sistemas de supervision

Introduccin a la monitorizaciny supervisin experta deprocesos.Mtodos y herramientas.

Joan Colomer Joaquim Melndez Jordi Ayza

II

Las nuevas exigencias de calidad y reduccin de costes ha llevado ala informatizacin de las industrias actuales. Los procesos son msaccesibles y su seguimiento es posible mediante los llamados sistemasSCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) o software demonitorizacin y control que permiten el registro de datos del proceso yla interaccin de una forma cmoda a travs interfaces grficos.

Estos sistemas SCADA han substituido las salas de control porordenadores o terminales de control, y los sinpticos por pantallasanimadas. Hasta el momento se ha cambiado la presentacin y modode almacenado de la informacin, pero no su uso. Continua siendo eloperador de la sala de control quien decide sobre la evolucin delproceso a la vista de los datos visualizados, la diferencia bsica estribaen el incremento de informacin que ahora recibe. Frente a esteincremento de informacin, cambiante y dinmica, el operador decontrol necesita de nuevas ayudas a su tarea de vigilancia ysupervisin del proceso.

La supervisin experta de procesos se entiende como este soporte a lasistematizacin en el seguimiento de los mismos; automatizando, en lamedida que sea posible, tareas como son el anlisis de datos,deteccin de fallos, diagnstico de los mismos, toma de decisiones oproponer acciones concretas haciendo uso, para ello, de todainformacin disponible.

Los captulos que conforman esta monografa se organizan con elobjetivo de poner en claro cuales son (o deben ser) los objetivos de unsistema de supervisin, as como la metodologa y las herramientasnecesarias, o simplemente tiles, para satisfacer estos objetivos. No seha pretendido realizar un estudio exhaustivo ni presentar un estado delarte del tema, sino nicamente exponer de forma clara las principalestareas relacionadas con la supervisin de procesos y describir lasherramientas mas populares para llevar a cabo estas tareas.

Por todo ello esta monografa est especialmente dirigida a aquelloslectores que, sin ser especialistas en control o supervisin de procesos,

III

son usuarios o demandantes de sistemas de supervisin o simplementeestn interesados en los temas aqu comentados.

En el primer captulo se introduce la supervisin de procesos como unanecesidad en la industria actual, se distinguen las principales tareas deun sistema de supervisin y se define la terminologa ms comnmenteempleada.

Los cuatro siguientes captulos ofrecen una descripcin de las diversasfases o etapas de la supervisin experta (monitorizacin, deteccin,diagnstico y decisin). En esta descripcin se mencionan tantoaquellas herramientas que se utilizan en la actualidad (captulo 3)como aquellas tecnologas emergentes que incidirn en los prximosaos en la produccin de las lneas actuales.

En el captulo 6 se presentan las tendencias actuales en el campo de lasupervisin, tanto a nivel tecnolgico como a nivel cientfico. Tambinse presenta un listado de aquellos centros que, en el contexto de CEA-IFAC, investigan de forma activa en el campo de la supervisin deprocesos. El captulo final, dedicado a la bibliografa, establece unarelacin de referencias que aparecen en texto y otras que pueden serde utilidad al lector que quiera profundizar en el tema.

Finalmente, los autores quieren, desde este ltimo prrafo, agradecer elesfuerzo de aquellas personas que han contribuido a que estamonografa salga adelante. Queremos dar las gracias a la directiva deCEA-IFAC y en particular a Pedro Albertos, por la iniciativa y el empeoen la creacin y publicacin de estos textos monogrficos, y Josep Llusde la Rosa, por su incondicional soporte y aporte constante deentusiasmo. Nuestro reconocimiento a los profesores visitantes en laUniversitat de Girona, el Dr. Antoni Ligeza (University of Mining andMetallurgy, Polonia) y Dr. Peter Bickfalvi (University of Miskolc, Hungra),quienes han contribuido especialmente en la elaboracin del captulo5 enriqueciendo el contenido de este texto con sus valiosasaportaciones. Agradecemos, tambin el esfuerzo de todos aquelloscolaboradores que han dedicado su tiempo a la revisin del textoaportando sus comentarios.

Los autores.

IV

CAPITULO 1: Introduccin a la Supervisin___________ 1Introduccin__________________________________________1Supervisin: concepto y beneficios ________________________2

De la automatizacin a la supervisin __________________________ 3Modelo y conocimiento_____________________________________ 4Beneficios de la Supervisin _________________________________ 4

Supervisin y monitorizacin ____________________________5Etapas en la supervisin: Deteccin, Diagnstico de fallos,Reconfiguracin. __________________________________________ 5Supervisin experta ________________________________________ 7La supervisin en la industria actual: SCADAs___________________ 7

Terminologa _________________________________________9Relativo al estado del proceso ________________________________ 9Relativo a las seales _______________________________________ 9Relativo a las tareas de supervisin ___________________________ 10

CAPITULO 2: Monitorizacin______________________ 11Introduccin_________________________________________11Adquisicin y registro de datos__________________________12

Dispositivos para la adquisicin de datos_______________________ 13Registro de los datos ______________________________________ 16

Representacin del proceso_____________________________17Creacin de sinpticos_____________________________________ 18

Alarmas: Situaciones anmalas _________________________21Tipos de alarmas _________________________________________ 21Gestin y registro de alarmas________________________________ 23

Grficas y Tendencias _________________________________24Histricos y Bases de datos _____________________________25

V CAPITULO 3: SCADAs comerciales _________________27Introduccin ________________________________________ 27Estructura Interna de una aplicacin SCADA comercial____ 27Tecnologa de Sistemas Abiertos ________________________ 30

Integracin con otras aplicaciones ____________________________ 30COM / DCOM___________________________________________ 31ActiveX ________________________________________________ 31OPC ___________________________________________________ 32

Conectividad remota a travs de Internet ________________ 32Arquitectura y Soluciones _____________________________ 33Desarrollo de una aplicacin SCADA____________________ 34Paquetes comercializados en Espaa ____________________ 35

CAPITULO 4: Deteccin de fallos____________________39Introduccin ________________________________________ 39Sistemas SCADA y Deteccin de fallos___________________ 40

Mtodos estadsticos de deteccin: SPC/SQC___________________ 40Deteccin basada en mtodos analticos __________________ 42

Deteccin basada en seales_________________________________ 42Deteccin basada en modelos analticos________________________ 43

Deteccin basada en conocimiento ______________________ 45Deteccin basada en sntomas _______________________________ 45Deteccin basada en modelos cualitativos ______________________ 46

Deteccin y Diagnstico _______________________________ 47 CAPITULO 5: Diagnstico y Decisin ________________49

Introduccin ________________________________________ 49Diagnstico de fallos __________________________________ 50

Conocimiento del Proceso y relaciones causa - efecto _____________ 50

Mtodos estadsticos __________________________________ 51Herramientas de soporte: la Inteligencia Artificial _________ 52

Representacin de conocimiento mediante lgica ________________ 53

VI

Listas, tablas y rboles de decisin ___________________________ 54Grafos y grafos causales ___________________________________ 55Imprecisin. Representacin del conocimiento mediante lgica difusa. 57Sistemas expertos ________________________________________ 59Aprendizaje. Redes Neuronales______________________________ 62Razonamiento basado en casos ______________________________ 64

Reconfiguracin y Soporte al usuario ____________________65CAPITULO 6: Tendencias actuales __________________ 67

Introduccin_________________________________________67Tendencias en la oferta actual___________________________67

Sistema Operativo ________________________________________ 68Lenguaje de Programacin _________________________________ 68Tecnologa OPC _________________________________________ 69Otras __________________________________________________ 69

Tendencias en la demanda _____________________________71Limitaciones de los sistemas actuales _____________________72Investigacin en Supervisin____________________________73

CAPITULO 7: Bibliografa_________________________ 75Introduccin_________________________________________75Automatizacin y Monitorizacin industrial actual _________76Sistemas de Supervisin _______________________________76Inteligencia artificial: Decisin y diagnstico en la industria __76

VII

Fig. 1-1 Monitorizacin y supervisin........................................................ 2 Fig. 1-2 Etapas bsicas en supervisin. ..................................................... 6 Fig. 2-1 Autmata S5 de Siemens y Regulador autnomo JUMO..........14 Fig. 2-2 Interconectividad y comunicacin industrial.............................15 Fig. 2-3 Muestreo de una seal analgica. Ts: periodo de muestreo.....16 Fig. 2-4 Tags: Definicin de variables de proceso en CITECT..............17 Fig. 2-5 Representacin de procesos instrumentados segn ISA............19 Fig. 2-6 Representacin de un reactor mediante iconografa InTouch..20 Fig. 2-7 Proceso real de laboratorio y pantalla en LabWindows/CVI...20 Fig. 2-8 Alarma por superacin de umbral absoluto () y relativo () 22 Fig. 2-9 Activacin de alarma por velocidad de cambio (ROC). ...........23 Fig. 2-10 Integracin mediante SQL. Cortesa de InTouch. ...................26 Fig. 2-11 Posible estructura de una base datos para supervisin. .........26 Fig. 3-1 Estructura de un sistema SCADA...............................................28 Fig. 3-2 HMI desarrollado en CITECT...................................................29 Fig. 3-3 Modelo de Informacin en Planta..............................................30 Fig. 3-4 Clientes y servidores OPC. .........................................................32 Fig. 3-6 Supervisin y control de proceso Batch. Rockwell Software. ...36 Fig. 4-1 Grfico de Control (LabWindows SPC ToolKit).......................41 Fig. 4-2 Deteccin basada en modelos analticos. ..................................43 Fig. 4-3 Utilizacin de observadores para la generacin de residuos. ..44 Fig. 4-4 Estimacin de parmetros. .........................................................44 Fig. 4-5 Representacin simblica mediante episodios...........................46 Fig. 5-1 Diagramas fishbone causa-efecto...............................................51 Fig. 5-2 Diagrama de Pareto (LabWindows SPC Toolkit). ....................52 Fig. 5-3 rbol de decisin binario simple. ...............................................54 Fig. 5-4 Arbol de fallos para diagnstico extrado de [20].....................56 Fig. 5-5 Grafo dirigido simple. .................................................................57 Fig. 5-6 Una posible representacin difusa de la Temperatura. ............58 Fig. 5-7 Operaciones bsicas con conjuntos difusos...............................59 Fig. 5-8 Sistema Experto. ..........................................................................60 Fig. 5-9 Base de reglas..............................................................................60

VIII

Fig. 5-10 Motor de inferencia................................................................... 61 Fig. 5-11 Neurona Artificial. .................................................................... 63 Fig. 5-13 Capas en una red neuronal. ..................................................... 63 Fig. 5-14 Ciclo bsico en CBR................................................................. 64 Fig. 6-1 Pocket GENESISTM ..................................................................... 70 Fig. 6-2 Estandarizacin de equipos y medios en la pirmide CIM....... 71

Tabla 2-1 Significado habitual de colores en ambientes tecnolgicos.. 18 Tabla 2-2 Extracto de las siglas utilizadas en la nomenclatura ISA. ..... 19 Tabla 3-1 SCADAs comercializados en Espaa...................................... 38 Tabla 5-1 Conectivas lgicas ................................................................... 53 Tabla 5-1 Tabla de decisin ..................................................................... 55

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Las exigencias que actualmente se imponen a los procesos productivos encuestin de rendimiento, calidad y flexibilidad hacen necesario introducir lasnuevas tecnologas en el control y vigilancia de stos. Con este propsito,nace la idea de supervisar los procesos. La incorporacin de nuevastecnologas en la industria permite la reduccin del nmero de paradasinnecesarias, la prediccin de situaciones anmalas o la actuacin rpida yeficaz de forma que se asegure la continuidad y uniformidad de la produccin.As, la supervisin de procesos se establece como forma de automatizartareas como las descritas en las guas de aseguramiento de la calidad y/o enlos planes de mantenimiento preventivo con el fin de eliminar o reducirsituaciones indeseadas.

