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
UNIDAD 3: SISTEMAS DE SUPERVISIÓN, CONTROL Y PROCESAMIENTO DE DATOS
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
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Arquitectura básica de un SCADA
Antena
PLC / RTU
Antena
Sistema de
Telecomunicaciones
PLC / RTU
Radio Remoto
Radio Remoto
Unidades Terminales
Remotas (RTU`s)
Servidor
Recolector
Software Scada
Unidad Recolección
Maestra (URM)
Radio
Modem
LAN / WAN / TCP/IP
Otros Sistemas
IHM
Operadores
Centro de
Operaciones
Automatizadas (COA)
Servidor
BD
Tiempo Real
Servidor
BD
Históricos
Servidor
Interfaz
Aplicaciones
Unidad Control y
Procesamiento (UCP)
Unidad Terminal
Maestra
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Sistema de Telecomunicaciones en un SCADA
Tx: Transmisor
Rx: Receptor
DTE
Equipo Terminal de
Datos
(Modulo Comunicación
RTU/PLC)
DCE
Equipo de
Comunicación
de Datos
(MODEM)
Tx: Transmisor
Rx: Receptor
Canal de
Transmisión
DCE
Equipo de
Comunicación
de Datos
(MODEM)
DTE
Equipo Terminal
de Datos
(Recolector maestro
de la UTM)
UTM
RTU
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
Protocolo de Comunicación
RTU
Datos Digitales (RS-232)
MODEM
(Modulador y
Demodulador)
TX
FRECUENCIA
RX
CANAL
Manejo de los Datos de Proceso
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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
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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.
RTU -01
RTU -02
RTU -03
CANAL 1
CANAL 2
RTU -01
RTU -02
RTU -03
UTM
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
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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.
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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
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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.
Impresoras
Servidores de
Aplicaciones
Servidores (URM)
Red TCP/IP GigaBit
Sistemas Red
Servidores (UCP)
Usuarios
Sala de Servidores
Analistas de Sistemas e
Ing. de Mantenimiento
(IHM)
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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
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Usuarios y Software 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 )
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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
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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
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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.
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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.
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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 Subprocesos de la
instalación
automatizada.
Permite acciones
de control remoto
sobre los
elementos del
proceso y acceso
a la configuración
de los puntos.
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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
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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
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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.
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Plataforma de Integración de Sistemas y Control de Gestión
INTEGRACIÓN Y
GESTIÓN
SCADA / DCS
RTU-PLC
INSTRUMENTACIÓN
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.
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Arquitectura de una Plataforma de Integración de Sistemas
TW
IE 5
OPTIMIZACION
OM&S CP&S
iGES, VB
TW
TW
GUI
WTO, ASMS, SG,
SEDILAG RULES
NEURAL NETS
FLOSYSTEM,
SEDILAG
OPC CLIENT
iGES
G2
OPC CLIENT
TUXEDO CLIENT
GUI
DGO
EPS FloSystem, C++
TUXEDO CLIENT
EPS Reo
TUXEDO CLIENT
GUI
DATA RECONC.
OSI Sigmafine
TUXEDO CLIENT
IS
VB
INTERFAZ
OPC/COM
DET
Tratamient
o
Agua
INTEGRACION
IDB
CENTINELA
IS
Central Data
Management System
(CDMS)
TUXEDO MACHINE
ORACLE
RDMS
CDB
Tratamient
o
Crudo
IS
Inyeccion
Quimica
TUXEDO MACHINE
UCP SCADA 1
TUXEDO MACHINE
TUXEDO MACHINE
UCP SCADA 2
UCP SCADA 3
UCP SCADA 4
UCP SCADA 5
SCU SCADA 6
SCADAS Y CENTROS
DE CONTROL
URM SCADA URM SCADA URM SCADA
1
2
3
INSTRUMENTACION Y
CONTROL PROCESOS
PLC
RTU
PLC
URM SCADA
4
URM SCADA
5
URM SCADA
6
PROCESS CONTROL
PLC / RTU
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