UNIDAD 3: SISTEMAS DE SUPERVISIÓN, CONTROL Y PROCESAMIENTO DE DATOS UNIVERSIDAD ALONSO DE OJEDA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE COMPUTACION ASIGNATURA: AUTOMATIZACIÓN UNIDAD 3: SISTEMAS DE SUPERVISIÓN, CONTROL Y PROCESAMIENTO DE DATOS PROFESOR: ING. GERARDO ALBERTO LEAL, MSC

Sistemas de Supervisión, Control y Adquisición de Data (SCADA). Son sistemas encargados de adquirir datos y procesarlos en tiempo real, permitiendo a los usuarios solicitar, desplegar, archivar y ejercer control sobre la información de los procesos a operar. Las tareas fundamentales de un Scada son: Recolección periódica, procesamiento y monitoreo de la información del proceso Control remoto de dispositivos y ajustes de valores en las bases de datos del sistema Monitoreo de alarmas y despliegues de los procesos Generación de reportes y datos estadísticos de los procesos Almacenamiento de datos históricos y tendencias de las variables de procesos AUTOMATIZACIÓN. ING. GERARDO A. LEAL

Arquitectura básica de un SCADA Unidades Terminales Remotas (RTU`s) Sistema de Telecomunicaciones Radio Remoto PLC / RTU Antena Radio Remoto PLC / RTU Antena Unidades Terminales Remotas (RTU`s) Servidor Recolector Radio Modem Unidad Recolección Maestra (URM) Software Scada Servidor BD Tiempo Real Históricos LAN / WAN / TCP/IP Interfaz Aplicaciones Otros Sistemas IHM Operadores Centro de Operaciones Automatizadas (COA) Unidad Control y Procesamiento (UCP) Unidad Terminal Maestra AUTOMATIZACIÓN. ING. GERARDO A. LEAL

Sistema de Telecomunicaciones en un SCADA DCE Equipo de Comunicación de Datos (MODEM) Tx: Transmisor Rx: Receptor DCE Equipo de Comunicación de Datos (MODEM) Tx: Transmisor Rx: Receptor DTE Equipo Terminal de Datos (Modulo Comunicación RTU/PLC) RTU DTE Equipo Terminal de Datos (Recolector maestro de la UTM) UTM Canal de Transmisión MODEM (Modulador y Demodulador) Cable Telefónico 0-4000 Hz, 300 -9,6 KB/S Coaxial 0-100 MHz, 12 MB/S Radio de Datos UHF 800 MHZ Microondas mayor a 800 MHZ Fibra Óptica 3 GHz / 1 GB/S Satélite 0 a 9000 GHz RTU Datos Digitales (RS-232) Protocolo de Comunicación TX FRECUENCIA RX CANAL Manejo de los Datos de Proceso AUTOMATIZACIÓN. ING. GERARDO A. LEAL

Unidad de Recolección Maestra (URM) Cluster de Servidores conectados para controlar los Sistemas de Telecomunicaciones para la recolección de los datos en tiempo real, el procesamiento inicial y el almacenamiento en disco de la información. Sus elementos principales son: Servidor de Canales de Comunicaciones Servidor de Base de Datos Tiempo Real Servidor de Base de Datos de Histórico y Tendencias Interfaz con los sistemas de Control y Procesamiento Interfaz con otros Sistemas y Aplicaciones Interfaz Humano Maquina de Mantenimiento y Configuración Sala de Computadores de la UTM AUTOMATIZACIÓN. ING. GERARDO A. LEAL

Servidor de Canales de Comunicación UTM-UTR`s Administra los protocolos de comunicación y la interacción de la UTM con los canales físicos y lógicos de los sistemas de telecomunicaciones. UTM CANAL 1 RTU -01 RTU -02 RTU -03 CANAL 2 RTU -01 RTU -02 RTU -03 CANAL 3 RTU -01 RTU -02 RTU -03 Barrido o Scan: forma periódica como la UTM interroga a cada una las RTU por canal, para actualizar los datos en tiempo real AUTOMATIZACIÓN. ING. GERARDO A. LEAL

