Download - SCADA y HMI
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Sistemas
SCADA
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UNIDAD I Automatizacin y Comunicaciones
Fundamentos de control de procesos
Sistemas SCADA Fundamentos y Definiciones
SCADA viene de las siglas: "Supervisory Control And Data Acquisition"; es decir: hace
referencia a un sistema de adquisicin de datos y control supervisor.
Tradicionalmente se define a un SCADA como un sistema que permite:
Supervisar una planta o proceso por medio de una estacin central que hace de Master
(llamada tambin estacin maestra o unidad terminal maestra, MTU) y una o varias unidades
remotas (generalmente RTUs) por medio de las cuales se hace el control / adquisicin de
datos hacia / desde el campo.
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Sistemas SCADA Fundamentos y Definiciones
Consiste de un conjunto de infraestructura de hardware y software que converge de tal
manera que se pueda mantener una supervisin general de una empresa en el contexto
globalizado del mundo actual.
Es un concepto similar a lo que en Mecatronica se denomina CIM (Manufactura
Integrada por Computadora ), pueden ser industrialmente entonces considerados como
sinnimos.
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Fundamentos de control de procesos
Sistemas SCADA Fundamentos y Definiciones
Las redes de campo constituyen ahora la infraestructura de los sistemas SCADA y DCS,
que poco a poco han ganando aceptacin como una herramienta confiable y til en la
operacin tcnico administrativa de una planta industrial
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Sistemas SCADA Fundamentos y Definiciones
Necesidad de un sistema SCADAPara evaluar si un sistema SCADA es necesario para manejar una instalacin dada, el
proceso a controlar debe cumplir las siguientes caractersticas:
1. Que el nmero de variables del proceso que se necesita monitorear sea alto.
2. El proceso debe tener transmisores y actuadores geogrficamente distribuidos.
3. La informacin del proceso se necesita en el momento en que los cambios se producen, la
informacin se requiere en tiempo real.
4. Que exista la necesidad de optimizar y facilitar las operaciones de la planta, as como la
toma de decisiones, tanto gerenciales como Operativas.
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Necesidad de un sistema SCADA
5. Que los beneficios obtenidos en el proceso a ser controlado
justifiquen la inversin en un sistema SCADA. Estos beneficios
pueden reflejarse en aumento de la produccin, de la confiabilidad,
de los niveles de seguridad, etc.
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Fundamentos de control de procesos
Sistemas SCADA Fundamentos y Definiciones
Funciones de un sistema SCADA
Dentro de las funciones bsicas realizadas por un sistema SCADA estn las siguientes:
1. Automatizacin: Se refiere a recabar, almacenar y mostrar informacin, en
forma
continua y confiable, desde los equipos de campo: estados de dispositivos,
magnitud de variables. Tambin se refiere a ejecutar en forma automtica
disparo de alarmas para que el operador pueda notar un estado anormal en el
proceso.
2. Supervisin: Por medio de la HMI mostrar y / o alertar al operador de cambios
detectados en la planta, tanto aquellos que no se consideren normales (alarmas)
como cambios que se produzcan en la operacin diaria de la planta (eventos).
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Sistemas SCADA Fundamentos y Definiciones
Funciones de un sistema SCADA
3. Manejo de alarmas: Disparar alarmas en forma automtica para que el
usuario pueda ejecutar acciones que controlen las situaciones anmalas que las
generaron.
4. Generacin de reportes: Basadas en la informacin obtenida por el sistema
es posible generar: reportes, grficos de tendencia, historia de variables,
clculos, predicciones, deteccin de fugas, etc.
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Sistemas SCADA Fundamentos y Definiciones
SUPERVISIN
Supervisin, que significa que un operador humano es el que al final tiene la
ltima decisin sobre operaciones, generalmente crticas, de una planta
industrial. La importancia de esta definicin est en que se contrapone a la idea
generalizada, que a veces si se hace, de que en la unidad master se hace control
automtico del proceso supervisado.
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HMI
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- El significado de HMI es Human Machine Interface o Interface Hombre
Mquina.
- Tambin se lo denomina Sistema Supervisorio.
- Es el software que corre en la Workstation del operador para proporcionarle
facilidad de dominar y visualizar el proceso.
HMI. Definicin
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- Esta tecnologa permite que no solamente le pueda mostrar en forma grfica la
informacin que tiene el PLC sino que tambin le permite al operador dar
comandos al PLC para que ste realice la ejecucin final en el proceso.
