SCADA y HMI

Sistemas SCADA

UNIDAD UNID AD I Automatiz Automatización ación y Comu Comunicacio nicaciones nes Fundamentos de control de procesos

Sistemas Sistema s SCADA Fundamentos Fundamen tos y Definiciones Definicio nes t a A c q u i s i t i o n " ; es decir: hace SCADA viene de las siglas: " S u p e r v i s o r y C o n t r o l A n d D a ta referencia a un sistema de adquisición de datos y control supervisor. Tradicionalmente se define a un SCADA como un sistema que permite: una planta o proceso por medio de una estación central que hace de Master Supervisar una (llamada también estación maestra o unidad terminal maestra, MTU) y una o varias unidades remotas (generalmente RTUs) por medio de las cuales se hace el control / adquisición de datos hacia / desde el campo.


Sistemas Sistema s SCADA Fundamentos Fundamen tos y Definiciones Definicio nes t a A c q u i s i t i o n " ; es decir: hace SCADA viene de las siglas: " S u p e r v i s o r y C o n t r o l A n d D a ta referencia a un sistema de adquisición de datos y control supervisor. Tradicionalmente se define a un SCADA como un sistema que permite: una planta o proceso por medio de una estación central que hace de Master Supervisar una (llamada también estación maestra o unidad terminal maestra, MTU) y una o varias unidades remotas (generalmente RTUs) por medio de las cuales se hace el control / adquisición de datos hacia / desde el campo.


Sistemas Sistema s SCADA Fundamentos Fundamen tos y Definiciones Definicio nes Consiste de un conjunto de infraestructura de hardware y software que converge de tal mane manera ra que que se pued puedaa mant manten ener er una una supe superv rvis isió ión n gene genera rall de una una empr empres esaa en el cont contex exto to globalizado del mundo actual. Es un conc concep epto to simi simila larr a lo que en Meca Mecatr tron onic icaa se deno denomi mina na CIM (Manufactura Integrada por Computadora ) , pueden ser industrialmente entonces considerados como sinónimos.


Sistemas Sistema s SCADA Fundamentos Fundamen tos y Definiciones Definicio nes

Las redes de campo constituyen ahora la infraestructura de los sistemas SCADA y DCS, que que poco poco a poco poco han han gana ganand ndo o acep acepta tació ción n como como una una herr herram amie ient ntaa conf confia iabl blee y útil útil en la operación técnico administrativa de una planta industrial

UNIDAD I Automatización y Comunicaciones Fundamentos de control de procesos

Sistemas SCADA Fundamentos y Definiciones

Necesidad de un sistema SCADA Para evaluar si un sistema SCADA es necesario para manejar una instalación dada, el proceso a controlar debe cumplir las siguientes características: 1. Que el número de variables del proceso que se necesita monitorear sea alto. 2. El proceso debe tener transmisores y actuadores geográficamente distribuidos. 3. La información del proceso se necesita en el momento en que los cambios se producen, la información se requiere en tiempo real. 4. Que exista la necesidad de optimizar y facilitar las operaciones de la planta, así como la toma de decisiones, tanto gerenciales como Operativas.



Necesidad de un sistema SCADA 5. Que los beneficios obtenidos en el proceso a ser controlado justifiquen la inversión en un sistema SCADA. Estos beneficios pueden reflejarse en aumento de la producción, de la confiabilidad, de los niveles de seguridad, etc.


Sistemas SCADA Fundamentos y Definiciones Funciones de un sistema SCADA Dentro de las funciones básicas realizadas por un sistema SCADA están las siguientes:

1. Automatización: Se refiere a recabar, almacenar y mostrar información, en forma continua y confiable, desde los equipos de campo: estados de dispositivos, magnitud de variables. También se refiere a ejecutar en forma automática disparo de alarmas para que el operador pueda notar un estado anormal en el proceso. 2. Supervisión: Por medio de la HMI mostrar y / o alertar al operador de cambios



Funciones de un sistema SCADA 3. Manejo de alarmas: Disparar alarmas en forma automática para que el usuario pueda ejecutar acciones que controlen las situaciones anómalas que las generaron. 4. Generación de reportes: Basadas en la información obtenida por el sistema es posible generar: reportes, gráficos de tendencia, historia de variables, cálculos, predicciones, detección de fugas, etc.


