SISTEMAS SCADA

Indice
1.
Descripción general del sistema de
control
2. Arquitectura del
Software
3. Arquitectura del
Hardware
4. Introducción a los sistemas
SCADA

1. Descripción general del sistema de
control

El GTC consiste en un conjunto de subsistemas que deben
trabajar de forma coordinada. Estos subsistemas se encuentran
distribuidos físicamente en las instalaciones del GTC. La
responsabilidad del sistema de
control es el
control y
monitorización de estos subsistemas y proporcionar una
interfaz de usuario homogénea.
La arquitectura
física del
sistema de control consistirá en una serie de
computadores, equipos electrónicos, sensores y
actuadores interconectados. Estos elementos serán
responsables del control directo de los diferentes subsistemas
del GTC. El sistema de control será responsable de otras
tareas (e.g. planificación de observaciones, archivo de los
datos,
análisis de la calidad de los
datos) para lo
cual existirán un número de estaciones de trabajo
conectadas a través de una o más redes de área local,
las cuales proveerán acceso a un grupo de
servicios
centralizados (por ejemplo, catálogos, archivos).
Una arquitectura de
software abierta,
flexible, distribuida y orientada a objetos será utilizada
con el objeto de proveer acceso independiente de la
localización a los diferentes servicios
distribuidos. Además, estos servicios son requeridos para
garantizar un nivel de calidad de
servicio. La implementación de esta arquitectura
será simplificada mediante el uso de middleware
distribuido. Este middleware asegurará mediante una
política
de planificación correcta, que todas las
tareas tendrán los recursos
necesarios. Suministrará un esqueleto "plug&play"
donde los diferentes componentes del software de control
serán conectados. Esta arquitectura suministrará un
entorno homogéneo tal, que el tiempo y coste de
desarrollo de
los diferentes componentes será reducido.

2. Arquitectura del
Software

La arquitectura del sistema de control consistirá
en un conjunto altamente integrado de sistemas
distribuidos por medio de redes en una organización jerárquica. Esta
jerarquía será organizada siguiendo el model
cliente–servidor. El
sistema de control operará en tiempo real
(quasi-real time), con una jerarquía de niveles de control
y comunicaciones
entre procesos.
Habrá un gran número de puntos de control y por lo
tanto, de procesos para
controlarlos. Los planes actuales complan varios procesos
front-end, procesos, estaciones de trabajo y servidores.
Al igual que en otros dominios (aviación, telecomunicaciones, multimedia),
garantía de tiempo real es necesaria en el sistema de
control de las redes de comunicación, en los sistemas
operativos y en los componentes middleware subyacentes, con
el objetivo de
satisfacer la calidad de
servicio
requerida.
Los elementos de proceso del
sistema de control pueden utilizar una implementación
estándar en tiempo real de CORBA (Common Object Request
Broker Architecture) para la
comunicación entre objetos a través de
redes.
Además, la especificación de interfaces será
muy importante para el mantenimiento
y conservación de la inversión teninendo en cuenta los
rápidos cambios tecnológicos. Por ello serán
usados estándars abiertos como RT POSIX o ATM, y también
CORBA.

3. Arquitectura del
Hardware

La arquitectura del hardware del sistema de
control será totalmente distribuida. Consistirá en
nodos VME llamados unidades de control locales (LCU) con
capacidad de proceso en
tiempo real conectados directamente a dispositivos físicos
del GTC. Estas conexiones serán capaces de usar un
conjunto variado de buses de control (ej., CAN bus, GPIB, Bitbus). Otros
nodos de alto nivel llevarán a cabo funciones de
coordinación y ofrecerán servicios
críticos al resto de los nodos (ej., envío de
eventos,
logging, monitorización, planificación). Ambas, LCU
y las unidades de coordinación, serán conectadas por
medio de uno o más ATM nodos, para formar la
llamada red de
control. Esta arquitectura permitirá una
configuración dinámica del tráfico del tal forma
que cada nodo tendrá un ancho de banda adecuado a sus
necesidades. En las circunstancias en las que el ancho de banda
es muy grande, serán usados otros interfaces como SCI o
Fiber Channel, Sin embargo, cuando el ancho de banda no sea
problema, se podrían usar interfaces más baratos
como Ethernet o
Fast-Ethernet.

4. Introducción a los sistemas
SCADA

Definición de sistema SCADA.
SCADA es el acrónimo de Supervisory Control And Data
Acquisition (Supervisión, Control y Adquisición
de Datos).
Un SCADA es un sistema basado en computadores que permite
supervisar y controlar a distancia una instalación de
cualquier tipo. A diferencia de los Sistemas de
Control Distribuido, el lazo de control es GENERALMENTE
cerrado por el operador. Los Sistemas de
Control Distribuido se caracterizan por realizar las acciones de
control en forma automática. Hoy en día es
fácil hallar un sistema SCADA realizando labores de
control automático en cualquiera de sus niveles, aunque su
labor principal sea de supervisión y control por parte del
operador. En la tabla No. 1 se muestra un cuadro
comparativo de las principales características de los sistemas SCADA y
los sistemas de Control Distribuído (DCS) (ESTAS Características no son limitantes para uno
u otro tipo de sistemas, son típicas).