La centralizacin y registro de datos es el primer paso en la implantacin de unsistema de supervisin, y su simplicidad reside en la conectividad que ofrecenlos actuales sistemas de control. Son los llamados sistemas SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) o software de monitorizacin ycontrol que permiten el acceso a datos del proceso y cierta interaccin entre eloperario (interfaces grficos y animados) y el proceso (adquisicin de datos atravs de dispositivos de campo). Estos sistemas SCADA han substituido lassalas de control por ordenadores o terminales de control, y los bellos peroestticos y voluminosos sinpticos por pantallas configurables y animadas. Seconservan las representaciones grficas substituyendo el papel porrepresentaciones en pantalla de datos almacenados en los discos duros. El

Captulo

CAPITULO 1: INTRODUCCIN A LA SUPERVISIN

2

objetivo es uno: facilitar la tarea del operario encargado de la vigilancia delproceso y su seguimiento. La incorporacin de dichos sistemas conlleva que elnmero de medidas del proceso registradas aumente considerablemente y eloperario deba hacerse cargo de su seguimiento. Por tanto el nuevo reto es darmayor autonoma a estos sistemas de supervisin (Fig. 1-1).

Proceso Proceso

interacciones

Fig. 1-1 Monitorizacin y supervisin.

El objetivo de este primer captulo es el de introducir la idea de la supervisinde procesos desde la perspectiva de aprovechamiento de la informacin. Paraello se va a incidir en el conocimiento disponible del proceso y los beneficios deordenar la utilizacin de este conocimiento. Con este propsito se introduce elconcepto de modelo como forma de representacin del conocimiento sobre elcomportamiento del proceso y el trmino supervisin experta como elaprovechamiento del conocimiento en las tareas de supervisin. Se apuntanlos beneficios de la supervisin y se introduce la terminologa relacionada condicha disciplina.

Se entiende como de un proceso el conjunto de accionesdesempeadas con el propsito de asegurar el correcto funcionamiento delproceso incluso en situaciones anmalas. De hecho, podemos afirmar que lasupervisin est presente en cualquier proceso productivo y que se realiza atravs de encargados y operarios especializados, que detectan la presencia decomportamientos anmalos y actan en consecuencia (ajustando parmetros,cambiando consignas y activando accionamientos para prevenir un malsuperior o conservar la capacidad operativa del proceso).

El propsito de la supervisin es la automatizacin de estas tareas. Para ellodebe sacarse provecho de toda informacin y conocimiento disponible sobre elproceso. La dificultad de tales sistemas reside en la diversidad de procesosexistentes y las diferentes manifestaciones del conocimiento que sobre estos


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se dispone. Debido a estos y otros inconvenientes, hoy en da no es posible,todava, cerrar el lazo que supone la supervisin sin incluir en l al operariohumano.

De acuerdo con la definicin que aparece en la normativa de la ISA(Instrumentation Society of America), relativa a la automatizacin de procesos,un es una secuencia, u orden definido, de actividades qumicas,fsicas o biolgicas que se llevan a cabo para la conversin, transporte oalmacenamiento de material o energa. Cuando el resultado de dicho procesoes una cantidad finita de material, hablamos de proceso batch, en casocontrario se obtiene un flujo continuo de material y entonces hablamos deprocesos continuos.

La automatizacin, entonces, se establece como forma de ordenacin a partirde la secuenciacin automticas de tareas y regulacin de variables para quesigan las consignas impuestas. El objetivo de la supervisin es asegurar esteorden an cuando haya desviaciones no previstas en la automatizacin. Poreste motivo se establece la supervisin en un nivel jerrquicamente superior ala automatizacin y con una tarea clara de vigilancia. Para ello deber disponerde las siguientes capacidades:

Registrar la evolucin del proceso y detectar desviaciones indeseadas

en las variables.

Analizar estas desviaciones y deducir el motivo. Elaborar un

diagnstico de la situacin.

Resolver situaciones conflictivas en lnea, en caso de ser posible, o

Tomar las medidas adecuadas para que no vuelva a suceder.

Tan importante es detectar con rapidez una situacin anmala, como saber elporqu de dicha situacin y obrar en consecuencia para que no vuelva asuceder. En este sentido, los sistemas de supervisin sern imprescindiblespara la automatizacin de tareas en la implantacin de planes de calidad tipoISO 9000. Para ello el sistema de supervisin sacar provecho delconocimiento previo disponible sobre el funcionamiento del proceso.


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Tal y como se ha comentado, un proyecto de supervisin lleva implcito unprofundo conocimiento del proceso y su funcionamiento. Pues bien, ladescripcin de este proceso, que aporte un conocimiento a priori sobre susfuncionalidades y caractersticas, constituye un del proceso (o departe de l). El concepto de modelo equivale al de conocimiento terico delproceso que pueda ser representado en un ordenador. Un modelo puede serun conjunto de ecuaciones diferenciales que describen la dinmica delsistema, pero tambin el conjunto de restricciones que definen elcomportamiento normal del sistema o la descripcin de las funcionalidades delproceso, ya sea a base de reglas, condiciones de operacin o dependenciasentre variables.

La importancia de este modelo reside en disponer de informacin adicionalrelativa al funcionamiento (correcto o anormal) del proceso que pueda sercomparada con el estado actual de ste obtenido a travs de las sealesadquiridas. Como resultado de la comparacin, el sistema de supervisindecidir sobre el correcto funcionamiento del proceso. Se presenta, por lotanto, el modelo como forma de validar el comportamiento del proceso o, en sucaso, la determinacin de discrepancias respecto las condiciones normales deoperacin.

El fin ltimo de la supervisin es el de asegurar la calidad y homogeneidad delproducto asegurando el adecuado funcionamiento del proceso incluso enpresencia de situaciones anormales. Se trata de dar al operador o encargadode control el mximo soporte, liberndolo de la tensin que supone unavigilancia constante y de las tareas rutinarias (elaboracin de informesperidicos, lectura y comparacin de registros que garantizan el orden y lasistematizacin anhelada en los planes de calidad, etc.).

El correcto aprovechamiento del conocimiento e informacin disponible sobreel proceso permite la evaluacin automatizada, continuada y en lnea, delproceso de una forma objetiva. Se garantiza de esta forma la uniformidad en ladecisin e independencia respecto a apreciaciones subjetivas.


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Los sistemas de supervisin reducen el coste de aprendizaje del personal deplanta. Los interfaces grficos facilitan tanto una comprensin rpida delproceso como la localizacin y identificacin rpida de dispositivos o partes delproceso por asociacin grfica y geogrfica entre la representacin y elproceso real. Se garantiza una interaccin simple a travs de pantallas tctilesy cursores, manejables de forma intuitiva. Otra ventaja de los actualessistemas de supervisin es que permiten una rpida acomodacin delpersonal, conservando la uniformidad de decisin y disminuyendo losinconvenientes producidos por situaciones eventuales como vacaciones, bajaso cambios de turnos.

La implementacin de un sistema de supervisin supone recorrer tres etapasfundamentales: , de stos yfinalmente del sistema, que debe permitir continuaroperando de acuerdo con las especificaciones fijadas. En caso de norealizarse las tres etapas anteriores, se considera el sistema de supervisincomo sistema de vigilancia y asistencia al operario y se concibe como sistemade (Ver captulo 2). Se trata de sistemas que alertan aloperario y ste decide sobre la existencia de fallos en el proceso, as como suorigen y las acciones a realizar. En este caso el sistema de supervisin loconstituyen el entorno de monitorizacin junto con el operario a su cargo y portanto es habitual designar tambin como entornos de supervisin a talessistemas. Con el propsito de diferenciar dichos sistemas de otros, msavanzados, en este texto se utiliza el concepto de para designar aquellos entornos que incorporan facilidades de decisin ydiagnstico adems de la monitorizacin. Para ello se recurre normalmente ala utilizacin de mtodos estadsticos y herramientas de la Inteligencia Artificialque permiten la utilizacin de conocimiento y experiencias de forma automticaen combinacin con los entornos de monitorizacin.

Como se ha enunciado en el prrafo anterior, un proyecto de supervisin, debeacometer tres etapas bsicas: ,

y (Ver Fig. 1-2) . Para llevarlas a cabo, esimprescindible disponer de registros de las seales de proceso de forma


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centralizada en un ordenador de control y por tanto se parte de procesosmonitorizados.

D E T E C C I N D E F A L L O S

P R O C E S Oc o n t r o l

D I A G N O S I S( d e d u c c i n d e o r i g e n o c a u s a )

R E C O N F I G U R A C I N( P r o p u e s t a d e a c c io n e s )

Fig. 1-2 Etapas bsicas en supervisin.

El objetivo de la , (captulo 4) es el de obtener indiciosde situaciones anmalas que puedan llevar al proceso a una situacin de falloy clasificarlas como tales. Esta tarea consiste bsicamente en la obtencin deindicadores de fallo y su evaluacin continuada seguido de un proceso dedecisin. Se fundamenta, por tanto, en el conocimiento sobre elfuncionamiento del proceso (modelo) y la utilizacin de ste de formaautomtica y sistemtica para decidir sobre el correcto (o incorrecto)funcionamiento del proceso de forma continua. Imaginemos a modo deejemplo un sistema de regulacin de nivel que acta sobre la bomba quealimenta el suministro de lquido. El propsito es mantener un caudal constantea la salida del depsito. Si no se produce ningn cambio en el sistema, unadesviacin significativa en el valor del caudal de salida respecto el valordeseado ser indicativo de algn fallo. Por ejemplo una obstruccin en labomba, o una fuga en los conductos. En el captulo 4 se exponen diferentesmtodos que pueden ser usados con este propsito dependiendo delconocimiento disponible sobre el proceso.

