control
n Conexión:n Cableado “duro” (24 VDC, 4..20 mA, etc.)n Comunicación digital (MODBUS, Profibus, etc.)
ComponentesOperador
Proceso
Instrumentación de Campo
Red de Comunicación
Unidades Remotas
Estación Central
Software SCADA
SistemaSCADA
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Unidades Terminales Remotasn Conexión de señales de entrada/salidan Adquisición de señales y ejecución de comandosn Capacidad de comunicaciónn Capacidad de almacenar eventos/datos a la espera
de la comunicación (deseable)n Puede requerir registro de eventos rápidos (ms), SOEn Puede requerir sincronismo de reloj por fuente
externa (GPS, etc.)n Puede o no tener capacidad de ejecutar lógica (PLC o
RTU)
PLC vs RTU
n Normalmente una RTU no ejecutalógica, maneja fechado de eventos,dispone de reporte por excepción
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ComponentesOperador
Proceso
Instrumentación de Campo
Red de Comunicación
Unidades Remotas
Estación Central
Software SCADA
SistemaSCADA
Redes de Comunicaciónn Plantas Industriales
n Redes LAN, cable, fibra óptican Alta velocidad de transmisiónn Gran volumen de datos
n Sistemas de Telemetría/Instalaciones Remotasn Fibra Óptica / Cable / Radio / Satélite, etc.n Usualmente baja velocidad de transmisiónn Mayormente protocolos Maestro/Esclavon Tiempo de Scan de RTUsn Reporte por Excepción
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Comunicación por Radio
ComponentesOperador
Proceso
Instrumentación de Campo
Red de Comunicación
Unidades Remotas
Estación Central
Software SCADA
SistemaSCADA
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Estación Central / Maestran Master Terminal Unit (MTU)n Computadora / PLC Maestron Comunicación con unidades remotasn Ejecutar instrucciones de controln Registrar informaciónn Proporcionar interfaz con el operador
(HMI)
Estación Central / Maestran Interfaz de Operador (HMI):
n “ventana hacia el proceso”n Información en tiempo realn Envío de comandos al proceson Computadora con Software SCADA / Panel
de Operador
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Arquitectura SCADASoftware SCADA
MODBUS/RS485 MODBUSIEC 870-5-101DNP3.0
MODBUS/Radio Línea TelefónicaDiscada / Dedicada
PLC’s RTU’s
Caso de Aplicación
?
1 km
500m
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Aplicación - Requerimientos1. Controlar en forma automática el
encendido/apagado de varias bombas en función delnivel del tanque elevado
2. Apagar las bombas ante bajo nivel de agua en lasperforaciones
3. Indicar el caudal de agua elevado por perforación4. Reportar fallas en las bombas (rele térmico, etc.)5. Supervisar y controlar la operación desde la Estación
Central6. Registrar a largo plazo el nivel del tanque y los
caudales de las perforaciones
Caso de Aplicación
Componentes Implementación
Instrumentación deCampo
Sensor de nivel de tanqueSensor de nivel de perforaciónSensor de caudal de perforaciónComando de motor de bomba(contactor/térmico)
Estaciones Remotas PLC por sitio con entradas/salidas acorde
Red de Comunicación Enlaces de radio frecuencia: antenas, radiomodem, puertos de comunicación
Estación Central deSupervisión
Computadora, PLC Maestro
Aplicación de software Software SCADA
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Caso de Aplicación
ComponentesOperador
Proceso
Instrumentación de Campo
Red de Comunicación
Unidades Remotas
Estación Central
Software SCADA
SistemaSCADA
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Software de Unidad CentralEl software se denomina igual que el sistema: “softwareSCADA” o “SCADA”
Software multitarea
Organizado verticalmente en capas
Cada capa brinda servicios a la capa por encima
El acceso a los servicios de una capa se realiza por la interfaz a la capa
Arquitectura del software SCADA
Capa física de la planta Red de comunicaciones
Plataforma de adquisición de datos Manejo de entrada salida de datos de la planta
Plataforma datos
HMI
Almacenamiento de datos (histórico)
SCAN: Procesamiento de datos
Control automático de proceso (algoritmos)
Reportes
Visualización
Control de supervisión
Alarmas Se asocian a cada dato porconfiguración
Adapta los datos a formato de la base de datos
Muestra datos en tiempo real
Permite modificar parámetrosde la planta
Exportación de datos históricos
I/O Driver
Histórico
SAC
View
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Interfaces del software SCADA
Capa física de la planta
Plataforma de adquisición de datos
Plataforma datos
HMI
I/O Driver
SAC Histórico
View
Driver Image Table
Hardware: protocolo físico
Software: protocolo lógico
Imagen de las memorias de las unidades remotas;actualizada cíclicamente
Casilleros se denominan “poll records”
Cada dato tiene un registro asociado
Cada registro tiene muchos campos
Se configura por bloques lógicos
Base de datos
Arquitectura SCADASoftware SCADA
MODBUS/RS485
PLC’s
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I/O Driver
Tagsn Registros de la base de datosn Señales externas o calculadasn Dimensiona el sistema
Tipos de Tags:Configuración de Tags:
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Base de Datos
Gráficos
Data Link
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Ejemplo: Red de Agua Potable
Ejemplo: Red de Agua Potablen Sistema de telemetría por enlace de radio para
control de bombas en perforaciones, y tanquesn Estación Central en Usina La Paloma
n PC con SCADAn Tablero con PLC Maestro Modbusn Antena en torre de 30 m
n 7 x Estaciones Remotas (La Pedrera, La Virazón)n Tableros con PLCs Esclavos Modbusn Control de Bombas, Tanques, Variadores, Arranque Suaves
n 2 x Estaciones Separadas (UPA, La Palma)n Enlace independiente Maestro-esclavo
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Arquitectura
Mapeo de Variables
Variable enUnidad Remota
Variable enMaestro
Variable ensoftware SCADA
COM COM
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Pantalla de Supervisión
Pantalla de Supervisión
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Sistema Stand-Alone
PLCs
Estación Central
Sistema Distribuido
Servidores
Clientes
Un Cliente no puede operar sin Servidores
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Redundancia
Redundanciade Red
Redundanciade Servidores
Red Cliente/Servidor
Red de Control
Bus de Campo
Red de Planta
Controladores
Servidores
Router
Dispostivos de Campo
Firewall
Internet
Servidor Estaciones deTrabajo
Estaciones deTrabajo
Arquitectura
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Software SCADAn Funcionalidades Básicas:
n Pantallas de Operaciónn Alarmasn Registro Históricon Tendenciasn Reportesn Seguridad de Acceso
Pantallas de Operación
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n Manejo de Situaciones AnormalesLinea de Alarmas Banda de Alarmas
Indicación en Gráficos de ProcesoLista de Alarmas
Alarmas
Tendencias
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Reportes
Seguridad de Acceso
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Sistemas de Informaciónn Necesidad de intercambiar datos de un
sistema SCADA con sistemas de informaciónde la empresa
n Ej: reportar la producción de un proceso, elconsumo de energía eléctrica, etc.
n Existen mecanismos abiertos paraintercambiar datos
ERP: Enterprise Resource Planning
MES: Manufacturing Execution System
Pirámide de AutomatizaciónISA-95
weeks
days
minutes
msec