scada y hmi

Sistemas

SCADA

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.




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.




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




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.




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.




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).




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.




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.

- 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

- 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

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

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

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.

HMI en INTOUCH

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

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

Posibilidad de organizar la restriccin y el acceso a la informacin del proceso

Funciones de un software HMI

Presenta en una ventana dedicada al listado de eventos del proceso que son considerados como alarmas

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

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

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

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.

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

OPCLink Es un IO Server que permite conexin entre el HMI con PLCs

de otras marcas

MBENET Es un IO Server que permite conexin entre el HMI con

controladores o dispositivos que tienen comunicacin Modbus

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.

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.

El HMI tiene tres partes:

- Presentacin,

- Interaccin y

- Relaciones entre los objetos.

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.

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.

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.

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

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.)

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).

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).

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.

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.

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.

scada y hmi

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