El , o simplemente (captulo 5), sigue ala deteccin de fallos con el propsito de averiguar las causas primeras de estasituacin anmala. El diagnstico consiste en un procedimiento deductivo quelleva al origen del fallo. Tomando el ejemplo anterior, si observamos que elnivel corresponde al adecuado y el caudal de salida ha disminuido,deduciremos que hay una fuga en el conducto de salida y este ser nuestrodiagnstico.


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Finalmente la , o propuesta de acciones consistir en lasacciones a realizar para mantener el proceso operativo. Siguiendo con elejemplo, se alertar de la fuga pero podemos conservar el caudal inicial a lasalida del depsito elevando la consigna correspondiente al nivel. Este cambien la consigna es por tanto la reconfiguracin que proponemos para nuestrosistema.

La industria actual goza de un elevado nivel de automatizacin pero, a pesarde ello son necesarios la vigilancia y el seguimiento por parte de ojos expertosdesde la sala de control. La experiencia y el know how sobre el proceso sonlos que en muchas ocasiones permiten situaciones indeseadas(fallos) y su origen. Por descontado, en presencia de talessituaciones siempre se recurre a la experiencia y conocimiento para obrar enconsecuencia.

Este conjunto de tareas, que pueden parecen rutinarias a los ojos del operarioson los que confieren al supervisor su categora de experto y sonconsecuencia de su aprendizaje y capacidad de razonamiento y deduccin. Elobjetivo, por tanto, es lograr un sistema informtico dotado de y

suficiente como para relajar la atencin del operario y quesirva a ste de soporte y consulta.

En la industria actual han proliferado los llamados sistemas SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition) como sistemas de supervisin.Como su nombre indica dichos sistemas se atribuyen las funcionalidades decentralizacin o adquisicin de datos, control y supervisin. Podemos decir, portanto, que representan el estado actual de esta disciplina en los entornosindustriales.

Un SCADA es una aplicacin o conjunto de aplicaciones software con accesoa planta, mediante comunicacin digital con los instrumentos y actuadores, einterface grfica de alto nivel con el usuario. De todas formas, las siglasSCADA se utilizan tanto para designar estas aplicaciones como los entornosutilizados para su desarrollo, asociando a ellos las marcas comerciales (vercaptulo 3).


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Entre las funcionalidades bsicas de un sistema SCADA destacan:

Adquisicin y almacenado de datos

Representacin grfica y animada de variables de proceso y

monitorizacin de stas por medio de alarmas.

Control, actuando sobre autmatas y reguladores autnomos

(consignas, alarmas, mens, etc.) o bien directamente sobre proceso atravs de E/S remotas.

Arquitectura abierta y flexible con capacidad de ampliacin y

adaptacin.

Conectividad con otras aplicaciones y bases de datos, locales o

distribuidas en redes de comunicacin.

Una revisin detenida de la diversidad de productos SCADA que seencuentran en el mercado (Consultar captulo 3) permite afirmar de la mayorade ellos que aunque cumplan perfectamente con las tareas de adquisicin dedatos y control (compartiendo responsabilidad con los dispositivos de campo,tipo PLC) distan de ser entornos de supervisin expertos. Es decir, laintegracin de conocimiento experto y su utilizacin en tareas de decisinqueda reducida a su caracterstica de sistema abierto. De hecho, el rolsupervisor de los SCADA actuales queda relegado bsicamente a la activaciny registro de asociadas al traspaso de umbrales por parte devariables analgicas (ver captulo 2). Aunque las alarmas pueden consideraseuna forma simple de deteccin de fallos, quedan por cubrir otras tareas desupervisin como son el diagnstico y la propuesta de acciones para lareconfiguracin del sistema, en caso de ser necesario. Por tanto, bajo estaperspectiva, los actuales sistemas SCADA distan de ser entornos desupervisin expertos y sus funcionalidades bsicas deben completarse conotras aplicaciones.

En ese caso, ser tarea de la ingeniera, o del equipo de desarrollo, laseleccin y integracin de las herramientas ms adecuadas (sistemasexpertos, herramientas de decisin, simuladores, bases de datos,planificadores, herramientas de gestin u otras aplicaciones) para configurar elentorno global de supervisin. El SCADA establece el puente entre el procesoy otras aplicaciones.


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A continuacin se apunta un breve listado relativo a los trminos ms comunesen supervisin. Los trminos marcados con asterisco (*) corresponden a losaceptados por el Comit Tcnico de SAFEPROCESS de 1996 y recogidos porIsermann y Ball (pueden encontrarse tambin en [8]). Se han aadido otrosdebido a su uso frecuente en el dominio de la supervisin.

(*Fault) o fallo: Desviacin, no permitida de una variable ocaracterstica del sistema.

(*Malfunction): Irregularidad intermitente en elcomportamiento normal de un sistema.

(*Failure): Interrupcin permanente, total o parcial, en elcomportamiento normal del sistema.

(Transient State): Situacinprovocada por un cambio en las constantes del proceso (cambios deconsignas o parmetros o aparicin de perturbaciones) que resulta enuna variacin de una o varias de sus variables respecto del que adoptaen estado permanente.

(Steady State): Situacincaracterizada por un valor constante o repetitivo (peridico) en el valorde todas las variables del proceso. Sigue a un rgimen transitorio enlos sistemas estables.

(Alarm): Alerta de falta provocada por la superacin de unumbral asociado a una variable.

(Event): Sucesos caractersticos que identifican un cambiosignificativo en una caracterstica asociada a una variable. La aparicino desaparicin de una alarma es un evento en si misma.


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(*Error): Desviacin entre una medida o clculo de una variabley su valor verdadero (o tericamente correcto).

(*Residual): Diferencia entre la salida de un sistema predichapor un modelo y la medida. Se utiliza como forma de generacin dealarma en la deteccin de fallos.

(Symptom): Desviacin de una magnitud observablerespecto a su comportamiento normal en ausencia de modelo.

Nota: Aunque los conceptos de alarma y evento estn asociados a las seales

mientras que las Faltas (o comnmente fallos) se asocian al funcionamientodel proceso, unos son consecuencias de los otros. Es decir, una alarma seactivar al producirse un evento y ser indicativo de falta en el proceso.

(*Fault Detection): Determinacin de lapresencia de fallos.

(*Fault Diagnosis): Determinacin del origende los fallos (que componente, en que lugar,...).

(*Monitoring): Determinacin y representacingrfica de las condiciones de funcionamiento de un sistema real entiempo real. Sinnimo de seguimiento o vigilancia.

(*Supervision): Monitorizacin de un sistema, paradetectar los posibles fallos y actuar en consecuencia. Proponeracciones correctoras frente a situaciones detectadas y diagnosticadas.

(Expert Supervision): Supervisin que utilizapara sus propsitos mecanismos de abstraccin de informacin yprocesado automtico de conocimiento y/o experiencia.

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La industria actual ha abandonado los procesos rgidos y estticos,substituyndolos por sistemas flexibles y adaptables, capaces de responder ala demanda del mercado de forma continua. No obstante, la complejidad de losprocesos y las interdependencias en las diferentes etapas de produccindificultan no solo la flexibilidad en el proceso productivo, sino tambin sugestin. La dificultad aumenta con las imposiciones actuales de calidad integraldel producto, eliminacin de stocks y disminucin de mrgenes de error. Lalucha por los mejores precios en el suministro rivaliza con la necesidad de sucontinuidad y es el proceso quien debe asumir las tolerancias en el productode entrada, dentro de los lmites establecidos, asegurando la uniformidad en laproduccin entregada.

El seguimiento del proceso y de la evolucin de forma continuada del productoson los que permitirn alertar del buen o mal funcionamiento a la vez queestablecer criterios de ajuste y cambio dentro del proceso. Se entiende como a la automatizacin de este proceso de vigilancia dotandoal operario de los mecanismos necesarios para su alerta, as como lainteraccin amigable con el proceso y el registro de su evolucin (histricos).Su propsito es facilitar la deteccin se situaciones anmalas y su diagnsticoa travs de un seguimiento continuo de las variables de proceso.

Captulo

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CAPITULO 2: MONITORIZACIN

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No es suficiente con realizar las acciones de control. stas han de adaptarse,de acuerdo con el producto en curso, de forma que se establecen mens yrecetas de produccin para gestionar una produccin cambiante y enconstante evolucin. La definicin del proceso vara con el producto y la tomade decisiones sobre su comportamiento es continua. Se necesitan, por tanto,interfaces adecuados para interaccionar con el proceso y mecanismosadicionales de alerta (alarmas) y soporte a la decisin. La salvaguarda deevoluciones anteriores (histricos) ha de contribuir a la decisin y al diagnsticotanto de situaciones anmalas como de reclamaciones. Se asegura de estaforma la trazabilidad (reconstruccin del proceso productivo) del productofinalizado; permitiendo, incluso, el anlisis postventa de incidencias. Lospaquetes actuales de monitorizacin cubren estas funciones a partir de lasmedidas continuadas de las variables de proceso y estableciendo mecanismosde alerta sobre estas variables.

En este segundo captulo se hace un repaso a las funcionalidades bsicasque aportan los entornos de monitorizacin actuales en cuanto a adquisicin yregistro de datos, representacin, centralizacin de informacin y gestinfuncional. Se hace incidencia en criterios de diseo del interface grfico deacuerdo con la informacin que representa. Tambin se presentan losconceptos de alarma y tendencia como forma simple de deteccin de fallos degran ayuda en tareas de vigilancia. Finalmente, el captulo presenta laexigencia de registrar la evolucin del proceso como una necesidad del usuariopara evaluar las situaciones y comparar con el pasado. En este sentido, lasbases de datos se muestran como forma de comparticin de recursos entreaplicaciones.

La evolucin de los ordenadores hacia sistemas ms abiertos y modulares abase de expansiones de bus y tarjetas funcionales que permiten el acceso arepresentaciones elctricas de las magnitudes de proceso ha propiciado lainterconectividad del proceso con los sistemas de monitorizacin. Losautmatas programables (PLC, Programable Logic Computer), los sistemasdistribuidos de control (DCS, Distributed Control System) y los ordenadoresindustriales (IPC, Industrial Personal Computer) han irrumpido en el control deprocesos no solo como elementos de control, sino como verdaderos interfacesde acceso al proceso. Junto a ellos, las comunicaciones industriales han


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evolucionado para facilitar su interconexin a la vez que sensores y actuadoreshan evolucionado para su conexin directa.