Tabla no. 1: algunas diferencias típicas entre
sistemas SCADA y DCS.

El flujo de la información en los sistemas SCADA es como
se describe a continuación: El FENÓMENO
FÍSICO lo constituye la variable que deseamos medir.
Dependiendo del proceso, la naturaleza del
fenómeno es muy diversa: presión,
temperatura,
flujo, potencia,
intensidad de corriente, voltaje, ph, densidad, etc.
Este fenómeno debe traducirse a una variable que sea
inteligible para el sistema SCADA, es decir, en una variable
eléctrica. Para ello, se utilizan los SENSORES o
TRANSDUCTORES.
Los SENSORES o TRANSDUCTORES convierten las variaciones del
fenómeno físico en variaciones proporcionales de
una variable eléctrica. Las variables
eléctricas más utilizadas son: voltaje, corriente,
carga, resistencia o
capacitancia.
Sin embargo, esta variedad de tipos de señales
eléctricas debe ser procesada para ser entendida por el
computador
digital. Para ello se utilizan ACONDICIONADORES DE SEÑAL,
cuya función es
la de referenciar estos cambios eléctricos a una misma
escala de
corriente o voltaje. Además, provee aislación
eléctrica y filtraje de la señal con el objeto de
proteger el sistema de transientes y ruidos originados en el
campo.
Una vez acondicionada la señal, la misma se convierte en
un valor digital
equivalente en el bloque de CONVERSIÓN DE DATOS.
Generalmente, esta función es
llevada a cabo por un circuito de conversión
analógico/digital. El computador
almacena esta información, la cual es utilizada para su
ANÁLISIS y para la TOMA DE
DECISIONES. Simultáneamente, se MUESTRA LA
INFORMACIÓN al usuario del sistema, en tiempo real.
Basado en la información, el operador puede TOMAR LA
DECISIÓN de realizar una acción de control sobre el
proceso. El operador comanda al computador a realizarla, y de
nuevo debe convertirse la información digital a una
señal eléctrica. Esta señal eléctrica
es procesada por una SALIDA DE CONTROL, el cual funciona como un
acondicionador de señal, la cual la escala para
manejar un dispositivo dado: bobina de un relé, setpoint
de un controlador, etc.

Necesidad de un sistema SCADA.
Para evaluar si un sistema SCADA es necesario para manejar una
instalación dada, el proceso a controlar debe cumplir las
siguientes características:
a) El número de variables del
proceso que se necesita monitorear es alto.
b) El proceso está geográficamente distribuido.
Esta condición no es limitativa, ya que puede instalarse
un SCADA para la supervisión y control de un proceso
concentrado en una localidad. c) Las información del
proceso se necesita en el momento en que los cambios se producen
en el mismo, o en otras palabras, la información se
requiere en tiempo real.
d) La necesidad de optimizar y facilitar las operaciones de la
planta, así como la toma de
decisiones, tanto gerenciales como operativas.
e) Los beneficios obtenidos en el proceso justifican la inversión en un sistema SCADA. Estos
beneficios pueden reflejarse como aumento de la efectividad de la
producción, de los niveles de seguridad,
etc.

f) La complejidad y velocidad del
proceso permiten que la mayoría de las acciones de
control sean iniciadas por un operador. En caso contrario, se
requerirá de un Sistema de Control Automático, el
cual lo puede constituir un Sistema de Control Distribuido,
PLC's,
Controladores a Lazo Cerrado o una combinación de
ellos.

Funciones.
Dentro de las funciones
básicas realizadas por un sistema SCADA están las
siguientes:
a) Recabar, almacenar y mostrar información, en forma
continua y confiable, correspondiente a la
señalización de campo: estados de dispositivos,
mediciones, alarmas, etc.
b) Ejecutar acciones de control iniciadas por el operador, tales
como: abrir o cerrar válvulas,
arrancar o parar bombas, etc.
c) Alertar al operador de cambios detectados en la planta, tanto
aquellos que no se consideren normales (alarmas) como cambios que
se produzcan en la operación diaria de la planta (eventos). Estos
cambios son almacenados en el sistema para su posterior
análisis.
d) Aplicaciones en general, basadas en la información
obtenida por el sistema, tales como: reportes, gráficos de tendencia, historia de variables,
cálculos, predicciones, detección de fugas,
etc.

Autor:

Carmen D'Sousa
cecidsousa[arroba]cantv.net