- Un HMI simplifica la complejidad de
los datos que tiene el PLC en su memoria
con respecto al proceso.
HMI. Definicin
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HMI Caracterstica.- Un HMI puede tener tambin vnculos con una base de datos.- Proporciona las tendencias, los datos de diagnstico y manejo de la
informacin,- Esquemas detallados para un sensor o mquina en particular.- Cualquier HMI del mercado podra comunicarse o ser compatible con cualquier
PLC de otras marcas. sta se usa desde aplicaciones pequeas, comocontroladores de temperatura, hasta aplicaciones muy grandes como el control deplantas nucleares.
HMI
Las dos siguientes interfaces que a continuacin
se muestran, permiten al operador visualizar y
operar una mquina o incluso partes de un proceso
DTAM Micro de la marca Allen Bradley
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Panel View 900 Monocromtico de Allen Bradley
Es utilizado con el PLC del sistema de
ESD (parado de emergencia).
Nos permite visualizar el estado
de los sistemas de ESD y tambin
dar comandos de Reset y ACK de
cualquier evento adems de tener
acceso a poner en Bypass cualquier
permisivo. En esta aplicacin particular se est utilizando todas las
funciones que sta interface puede proveer como: Registro de alarmas,
comandos de reset, comandos de cambio de set points, comandos de
arranque/parada y open/close, comandos para el control de PIDs.
HMI
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Panel View 1500 Touch Screen de Allen Bradley
Esta interface es una de las ltimas tecnologas en Panel View, que se acerca bastante a las
caractersticas de un HMI. En nuestro caso est utilizado en el quinto Wartsila y el Fwko (Free
Water Knock Out). Vienen con prtico de comunicacin Ethernet, con memoria extra y
tecnologa Touch Screen.
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HMI en INTOUCH
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Funciones de un software HMI en sistemas SCADA
Flexibilidad para desarrollar la informacin en un ambiente grfico amigable
Muestra en tiempo real el estado del proceso Permite animar componentes grficos que representan los elementos
del proceso
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Permite almacenar las variables en una base de datos Contiene grficos de tendencias y curvas para fines de mantenimiento,
tratamientos estadsticos, gestin administrativa o financiera
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Posibilidad de organizar la restriccin y el acceso a la informacin del proceso
Funciones de un software HMI
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Presenta en una ventana dedicada al listado de eventos del proceso que son considerados como alarmas
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El operador utiliza el HMI para ejecutar comandos al PLC y/o cambiar valores que en el PLC que son tomados como referencia o set point
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Actualmente un HMI tambin permite:
Desarrollar grficos con herramientas de controles ActiveX que permiteincorporar otras aplicacin de Windows dentro del HMI
Realizar control y monitoreo de un proceso o procesos en la WEB. Realizar control y monitoreo de una planta o proceso con la utilizacin
de una lnea telefnica y un simple celular o telfono convencional
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Software usados en la industria para el desarrollo de HMI de un sistema
SCADAA continuacin se muestra una lista de algunos software SCADA y su fabricante:
Aimax Desin Instruments S. A.
CUBE Orsi Espaa S. A.
FIX Intellution.
Lookout National Instruments.
Monitor Pro Schneider Electric.
Scada InTouch LOGITEK.
SYSMAC SCS Omron.
Scatt Graph 5000 ABB.
WinCC Siemens.
Coros LS-B/Win Siemens.
CIRNET CIRCUTOR S.A.
FIXDMACS Omron-Intellution.
RS-VIEW32 Rockwell
GENESIS32 Iconics
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Comunicacin entre un HMI con un PLC
Los HMI son compatibles con casi todos los PLC de otras marcas.
Se va a requerir de un IO SERVER este contiene los drivers y tpicos que el
HMI necesita para la integracin con el PLC.
La comunicacin entre el HMI y el IO Server, bajo un mismo ambiente de
Windows es gracias al protocolo DDE (Dynamic Data Exchange) que nos
presta justamente esta ventaja.
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Comunicacin entre un HMI con un PLC
Nuestras aplicaciones utilizan IO Servers como:
RSLINX Es un IO Server que permite conexin entre el HMI con PLCs Allen Bradley
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OPCLink Es un IO Server que permite conexin entre el HMI con PLCs
de otras marcas
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MBENET Es un IO Server que permite conexin entre el HMI con
controladores o dispositivos que tienen comunicacin Modbus
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DISEO DE UN HMI
Cuando los seres humanos y los computadores
interactan lo hacen a travs de un medio o
interfaz hombre mquina, que definimos comoHMI.