Bajo la perspectiva de la monitorizacin, el objetivo es la centralizacin detodos los datos de proceso en un ordenador (o red de ordenadores); por tanto,la eleccin de estos dispositivos deber hacerse conforme a la aplicacin (oaplicaciones) de monitorizacin. Es decir, deber asegurarse la compatibilidadentre el software de monitorizacin y los dispositivos de instrumentacin atravs de los drivers adecuados (normalmente proporcionados por el fabricantedel software de monitorizacin). Aunque la tendencia actual es hacia lacompatibilidad entre fabricantes (ver captulo 3 y captulo 7), ste es un an unpunto a tener en cuenta en la eleccin.

A continuacin se apuntan las soluciones tecnolgicas ms habituales para laadquisicin de datos pensando en la monitorizacin. As, pues, no sonsoluciones equivalentes alternativas sino que muchas de ellas pueden coexistirdentro de un mismo proyecto de automatizacin o ser excluyentes de acuerdocon las especificaciones del proyecto. Bajo la perspectiva de la monitorizacin,se apuntan a continuacin las soluciones tecnolgicas ms comunes para laadquisicin de datos del proceso.

La solucin ms econmica, por no necesitar de alimentacin propia, ni chasis,ni pantalla de visualizacin la ofrecen las tarjetas de adquisicin de datos(TAD) y tarjetas de instrumentacin. Directamente conectables al bus delordenador, necesitan para su utilizacin un software especfico para su controly configuracin o de los drivers suministrados por el fabricante para serutilizadas desde un paquete estndar de adquisicin o control (por ejemplo,LabWindows/CVI, LabView o Test Point). Su utilizacin se reduce a pequeosprocesos de laboratorio y tareas especficas en que se requiere la potencia delordenador para determinados clculos.

Una alternativa interesante cuando se necesita de instrumentacin delaboratorio especfica para la automatizacin de ciertas medidas (respuestasfrecuenciales, desfases, sincronas, etc. ) la constituyen los buses deinstrumentacin. Los ms comunes son el GPIB (HP-IB), bus paralelo basadoen el estndar IEEE-488.2 y el VXI, que combina instrumentos y controladoresprogramables montados en chasis y totalmente gestionados por un ordenador.


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Es comn su utilizacin para la automatizacin de medidas para control decalidad de equipos y subsistemas electrnicos.

En instalaciones de mayores dimensiones y con necesidades de control y/osecuenciacin mltiple, se utiliza el autmata programable o PLC(Programable Logic Controler) para estas tareas (Fig. 2-1). Estos dispositivospueden actuar a su vez como sistemas de adquisicin. En ese caso el enlacecon el ordenador de monitorizacin se realiza a travs de interfaces serie (RS-232/RS-485

y similares). Los autmatas ejercen de interface entre lossensores de planta y el ordenador a la vez que contienen y ejecutan su propioprograma, de forma autnoma, de acuerdo con el estado de las entradas ysalidas (analgicas y digitales) de que disponen. Por su parte el ordenador leelos estados de los autmatas actuando a un nivel superior (supervisin) quepermite cambiar una estructura de control, la sincronizacin de procesos,anlisis de tendencias, cambio de mens de produccin, etc. El ordenadormonitoriza el proceso, relegando las tareas de control al autmata.

Fig. 2-1 Autmata S5 de Siemens y Regulador autnomo JUMO.

Cuando las necesidades de control no justifican un autmata porque puedenresolverse con instrumentos de panel (reguladores autnomos, visualizadores,etc.) o en las situaciones en que las variables de inters controladas por elautmata son pocas y se desea, adems, su visualizacin en instrumentos depanel, puede optarse por la comunicacin directa de dichos instrumentos conel ordenador. Para ello debe comprobarse que tanto el instrumento como elordenador disponen del interfaz adecuado (mdulos de transmisin serie).

En grandes instalaciones, la utilizacin de placas de expansin de bus y deinterfaces permite ampliar el nmero de entradas y salidas a tratar, llegando atratar centenares de entradas en sistemas de E/S distribuidas. Estas


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configuraciones permiten realizar tanto supervisin como control directo de laplanta debido a la alta velocidad de transferencia. A medida que el nmero deE/S y las longitudes crecen, los sistemas de distribucin pasan por la utilizacinde buses de campo con transmisin serie.

Los buses de campo constituyen el sistema de comunicaciones paradispositivos ms prximo al proceso; de ah su nombre. Permiten lainterconexin de todo tipo de dispositivos de campo (sensores, actuadores,reguladores, autmatas) en un bus serie. Se trata de una lnea de datossemidplex (RS-485) en que los dispositivos conectados se organizan en unaestructura maestro/esclavo. En cuanto al protocolo utilizado, ste depende delos fabricantes. Algunos son propiedad de un solo fabricante (como ModBus oDH+) mientras que otros son consorcios de marcas (por ejemplo ProfiBus oFieldBus) que se rigen por las recomendaciones de sus comits. A nivel fsicoel bus es normalmente un par trenzado y apantallado, aunque existenversiones en coaxial y fibra ptica. La interconexin con el ordenador demonitorizacin se establece bien por conexin directa de ste al bus o deforma indirecta a travs de algn dispositivo (autmata) conectado a l (Fig.2-2).

Cnsolasprogram acin

Instrum entacin: -presin -caudal -tem peratura - etc.

Motores yactuadores.

Bus de Cam po

Monitorizacin:Operador de planta

Monitorizacin ySupervisin:Histricos y Base deDatos

Gestin y Planificacin:

Supervisin

Plant Highway

Plant Highway

Autm atas

Autm atas(PLC)

Posicionadores,vlvulas, etc.

Presindiferencial Terminales

entradas/salidas rem otas(Anlgicas ydigitales)

Lectorasm anuales

Controladoresautnom os DCS

Monitorizacin ySupervisin:Histricos y Base deDatos

Otras redes,Autm atasDCS, etc.

Fishe r

Fig. 2-2 Interconectividad y comunicacin industrial.

La utilizacin de buses de campo, es de utilidad en grandes instalacionesevitando el cableado individual de instrumentos. De esta forma instrumentos y


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dispositivos de control pueden distribuirse como ms convenga. Son losllamados sistemas de control distribuido (DCS, Distributed Control Systems)con mdulos de entradas y salidas remotas que se comunican con dispositivosde control y estos entre ellos. Se trata de distribuir fsicamente los dispositivos,pero tambin las tareas de control y seguimiento. En este caso, el ordenadores un elemento ms que proporciona el nico interfaz entre el proceso y eloperador de planta.

A medida que aumenta el volumen de datos y las dimensiones de la planta, ascomo la necesidad de integrar departamentos, se requiere de redes decomunicacin con mayores prestaciones (velocidad, protocolos, etc.). Existenentonces dispositivos que aseguran la interconectividad entre redes.

Sea cual sea el sistema de adquisicin empleado para instrumentar el sistemade monitorizacin, en todos se establece una digitalizacin de la seal. Esdecir, se establece un procedimiento de conversin de la sea analgica endigital, resultando una secuencia de muestras de la seal original (sealmuestreada) con una representacin numrica (ver Fig. 2-3).

A/D

t tinstante actual

seal continua sealmuestreada

Ts

Fig. 2-3 Muestreo de una seal analgica. Ts: periodo de muestreo.

En el caso de seales discretas o binarias (dos estados posibles, 1 0, ON/OFF, presencia / ausencia) es suficiente la utilizacin de un dgito binario (bit)para su representacin. Para las seales analgicas o continuas(temperaturas, caudales, presiones, etc. representadas por seales elctricasde 0-24 V, 0-10V, 4-20 mA. o similares) se utiliza en su representacin unapalabra formada por varios bits (habitualmente 8, 12, 16 o 32 bits), cuyo rangode valores depende precisamente del nmero de bits segn la relacin 2N,siendo N el nmero de bits. El nmero de bits utilizado en la representacinviene limitado por el conversor y el microprocesador que incorpora el sistemade adquisicin.


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Este procedimiento de conversin analgica a digital es por lo generaltransparente al usuario del sistema de monitorizacin, de la misma maneraque lo es la comunicacin entre los instrumentos del sistema de adquisicin yla aplicacin de monitorizacin.

Tagname: - Definicin - Log off/on - Condiciones de alarma

Type (int, real, bool), read/write, source,units conversion, ...

Historical register and trends.

Threshold overshot Event generation.

Sisteama de Monitorizacin

Variablesdel proceso

Adquisicin

DATABASE(tagnames)

Variablesauxiliares

Fig. 2-4 Tags: Definicin de variables de proceso en CITECT

Desde la perspectiva del entorno de monitorizacin, las variables de procesose representan por etiquetas o (ver Fig. 2-4) que permiten la definicinde cada variable en cuanto a su naturaleza continua (analgica) o discreta(binaria), la asociacin de un nombre, el rango de valores a tomar, unidades deingeniera y otras propiedades de utilidad para la monitorizacin como son eldispositivo de adquisicin, alarmas, su registro, etc. La organizacin de todaslas variables (adquiridas y internas) se hace en los entornos de monitorizacinen bases de datos.

La representacin del proceso es una etapa bsica de la monitorizacin. Laidentificacin inmediata de los elementos del proceso con una representacingrfica (sinpticos) de stos es importante para lograr los objetivos de lamonitorizacin. La representacin visual de informacin y su interactividad eslo que se conoce como

o

(HMI o MMI). Los paquetes SCADA actuales incorporanestas facilidades a travs de ventanas (o pantallas) en que se representa elproceso o parte de ste. La navegacin por estas pantallas se hace a travsde mens, desplegables y botones activados con un cursor grfico asociado aun ratn, teclado, o interfaz similar.


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En el momento de crear una representacin grfica, la eleccin de laiconografa adecuada, la distribucin en la pantalla y la eleccin de los coloresadecuados facilita la interaccin entre el usuario y el proceso. Algunasconsideraciones tiles para la creacin de pantallas grficas o sinpticos sonlas que se sugieren en [1]:

Las pantallas, o ventanas, tendrn una apariencia consistente, con

zonas diferenciadas para mostrar el sinptico, botoneras, mens ypresentacin de mensajes del sistema. Dicha distribucin seconservar en todo el proyecto, siempre que sea posible.

La representacin del proceso (sinpticos) se organizar de acuerdo

con la distribucin fsica de las clulas de produccin, teniendo encuenta que el sentido de lectura y observacin normal es de izquierda aderecha y de arriba abajo.

