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Sistemas de Control y Visualización
de Procesos Industriales
Taller 1 : Evolución y Desarrollo de los Sistemas de
Control Industrial. SCADAs y PLC.
MSc. Ing. Alejandro Cobos Castro
Dpto. de Ingeniería Eléctrica . Fac. De Electromecánica. UC. Cuba
alexjandro.cobos@reduc.edu.cu
Contenido del Seminario
Evolución y Desarrollo de los ordenadores digitales.
Los Sistemas de Visualización Industrial.
Generalidades de los Sistemas SCADA.
Antecesores de los Sistemas de Visualización
Existencia de cierto tipo de ábacos hacia el 2000 a. de C.
En Europa, el uso del ábaco, muy extendido hasta la Edad
Media, queda relegado al olvido con la incursión del
sistema de numeración decimal por parte de los árabes.
En 1620 Edmund Gunther (1581-1626), profesor de
astronomía, inventó el método que lleva su nombre,
colocando una escala logarítmica sobre una regla.
En 1623 William Oughtret (1574-1660), inventó la primera
regla de cálculo, permitía realizar cálculos básicos y
complejos, funciones trigonométricas y exponentes.
Antecesores de los Sistemas de Visualización
En 1623 Wilhelm Schickard (1592-1635) construye el
primer mecanismo de cálculo automático. No era una
máquina programable, pasarían 200 años para que
Charles Babbage presentara su máquina de diferencias y
más de 300 para que Konrad Zuse terminara su primera
computadora, la Z1.
En el año 1642 la idea de conseguir un mecanismo de
cálculo lleva a la aparición de la Pascalina. Inventada por
Blaise Pascal (1623-1662
Leonardo DaVinci (1452-1519) esbozó la primera
máquina capaz de realizar operaciones matemáticas
Antecesores de los Sistemas de Visualización
Charles Babbage (1791-1871), matemático inglés y
catedrático en Cambridge, inventó una máquina capaz de
calcular tablas matemáticas, la máquina de diferencias o
"la locura de Babbage“. Entre 1847 y 1849 Babbage
diseñó la segunda máquina de diferencias.
En 1801 Joseph-Marie Jackard (1753-1834) inventó el
telar automático.
En 1833 Augusta Ada Lovelace oye hablar de "la locura
de Babbage“,sugiere la adaptación del sistema de
tarjetas perforadas aplicado en el telar de Jackard y
escribe The Sketch of the Analytical Engine .
Antecesores de los Sistemas de Visualización
Hollerith fundó la Tabulating Machine Company. En 1911 la
Tabulating Machine Company formó la Computing-
Tabulating-Recording-Company. En 1924 cambia de
nombre y adopta la denominación de International
Business Machines Corporation (IBM)
En los años 50 y 60 utilizaban teclados que sustituían las
tarjetas perforadas para escribir un programa.
En 1890 se realizó el censo de los EUA utilizando el
sistema de tarjetas perforadas desarrollado por Herman
Hollerith (1860-1929).
Del Ábaco a los Ordenadores
En 1937 Claude E. Shanon describe la utilización de la
lógica simbólica y los números binarios y apunta sobre la
conveniencia de la aplicación del álgebra de Boole.
En 1938 Konrad Zuse, ingeniero civil alemán, construye
una calculadora electromecánica. Era la Z1,
completamente electromecánica, basada en aritmética
binaria y capaz de leer tarjetas perforadas.
En 1941 presenta la versión Z3, construida con relés y
programable mediante cinta perforada. Era capaz de
realizar una suma en menos de un segundo y multiplicar
o dividir en tres segundos
Del Ábaco a los Ordenadores
En 1936 Alan Turing demostró que una máquina
podría aprender y con ello nació el concepto de
inteligencia artificial. Participó en el proyecto
Colossus; una máquina capaz de descifrar los
mensajes generados por su contendiente alemán
Enigma.
En 1946 se desarrolló un ordenador para el cálculo
de trayectorias de tiro bautizado con el nombre de
Integrador y Computador Numérico Electrónico,
ENIAC. El ENIAC marcó el inicio de la era de las
computadoras.
En 1939, la Universidad de Harvard e IBM construyen
uno de los primeros computadores electromecánicos:
el MARK I, operativo en 1944.
Del Ábaco a los Ordenadores
En 1945 se desarrolla un lenguaje de programación
llamado Plankalkül, base del futuro lenguaje ALGOL. En
1963 ya tenía la versión Z23.
El Doctor John Vincent Atanasoff, catedrático de la
Universidad de Iowa y Clifford Berry, estudiante
graduado, desarrollaron oficialmente la primera
computadora digital (ABC, Atanasoff Berry Computer)
entre 1936 y 1942
En 1948, en los laboratorios Bell aparece, por primera
vez, el término BIT ( Binary Digit, Dígito Binario)
En 1969 Siemens absorbe la empresa de Zuse
Del Ábaco a los Ordenadores
El primer ordenador que utilizaba la aritmética binaria
funcionó en 1949 se llamó EDVAC (Eletronic Discrete-
Variable Automatic Computer).
En 1951 Universal Computer saca al mercado la
primera computadora comercial, UNIVAC I, cuyo
primer cliente fue la Oficina del Censo de los Estados
Unidos.
En 1952 Grace Murray Hoper, desarrolló el primer
programa que traducía las órdenes humanas a código
binario. Le dieron el nombre de (COBOL).
Primera generación (1951-1958)
Segunda generación (1959-1964)
Tercera generación (1964-1971)
Cuarta generación (desde 1971)
Desarrollo de los Sistemas de Visualización
En los años 70 fabricantes de equipos como Siemens,
Square-D y Allen-Bradley implementaron autómatas
capaces de controlar grandes cantidades de entradas
y salidas.
Los años 80 experimentan la introducción de los
micro PLC. Permitían realizar controles modulares
que se adaptaban a las necesidades del momento y
venían provistos de sistemas de programación
genéricos (ladder o escalera)
Se hace necesario para el control de un sistema
tener información visual de cómo está funcionando.
De un simple indicador de aguja se ha llegado a
grandes paneles sinópticos que muestran el estado
de grandes instalaciones.
Desarrollo de los Sistemas de Visualización
Los grandes cuadros de control
empezaban a convertirse en monitores
que podían mostrar la misma
información. Varios fabricantes
desarrollaron paquetes de software
capaces de comunicarse con los sistemas
de control existentes.
Con la irrupción de Internet en el
mundo de las comunicaciones
industriales es posible conectarse con
un sistema de control situado en
cualquier lugar del mundo gracias a la
tecnología Web-Server.
Desarrollo de los Sistemas de Visualización
Intellution
Omron
Siemens WinCC
Rockwell Automation RS-View
Wonderware InTouch
GE-Fanuc Cimplicity
IFIX
SCS
Generalidades de los Sistemas SCADA
Definiciones para el término SCADA:
SCADA es la tecnología que posibilita al usuario recoger datos
de una o más instalaciones distantes y/o enviar instrucciones
de control limitadas a estas instalaciones. (SCADA: Supervisory
Control and Data Acquisition by Stuart A. Boyer, publicada por
ISA The Instrumentation, Systems, and Automation Society; 3rd
edition).
