1.2 Conceptos básicos del procesamiento de señales SCADA
Los conceptos básicos sobre cómo se procesan las señales de campo y cómo se interconectan
con los controladores de campo, de modo que el software de la aplicación pueda trabajar e
interactuar con el mundo eléctrico físico.
El controlador de campo, comúnmente conocido como PLC, es una computadora especializada
que trabaja con información binaria. El propósito de los módulos de entrada y salida del PLC es
convertir señales del mundo físico hacia y desde el mundo del software interno. Solo hay cuatro
tipos de datos básicos que están conectados al PLC: entrada discreta, salida discreta, entrada
analógica y salida analógica.
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La entrada discreta es una señal de dos estados, representada por electricidad que fluye
(Verdadero) o no fluye (Falso). El sistema binario relaciona esto con los valores '1' y '0' del
software. Una entrada discreta o digital
puede ser un interruptor, una fotocélula, un
botón pulsador, un contacto o un sensor de
proximidad; la señal está encendida o
apagada. El módulo de entrada discreta
representaría esta presencia o ausencia de la
señal eléctrica como '1' o '0'.
La salida discreta es una señal de dos estados, representada también por flujo eléctrico,
pero se envía a dispositivos como lámparas, contactores de motores y electroválvulas. El
estado '1' o '0' en el software interno se convierte en la presencia o ausencia de una señal
eléctrica al dispositivo; el circuito eléctrico está encendido (1) o apagado (0).
Las entradas analógicas están representadas por un
rango de señales eléctricas, como 1 a 5 voltios de
corriente continua (V CC) o 4 a 20 miliamperios.
(mA). Esta señal eléctrica es generada por un
transductor, que convierte un valor de campo en una
señal eléctrica proporcional. El módulo de entrada
analógica muestrea la señal de entrada y la convierte
en un número binario de 16 bits en el rango de 0 a 32
767.
Las salidas analógicas comienzan como valores internos de 16 bits y luego se convierten
en una señal eléctrica. señal en el rango de 1–5 VDC o 4–20 mA; estas señales, a su vez,
impulsan controladores de velocidad, posicionadores de válvulas y cualquier otro
dispositivo de control variable. La señal de salida está en la misma proporción que el valor
interno de 16 bits. Por lo tanto, la salida analógica funciona igual que la señal de entrada
analógica, pero a la inversa.
1.3 Definición del alcance del software SCADA
El PLC fue programado por electricistas, ya que la programación de lógica de escalera fue
diseñada para parecerse a los diagramas eléctricos. Pero a medida que el software del PLC
evolucionó hacia funciones y operaciones más complejas. Al mismo tiempo, HMI se desarrolló a
partir de simples medidores, registradores de gráficos e interruptores de botón y selector, en
interfaces gráficas muy sofisticadas.
Tanto con las interfaces de usuario (es decir, HMI) como con los controladores de campo
sofisticados (es decir, PLC), la combinación de estos dispositivos evolucionó en lo que ahora se
conoce como un sistema SCADA. La interconexión de los equipos HMI y PLC requería métodos de
comunicación más avanzados, como redes y software de controlador especial. Y luego vino el
tema de la interconectividad con otros sistemas: el resultado fueron Redes de Área Local (LAN) y
WAN.
El software SCADA implica mucho más que un conjunto de dibujos de ingeniería, el software de
aplicación para un proyecto SCADA incluye hojas de cálculo, documentos de diseño, material del
manual de referencia del usuario e información detallada del programa. Por lo tanto, el software
para estos sistemas es muy extenso y requiere una combinación de documentos de diseño. Hoy
en día, diseñar, desarrollar e implementar sistemas SCADA requiere una serie de áreas de
programación, cada una con sus propios requisitos y lenguajes especiales.
1.3.1 Objetivo
Los sistemas SCADA se conciben principalmente como una herramienta de supervisión y mando.
Entre sus objetivos podemos destacar:
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Economía
Accesibilidad
Mantenimiento
Ergonomía
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Gestión
Flexibilidad
Conectividad
1.3.2 Entorno
El esquema que representa los flujos de información dentro
de la empresa y representa cómo se realiza la integración a
todos los niveles es similar a la conocida pirámide de la
automatización CIM (Computer Integrated Manufacturing).
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ERP (Entreprise Resource Planning o
Planificación de Recursos Empresariales)
MES (Manufacturing Execution System o Gestión de
la Producción)
CONTROL: engloba toda la parte de automatización
y control de procesos.
engloban los diferentes flujos de información que se dan
entre los elementos de cada uno de ellos
(comunicación horizontal) y el intercambio de
información que se da entre los diferentes niveles (comunicación
vertical), con la finalidad de disponer de la máxima información.
Como ejemplo, el paquete WinCC (Siemens) dispone de un
servidor OPC DA (Data Access) que permite el acceso a todas
las variables del sistema y a variables archivadas. De esta
manera, es posible transferir los datos de proceso y de
producción, hacia arriba, dentro del sistema de información
empresarial.
1.4 Uso de terminología generalizada
el sistema de etiquetado utilizado para nombrar las señales de entrada y salida de campo, y para
nombrar los puntos internos del programa, será Tagname and Signal Naming Convention (TSNC).
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PPC (Controlador de procesos programable)
Computadora especializada programada en uno o más idiomas para efectuar el control y
monitorear las condiciones del campo; otros acrónimos incluyen: RTU, RPU, DPU, PLC,
PAC
SOW (Estación de trabajo del usuario de operaciones SCADA)
Computadora que ejecuta el software SCADA que incluye pantallas gráficas del proceso
HMI, bases de datos históricas y de procesos, y operaciones de procesos en segundo
plano; otros acrónimos incluyen: HMI, View Node, SCADA Node, SCADA Host Workstation
HMI (Interfaz hombre-máquina)
La interfaz del operador, en forma de pantallas gráficas de proceso y tendencias históricas,
constituye la HMI; sin embargo, la HMI es una parte de la aplicación SOW general
OIT (Terminal de interfaz de operador)
Panel de visualización pequeño con un mínimo de teclas para mostrar información local
para un PPC e ingresar/cambiar valores para el proceso local
TSNC (Convención de nomenclatura de señales y etiquetas)
Convención de nomenclatura estandarizada para asignar nombres a las diversas señales
de E/S de campo, así como a los puntos de programación internos
PCLD (Descripción de la lógica de control de procesos)
Documentación estandarizada para la explicación detallada de las operaciones de proceso
del software de aplicación PPC