Sistemas SCADA Fundamentos y Definiciones SUPERVISIÓN

Supervisión, que significa que un operador humano es el que al final tiene la última decisión sobre operaciones, generalmente críticas, de una planta industrial. La importancia de esta definición está en que se contrapone a la idea generalizada, que a veces si se hace, de que en la unidad master se hace control automático del proceso supervisado.

HMI

HMI. Definición

- El significado de HMI es Human Machine Interface o Interface Hombre Máquina. - También se lo denomina Sistema Supervisorio. - Es el software que corre en la Workstation del operador para proporcionarle facilidad de dominar y visualizar el proceso.

HMI. Definición

- Esta tecnología permite que no solamente le pueda mostrar en forma gráfica la información que tiene el PLC sino que también le permite al operador dar comandos al PLC para que éste realice la ejecución final en el proceso. - Un HMI simplifica la complejidad de los datos que tiene el PLC en su memoria con respecto al proceso.

HMI HMI Característica. - Un HMI puede tener también vínculos con una base de datos. - Proporciona las tendencias, los datos de diagnóstico y manejo de la información, - Esquemas detallados para un sensor o máquina en particular. - Cualquier HMI del mercado podría comunicarse o ser compatible con cualquier PLC de otras marcas. Ésta se usa desde aplicaciones pequeñas, como controladores de temperatura, hasta aplicaciones muy grandes como el control de plantas nucleares. Las dos siguientes interfaces que a continuación

se muestran, permiten al operador visualizar y operar una máquina o incluso partes de un proce

DTAM Micro de la marca Allen Bradley

HMI Panel View 900 Monocromático de Allen Bradley Es utilizado con el PLC del sistema de ESD (parado de emergencia). Nos permite visualizar el estado de los sistemas de ESD y también dar comandos de Reset y ACK de cualquier evento además de tener acceso a poner en Bypass cualquier permisivo. En esta aplicación particular se está utilizando todas las funciones que ésta interface puede proveer como: Registro de alarmas, comandos de reset, comandos de cambio de set points, comandos de arranque/parada y open/close, comandos para el control de PIDs.

Panel View 1500 Touch Screen de Allen Bradley Esta interface es una de las últimas tecnologías en Panel View, que se acerca bastante a las características de un HMI. En nuestro caso está utilizado en el quinto Wartsila y el Fwko (Free Water Knock Out). Vienen con pórtico de comunicación Ethernet, con memoria extra y tecnología Touch Screen.

HMI en INTOUCH

Funciones de un software HMI en sistemas SCADA

Flexibilidad para desarrollar la información en un ambiente gráfico amigable  Muestra en tiempo real el estado del proceso  Permite animar componentes gráficos que representan los elementos del proceso 

 

Permite almacenar las variables en una base de datos Contiene gráficos de tendencias y curvas para fines de mantenimiento, tratamientos estadísticos, gestión administrativa o financiera

Funciones de un software HMI  Posibilidad

proceso

de organizar la restricción y el acceso a la información del



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



El operador utiliza el HMI para ejecutar comandos al PLC y/o cambiar valores que en el PLC que son tomados como referencia o set point

Actualmente un HMI también permite:  Desarrollar gráficos con herramientas de controles ActiveX que permite incorporar otras aplicación de Windows dentro del HMI  Realizar control y monitoreo de un proceso o procesos en la WEB.  Realizar control y monitoreo de una planta o proceso con la utilización de una línea telefónica y un simple celular o teléfono convencional

Software usados en la industria para el desarrollo de HMI de un sistema SCADA A continuación se muestra una lista de algunos software SCADA y su fabricante: Aimax Desin Instruments S. A. CUBE Orsi España S. A. FIX Intellution. Lookout National Instruments. Monitor Pro Schneider Electric. Scada InTouch LOGITEK. SYSMAC SCS Omron. Scatt Graph 5000 ABB. WinCC Siemens. Coros LS-B/Win Siemens. CIRNET CIRCUTOR S.A. FIXDMACS Omron-Intellution. RS-VIEW32 Rockwell

Comunicación entre un HMI con un PLC Los HMI son compatibles con casi todos los PLC de otras marcas. Se va a requerir de un IO SERVER este contiene los drivers y tópicos que el HMI necesita para la integración con el PLC. La comunicación entre el HMI y el IO Server, bajo un mismo ambiente de Windows es gracias al protocolo DDE (Dynamic Data Exchange) que nos presta justamente esta ventaja.