SCADA es un sistema que opera con señales codificadas en canales
de comunicación para brindar control del equipamiento RTU o
unidad terminal remota. (IEEE standard C37.1-1994, Definition,
Specification, and Analysis of Systems Used for Supervisory
Control, Data Acquisition, and Automatic Control).
Generalidades de los Sistemas SCADA
Un sistema SCADA puede definirse como una aplicación
software especialmente diseñada para funcionar sobre
ordenadores de control de producción con acceso a la planta
mediante comunicación digital con los reguladores locales básicos
e interfaces gráficas de alto nivel con el usuario.
Los SCADA proporcionan un manejo de las operaciones
productivas, implementan paradigmas de control más eficientes
y mejoran la seguridad del personal y planta con datos en
tiempo real. Estos beneficios se hacen posibles gracias al uso de
hardware y software estándar en los sistemas SCADA en
combinación con protocolos de comunicación mejorados y
una conectividad incrementada a redes externas, incluyendo
Internet.
Primer Nivel de Aplicaciones
Situadas en uno o varios nodos que contienen las herramientas
necesarias para realizar el proceso de recuperación y
almacenamiento de la información proveniente del proceso.
P R O C E S S F IE L D B U S
Estructura Genérica de un Sistema de Supervisión y Control
Nivel Medio
Se encuentran los servidores de datos y Web. Están capacitados para
obtener información del nodo de Adquisición de Datos. A su vez este
es capaz de almacenar la información proveniente del proceso en el
servidor de datos e integrar el proceso de planta dentro del sistema
de gestión empresarial.
Nivel Final
Existen los nodos denominados de visualización (clientes), que
deben estar capacitados para intercomunicarse directamente con el
proceso de planta a través del nodo de adquisición o realizar una
recuperación de la información vía servidor de datos.
Un cliente puede conectarse al sistema también por mediación del
servidor Web. En estos casos existen diferencias de
implementación, algunos solo ofrecen la posibilidad de visualizar
información poniendo por objeción el problema de la seguridad,
mientras que otros ofrecen la posibilidad de tomar el control total
de la planta vía Internet
Sistemas Industriales Abiertos (Open Industrial Systems OIS):
Nueva generación de sistemas de control influenciados por la aparición de
los sistemas abiertos en los sistemas administrativos y su impacto en la
automatización integrada verticalmente.
Ventajas y Objetivos de los SCADAs
Economía: es más fácil ver qué ocurre en la instalación
desde la oficina que enviar a un operario a realizar la
tarea.
Accesibilidad: control y mando sobre el proceso
productivo desde RCMS, posibilidad de modificar los
parámetros de funcionamiento de cada proceso,
consultar el estado de las estaciones, detener sistemas.
Mantenimiento: la adquisición de datos materializa la
posibilidad de obtener datos de un proceso,
almacenarlos y presentarlos al usuario. La aplicación se
puede programar de manera que nos avise cuando se
aproximen las fechas de revisión o cuando una máquina
tenga más fallos de los considerados normales.
Ventajas y Objetivos de los SCADAs
Ergonomía: procura hacer que la relación entre el
usuario y el proceso sea lo menos tirante posible. Los
modernos ordenadores, con sus prestaciones gráficas,
intentan sustituir a los grandes paneles.
Gestión: todos los datos recopilados pueden ser
valorados de múltiples maneras mediante herramientas
estadísticas, gráficas y valores tabulados que permitan
explotar el sistema con el mejor rendimiento posible.
Flexibilidad: cualquier modificación de alguna de las
características del sistema de visualización no significa
un gasto en tiempo y medios, pues no hay
modificaciones físicas.
Ventajas y Objetivos de los SCADAs
Conectividad: se buscan sistemas abiertos, es decir,
sin secretos ni sorpresas para el integrador. La
documentación de los protocolos de comunicación
actuales permite la interconexión de sistemas de
diferentes proveedores y evita la existencia de lagunas
informativas que puedan causar fallos en el
funcionamiento o en la seguridad.
La IEEE define como sistema abierto todo aquel que
proporciona los medios para poder funcionar
correctamente con otros sistemas que operen bajo las
mismas especificaciones que éste, siendo estas
especificaciones de dominio público.
Partes componentes de un SCADA.
Un SCADA está formado por una o varias aplicaciones de software que tienen
acceso a determinado proceso industrial. Esta aplicación se relaciona con el
proceso mediante una comunicación digital con instrumentos, actuadores, y
una interfaz gráfica para los operadores.
• Adquisición, gestión primaria de alarmas y almacenado de datos
provenientes del proceso.
• Control del proceso, ya sea actuando sobre autómatas o bien
directamente
sobre el proceso a partir de entradas y salidas (E/S) remotas
• Representación gráfica y animada de las variables medidas y señalización
de alarmas.
Además, mantener una arquitectura abierta y flexible con capacidad para
nuevas adaptaciones, es una característica inherente a este tipo de software.
Módulos comunes de un SCADA.
• Configuración: permite al usuario definir el entorno de trabajo de su
SCADA, adaptándolo a la aplicación particular que se desea desarrollar.
• Interfaz gráfico del operador: proporciona al operador las funciones de
control y supervisión de la planta. El proceso se representa mediante
sinópticos gráficos almacenados en el ordenador de proceso y generados
desde el editor.
• Acceso al hardware: proporciona la configuración, control y lectura/
escritura de datos.
• Módulo de proceso: ejecuta las acciones de mando preprogramadas a
partir de los valores actuales de variables leídas.
Módulos comunes de un SCADA.
• Gestión y archivo de datos: se encarga del almacenamiento y procesamiento
ordenado de los datos, de forma que otra aplicación o dispositivo pueda tener
acceso a ellos.
• Comunicaciones: se encarga de la transferencia de información entre la
planta y la arquitectura hardware que soporta el SCADA, y entre ésta y
el resto de elementos informáticos de gestión. Aquí hay que tener en
cuenta los tipos de enlaces, configuración, formatos, protocolos, etc.
El núcleo de la aplicación lo constituye el conjunto de interfaces de
comunicación junto con los módulos de gestión de datos y tratamiento de
alarmas en tiempo real.
MMI: Man Machine Interface, Interfase Hombre-Máquina.
HMI: Human Machine Interface, Interfase Humano-Máquina.
Diagrama en Bloques de un SCADA
Diagrama en Bloques de un SCADA
En la mayoría de los casos se utilizan interfaces promovidas por Microsoft
(por ejemplo: ODBC, DDE, COM, DCOM, ActiveX, SQL, OPC), aunque
muchos programas siguen ofreciendo drivers específicos entre un tipo
de autómatas programables y la aplicación SCADA, o APIs específicas,
entre aplicaciones.
La posibilidad de utilizar interfaces estándar tipo OPC (OLE for Process
Control: un estándar de comunicación en el campo del control y
supervisión de procesos.) nos garantiza que estamos ante un producto
más abierto, capaz de comunicarse con nuevos tipos de autómatas o
nuevas aplicaciones, sin que sea necesario desarrollar el driver específico
entre SCADA y el nuevo PLC o aplicación.