La informacin numrica presentada se har sobre los elementos

grficos que la generan.

La utilizacin de colores (ver Tabla 2-1), por ejemplo en fondos, y lneas

(marcos, flechas, etc.) ayuda a la comprensin rpida de informacin.Un nmero excesivo de ellos la oculta o dificulta. Debe establecerse unuso lgico de la coloracin y se prever la diferenciacin de informacinpor otros procedimientos (texto, parpadeo, etc.) en caso de utilizacinde monitores monocromo, exceso de iluminacin exterior, daltonismoen el operario, etc.

La presencia de intermitencias llama la atencin del observador, pero

dificulta su lectura, por tanto se utilizarn en partes grficas y no entextos.

ROJO AMARILLO VERDE AZUL PRPURA BLANCO GRIS NEGROPeligro,Gas o lquidoinflamable.Positivo enfuentes dealimentacin.Carreteras,lneastelegrficas.Sealizacinde paro.

Circuitos decalefaccin.Agentesoxidantes yelementosradioactivos.Precaucin,aviso depeligro.Canalizacinde gas.

Rejas yjaulas deprot. elct.Nitrgeno.Gas compr.Sealizacinde marcha ylimpieza.Canalizacinde aceite.Permiso.

Colector detransistores.Precaucinreparacin.Material deproteccinen tuberas.Agua, mar.

Negativo enfuentes dealimentacin.Radiaciones.Materialesvaliosos.

Regulacinde trfico.

Lneas dealimentacinalterna.Canalizacinde vapor.

Masas yreferenciasen sistemaselctricos.Materialescorrosivos.Contornosgeogrficos.

Tabla 2-1 Significado habitual de colores en ambientes tecnolgicos [13].


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Aunque no existe una normativa a aplicar a la hora de representar el procesoen el sinptico, la nomenclatura propuesta por la ISA (Instrument Society ofAmerica) para la documentacin de procesos, es ampliamente utilizada ypuede ser una forma de unificar las representaciones en el sistema demonitorizacin (ver Fig. 2-5 y Tabla 2-2).

AC

M edio calefactor

Producto

Suministro

FC

LCAC

Producto

Suministro A Suministro B(a)

(b)

(c) (d)

Sealelectrnica

Fig. 2-5 Representacin de procesos instrumentados segn ISA.

1 letra Letras siguientes Variable medida Modificador (1) Fn. de lectura pasiva Funcin de salida Modificador (1)

A Analizador genrico - Alarma -B Llama - Libre (2) Libre (2) Libre (2)C Conductividad - - Control -D Densidad peso esp. Diferencial - - -E Tensin (f.e.m.) - Elemento primario - -F Caudal Relacin - - -G Calibre - Vidrio - -H Manual - - - AltoI Corriente - Indicador - -J Potencia Exploracin - Estacin de control -K Tiempo - - - -L Nivel - Luz piloto - -M Humedad - - - IntermedioN Libre (2) - Libre (2) Libre (2) Libre (2)O Libre (2) - Orificio - -P Presin o vaco - Punto de prueba - -Q Cantidad Integracin - - -R Radiactividad - Registro - -S Velocidad/frecuenc. Seguridad - Interruptor -T Temperatura - - Transmisor -U Multivariable - Multifuncin Multifuncin MultifuncinV Viscosidad - - Vlvula -W Peso o fuerza - Vaina - -X Sin clasificar - Sin clasificar Sin Clasificar Sin clasificarY No asignada - - Rel u otros clculos -Z Posicin - - Elem. final control -

(1) Los modificadores cambian el significado de la letra a la que siguen. (2) Las letras libres son para cubrir designaciones no normalizadas.

Tabla 2-2 Extracto de las siglas utilizadas en la nomenclatura ISA.


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A pesar de los intentos de establecer criterios de estandarizacin, la mayorade productos SCADA disponen de sus propias libreras que sacan provecho depropiedades de animacin y combinaciones de colores para la identificacin nosolo de los equipos de proceso sino tambin de su estado (paro / marcha) y laanimacin de sus contenidos de acuerdo con la evolucin de las magnitudesmedidas. La mayora de stos smbolos conservan un parecido con lospropuestos por lSA que permite la unificacin de su significado (ver a modo deejemplo la Fig. 2-6 o la Fig. 2-7).

Fig. 2-6 Representacin de un reactor mediante iconografa InTouch.

Las facilidades grficas que incorporan los paquetes actuales permiten lautilizacin de mltiples colores y la animacin de objetos dentro de lossinpticos. El resultado es un interfaz dinmico y amigable que facilita lacomprensin del proceso e incluso la interna del equipamientoy la evolucin del flujo de producto por l. Es, por tanto, importante unaeleccin adecuada de los colores para representar estados o variables delproceso en la pantalla. Sirva a modo de gua en la elaboracin de sinpticos laTabla 2-1, en la que se relacionan los principales colores con significadoscomnmente atribuidos a stos.

Fig. 2-7 Proceso real de laboratorio y pantalla en LabWindows/CVI.


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En un sistema SCADA la utilizacin de objetos grficos permite larepresentacin animada de medidas del proceso junto con la visualizacinnumrica. En seales discretas, por ejemplo, el convenio de colores adecuadopermite identificar rpidamente los paros y marchas.

Las desviaciones en la magnitud de una variable superiores a unos lmitesespecificados son concebidas en los sistemas de monitorizacin como. Su objetivo es poner al operario sobre aviso. De esta forma, unavez generada una alarma se fecha, visualiza y registra (se almacena oimprime). La automatizacin de la tarea de vigilancia del proceso se logra enlos entornos de monitorizacin mediante estas alarmas usadas para detectarsituaciones de comportamiento anmalo. Para su anlisis posterior, estas seregistran juntamente con los instantes en que se han producido.

Una clasificacin simple de los diferentes tipos de alarmas se obtiene deconsiderar las variables sobre las que se definen. As diferenciamos entrealarmas discretas (variables discretas) y alarmas sobre variables continuas ode umbral.

Las son indicadores de un cambio binario en el estadode la variable que representan. Una variable discreta puede ser utilizada paradefinir el estado de un sistema (paro/marcha, manual/automtico), la presenciao ausencia de material, un fin de carrera, la deteccin de paso, etc. Estainformacin es de gran utilidad para la secuenciacin de tareas en el desarrollode sistemas de automatizacin. Pero a su vez puede utilizarse para alertar aloperario, en caso de ser necesario, utilizando para ello las seales directas desensores tipo todo/nada (fin de carrera por ejemplo) u otras de propsitoespecfico (seal de circuito abierto en mdulos de adquisicin analgica a 4-20 mA).

En el caso de se utilizan umbrales numricos paradesignar los lmites de operacin normal de dicha variable. Su eleccin se harde acuerdo con el significado fsico de la variable y los lmites permitidos parael funcionamiento correcto del proceso. Los sistemas de monitorizacinactuales incorporan diferentes formas de definir los umbrales de operacin. Es


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habitual dar dichos umbrales como un porcentaje respecto a un valor yespecificar diferentes lmites para el cruce de umbral ascendente (situacin dealarma) o descendente (restablecimiento de situacin normal) en forma debanda muerta. Entre las formas de definicin de umbrales de operacin mstiles y extendidas en los paquetes de monitorizacin comerciales destacan lostres siguientes:

(ver Fig. 2-8, ). Vienen dadospor un valor numrico cuyo sobrepasamento activa la alarma. Puedendarse tanto en sentido ascendente (superior) como descendente(inferior) y la especificacin de diferentes niveles da lugar a diferentesniveles de alerta en la activacin de alarmas. Los lmites superioresnormalmente se especifican como High y HiHi (en caso de haber dosniveles de alarma), mientras que para los inferiores es habitual eletiquetado Low y LoLo. Es habitual especificar una banda muerta(histresis) en forma de tanto por ciento del valor umbral para evitar laactivacin y desactivacin continuada de alarmas. De esta forma unavez superado el umbral deber bajarse a una zona de mayor seguridad(normalidad) para que la alarma quede desactivada.

HiHi

Tiempo en alarma

BandaMuerta

Lmite desv.superior

Target

Lmite desv.inferior

Tiempo en alarma

Fig. 2-8 Alarma por superacin de umbral absoluto () y relativo ()

(ver Fig. 2-8, ). De forma similara los umbrales absolutos, algunos sistemas permiten definir susalarmas de acuerdo con lmites establecidos alrededor de unaconsigna o valor objetivo (). En este caso es habitualespecificar dichos lmites como % respecto al valor de referencia otarget, admitiendo valores asimtricos para stos. De igual forma queen los umbrales absolutos se considera una banda muerta (en formade tanto por ciento) para la activacin y desactivacin de alarmas porcruce de umbrales.


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(Ratio of Change o Velocidad decambio. (Ver Fig. 2-9). Otra forma habitual de especificar la activacinde alarmas sobre una variable es por observacin de la variacin desta en lugar del valor absoluto o la distancia respecto a un valordeseado. En este caso la diferencia entre dos valores adquiridosconsecutivamente permite estimar la velocidad de cambio (ROC, Ratioof Change) de la variable. Especificando un lmite o umbral para estanueva magnitud se establecen nuevas situaciones de alarma. Estesistema es muy til cuando se conoce la dinmica del procesopermitiendo diferenciar los cambios en una magnitud debidos a laevolucin correcta del proceso de los provocados por circunstanciasajenas. Imaginemos como ejemplo el enfriamiento de un horno, lautilizacin de un umbral ROC permite detectar situaciones deventilacin forzada producidas por la apertura de una puerta porejemplo.

ROC,Ratio of Change

%

(s., mn., hr)Adquisiciones consecutivas

Tiempo en alarma

Fig. 2-9 Activacin de alarma por velocidad de cambio (ROC).

Cuando los procesos crecen en complejidad y el nmero de variables amanejar es considerable, se hace necesario disponer de un sistema demonitorizacin. El nmero de alarmas que pueden dispararse en un momentodeterminado aumenta de forma multiplicativa con el nmero de variables.Teniendo en cuenta que una situacin anmala normalmente repercute enms de una variable (debido a las dependencias entre stas) podremosimaginar que en tales situaciones, el nmero de alarmas activadassimultneamente puede llegar a ser muy elevado. Los sistemas demonitorizacin disponen de mecanismos de , queconsisten bsicamente en asociar prioridades (por ejemplo 1-999, siendo el 1la mxima prioridad) a las alarmas en el momento de su definicin. Entonces,el mecanismo de filtrado consiste en la activacin de alarmas de acuerdo consu prioridad.