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Existen tres puntos de vista distintos en una HMI:
El del usuario,
El del programador y
El del diseador.
Cada uno tiene un modelo mental propio de la
interfaz, que contiene los conceptos y expectativas
acerca de la interfaz, desarrollados a travs de su
experiencia.
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El HMI tiene tres partes:
- Presentacin,
- Interaccin y
- Relaciones entre los objetos.
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Reglas para el diseo de interface
Regla 1: Dar control al usuario. El diseador debe
dar al usuario la posibilidad de hacer su trabajo, en
lugar de suponer qu es lo que ste desea hacer. La
interfaz debe ser suficientemente flexible para
adaptarse a las exigencias de los distintos usuarios
del programa.
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Principios:
1. Permitir a los usuarios utilizar el teclado o el mouse.
3. Permitir al usuario interrumpir su tarea y continuarlams tarde.
4. Utilizar mensajes y textos descriptivos.
5. Permitir deshacer las acciones, e informar de suresultado.
6. Permitir al usuario personalizar la interfaz(presentacin, comportamiento e interaccin).
10. Permitir al usuario manipular directamente los objetosde la interfaz.
En suma, el usuario debe sentir que tiene el control delsistema.
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Regla 2: Reducir la carga de memoria del usuario. Lainterfaz debe evitar que el usuario tenga que almacenar yrecordar informacin.
Principios:
1. Aliviar la carga de la memoria de corto alcance (permitirdeshacer, copiar y pegar; mantener los ltimos datosintroducidos).
2. Basarse en el reconocimiento antes que en el recuerdo(ejemplo: elegir de entre una lista en lugar de teclearde nuevo).
3. Proporcionar indicaciones visuales de dnde est elusuario, qu est haciendo y qu puede hacer acontinuacin.
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4. Proporcionar funciones deshacer, rehacer y
acciones por defecto.
5. Proporcionar atajos de teclado (iniciales en
mens, teclas rpidas).
6. Asociar acciones a los objetos (men contextual).
7. Utilizar metforas del mundo real
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8. Presentar al usuario slo la informacin que
necesita (mens simples/avanzados, wizards,
asistentes).
9. Hacer clara la presentacin visual
(colocacin/agrupacin de objetos, evitar la
presentacin de excesiva informacin.)
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Regla 3: Consistencia. Permite al usuario utilizarconocimiento adquirido en otros programas. Ejemplo:mostrar siempre el mismo mensaje ante un mismo tipo desituacin, aunque se produzca en distintos lugares.Principios:
1. Consistencia en la realizacin de las tareas: proporcionaral usuario indicaciones sobre el proceso que est siguiendo.
2. Consistencia dentro del propio producto y de un productoa otro. La consistencia se aplica a la presentacin (lo quees igual debe aparecer igual: color del texto esttico), elcomportamiento (un objeto se comporta igual en todaspartes) y la interaccin (los atajos y operaciones con elmouse se mantienen).
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Ejemplo de consistencia en la mejora de un interfaz:botones en las ventanas de Windows
3. Consistencia en los resultados de las interacciones:misma respuesta ante la misma accin. Loselementos estndar del interfaz deben comportarsesiempre de la misma forma (las barras de mensdespliegan mens al seleccionarse).
4. Consistencia de la apariencia esttica (iconos,fuentes, colores, distribucin de pantallas).
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Consideraciones del diseo
o No se deben colocar demasiados objetos en lapantalla, y los que existen deben estar biendistribuidos.
o Cada elemento visual influye en el usuario no slopor s mismo, sino tambin por su combinacin conel resto de elementos presentes en la pantalla.
o Demasiada simetra puede hacer las pantallasdifciles de leer.
o Si se ponen objetos sin alinear, hacerlodrsticamente.
o Asimetra = activo, simetra = sereno.
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o Elementos de tamao y color similares se
perciben como pertenecientes a un grupo.
o Asumir errores en la entrada del usuario.
o Disear para el usuario, no para demostrar los
propios conocimientos tecnolgicos.
o Unos grficos espectaculares no salvarn a
una mala interfaz.
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Pruebas de usabilidad: La usabilidad puede ser
algo subjetivo, pero existen pruebas objetivas
que permiten evaluar la usabilidad de un
programa. Entre ellas se pueden citar la utilidad
del programa, su facilidad de aprendizaje y de
uso, su eficiencia y la satisfaccin del usuario.
Evaluar la usabilidad de un programa tiene un
coste, pero a cambio tiene el beneficio de
conseguir una mayor calidad del producto.