Red Industrial que soporta un SCADA
SCADA de la Compañía Minera WMC
• 148 Autómatas Programables (Allen Bradley, Citect y Siemens).
• El paquete SCADA Citect.
• 60 Estaciones de Operador.
• 10 Servidores E/S (I/O Servers).
• 2 Servidores de Gráficas (Trends Servers).
• 2 Servidores de Alarmas e Informes.
• 2 Servidores de Windows NT.
• 2 Servidores Microsoft SQL (Almacenamiento).
PRESTACIONES DEL SISTEMA
 3 000 000 de adquisiciones /hora (señales digitales).
 63387 alarmas chequeadas / segundo.
 20 445 señales analógicas (3500 se almacenan cada 2s).
 200 Gráficas por configuración online.
 14Gb de Datos accesibles de cualquier nodo.
Arquitectura de comunicaciones de Olympic Dam
Unidad Central (MTU, Master Terminal Unit)
Centraliza el mando del sistema. Se hace uso extensivo de
protocolos abiertos, lo cual permite la interoperabilidad de
multiplataformas y multisistemas. Se encarga de:
•Gestionar las comunicaciones.
•Recopilar los datos de todas las estaciones remotas (RTU).
•Envío de información.
•Comunicación con los Operadores.
•Análisis.
•Impresión.
•Visualización de datos.
•Mando.
•Seguridad.
Unidad Remota (RTU, Remote Terminal Unit)
Por Unidad o Estación Remota, se define aquel conjunto de elementos
dedicados a labores de control y/o supervisión de un sistema, alejados del
Centro de Control y comunicados mediante algún canal de comunicación.
• RTU (Remote Terminal Unit): especializados en comunicación.
• PLC (Programmable Logic Controller): tareas generales de control.
• IED (Intelligent Electronic Device): tareas específicas de control.
Tecnologías que venden productos y brindan soporte y
garantía directa a Cuba
Remote Terminal (RTU)
Con la introducción de sistemas inteligentes
aparecen las funciones de recogida y procesamiento
de datos, así como de seguridad ante accesos sin
autorización o situaciones anómalas que puedan
perjudicar el funcionamiento de la estación y
provocar daños en sus componentes.
Las Unidades Remotas suelen estar basadas en
ordenadores especiales que controlan directamente
el proceso mediante tarjetas convertidoras
adecuadas o que se comunican con los elementos
de control (PLC, Reguladores) mediante los
protocolos de comunicación adecuados.
Programmable Logic Controller
Los controladores lógicos programables o PLC
(Programmable Logic Controller), empezaron como
sistemas de dedicación exclusiva al control de
instalaciones, máquinas o procesos. Con el tiempo
han ido evolucionando, incorporando cada vez más
prestaciones en forma de módulos de ampliación,
entre ellos los Procesadores de Comunicaciones, que
han hecho desvanecerse la línea divisoria entre RTU y
PLC, quedando incluidas todas las
prestaciones en el PLC.
A su vez, los PLC pueden tener elementos
distribuidos con los cuales se comunican a través de
sistemas de comunicación llamados Buses de Campo.
Intelligent Electronic Device
Son los denominados periféricos inteligentes. Se trata de
elementos con propiedades de decisión propias
(programas) que se ocupan de tareas de control,
regulación y comunicación. Dentro de esta clasificación se
pueden encontrar elementos tales como PCL,
Reguladores, Variadores de Frecuencia, Registradores,
Procesadores de comunicaciones, Generadores de tiempo
y frecuencia, Controladores de energía reactiva,
Transductores, etc.
Es todavía habitual encontrar que muchos de estos
elementos utilizan protocolos propietarios y dan origen a
las denominadas islas de automatización.
Arquitectura general de una RTU.
Sistema de Comunicación.
El intercambio de información entre servidores y clientes se basa en la
relación de productor-consumidor. Los servidores de datos interrogan de
manera cíclica a los elementos de campo (polling), recopilando los datos
generados por registradores, autómatas, reguladores de proceso, etc.
• Línea telefónica, dedicada o no.
• Cable coaxial.
• Fibra óptica.
• Telefonía celular (GPRS, UMTS).
• Radio (enlaces de radio VHF, UHF, Microondas).
Buses especiales de comunicación proporcionan al operador la posibilidad
de comunicarse con cualquier punto, local o remoto, de la planta en
tiempo real.
Implementación de Comunicaciones
Topologías de los Sistemas de Comunicación.
Punto a punto: la relación es del tipo Maestro-
Esclavo. Un solo elemento remoto (RTU) está
conectado al sistema de control (MTU) mediante una
línea de comunicación
Multipunto dedicado: una variante del modelo
anterior. Un solo sistema de control conectado a
varias estaciones remotas mediante enlaces directos
permanentes. Esta configuración es delicada, pues
todo el tráfico de la red se centra en un solo punto,
la Unidad Central, que debe poder gestionar todo el
tráfico generado por el resto de elementos.
Las diversas combinaciones de los elementos que se comunican dan
lugar a topologías determinadas:
Topologías de los Sistemas de Comunicación.
Multipunto compartido estrella: tipo Maestro-
Esclavo. Esta configuración en estrella utiliza un solo
puerto de comunicaciones, realizándose el
intercambio de datos por turnos. Esto es posible
debido a que las estaciones remotas tienen
identificadores únicos.
Multipunto compartido en bus: similar al anterior,
pero con estructura Maestro-Esclavo, multimaestro
o Cliente-Servidor. Una o varias unidades centrales
están conectadas a una o varias estaciones remotas
mediante un medio común (bus). El acceso es
también por orden y está gestionado por el sistema
Maestro (polling).
Topologías de los Sistemas de Comunicación.
Multipunto compartido en anillo: Más robusta al
proporcionar dos caminos para la información. En
caso de fallo de un nodo el tráfico no se
interrumpe.
Generalmente cualquier aplicación de cierta envergadura utiliza varios de estos
métodos de forma simultánea, tanto en medios de transmisión como en
topologías. Esto permite su implantación de forma más eficiente, adaptando
los recursos técnicos al terreno y optimizando los costes.
SIMATIC HMI
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Conocimiento para la Automatización
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Configuraciones para sistemas monousuario
MPI (sólo S7) ,
SIMATIC NET PROFIBUS
SIMATIC NET Ethernet Industrial
SIMATIC S5 / S7 / TI505
o
PLCs de otros fabricantes
SIMATIC S5 / S7 / TI505
o
PLCs de otros fabricantes
WinCC
Ejemplo 2
Acoplamiento
via red
Ejemplo 1
Acoplamiento serie
Punto a punto
serie V.24 / TTY
DK3964R + RK512
COROS OP45
SIMATIC HMI
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Conocimiento para la Automatización
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Operación conjunta de WinCC y LS-B/WIN
SIMATIC NET
SIMATIC NET Ethernet Industrial :
- TF (Funciones Tecnológicas)
- Manejo de bloques
SIMATIC NET Profibus:
- Protocolo FMS
- Protocolo DP
MPI:
- Protocolo S7
Controladores lógicos
programables
WinCC LSB/WIN
SIMATIC HMI
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Conocimiento para la Automatización
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Configuración Servidor Cliente
SIMATIC NET
SIMATIC S5
SIMATIC S7-400
Bus terminal (Red de PC‘s)
SIMATIC NET
Ethernet industrial :
(S7), S5: TF (Funciones
Tecnológicas)
S7: Protocolo S7
SIMATIC NET
Profibus:
(S7), S5: FMS (PROFIBUS)
S7: Protocolo S7
SIMATIC
TI505
Cliente
1
Cliente
16
Servido
r
Todas las
aplicaciones
WinCC Servidor
Red.