Servidor de Bases de Datos Tiempo Real Contiene la estructura de las bases de datos de recolección de los valores en tiempo real de cada uno de los elementos del SCADA. Esta formado por diversas BD relacionales como por ejemplo: BD de RTU´s, BD de Canales, BD de puntos Analógicos y digitales, etc. AUTOMATIZACIÓN. ING. GERARDO A. LEAL

Servidor de Bases de Datos Histórica Contiene la estructura de las bases de datos de recolección de los valores históricos de cada uno de los puntos analógicos o digitales del SCADA. Permite a través de los IHM observar el comportamiento y tendencias en forma grafica de los datos de los procesos. La cantidad de información almacenada dependerá del espacio disponible en disco. Tendencias del comportamiento de las variables AUTOMATIZACIÓN. ING. GERARDO A. LEAL

Analistas de Sistemas e AUTOMATIZACIÓN. ING. GERARDO A. LEAL IHM Configuración y Mantenimiento Elementos informáticos (PC, Monitores, Impresoras, etc.) utilizados por los Analistas o Ingenieros para la configuración y el mantenimiento de toda la plataforma de servidores y sistemas del SCADA, a través de la Red del Sistema. Sala de Servidores Servidores (UCP) Servidores (URM) Servidores de Aplicaciones Red TCP/IP GigaBit Sistemas Red Usuarios Impresoras Analistas de Sistemas e Ing. de Mantenimiento (IHM) AUTOMATIZACIÓN. ING. GERARDO A. LEAL

Unidad de Control y Procesamiento (UCP) Cluster de Servidores conectados para controlar los datos en tiempo real, el procesamiento, el almacenamiento en disco de la información, los interfaces de usuarios, los recursos de la sala de control, conexiones con otras aplicaciones, IHM, etc. Sus elementos principales son: Servidor de Base de Datos Tiempo Real Servidor de Base de Datos de Histórico y Tendencias Interfaz con los sistemas de IHM y control de Estaciones de Trabajo Usuarios Interfaz con otros Sistemas y Aplicaciones, Alarmas, Impresoras Interfaz Humano Maquina de Mantenimiento y Configuración Sala de Computadores de la UTM AUTOMATIZACIÓN. ING. GERARDO A. LEAL

Usuarios y Software de Scada Software y Aplicaciones de Scada: Los principales usuarios de un Scada son: Operadores: interacción y operación de los procesos. (Analistas e Ing. de Procesos) Mantenedores: configuración y mantenimiento de la infraestructura física y software (Ingenieros de Automatización) Administradores: administración de los sistemas y recursos informáticos y redes (Analistas de Sistemas, Ing. De Computación, Informática y Sistemas) Soporte: mantenimiento de la infraestructura del sistema de telecomunicaciones, alimentación, sistemas remotos, etc. Software y Aplicaciones de Scada: Sistemas Operativos (Unix, Windows NT, Windows XP, Linux, OS-2) Bases de Datos ( Excel, Access, SQL, Oracle) Graficadores ( Autocad, otros según fabricante Scada ) Aplicaciones Scada ( InTouch, Wonderware, RealFlex, Honeywell, Valmet ) Reportes ( Excel, Visual ) Comunicaciones ( Modbus, Bisap, Bristol ) AUTOMATIZACIÓN. ING. GERARDO A. LEAL

Interfaz Humano Maquina de un SCADA Elementos informáticos de entrada y salida (PC, Monitores, Impresoras, etc.) utilizados por los usuarios para interactuar con el sistema. Estos recursos se encuentran ubicados en forma centralizada en salas de control o centros de operaciones automatizadas. Salas de Control, Centros de Control o Centros de Operaciones Automatizadas AUTOMATIZACIÓN. ING. GERARDO A. LEAL

Interfaz Humano Maquina de un SCADA A través de los recursos informáticos, la información se obtiene a través de niveles de despliegues o templates donde los usuarios pueden acceder a la información a través de diagramas de proceso, tablas, listas, graficas, reportes, etc.. Despliegue Principal del Sistema Muestra la vista general de entrada al sistema con los procesos y subprocesos principales AUTOMATIZACIÓN. ING. GERARDO A. LEAL