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Otro aspecto importante relacionado con la gestin de alarmas, es suseguimiento y registro temporal. Es decir, el momento en que se inicia unaalarma, la duracin de sta, el instante en que el operario la reconoce o elmomento en que desaparece o es borrada. Estos sucesos significativosasociados a las alarmas son conocidos en los entornos de monitorizacincomo . Son comunes los siguientes:

Activacin de alarma. Superacin de los umbrales de alarma.

Fin de alarma, indica que la magnitud asociada a la alarma regresa alos lmites permitidos sea cual sea el motivo de la nueva situacin.

Reconocimiento de la alarma por parte del operador a travs delinterfaz grfico del sistema de monitorizacin.

Forzado de variables. Algunas de las magnitudes asociadas a alarmas(por ejemplo las variables de control) pueden ser forzadas por eloperador (por ejemplo el cierre o a apertura de vlvula) de formamanual, resultando una situacin de alarma (habitual en las puestas enmarcha). En este caso la alarma es registrada como variable forzadaindicando la accin voluntaria del operario en el disparo de la alarma.

El sistema de monitorizacin permite el registro de estos eventos asociados alas alarmas, junto con los instantes en que se ha producido. Como se ver enlos captulos siguientes, el disparo de alarmas orientados a la supervisinconstituyen un mecanismo simple de deteccin de fallos, en tanto que alertande situaciones anmalas en la evolucin del proceso. Son mecanismosampliamente utilizados, pero no son los nicos (ver captulo 4).

La interpretacin visual de la informacin es otra de las herramientas utilizadasen la industria. As, los antiguos trazadores de plumilla sobre papel (continuo ocircular) se han visto substituidos por las representaciones grficas en pantalla,permitiendo la superposicin de grficas y la discriminacin por colores a la vezque permiten el efecto zoom para anlisis globales o ms locales. De igualforma, la referencia temporal de cada muestra adquirida est correctamentefechada de acuerdo con un nico reloj, evitando variaciones y confusiones enla comparacin de registros.


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An existiendo el concepto de alarma asociado a las variables, la visualizacingrfica de su historia permite al operario anticipar algunas situaciones. Laobservacin de la evolucin que dichas grficas experimentan y sucomparacin con experiencias previas o con otras variables relacionadaspermiten al operario de planta establecer conjeturas, que se verificarn o no, amedida que el proceso evoluciona y la grfica se actualiza. El operario de estaforma observa la del proceso a travs de las grficas,permitiendo la visualizacin a diferentes escalas temporales y sobreponiendola evolucin de varias variables en la misma grfica.

Uno de los campos abiertos en al supervisin actual es precisamente laautomatizacin de este proceso de abstraccin que el operario ejerce sobre laevolucin histrica de las variables de proceso. Se proponen para ellosdescripciones cualitativas de las tendencias y representaciones basadas enepisodios temporales de las seales fcilmente parametrizables (captulo 5).

Una de las posibilidades que se derivan de disponer de una centralizacin delas medidas de un proceso es la de su almacenado. El registro continuado dedatos permite la posterior recuperacin de stos y por tanto tambin sugraficacin, comparacin, creacin de estadsticas, anlisis, etc. Por tanto, seruna funcionalidad bsica del sistema de monitorizacin el registro de datos delproceso () y su posible explotacin. Con este propsito lossistemas de monitorizacin se vinculan a bases de datos, normalmenteexternas a stos. De esta forma, los sistemas de monitorizacin permiten elseguimiento histrico del producto (trazabilidad), la comparacin de campaaso su utilizacin como entrenadores visuales para la formacin de operarios sinnecesidad de conexin directa al proceso.

La utilizacin de bases de datos externas permite el acceso tanto desde elentorno de monitorizacin como desde otras aplicaciones a travs delenguajes estndar, resultando la forma ms cmoda de integracin de lossistemas informticos industriales. SQL (Structured Query Language) es unode los lenguajes ms extendidos y adoptado por la mayora de fabricantes yproveedores de software industrial.

La utilizacin de estos lenguajes permite trabajar con grandes volmenes de datosbajo restricciones de tiempo. Esta es una consideracin importante a tener en


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cuenta en grandes instalaciones dnde las restricciones debida al volumen deinformacin y al tiempo son importantes. Imagnese el volumen de informacingenerado, por ejemplo, en la monitorizacin de un proceso en que sea necesarioleer 2000 variables procedentes de 400 dispositivos de campo y registrarlas aintervalos de tiempo que varan entre 1 segundo y 20 minutos.

Fig. 2-10 Integracin mediante SQL. Cortesa de InTouch.

De esta forma los sistemas de monitorizacin actuales utilizan bases de datosrelacionales (ver Fig. 2-11) configuradas de acuerdo con un modelo de datosdefinido por el fabricante. A partir de este modelo de datos, el sistema demonitorizacin es capaz de leer los datos de los dispositivos adecuados yalmacenarlos de acuerdo con la configuracin del sistema atendiendo a lasrestricciones temporales especificadas para cada variable.

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Fig. 2-11 Posible estructura de una base datos para supervisin.

Los datos quedan ordenados en tablas y son accesibles para su presentacin,creacin de informes o su posterior anlisis, en esquemas varios.

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En este captulo se presenta el estado actual de las aplicaciones llamadas desupervisin actuales, y conocidas como SCADAs, haciendo hincapi en lafuncionalidad de dichos entornos y la facilidad de configuracin. Tambin sehace una presentacin especfica de aquellas caractersticas que, en estosmomentos, estn marcando las diferencia entre productos o bien son objeto deuna fuerte evolucin. Se trata por tanto de un captulo con fecha de caducidad.

La tendencia actual es hacia la integracin con el propsito de potenciar lasfuncionalidades del conjunto. Esta integracin lleva en primer lugar hacia losdenominados sistemas , Manufacturing Execution System, y se extiendea la integracin con software de gestin de la produccin, de control de calidady de gestin empresarial en su sentido ms amplio. Por otra parte, laintegracin de aplicaciones permite desarrollar estrategias de supervisinespecficas para un proceso concreto, basadas en la aplicacin de diferentestecnologas e integrarlas en un sistema de supervisin y control construido apartir de un SCADA comercial.

La estructura bsica de una aplicacin SCADA se puede representar medianteel esquema de la Fig. 3-1. En la parte inferior tenemos los dispositivos de

Captulo

'Captulo

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CAPITULO 3: SCADAS COMERCIALES

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campo que proporcionan los datos del proceso y reciben las consignas yseales de mando para su control. La parte central constituye el ncleo de laaplicacin SCADA y est constituido por diversos servidores. Cada productocomercial presenta sus particularidades, pero en lneas generales podemoshablar de los ncleos siguientes:

PLC, DCS, buses de campo

Drivers de comunicaciones, OPC

Servidor de Datos de Proceso- gestin y registro de datos- generacin y gestin de alarmas y

eventos

Servidor deWeb

OLE /ODBC

HM I Batch SPCSQC

SeguimientoProduccin

OtrasAplic.

ERP, RDBMS

COM/DCOM, OLE, OPC, DDE, Active X

Internet

Fig. 3-1 Estructura de un sistema SCADA

, encargado de gestionar lascomunicaciones entre los servidores de datos y los dispositivos decampo, y que implementa los protocolos necesarios para efectuardichas comunicaciones.

, encargado de detectar ygestionar alarmas y eventos, y de almacenar datos para su anlisisposterior. Con acceso directo a las bases de datos. Junto con elanterior cumple las funcionalidades descritas en el captulo 2.

, que gestiona la disponibilidad y el acceso a datosmediante Internet. En todos los casos permite recibir, desde equiposremotos, informacin de la planta. Las estaciones remotas tambinpermiten, en algunos productos, enviar consignas y seales de mandova Internet.

o Interface Hombre Mquina (Human Machine Interface):Interface grfica para la visualizacin del estado del proceso medianteobjetos animados, grficos, textos, listados, y ventanas mltiples, entreotras (ver por ejemplo Fig. 3-2).

, Open Data Base Compliance Interface: Interface segnestndar de Microsoft para la comunicacin de datos entre distintostipos de bases de datos. Es especialmente til cuando se desea


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enlazar la base de datos del sistema SCADA con la base de datos desistemas superiores de gestin de la empresa tipo ERP, EnterpriseResources Planning, o MRP, Manufacturing Resource Planning.

Fig. 3-2 HMI desarrollado en CITECT.

Los siguientes ncleos se ofrecen como opcionales o a veces son paquetesofertados por terceros:

: Aplicacin para la gestin de recetas y procesos por lotes.

, Statistical Process Control / Statistical Quality Control:Aplicacin para el seguimiento y control de la calidad por variables oatributos, y la realizacin de diversos clculos estadsticos y obtencinde curvas y grficas de calidad (ver captulos 4 y 5).

Seguimiento de Produccin: Se trata de aplicaciones muy adaptadas a

cada proceso y a cada empresa, por lo que son muy configurables.Disponen de utilidades para la generacin de consultas sobre la basede datos de proceso y la generacin de listados especficos.

Finalmente, decir que la utilizacin de los estndares de Microsoft como DDE,OLE, COM/DCOM, ActiveX, y OPC son soluciones de integracin paraaplicaciones desarrolladas por terceros o especficas para un proceso enparticular. En la parte superior de la Fig. 3-1, vemos como el sistema SCADAse puede comunicar con aplicaciones de gestin empresarial, a travs deinterfaces OLE/ODBC o a travs de aplicaciones especficas tipo MES, o deSeguimiento de la Produccin. El objetivo es integrar datos de planta con lagestin de costos, materiales, pedidos, etc.


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A la hora de elegir un SCADA, un aspecto clave es determinar cual debe ser elsistema operativo sobre el que debe ejecutarse. La eleccin ms habitual, eneste momento, es decidirse por un entorno operativo Windows NT/2000, oWindows 95/98, tanto por la familiaridad que ofrece este entorno al usuario,como por el numeroso software existente y la economa que supone suadopcin.

La de aplicaciones, aunque atractiva, siempre se trata de unproceso delicado y complejo, aunque el uso cada vez mayor de estndaresfacilita dicha integracin. El propsito es responder al manejo de datosheterogneos (de procedencia dispar) y que stos se procesen de formaautomatizada. Desde la adquisicin de datos hasta la generacin de informesa medida de cada departamento (calidad, aprovisionamiento, atencin aclientes, gestin de costes, etc.) o la gestin de almacenes, pedidos y comprasdeben estar integrados. Con este propsito la Fig. 3-3 muestra el modelo deinformacin de planta segn MESA internacional.