...
Todas las
aplicaciones
WinCC
SIMATIC HMI
Siemens AG 1999. Reservados todos los derechos.©
Centro de Información y Formación
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Servidor
Red.
Multi - Cliente / Cliente Web
SIMATIC NET
SIMATIC S5
SIMATIC S7-400
Bus Terminal (Red de PC‘s)
SIMATIC
TI505
M-Cliente 1 M-Cliente 16
Todas las
aplicaciones
WinCC
Servidor
1
Cliente Web WinCC
Servidor Web
WinCC
Servidor
6...
Todas las
aplicaciones
WinCC
Todas las
aplicaciones
WinCC
Todas las
aplicaciones
WinCC Todas las
aplicaciones
WinCC
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Configuraciones del sistema
Nivel de gestión y
nivel de producción
Nivel de
dirección
corporativa
Nivel de supervisión
del proceso y nivel de
organización de la
producción
Nivel de automatización
WinN
T
Servidor 6M.-
Cliente
M.-Cliente
Servidor / Servidor
R.
Client
e
Client
e
Red de PC
Red LAN
Servido
r
Client
e
Client
e
SIMATIC NET
MPI
(no con S5)
S5 S7
Configuracione
s monousuario
con PC y OP
Configuraciones
multiusuario con
servidor y cliente
S5/S7 S5/S7S5/S7 S505 S505
Servidor 1...
...
Comunicación entre aplicaciones
Un programa del tipo HMI se ejecuta en un ordenador o Terminal gráfico y
unos programas específicos le permiten comunicarse con los dispositivos de
control de planta (hacia abajo) y los elementos de gestión (hacia arriba).
Estos programas son lo que denominamos controladores (o driver) de
comunicaciones. El driver realiza la función de traducción entre el lenguaje
del programa SCADA y el del Autómata (hacia abajo, por ejemplo, Profibus),
o entre el SCADA y la red de gestión de la empresa (hacia arriba, con
Ethernet, por ejemplo).
Generalmente la configuración del controlador de comunicaciones se realiza
durante la instalación del software principal o como programa de acceso
externo al ejecutar la aplicación principal.
Comunicación entre aplicaciones
Comunicación entre aplicaciones
Métodos de intercambio de información:
OPC
El estándar de intercambio de datos por excelencia se denomina OPC (OLE
for Process Control). Es un estándar abierto que permite un método fiable
para acceder a los datos desde aparatos de campo. El método de acceso
siempre es el mismo, sin depender del tipo y origen de los datos.
Se basa en la tecnología COM (Component Object Model), de Microsoft,
que permite definir cualquier elemento de campo mediante sus
propiedades, convirtiéndolo en una interfase. De esta manera es posible
conectar fácilmente cualquier elemento de campo con un servidor de
datos local (COM), o remoto (DCOM).
Comunicación entre aplicaciones
Los componentes OPC se clasifican en clientes o servidores:
Cliente OPC (OPC client): Es una aplicación que sólo utiliza datos, tal como hace
un paquete SCADA. Cualquier cliente OPC se puede comunicar con cualquier
servidor OPC sin importar el tipo de elemento que recoge esos datos (el aspecto
que veremos, desde el punto de vista de los datos, será siempre similar, sin
importar el fabricante del equipo).
Servidor OPC (OPC server)
Es una aplicación que realiza la recopilación de datos de los diversos elementos
de campo de un sistema automatizado y permite el acceso libre a estos elementos
desde otras aplicaciones que los soliciten (clientes OPC).
Comunicación entre aplicaciones
ODBC
Mediante ODBC (Open Data Base Connectivity), también de Microsoft
Windows, tenemos un estándar que permite a las aplicaciones el acceso a
datos en Sistemas de Gestión de Bases de Datos (Data Base Management
Systems) utilizando SQL como método estándar de acceso.
ODBC permite que una aplicación pueda acceder a varias bases de datos
mediante la inclusión del controlador correspondiente en la aplicación
que debe acceder a los datos.
La interfase ODBC define:
• Una librería de llamadas a funciones ODBC.
• La sintaxis SQL necesaria.
• Códigos de error estándar.
• El método de conexión a un Sistema de Gestión de Bases de Datos
• El formato de presentación de los datos
Comunicación entre aplicaciones
SQL
La aparición del estándar por excelencia para la comunicación con bases de
datos, SQL (Structured Query Language), permite una interfase común para el
acceso a los datos por parte de cualquier programa que se ciña al estándar SQL.
ASCII
Con el formato ASCII, común a prácticamente todas las aplicaciones informáticas,
tenemos un estándar básico de intercambio de datos. Es sencillo exportar e
importar datos de configuración, valores de variables, etc.
API
Las herramientas API (Application Programming Interfaces) permiten que el
usuario pueda adaptar el sistema a sus necesidades mediante rutinas de
programa propias escritas en lenguajes estandarizados, tales como Visual Basic,
C++, o Java, lo cual les confiere una potencia muy elevada y una gran versatilidad.
Sistemas de control industrial: evolución PLC SCADA

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Sistemas de control industrial: evolución PLC SCADA

  • 1. Sistemas de Control y Visualización de Procesos Industriales Taller 1 : Evolución y Desarrollo de los Sistemas de Control Industrial. SCADAs y PLC. MSc. Ing. Alejandro Cobos Castro Dpto. de Ingeniería Eléctrica . Fac. De Electromecánica. UC. Cuba alexjandro.cobos@reduc.edu.cu
  • 2. Contenido del Seminario Evolución y Desarrollo de los ordenadores digitales. Los Sistemas de Visualización Industrial. Generalidades de los Sistemas SCADA.
  • 3. Antecesores de los Sistemas de Visualización Existencia de cierto tipo de ábacos hacia el 2000 a. de C. En Europa, el uso del ábaco, muy extendido hasta la Edad Media, queda relegado al olvido con la incursión del sistema de numeración decimal por parte de los árabes. En 1620 Edmund Gunther (1581-1626), profesor de astronomía, inventó el método que lleva su nombre, colocando una escala logarítmica sobre una regla. En 1623 William Oughtret (1574-1660), inventó la primera regla de cálculo, permitía realizar cálculos básicos y complejos, funciones trigonométricas y exponentes.