Interfaz Humano Maquina de un SCADA Despliegue Unifilar del Sistema Muestra la información global de las estaciones asociadas al Scada, en base a los procesos y a su distribución geográfica. Permite la visualización de parámetros claves. AUTOMATIZACIÓN. ING. GERARDO A. LEAL

Interfaz Humano Maquina de un SCADA Despliegue General de la Estación (Diagrama de Proceso a nivel de Planta) Muestra la información general de una instalación automatizada, generalmente los datos son recolectados por un PLC o RTU. Permite acciones de control remoto sobre los elementos del proceso y acceso a la configuración de los puntos. AUTOMATIZACIÓN. ING. GERARDO A. LEAL

Interfaz Humano Maquina de un SCADA Despliegue Detallado de un subproceso de la Estación (Diagrama de Proceso a nivel de sub-proceso) Muestra la información detallada de uno de los Sub-procesos de la instalación automatizada. Permite acciones de control remoto sobre los elementos del proceso y acceso a la configuración de los puntos. AUTOMATIZACIÓN. ING. GERARDO A. LEAL

Interfaz Humano Maquina de un SCADA Diversos tipos de despliegues del sistema Alarmas Información por RTU Lista de Puntos en Base de Datos RTU y Comunicaciones AUTOMATIZACIÓN. ING. GERARDO A. LEAL

Interfaz Humano Maquina de un SCADA Despliegues de Tendencias e Históricos de Puntos Permiten observar el comportamiento histórico de las variables analógicas o digitales. Se muestran en despliegues de tendencias o en despliegues de procesos AUTOMATIZACIÓN. ING. GERARDO A. LEAL

Interfaz Humano Maquina de un SCADA Reportes en Aplicaciones de Oficina Información procesada, seleccionada y organizada en aplicaciones de ambiente de oficina, para que puedan ser analizadas por niveles gerenciales para la toma de decisiones en los procesos industriales. AUTOMATIZACIÓN. ING. GERARDO A. LEAL

Plataforma de Integración de Sistemas y Control de Gestión INSTRUMENTACIÓN RTU-PLC SCADA / DCS INTEGRACIÓN Y GESTIÓN Son plataformas computacionales y de redes que permiten integrar a través de servicios de Internet, Intranet o Aplicaciones de oficina, los datos de los procesos industriales, para obtener a nivel gerencial la información en tiempo real o histórica de las variables de los procesos generadas en diversos sistemas (Scada´s, DCS´s, Otros). Solo permiten acciones de supervisión para la gestión o la supervisión administrativa de los procesos. AUTOMATIZACIÓN. ING. GERARDO A. LEAL

Arquitectura de una Plataforma de Integración de Sistemas TW IE 5 TW TW GUI GUI GUI OPTIMIZACION OM&S CP&S iGES, VB OPC CLIENT OPC CLIENT WTO, ASMS, SG, SEDILAG RULES iGES NEURAL NETS FLOSYSTEM, SEDILAG TUXEDO CLIENT DATA RECONC. OSI Sigmafine DGO G2 EPS FloSystem, C++ EPS Reo TUXEDO CLIENT TUXEDO CLIENT TUXEDO CLIENT INTERFAZ OPC/COM IS Tratamiento Agua DET VB INTEGRACION IS Tratamiento Crudo IDB CENTINELA Central Data ORACLE RDMS Management System (CDMS) CDB TUXEDO MACHINE IS Inyeccion Quimica UCP SCADA 1 TUXEDO MACHINE UCP SCADA 2 TUXEDO MACHINE UCP SCADA 3 TUXEDO MACHINE UCP SCADA 4 UCP SCADA 5 SCU SCADA 6 SCADAS Y CENTROS DE CONTROL URM SCADA 1 URM SCADA 2 URM SCADA 3 URM SCADA 4 URM SCADA 5 URM SCADA 6 INSTRUMENTACION Y CONTROL PROCESOS PLC RTU PLC PROCESS CONTROL PLC / RTU AUTOMATIZACIÓN. ING. GERARDO A. LEAL