M ES:Integracin de los datos de

Produccin con los Sistem as deGestin de O peraciones, M ano deObra, y Procedim ientos operativos

Gestin deAprovisionam iento

ERP Gestin deVentas

Ingeniera deProducto y de

Proceso

ControlesAutm atasControla-

dores

ActuadoresM otores

Adquisi-cin dedatos

ControlM anual de

Proceso

DCS /OCS

Equipos, Instrumentos y M quinas Automticas

Fig. 3-3 Modelo de Informacin en Planta

Un primer nivel de integracin de proceso y gestin lo proporcionan lossistemas MES, orientados a reducir la duracin del ciclo de fabricacin, mejorarla calidad de producto, reducir y eliminar el papeleo, reducir los tiemposmuertos, y potenciar el trabajo de los responsables de operaciones en la plantade produccin.


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Todos los proveedores hablan de las posibilidades de integracin que presentaun producto, pero no siempre es fcil conseguir una integracin suficiente y til.En entornos Windows, especialmente, la utilizacin de los estndares MicrosoftCOM/DCOM, Active X, y OPC proporciona una tecnologa eficaz paraconseguir una integracin real entre diferentes aplicaciones desarrolladas bajolos mismos estndares. Los principales fabricantes de software SCADA, conuna opcin clara por Microsoft, disponen de versiones que suponen un puntode inflexin respecto a versiones anteriores y que permiten aprovechar almximo estas tecnologas.

El estndar , Component Object Model, de Microsoft permite que unaaplicacin utilice funcionalidades de otra aplicacin residente en la mismacomputadora, ello se hace incorporando a la aplicacin principal objetossoftware propios de la otra aplicacin. , Distributed COM, suponeextender el estndar COM a sistemas formados por redes dnde los objetosutilizados en una aplicacin pueden corresponder a aplicaciones remotas,residentes en alguna computadora de la red.

Incorporar un en una ventana de una aplicacin SCADA,estableciendo los enlaces necesarios entre las variables de la aplicacin y lasdel control ActiveX, supone aadir un objeto, con cdigo asociado, que realizauna determinada funcin y que aparece totalmente integrado dentro de laaplicacin. En el mercado existen numerosos proveedores que proporcionanlibreras especficas de controles ActiveX, que pueden incorporarse a unaaplicacin permitiendo desarrollar rpidamente y con seguridad aplicacionesprovistas de numerosas funcionalidades obtenidas de terceros. Algunas,habituales en aplicaciones Windows, son: el calendario, barra de progreso, etc.

La adopcin de la tecnologa ActiveX por parte de un software SCADA loconvierte literalmente en un contenedor de controles ActiveX. Diversosproveedores de SCADAs ofrecen directamente, o a partir de terceros, losdenominados mdulos Add-on. Un es, en definitiva, un controladorActiveX que se integra en una aplicacin y le aade las funcionalidades de quedispone. Diversos productos SCADA admiten, por ejemplo, Add-on paraanlisis estadstico, SPC. Con un Add-on de SPC, el desarrollador de un


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proyecto de supervisin y control dispone de una gama de controles pararealizar seguimiento estadstico. En funcin de las especificaciones con las quetrabaje, incorporar aquellos que sean ms indicados y en la forma en que seprecise.

El OLE (Object Linking and Embedding) for Process Control, ,corresponde a un conjunto de especificaciones basadas en los estndares deMicrosoft (COM, DCOM, OLE Automation, y Active X) que cubren losrequerimientos de comunicacin industrial entre aplicaciones y dispositivos,especialmente en lo que se refiere a la atencin al tiempo real. Estasespecificaciones se mantienen a travs de la OPC Foundation, y pretenden serun conjunto de especificaciones tcnicas no-propietario que define un conjuntode interfaces. As, un servidor OPC es una aplicacin software que sirve datosa diferentes clientes OPC. Un servidor OPC puede proporcionar datos acualquier cliente OPC ya que trabajan con los mismos estndares.

OPC Server interface Aplicacin 11

Aplicacin 1OPC Client interface

Aplicacin 2OPC Client interface

OPC Server interface Aplicacin 12

Fig. 3-4 Clientes y servidores OPC.

En la Fig. 3-4 vemos un conjunto de cuatro aplicaciones que disponen deinterface de comunicaciones segn el estndar OPC. Cada una de lasaplicaciones 1 y 2 pueden intercambiar datos con las aplicaciones 11 y 12. Unafutura Aplicacin 3, provista de interface OPC cliente, tambin podrcomunicarse con las aplicaciones 11 y 12 sin ninguna modificacin en estasdos ltimas.

Se ha visto que la conectividad en intranets es una de las caractersticaspresentes en todo SCADA y a travs de ella se asegura el acceso a datos deproceso desde diferentes departamentos. En cuanto al acceso a Internetbastantes proveedores incluyen funcionalidades de cliente y de servidor de


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Web en sus paquetes, pero por su carcter extracorporativo, hay dostendencias. La primera, la de los paquetes que permiten nicamente leer datos(mediciones, contadores, entradas, salidas, etc.) y la segunda, los que ademsposibilitan su modificacin (consignas, seales de mando). De todas formas,cada vez ms, se dispone de tecnologa fiable para transmitir datos conseguridad va Internet, y un nmero creciente de productos aceptan tanto lalectura de datos como la modificacin de parmetros o de seales de mando.

Algunos SCADAs permiten incluso que cada mquina remota puedaconfigurarse en funcin de sus recursos y de las necesidades del usuario, yestablecer en cada caso qu funciones son realizadas por el cliente y cualesse realizan en el servidor. As, en cualquier momento y en cualquier lugar, untcnico de proceso o un responsable de planta puede conectarse, a travs deun simple PC porttil, al servidor Web de su sistema SCADA y conocer entiempo real el estado del proceso, y en algunos casos actuar sobre l.

Los software SCADA deben ser capaces de respondera las necesidades de diversos sistemas de control.Desde los pequeos que utilizan un solo PCconectado a un autmata programable, hasta losgrandes sistemas con control distribuido y que debenresponder a niveles de seguridad elevados. Por ello,cada proveedor de sistemas SCADA dispone de unagama de productos para responder a esta ampliademanda del mercado, y con unos precios tambinadaptados a la envergadura del sistema a supervisar.Vase el ejemplo de la Fig. 3-5 correspondiente a unaarquitectura multinodo con productos de un fabricante nico.

Al plantear un sistema de supervisin y control es necesario establecer cualesson las diferentes estaciones de trabajo que debe incluir el sistema, y queoperativa debe realizarse en cada una de ellas, teniendo en cuenta tanto losaspectos de atencin al proceso, como los de explotacin y anlisis de losdatos recogidos propios de ingeniera, calidad, o gestin.

En cualquier producto SCADA, es normal que el mdulo base cubra lasfunciones de control, gestin de comunicaciones con los dispositivos

Fig. 3-5 Arquitectura SCADAmultinodo. Wizcon.


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conectados al bus de campo, interface de usuario y registro de informacinpara su anlisis posterior. Un segundo mdulo que ofrecen varios fabricanteses una estacin redundante que acta como un sistema activo de

automtico. Cuando el servidor principal de control quedafuera de servicio, la estacin de backup toma el control de la situacin, deforma automtica y transparente, convirtindose en el nuevo servidor decontrol y partiendo del mismo estado en que se encontraba la estacinservidora averiada.

Cuando el sistema SCADA debe integrarse en el sistema de informacin deempresa, los datos recogidos por el servidor de control deben estar adisposicin de diferentes personas de las reas de gestin para realizar tareasde anlisis y toma de decisiones. Para evitar que las funciones de servidor dedatos perjudiquen a las de servidor de control, los fabricantes ofrecenestaciones especficas servidoras de datos, mejorando la velocidad de trabajo,la seguridad y la fiabilidad en el manejo de la informacin.

Por lo general, los software de control ofrecen una arquitectura cliente-servidordistribuida, con mltiples servidores, y la posibilidad de configurar los diferentesclientes en funcin de sus necesidades y capacidades. Asimismo, laactualizacin de datos en pantalla puede limitarse, normalmente, a cuandovaren, as se minimiza el trfico en la red sin perder calidad de informacin enpantalla.

Es conveniente tener en cuenta que todos los software SCADA son programasque presentan un doble perfil de usuario. Por un lado, las ingenieras ydepartamentos de desarrollo, encargados del diseo y generacin deaplicaciones SCADA a medida de cada proceso por lo que se requiere . Por otro lado los operarios y encargados delproceso, sern los usuarios de las aplicaciones creadas por los primeros ypara ello necesitaran de . Comercialmente, laslicencias de desarrollo y de run-time tienen tratamientos diferenciados quedependen de la estrategia comercial de cada fabricante o proveedor.

Para iniciar el desarrollo de una aplicacin SCADA es importante tenerestablecido en primer lugar:


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Grupos de usuarios, segn los que se crearn diferentes perfiles de

usuario, con diferentes privilegios de acceso al SCADA y al proceso.

Seales de entrada y salida y sus requerimientos de adquisicin,

visualizacin (y/o animacin) y registro. Muchos fabricantes disponende tarifas que varas en funcin del nmero de tags a utilizar.

Variables de control, para su visualizacin y parmetros asociados.

Avisos y alarmas: su importancia.

A partir de este conocimiento estableceremos las especificaciones del sistemaSCADA y plantearemos su a partir de:

Establecer cuales son las diferentes estaciones de trabajo que deben

constituir el sistema.

Cual es la operativa a realizar en cada una de ellas, y

Distribucin de los datos en el conjunto de la red.

En la actualidad los proveedores disponen mdulos, o aplicaciones, pararesponder a las diferentes estructuras y ser tarea de la ingeniera dedesarrollo ofrecer la mejor alternativa al cliente.En cuanto a las diferentes utilidades que se ofertan, stas pueden decantar laeleccin de un paquete u otro. Por lo que se refiere a facilidades deprogramacin, algunos entornos slo disponen de un lenguaje propietario,aunque la tendencia es a integrar VBA (Visual Basic for Applications). Otroaspecto importante es el disponer de utilidades de simulacin y debug, quepermitan desarrollar y hacer la puesta a punto de una aplicacin en pocotiempo y con seguridad. Tambin es de inters la posibilidad de configuracinen lnea, pues permite hacer modificaciones en una aplicacin activa eincorporarlas directamente, sin necesidad de detener la aplicacin y relanzarlaposteriormente.