  • 4. Antecesores de los Sistemas de Visualización En 1623 Wilhelm Schickard (1592-1635) construye el primer mecanismo de cálculo automático. No era una máquina programable, pasarían 200 años para que Charles Babbage presentara su máquina de diferencias y más de 300 para que Konrad Zuse terminara su primera computadora, la Z1. En el año 1642 la idea de conseguir un mecanismo de cálculo lleva a la aparición de la Pascalina. Inventada por Blaise Pascal (1623-1662 Leonardo DaVinci (1452-1519) esbozó la primera máquina capaz de realizar operaciones matemáticas
  • 5. Antecesores de los Sistemas de Visualización Charles Babbage (1791-1871), matemático inglés y catedrático en Cambridge, inventó una máquina capaz de calcular tablas matemáticas, la máquina de diferencias o "la locura de Babbage“. Entre 1847 y 1849 Babbage diseñó la segunda máquina de diferencias. En 1801 Joseph-Marie Jackard (1753-1834) inventó el telar automático. En 1833 Augusta Ada Lovelace oye hablar de "la locura de Babbage“,sugiere la adaptación del sistema de tarjetas perforadas aplicado en el telar de Jackard y escribe The Sketch of the Analytical Engine .
  • 6. Antecesores de los Sistemas de Visualización Hollerith fundó la Tabulating Machine Company. En 1911 la Tabulating Machine Company formó la Computing- Tabulating-Recording-Company. En 1924 cambia de nombre y adopta la denominación de International Business Machines Corporation (IBM) En los años 50 y 60 utilizaban teclados que sustituían las tarjetas perforadas para escribir un programa. En 1890 se realizó el censo de los EUA utilizando el sistema de tarjetas perforadas desarrollado por Herman Hollerith (1860-1929).
  • 7. Del Ábaco a los Ordenadores En 1937 Claude E. Shanon describe la utilización de la lógica simbólica y los números binarios y apunta sobre la conveniencia de la aplicación del álgebra de Boole. En 1938 Konrad Zuse, ingeniero civil alemán, construye una calculadora electromecánica. Era la Z1, completamente electromecánica, basada en aritmética binaria y capaz de leer tarjetas perforadas. En 1941 presenta la versión Z3, construida con relés y programable mediante cinta perforada. Era capaz de realizar una suma en menos de un segundo y multiplicar o dividir en tres segundos
  • 8. Del Ábaco a los Ordenadores En 1936 Alan Turing demostró que una máquina podría aprender y con ello nació el concepto de inteligencia artificial. Participó en el proyecto Colossus; una máquina capaz de descifrar los mensajes generados por su contendiente alemán Enigma. En 1946 se desarrolló un ordenador para el cálculo de trayectorias de tiro bautizado con el nombre de Integrador y Computador Numérico Electrónico, ENIAC. El ENIAC marcó el inicio de la era de las computadoras. En 1939, la Universidad de Harvard e IBM construyen uno de los primeros computadores electromecánicos: el MARK I, operativo en 1944.
  • 9. Del Ábaco a los Ordenadores En 1945 se desarrolla un lenguaje de programación llamado Plankalkül, base del futuro lenguaje ALGOL. En 1963 ya tenía la versión Z23. El Doctor John Vincent Atanasoff, catedrático de la Universidad de Iowa y Clifford Berry, estudiante graduado, desarrollaron oficialmente la primera computadora digital (ABC, Atanasoff Berry Computer) entre 1936 y 1942 En 1948, en los laboratorios Bell aparece, por primera vez, el término BIT ( Binary Digit, Dígito Binario) En 1969 Siemens absorbe la empresa de Zuse
  • 10. Del Ábaco a los Ordenadores El primer ordenador que utilizaba la aritmética binaria funcionó en 1949 se llamó EDVAC (Eletronic Discrete- Variable Automatic Computer). En 1951 Universal Computer saca al mercado la primera computadora comercial, UNIVAC I, cuyo primer cliente fue la Oficina del Censo de los Estados Unidos. En 1952 Grace Murray Hoper, desarrolló el primer programa que traducía las órdenes humanas a código binario. Le dieron el nombre de (COBOL). Primera generación (1951-1958) Segunda generación (1959-1964) Tercera generación (1964-1971) Cuarta generación (desde 1971)
  • 11. Desarrollo de los Sistemas de Visualización En los años 70 fabricantes de equipos como Siemens, Square-D y Allen-Bradley implementaron autómatas capaces de controlar grandes cantidades de entradas y salidas. Los años 80 experimentan la introducción de los micro PLC. Permitían realizar controles modulares que se adaptaban a las necesidades del momento y venían provistos de sistemas de programación genéricos (ladder o escalera) Se hace necesario para el control de un sistema tener información visual de cómo está funcionando. De un simple indicador de aguja se ha llegado a grandes paneles sinópticos que muestran el estado de grandes instalaciones.
  • 12. Desarrollo de los Sistemas de Visualización Los grandes cuadros de control empezaban a convertirse en monitores que podían mostrar la misma información. Varios fabricantes desarrollaron paquetes de software capaces de comunicarse con los sistemas de control existentes. Con la irrupción de Internet en el mundo de las comunicaciones industriales es posible conectarse con un sistema de control situado en cualquier lugar del mundo gracias a la tecnología Web-Server.
  • 13.
  • 14. Desarrollo de los Sistemas de Visualización Intellution Omron Siemens WinCC Rockwell Automation RS-View Wonderware InTouch GE-Fanuc Cimplicity IFIX SCS
  • 15. Generalidades de los Sistemas SCADA Definiciones para el término SCADA: SCADA es la tecnología que posibilita al usuario recoger datos de una o más instalaciones distantes y/o enviar instrucciones de control limitadas a estas instalaciones. (SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition by Stuart A. Boyer, publicada por ISA The Instrumentation, Systems, and Automation Society; 3rd edition). SCADA es un sistema que opera con señales codificadas en canales de comunicación para brindar control del equipamiento RTU o unidad terminal remota. (IEEE standard C37.1-1994, Definition, Specification, and Analysis of Systems Used for Supervisory Control, Data Acquisition, and Automatic Control).
  • 16. Generalidades de los Sistemas SCADA Un sistema SCADA puede definirse como una aplicación software especialmente diseñada para funcionar sobre ordenadores de control de producción con acceso a la planta mediante comunicación digital con los reguladores locales básicos e interfaces gráficas de alto nivel con el usuario. Los SCADA proporcionan un manejo de las operaciones productivas, implementan paradigmas de control más eficientes y mejoran la seguridad del personal y planta con datos en tiempo real. Estos beneficios se hacen posibles gracias al uso de hardware y software estándar en los sistemas SCADA en combinación con protocolos de comunicación mejorados y una conectividad incrementada a redes externas, incluyendo Internet.