Comunicación entre un HMI con un PLC Nuestras aplicaciones utilizan IO Servers como: RSLINX Es un IO Server que permite conexión entre el HMI con PLCs Allen Bradley

OPCLink Es un IO Server que permite conexión entre el HMI con PLCs de otras marcas

MBENET Es un IO Server que permite conexión entre el HMI con controladores o dispositivos que tienen comunicación Modbus

DISEÑO DE UN HMI

Cuando los seres humanos y los computadores interactúan lo hacen a través de un medio o interfaz hombre – máquina, que definimos como HMI.

Existen tres puntos de vista distintos en una HMI: El del usuario, El del programador y El del diseñador. Cada uno tiene un modelo mental propio de la interfaz, que contiene los conceptos y expectativas acerca de la interfaz, desarrollados a través de su experiencia.

El HMI tiene tres partes: - Presentación, - Interacción y - Relaciones entre los objetos.

Reglas para el diseño de interface Regla 1: Dar control al usuario. El diseñador debe dar al usuario la posibilidad de hacer su trabajo, en lugar de suponer qué es lo que éste desea hacer. La

interfaz debe ser suficientemente flexible para adaptarse a las exigencias de los distintos usuarios del programa.

rncpos: 1. Permitir a los usuarios utilizar el teclado o el mouse. 3. Permitir al usuario interrumpir su tarea y continuarla más tarde. 4. Utilizar mensajes y textos descriptivos. 5. Permitir deshacer las acciones, e informar de su resultado. 6. Permitir al usuario personalizar la interfaz (presentación, comportamiento e interacción). 10. Permitir al usuario manipular directamente los objetos de la interfaz. En suma, el usuario debe sentir que tiene el control del sistema.

interfaz debe evitar que el usuario tenga que almacenar y recordar información.

Principios: 1. Aliviar la carga de la memoria de corto alcance (permitir deshacer, copiar y pegar; mantener los últimos datos introducidos). 2. Basarse en el reconocimiento antes que en el recuerdo (ejemplo: elegir de entre una lista en lugar de teclear de nuevo). 3. Proporcionar indicaciones visuales de dónde está el usuario, qué está haciendo y qué puede hacer a continuación.

4. Proporcionar funciones deshacer, rehacer y acciones por defecto. 5. Proporcionar atajos de teclado (iniciales en menús, teclas rápidas). 6. Asociar acciones a los objetos (menú contextual). 7. Utilizar metáforas del mundo real

8. Presentar al usuario sólo la información que necesita (menús simples/avanzados, wizards, asistentes).

9. Hacer clara la presentación visual (colocación/agrupación de objetos, evitar la presentación de excesiva información.)

eg a

:

ons s enc a.

erm e

a

usuar o u zar c o n o c i m i en t o a d q u i r i d o en o t r o s p r o g r am as . Ejemplo: mostrar siempre el mismo mensaje ante un mismo tipo de

situación, aunque se produzca en distintos lugares. Principios: 1. Consistencia en la realización de las tareas: proporcionar al usuario indicaciones sobre el proceso que está siguiendo. 2. Consistencia dentro del propio producto y de un producto a otro. La consistencia se aplica a la presentación ( l o q u e es ig u al d ebe aparecer igual: color del texto estático), el comportamiento (un objeto se comporta igual en todas partes) y la interacción (los atajo s y operaciones con el

mouse se mantienen).

emp o e cons s enc a en a me ora e un n er az: botones en las ventanas de Windows

3. Consistencia en los resultados de las interacciones: misma respuesta ante la misma acción. Los elementos estándar del interfaz deben comportarse siempre de la misma forma (las barras de menús despliegan menús al seleccionarse). 4. Consistencia de la apariencia estética (iconos, fuentes, colores, distribución de pantallas).

o No se deben colocar demasiados objetos en la pantalla, y los que existen deben estar bien distribuidos. o Cada elemento visual influye en el usuario no sólo por sí mismo, sino también por su combinación con el resto de elementos presentes en la pantalla. o Demasiada simetría puede hacer las pantallas difíciles de leer. o Si se ponen objetos sin alinear, hacerlo drásticamente. o Asimetría = activo, simetría = sereno.

o Elementos de tamaño y color similares se perciben como pertenecientes a un grupo. o Asumir errores en la entrada del usuario. o Diseñar para el usuario, no para demostrar los propios conocimientos tecnológicos. o Unos gráficos espectaculares no salvarán a una mala interfaz.

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