Tomando en consideracin la gama de productos y servicios que ofrecen, enEspaa existen diversos tipos de proveedores/fabricantes de sistemasSCADAs. Unos son de mbito internacional y se dedican a desarrollar ysuministrar solamente soluciones SCADA con la correspondiente gama de


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mdulos complementarios: entre ellos estn Ci Technologies (Citect), Iconics(Genesis), Intellution (FIX), National Instruments (Lookout, Bridge View), Orsi(Cube), PC Soft International (Wizcon), USDATA (FactoryLink), y Wonderware(InTouch), desarrollando preferentemente para plataformas PC. Otros sonsuministradores de PLCs y controladores como GE Fanuc (Cimplicity),Rockwell Software (RSView) y Siemens (WinCC). Se trata de suministradoresde soluciones completas de automatizacin y control con productos propios.Finalmente, un tercer grupo corresponde a ingenieras que han desarrollado supropio entorno y lo ofrecen junto con el desarrollo y puesta en marcha.

Fig. 3-6 Supervisin y control de proceso Batch. Rockwell Software.

En la Tabla 3-1 se incluyen aquellos suministradores que aparecen en elinforme sobre software de control publicado por la revista Automtica eInstrumentacin de Septiembre de 1999 [5]. La tabla incluye, adems deempresas fabricantes que suministran sus propios productos SCADA,empresas comerciales que actan de distribuidores en Espaa e ingenierasque configuran e instalan determinados paquetes, normalmente orientadas aofrecer soluciones verticales.

La tabla presenta, para cada producto, nombre del suministrador y fabricante,lenguajes de programacin que pueden utilizarse para aadir cdigoespecfico, el tipo de enlace utilizable para comunicarse con otras aplicaciones,y el precio mnimo de la versin de desarrollo, as como el precio mnimo de laversin de run-time (no personalizable, solo para ejecucin).

Puede conseguirse informacin actualizada de estos productos a travs deInternet, accediendo directamente a la Web de cada fabricante o accediendo aWebs directorios [6].


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Producto Suministrador / Fabricante lenguajesprogramacin

Tipo de Enlace precio mindesarrollo

precio mnrun-time

Aimax Desin Instruments, S.A./T.A. Engineering (USA)

VB, C OLE, DDE, ODBC 183.000 145.000

All-Done Scada Freixas i Ros, S.L./ Freixas iRos, S.L. (E)

propio DDE 178.000 178.000

All-Done/ BDE Freixas i Ros, S.L./ Freixas iRos, S.L. (E)

propio 175.000 40.000

Automainge Automainge/ Automainge(E)

consultar consultar

Bridge View National Instruments /National Instruments (USA)

Captor Sisteplant / Sisteplant (E) VB ASCII, triggers consultar consultarChecksysObjects

M2R,S.A./ M2R (E) propio NetDDE, ficheros,JDBC/SQL

consultar consultar

CIC CJM Software, S.A./ CJMSoftware, S.A. (E)

propio (tipoPLC)

ficheros ymemoriacompartida

120.000 120.000

Cmi NT Siemens, ControlMaticIbrica, S.A./ Idem (E)

C++, VB DDE, ficheros 300.000 250.000

Cube ORSI Espaa,SA./ ORSI (I) IIC1131-3,ladder, iter, C,VB, Fortran,Pascal, VC

ODBC,COM/DCOM, viaCUBE-TRACK yva MESAD

600.000 300.000

Digivis Elsag Bailey Hartmann &Braun, S.A./ Digivis

propio DDE, OPC consultar consultar

Factory Suite2000

Logitek, S.A./ Wonderware(USA)

propio ActiveX, DDE,OCX, ODBC

98.000 98.000

Factorylink ECS Medicin y Control, S.A./USDATA (USA)

Power VB,propio, C, C++

driver nativo,OPC, DDE, basesde datosrelacionales

198.000 198.000

FIX DMACS 7.0 Computer IntegratedManufacturing,S.A. /Intellution (USA)

propio DDE, ODBC, OLE consultar consultar

FIX Dynamics Computer IntegratedManufacturing,S.A. /Intellution (USA)

VBA ActiveX, ADO,DAO, ODBC, OLE

consultar consultar

G2 Gensym, s.r.l. / ORSIEspaa, S.A.

propio Telewindows, G2Gateway

consultar consultar

Gefip Mondragn Sistemas /Mondragn Sistemas (E)

Visual C++, VB ficheros consultar consultar

Genesis CE(Pocket)

Aplein Ingenieros, S.A. /Iconics (USA)

consultar consultar

Genesis32 Aplein Ingenieros, S.A. /Iconics (USA)

VBA DDE, OPC,ODBC

consultar consultar

GlassmasterControl System

Mediterranean Import Trade,S.L./ Precise ControlSystems (USA)

VB, C++ DDE, ODBC, OLE consultar consultar

GPAO-SAC Sistemas Avanzados deControl, S.A./ SistemasAvanzados de Control (E)

VB, Visual C++ ODBC consultar 400.000

IGSS32 AN Consult Espaa, S.L./ 7-Technologies A/S (DK)

configuracinprograma

DDE, OLE, OCX,Automation,ODBC

115.000 336.000

Ingeniera deAplicaciones

Ingeniera de Aplicaciones,S.A./ Ingeniera deAplicaciones, S.A. (E)

propio DLL, ODBC, OLE consultar consultar


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Producto Suministrador / Fabricante lenguajesprogramacin

Tipo de Enlace precio mindesarrollo

precio mnrun-time

Intellution Block Servicios y Proyectos,S.A./ Intellution (USA)VB, VC API, DDE 280.000 200.000

Intouch Logiteck,S.A./ Wonderware(USA)

propio consultar consultar

JUMO SVS-2000

Jumo Sercon, S.A./ JUMO(D)

480.000

Lookout National Instruments /National Instruments (USA)

Monitor Pro Schneider Electric/Schneider Electric (F)

Pascal, C, C++,VB

DDE, OLE, OPC 170.000 150.000

OmronScs 2.1 Omron/ Omron (UK) propio consultar consultarP6008 Foxboro / Foxboro Scada (I) grfico C++,

SQL 4GODBC direct core,interface TCP/IP

1.000.000 1.000.000

Pack-Centre Agecontrol / Agecontrol (E) C++ SQL, TCP/IPPCVUE 32 Rasesa Automatismos, S.L./

ARC Informatique (F)Scada Bsic DDE, NETDDE,

OLE2, ODBC,SQL

consultar consultar

Plantscape Honeywell,SA./ Honeywell(USA)

C, VB ODBC, OPC 1.000.000 500.000

Proasis DAS-Win

Desin Instruments, S.A./Desin Instruments, S.A. (E)

fichero ASCII (1) (1)

Processyn OBM de Equipos Elctricos,S.A./ Logique Industrie (F)

propio DDE 700.000 60.000

Pyman PYSSA / PYSSA (E) VB, Vjava 400.000 consultarQuick SPC Marposs, S.p.A./ Marposs,

S.p.A. (I)C BCD, rels, LAN consultar consultar

RSView32 Rockwell Automation /Rockwell Software (USA)

VBA integrado,C++, VB viaCOM/DCOM

DDE, ODBC,OLE, OPC,ActiveX, COM,DCOM

188.000 113.000

Scada-VS Foxboro / Foxcada(Australia)

grfico, C++,bloques ladderlogic,secuencial

ODBC directcode, interfaceTCP/IP

3.000.000 3.000.000

Symcont Adasoft,SA.(E) C++, Java,Rexx, VB

COM/DCOM(DNA), CORBA

consultar consultar

Tactician T3500 Eurotherm Espaa /Eurotherm Proc. Aut. (UK)

propio SQL, ODBC,DDE, OLE

consultar consultar

TCS01 Sistemas ElctricosPersonalizados, S.L./ S.E.P.(E)

configurable - consultar 80.000

TD-Pro Pertegaz,S.L. / (I) propio DLL, SQL consultar consultarTest Point Instrumentos de Medida,

S.L./ Keithley (USA)propio DDE, DLL, OLE 200.000 gratuita

TQWIN Vertex Serveis Informtics,S.L./ (E)

VB 150.000 150.000

WizFactory Wizcon Soft Espaa, S.L./PC Soft International, Ltd(Israel)

propio, Rexx,VB, C++,Delphi,

DDE, ODBC, SQLInterface

252.705 138.890

Xfactory (MES) Medicin y Control, S.A./USDATA (USA)

VB conectorUSDATA, OPC,BD relacin.

consultar consultar

Tabla 3-1 SCADAs comercializados en Espaa.

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(%)

Como ya se ha comentado en el captulo 1, una parte importante de lasupervisin se centra en la deteccin y aislamiento de los fallos y en darinformacin sobre su origen y magnitud. La deteccin y el diagnstico de fallosconstituyen una parte fundamental de la supervisin. En este captulo noscentraremos en la fase de deteccin.

Los diversos mtodos y tcnicas utilizados para detectar las situaciones de malfuncionamiento pueden clasificarse de acuerdo con la naturaleza delconocimiento disponible sobre el proceso en:

Deteccin basada en mtodos analticos: Utiliza solamenteherramientas matemticas o analticas (modelos matemticos precisos,procesado de seales) para realizar sus funciones.

Deteccin basada en conocimiento: Incluye herramientas de laInteligencia Artificial. Por ejemplo, representacin simblica de seales,o modelos cualitativos incluyendo imprecisin o incertidumbre.

A su vez, dependiendo de la organizacin del conocimiento distinguimos entre:

Captulo

(

CAPITULO 4: DETECCIN DE FALLOS

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Deteccin basada en modelos: Los fallos son detectados a partir de la

comparacin del funcionamiento del sistema supervisado con el de unmodelo del mismo, que representa el funcionamiento normal.

Deteccin basada en seales o sntomas: En este caso los fallos se

detectan directamente a partir de las seales procedentes del proceso,despus de un procesado de las mismas.

En las siguientes secciones se expondrn en primer lugar las tcnicasintegradas actualmente en los sistemas SCADA y a continuacin otrastcnicas ms incipientes para cuya implementacin deber recurrirse a laintegracin de recursos con los sistemas de monitorizacin actuales.

El papel de los sistemas SCADA en la deteccin de fallos puede ir desde elsimple disparo de alarmas (tratado en el captulo 2) hasta la utilizacin detcnicas ms sofisticadas ya integradas o susceptibles de ser integradas. Eneste segundo caso existen en el mercado numerosos paquetes (captulo 3)que incorporan tanto facilidades de control estadstico (SPC, Statistical ProcessControl) como tecnologa de sistemas abiertos (DDE, OLE, COM/DCOM,ActiveX y OPC) que permite una fcil integracin con otras aplicaciones. Estodebe permitir utilizar otras tcnicas y herramientas como las descritas a lo largode las secciones posteriores de este captulo.

La utiliza

sistemas de supervision

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