  • 17. Primer Nivel de Aplicaciones Situadas en uno o varios nodos que contienen las herramientas necesarias para realizar el proceso de recuperación y almacenamiento de la información proveniente del proceso. P R O C E S S F IE L D B U S Estructura Genérica de un Sistema de Supervisión y Control
  • 18. Nivel Medio Se encuentran los servidores de datos y Web. Están capacitados para obtener información del nodo de Adquisición de Datos. A su vez este es capaz de almacenar la información proveniente del proceso en el servidor de datos e integrar el proceso de planta dentro del sistema de gestión empresarial. Nivel Final Existen los nodos denominados de visualización (clientes), que deben estar capacitados para intercomunicarse directamente con el proceso de planta a través del nodo de adquisición o realizar una recuperación de la información vía servidor de datos. Un cliente puede conectarse al sistema también por mediación del servidor Web. En estos casos existen diferencias de implementación, algunos solo ofrecen la posibilidad de visualizar información poniendo por objeción el problema de la seguridad, mientras que otros ofrecen la posibilidad de tomar el control total de la planta vía Internet
  • 19. Sistemas Industriales Abiertos (Open Industrial Systems OIS): Nueva generación de sistemas de control influenciados por la aparición de los sistemas abiertos en los sistemas administrativos y su impacto en la automatización integrada verticalmente.
  • 20. Ventajas y Objetivos de los SCADAs Economía: es más fácil ver qué ocurre en la instalación desde la oficina que enviar a un operario a realizar la tarea. Accesibilidad: control y mando sobre el proceso productivo desde RCMS, posibilidad de modificar los parámetros de funcionamiento de cada proceso, consultar el estado de las estaciones, detener sistemas. Mantenimiento: la adquisición de datos materializa la posibilidad de obtener datos de un proceso, almacenarlos y presentarlos al usuario. La aplicación se puede programar de manera que nos avise cuando se aproximen las fechas de revisión o cuando una máquina tenga más fallos de los considerados normales.
  • 21. Ventajas y Objetivos de los SCADAs Ergonomía: procura hacer que la relación entre el usuario y el proceso sea lo menos tirante posible. Los modernos ordenadores, con sus prestaciones gráficas, intentan sustituir a los grandes paneles. Gestión: todos los datos recopilados pueden ser valorados de múltiples maneras mediante herramientas estadísticas, gráficas y valores tabulados que permitan explotar el sistema con el mejor rendimiento posible. Flexibilidad: cualquier modificación de alguna de las características del sistema de visualización no significa un gasto en tiempo y medios, pues no hay modificaciones físicas.
  • 22. Ventajas y Objetivos de los SCADAs Conectividad: se buscan sistemas abiertos, es decir, sin secretos ni sorpresas para el integrador. La documentación de los protocolos de comunicación actuales permite la interconexión de sistemas de diferentes proveedores y evita la existencia de lagunas informativas que puedan causar fallos en el funcionamiento o en la seguridad. La IEEE define como sistema abierto todo aquel que proporciona los medios para poder funcionar correctamente con otros sistemas que operen bajo las mismas especificaciones que éste, siendo estas especificaciones de dominio público.
  • 23. Partes componentes de un SCADA. Un SCADA está formado por una o varias aplicaciones de software que tienen acceso a determinado proceso industrial. Esta aplicación se relaciona con el proceso mediante una comunicación digital con instrumentos, actuadores, y una interfaz gráfica para los operadores. • Adquisición, gestión primaria de alarmas y almacenado de datos provenientes del proceso. • Control del proceso, ya sea actuando sobre autómatas o bien directamente sobre el proceso a partir de entradas y salidas (E/S) remotas • Representación gráfica y animada de las variables medidas y señalización de alarmas. Además, mantener una arquitectura abierta y flexible con capacidad para nuevas adaptaciones, es una característica inherente a este tipo de software.
  • 24. Módulos comunes de un SCADA. • Configuración: permite al usuario definir el entorno de trabajo de su SCADA, adaptándolo a la aplicación particular que se desea desarrollar. • Interfaz gráfico del operador: proporciona al operador las funciones de control y supervisión de la planta. El proceso se representa mediante sinópticos gráficos almacenados en el ordenador de proceso y generados desde el editor. • Acceso al hardware: proporciona la configuración, control y lectura/ escritura de datos. • Módulo de proceso: ejecuta las acciones de mando preprogramadas a partir de los valores actuales de variables leídas.
  • 25. Módulos comunes de un SCADA. • Gestión y archivo de datos: se encarga del almacenamiento y procesamiento ordenado de los datos, de forma que otra aplicación o dispositivo pueda tener acceso a ellos. • Comunicaciones: se encarga de la transferencia de información entre la planta y la arquitectura hardware que soporta el SCADA, y entre ésta y el resto de elementos informáticos de gestión. Aquí hay que tener en cuenta los tipos de enlaces, configuración, formatos, protocolos, etc. El núcleo de la aplicación lo constituye el conjunto de interfaces de comunicación junto con los módulos de gestión de datos y tratamiento de alarmas en tiempo real. MMI: Man Machine Interface, Interfase Hombre-Máquina. HMI: Human Machine Interface, Interfase Humano-Máquina.
  • 26. Diagrama en Bloques de un SCADA
  • 27. Diagrama en Bloques de un SCADA En la mayoría de los casos se utilizan interfaces promovidas por Microsoft (por ejemplo: ODBC, DDE, COM, DCOM, ActiveX, SQL, OPC), aunque muchos programas siguen ofreciendo drivers específicos entre un tipo de autómatas programables y la aplicación SCADA, o APIs específicas, entre aplicaciones. La posibilidad de utilizar interfaces estándar tipo OPC (OLE for Process Control: un estándar de comunicación en el campo del control y supervisión de procesos.) nos garantiza que estamos ante un producto más abierto, capaz de comunicarse con nuevos tipos de autómatas o nuevas aplicaciones, sin que sea necesario desarrollar el driver específico entre SCADA y el nuevo PLC o aplicación.
  • 28. Red Industrial que soporta un SCADA
  • 29. SCADA de la Compañía Minera WMC • 148 Autómatas Programables (Allen Bradley, Citect y Siemens). • El paquete SCADA Citect. • 60 Estaciones de Operador. • 10 Servidores E/S (I/O Servers). • 2 Servidores de Gráficas (Trends Servers). • 2 Servidores de Alarmas e Informes. • 2 Servidores de Windows NT. • 2 Servidores Microsoft SQL (Almacenamiento). PRESTACIONES DEL SISTEMA  3 000 000 de adquisiciones /hora (señales digitales).  63387 alarmas chequeadas / segundo.  20 445 señales analógicas (3500 se almacenan cada 2s).  200 Gráficas por configuración online.  14Gb de Datos accesibles de cualquier nodo.
  • 31. Unidad Central (MTU, Master Terminal Unit) Centraliza el mando del sistema. Se hace uso extensivo de protocolos abiertos, lo cual permite la interoperabilidad de multiplataformas y multisistemas. Se encarga de: •Gestionar las comunicaciones. •Recopilar los datos de todas las estaciones remotas (RTU). •Envío de información. •Comunicación con los Operadores. •Análisis. •Impresión. •Visualización de datos. •Mando. •Seguridad.
