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Human Machine Interface – HMI.
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Indice
Sistemas SCADA.
Introducción a los HMI.
HMI Software.
Labview (NI).
IFIX (GE/Fanuc).
HMI Hardware.
Pantallas HMI.
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SCADA
Introducción.
SCADA es el acrónimo de Supervisory Control and Data Acquisition (Supervisión, Control y Adquisición de Datos).
Es una sistema informático especialmente diseñada para funcionar sobre controladores en el control de procesos, proporcionando comunicación con los dispositivos de campo y controlando el proceso de forma automática desde la pantalla del ordenador.
También provee de toda la información que se genera en el proceso productivo a diversos usuarios, tanto del mismo nivel como de otros usuarios supervisores dentro de la empresa.
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SCADA
Introducción.
Entonces, damos el nombre de SCADA a cualquier software que permita el acceso a datos remotos de un proceso y permita, utilizando las herramientas de comunicación necesarias en cada caso, el control del mismo.
Atendiendo a la definición vemos que no se trata de un sistema de control, sino de una utilidad software de monitorización o supervisión, que realiza la tarea de interfase entre los niveles de control (PLC) y los de gestión a un nivel superior.
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SCADA
Un sistema SCADA usualmente consiste de las siguientes subsistemas:
Interfaz Hombre/Máquina (HMI), es el dispositivo o herramienta gráfica que presenta los datos del proceso al operador. Además de, mediante este subsistema, manipular el proceso.
Sistema de Supervisión (Computador) que obtiene información del proceso y que envía ordenes al proceso.
Unidades Terminales Remotas (RTU) las que conectan los sensores del proceso, convirtiendo las señales en datos digitales y enviando esta infromación al sistema de Supervisión.
Controladores (PLC) Usados como elementos de campo, por su versatilidad, economía, flexibilidad y configuración. Para el control directo de los actuadores.
Red de Comunicación, la infraestructura necesaria para comunicar el sistema de supervisión con los RTUs.
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SCADA
Línea de extrusionado (realizado con WinCC, Siemens)
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SCADA
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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
Tipos de HMI:
Descontando el método tradicional, podemos distinguir básicamente dos tipos de HMIs:
Terminal de Operador, consistente en un dispositivo, generalmente construido para ser instalado en ambientes agresivos, donde pueden ser solamente de despliegues numéricos, o alfanuméricos o gráficos. Pueden ser además con pantalla sensible al tacto (touch screen)
PC + Software, esto constituye otra alternativa basada en un PC en donde se carga un software apropiado para la aplicación. Como PC se puede utilizar cualquiera según lo exija el proyecto, en donde existen los llamados Industriales (para ambientes agresivos), los de panel (Panel PC) que se instalan en gabinetes dando una apariencia de terminal de operador, y en general veremos muchas formas de hacer un PC, pasando por el tradicional PC de escritorio.
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HMI
Software HMI:
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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HMI
Ejemplo de HMI basado en Software
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HMI
Ejemplo de HMI – Terminales
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HMI
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 herramientas
del panel frontal
Leyenda del
gráfico
Control
Booleano
Gráfico de
Forma de onda
Icono
Leyenda de
La grafica
Leyenda de
la escala
Panel Frontal
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Labview
Cableado
de
datos
Terminal
grafica
SubVI
Estructura
While loop
Barra de
Herramientas
Del diagrama de Bloque
Funcion de
dividir
Constante
numerico
Funcion de
tiempo
Terminal de control
booleano
Diagrama de Bloques
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Labview
Sub 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.
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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.
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HMI – Hardware
Principales fabricantes:
National Instruments.
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HMI – Hardware
Principales fabricantes:
GE Fanuc.
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HMI – Hardware
Principales fabricantes:
Omron.
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HMI – Hardware
Principales fabricantes:
Siemens.
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HMI – Hardware
Principales fabricantes:
Delta.