  • 32. Unidad Remota (RTU, Remote Terminal Unit) Por Unidad o Estación Remota, se define aquel conjunto de elementos dedicados a labores de control y/o supervisión de un sistema, alejados del Centro de Control y comunicados mediante algún canal de comunicación. • RTU (Remote Terminal Unit): especializados en comunicación. • PLC (Programmable Logic Controller): tareas generales de control. • IED (Intelligent Electronic Device): tareas específicas de control. Tecnologías que venden productos y brindan soporte y garantía directa a Cuba
  • 33. Remote Terminal (RTU) Con la introducción de sistemas inteligentes aparecen las funciones de recogida y procesamiento de datos, así como de seguridad ante accesos sin autorización o situaciones anómalas que puedan perjudicar el funcionamiento de la estación y provocar daños en sus componentes. Las Unidades Remotas suelen estar basadas en ordenadores especiales que controlan directamente el proceso mediante tarjetas convertidoras adecuadas o que se comunican con los elementos de control (PLC, Reguladores) mediante los protocolos de comunicación adecuados.
  • 34. Programmable Logic Controller Los controladores lógicos programables o PLC (Programmable Logic Controller), empezaron como sistemas de dedicación exclusiva al control de instalaciones, máquinas o procesos. Con el tiempo han ido evolucionando, incorporando cada vez más prestaciones en forma de módulos de ampliación, entre ellos los Procesadores de Comunicaciones, que han hecho desvanecerse la línea divisoria entre RTU y PLC, quedando incluidas todas las prestaciones en el PLC. A su vez, los PLC pueden tener elementos distribuidos con los cuales se comunican a través de sistemas de comunicación llamados Buses de Campo.
  • 35. Intelligent Electronic Device Son los denominados periféricos inteligentes. Se trata de elementos con propiedades de decisión propias (programas) que se ocupan de tareas de control, regulación y comunicación. Dentro de esta clasificación se pueden encontrar elementos tales como PCL, Reguladores, Variadores de Frecuencia, Registradores, Procesadores de comunicaciones, Generadores de tiempo y frecuencia, Controladores de energía reactiva, Transductores, etc. Es todavía habitual encontrar que muchos de estos elementos utilizan protocolos propietarios y dan origen a las denominadas islas de automatización.
  • 37. Sistema de Comunicación. El intercambio de información entre servidores y clientes se basa en la relación de productor-consumidor. Los servidores de datos interrogan de manera cíclica a los elementos de campo (polling), recopilando los datos generados por registradores, autómatas, reguladores de proceso, etc. • Línea telefónica, dedicada o no. • Cable coaxial. • Fibra óptica. • Telefonía celular (GPRS, UMTS). • Radio (enlaces de radio VHF, UHF, Microondas). Buses especiales de comunicación proporcionan al operador la posibilidad de comunicarse con cualquier punto, local o remoto, de la planta en tiempo real.
  • 38.
  • 40. Topologías de los Sistemas de Comunicación. Punto a punto: la relación es del tipo Maestro- Esclavo. Un solo elemento remoto (RTU) está conectado al sistema de control (MTU) mediante una línea de comunicación Multipunto dedicado: una variante del modelo anterior. Un solo sistema de control conectado a varias estaciones remotas mediante enlaces directos permanentes. Esta configuración es delicada, pues todo el tráfico de la red se centra en un solo punto, la Unidad Central, que debe poder gestionar todo el tráfico generado por el resto de elementos. Las diversas combinaciones de los elementos que se comunican dan lugar a topologías determinadas:
  • 41. Topologías de los Sistemas de Comunicación. Multipunto compartido estrella: tipo Maestro- Esclavo. Esta configuración en estrella utiliza un solo puerto de comunicaciones, realizándose el intercambio de datos por turnos. Esto es posible debido a que las estaciones remotas tienen identificadores únicos. Multipunto compartido en bus: similar al anterior, pero con estructura Maestro-Esclavo, multimaestro o Cliente-Servidor. Una o varias unidades centrales están conectadas a una o varias estaciones remotas mediante un medio común (bus). El acceso es también por orden y está gestionado por el sistema Maestro (polling).
  • 42. Topologías de los Sistemas de Comunicación. Multipunto compartido en anillo: Más robusta al proporcionar dos caminos para la información. En caso de fallo de un nodo el tráfico no se interrumpe. Generalmente cualquier aplicación de cierta envergadura utiliza varios de estos métodos de forma simultánea, tanto en medios de transmisión como en topologías. Esto permite su implantación de forma más eficiente, adaptando los recursos técnicos al terreno y optimizando los costes.
  • 43. SIMATIC HMI Siemens AG 1999. Reservados todos los derechos.© Centro de Información y Formación Conocimiento para la Automatización Fecha: 04.01.17 Archivo: SWINCC01e.43 Configuraciones para sistemas monousuario MPI (sólo S7) , SIMATIC NET PROFIBUS SIMATIC NET Ethernet Industrial SIMATIC S5 / S7 / TI505 o PLCs de otros fabricantes SIMATIC S5 / S7 / TI505 o PLCs de otros fabricantes WinCC Ejemplo 2 Acoplamiento via red Ejemplo 1 Acoplamiento serie Punto a punto serie V.24 / TTY DK3964R + RK512 COROS OP45
  • 44. SIMATIC HMI Siemens AG 1999. Reservados todos los derechos.© Centro de Información y Formación Conocimiento para la Automatización Fecha: 04.01.17 Archivo: SWINCC01e.44 Operación conjunta de WinCC y LS-B/WIN SIMATIC NET SIMATIC NET Ethernet Industrial : - TF (Funciones Tecnológicas) - Manejo de bloques SIMATIC NET Profibus: - Protocolo FMS - Protocolo DP MPI: - Protocolo S7 Controladores lógicos programables WinCC LSB/WIN
  • 45. SIMATIC HMI Siemens AG 1999. Reservados todos los derechos.© Centro de Información y Formación Conocimiento para la Automatización Fecha: 04.01.17 Archivo: SWINCC01e.45 Configuración Servidor Cliente SIMATIC NET SIMATIC S5 SIMATIC S7-400 Bus terminal (Red de PC‘s) SIMATIC NET Ethernet industrial : (S7), S5: TF (Funciones Tecnológicas) S7: Protocolo S7 SIMATIC NET Profibus: (S7), S5: FMS (PROFIBUS) S7: Protocolo S7 SIMATIC TI505 Cliente 1 Cliente 16 Servido r Todas las aplicaciones WinCC Servidor Red. ... Todas las aplicaciones WinCC
  • 46. SIMATIC HMI Siemens AG 1999. Reservados todos los derechos.© Centro de Información y Formación Conocimiento para la Automatización Fecha: 04.01.17 Archivo: SWINCC01e.46 Servidor Red. Multi - Cliente / Cliente Web SIMATIC NET SIMATIC S5 SIMATIC S7-400 Bus Terminal (Red de PC‘s) SIMATIC TI505 M-Cliente 1 M-Cliente 16 Todas las aplicaciones WinCC Servidor 1 Cliente Web WinCC Servidor Web WinCC Servidor 6... Todas las aplicaciones WinCC Todas las aplicaciones WinCC Todas las aplicaciones WinCC Todas las aplicaciones WinCC
  • 47. SIMATIC HMI Siemens AG 1999. Reservados todos los derechos.© Centro de Información y Formación Conocimiento para la Automatización Fecha: 04.01.17 Archivo: SWINCC01e.47 Configuraciones del sistema Nivel de gestión y nivel de producción Nivel de dirección corporativa Nivel de supervisión del proceso y nivel de organización de la producción Nivel de automatización WinN T Servidor 6M.- Cliente M.-Cliente Servidor / Servidor R. Client e Client e Red de PC Red LAN Servido r Client e Client e SIMATIC NET MPI (no con S5) S5 S7 Configuracione s monousuario con PC y OP Configuraciones multiusuario con servidor y cliente S5/S7 S5/S7S5/S7 S505 S505 Servidor 1... ...
  • 48. Comunicación entre aplicaciones Un programa del tipo HMI se ejecuta en un ordenador o Terminal gráfico y unos programas específicos le permiten comunicarse con los dispositivos de control de planta (hacia abajo) y los elementos de gestión (hacia arriba). Estos programas son lo que denominamos controladores (o driver) de comunicaciones. El driver realiza la función de traducción entre el lenguaje del programa SCADA y el del Autómata (hacia abajo, por ejemplo, Profibus), o entre el SCADA y la red de gestión de la empresa (hacia arriba, con Ethernet, por ejemplo). Generalmente la configuración del controlador de comunicaciones se realiza durante la instalación del software principal o como programa de acceso externo al ejecutar la aplicación principal.
  • 50. Comunicación entre aplicaciones Métodos de intercambio de información: OPC El estándar de intercambio de datos por excelencia se denomina OPC (OLE for Process Control). Es un estándar abierto que permite un método fiable para acceder a los datos desde aparatos de campo. El método de acceso siempre es el mismo, sin depender del tipo y origen de los datos. Se basa en la tecnología COM (Component Object Model), de Microsoft, que permite definir cualquier elemento de campo mediante sus propiedades, convirtiéndolo en una interfase. De esta manera es posible conectar fácilmente cualquier elemento de campo con un servidor de datos local (COM), o remoto (DCOM).
  • 51. Comunicación entre aplicaciones Los componentes OPC se clasifican en clientes o servidores: Cliente OPC (OPC client): Es una aplicación que sólo utiliza datos, tal como hace un paquete SCADA. Cualquier cliente OPC se puede comunicar con cualquier servidor OPC sin importar el tipo de elemento que recoge esos datos (el aspecto que veremos, desde el punto de vista de los datos, será siempre similar, sin importar el fabricante del equipo). Servidor OPC (OPC server) Es una aplicación que realiza la recopilación de datos de los diversos elementos de campo de un sistema automatizado y permite el acceso libre a estos elementos desde otras aplicaciones que los soliciten (clientes OPC).
  • 52.
  • 53. Comunicación entre aplicaciones ODBC Mediante ODBC (Open Data Base Connectivity), también de Microsoft Windows, tenemos un estándar que permite a las aplicaciones el acceso a datos en Sistemas de Gestión de Bases de Datos (Data Base Management Systems) utilizando SQL como método estándar de acceso. ODBC permite que una aplicación pueda acceder a varias bases de datos mediante la inclusión del controlador correspondiente en la aplicación que debe acceder a los datos. La interfase ODBC define: • Una librería de llamadas a funciones ODBC. • La sintaxis SQL necesaria. • Códigos de error estándar. • El método de conexión a un Sistema de Gestión de Bases de Datos • El formato de presentación de los datos
  • 54. Comunicación entre aplicaciones SQL La aparición del estándar por excelencia para la comunicación con bases de datos, SQL (Structured Query Language), permite una interfase común para el acceso a los datos por parte de cualquier programa que se ciña al estándar SQL. ASCII Con el formato ASCII, común a prácticamente todas las aplicaciones informáticas, tenemos un estándar básico de intercambio de datos. Es sencillo exportar e importar datos de configuración, valores de variables, etc. API Las herramientas API (Application Programming Interfaces) permiten que el usuario pueda adaptar el sistema a sus necesidades mediante rutinas de programa propias escritas en lenguajes estandarizados, tales como Visual Basic, C++, o Java, lo cual les confiere una potencia muy elevada y una gran versatilidad.

Notas del editor

  1. ConfiguracionesLos sistemas monousuario se usan en aplicaciones pequeñas (número de tags), pero también pueden ser la interfase de operador para componentes independientes del sistema. Stand-AloneUn sistema monousuario trabaja como stand-alone (nodo aislado) cuando tiene todo lo necesario para operar. Estos acoplamientos punto a punto y LAN componen el nivel de automatización.
  2. ExpansiónCOROS LS- B a WinCC o WinCC a COROS LS- B. Algunos clientes frecuentemente solicitan más adelante una expansión de sistemas LS- B o máquinas ya implementados. WinCC es compatible con la interfase de operador Siemens COROS LS-B. IntegraciónLas variadas posibilidades de comunicación de WinCC hacen posible tener una operación paralela de COROS LS- B y WinCC a través de SIMATIC NET o de la interfase MPI. NotaPuede expandir un sistema existente que tenga COROS LS-B y WinCC con un COROS LS-B adicional.
  3. Servidor ClienteLa configuración Servidor Cliente hace posible tener hasta 16 terminales de operador conectadas a un Servidor. Servidor redundanteCuando opera dos estaciones WinCC en paralelo, se realliza un ajuste de archivos automáticamente en runtime o tras el fallo de un Servidor.La conexión automática de un cliente al Servidor activo garantiza la continua ejecución y operación del proceso. IndicaciónSistema multiusuario (128 Mbyte de memoria principal) Número de Clientes por Servidor con terminal de operador3Número de Clientes por Servidor sin terminal de operador 16Número de Clientes por Servidor con licencia Workstation 2
  4. Multi-ClienteHasta 6 proyectos Servidor pueden ser mezclados en el Multi-Cliente.De esta forma, puede distribuir la carga de los Servidores. Servidor redundante Puede usar Servidores Redundantes para el Multi-Cliente. NotaSistema multiusuario (128 Mbyte de memoria principal) Número de Clientes por Servidor con terminal de operador3Número de Clientes por Servidor sin terminal de operador 16Número de Clientes por Servidor con licencia Workstation2 Navegador Web WinCC Web Navigator Server (Licencia para 3 / 10 / 25 / 50 Clientes)Herram. Software:WinCC Version 5Expansión WinCC Web Navigator Server Internet Information Server - IISSistema operativo:Windows NT 4.0( Workstation o Server, dependiendo del número de Clientes)Web Navigator Client (sin licencia WinCC) Herram. Software:Internet Explorer 4.01 SP1 Netscape 4.0 más Active X PlugIn (o superior)Expansión WinCC Web Navigator Client Sistema operativo:Windows 95/98 o NT 4.0
  5. ConfiguracionesEsta diapositiva ilustra las posibilidades de configuración flexible de WinCC. Windows NT- Tareas de visualización extensiva pueden ser combinadas con sistemas multiusuario. - Un servidor toma el control de la conexión con el proceso.- Una red de PC conecta los demás clientes con un servidor.- Los clientes reciben datos del servidor.- Incluso computadores de orden superior del nivel de gestión pueden acceder a datos de WinCC via bus terminal.- El bus de proceso SIMATIC Ethernet Industrial se puede usar también como un bus terminal para aplicaciones industriales en ambientes rudos. Opción- Doble servidor redundante. - OPC (Open Process Communication).