01 diciembre 2012

Guía básica de sistemas SCADA (1ª PARTE)



¿Qué es SCADA?

SCADA (Supervisory Control Anda Data Acquisition) system se refiere a la combinación de telemetría y adquisición de datos. Consiste en colectar información, transferirla a un sitio central, llevando a cabo el análisis y control necesario, y luego mostrar estos datos en pantallas de operador. El sistema SCADA se usa para controlar y supervisar una planta o un equipo. El control puede ser automático o iniciado por comandos del operador.

¿Qué es la telemetría?

La telemetría está usualmente asociada con los sistemas SCADA. Es una técnica usada para transmitir y recibir información de datos sobre un medio. La información puede ser medida, tal como voltaje, velocidad o caudal. Estos datos son transmitidos a otra localización a través de un medio tal como un cable, teléfono o radio. La información puede venir de múltiples localizaciones.

¿Qué es la adquisición de datos?

La adquisición de datos se refiere al método usado para acceder y controlar información o datos de los equipos que se están controlando y supervisando. Los datos accedidos son luego remitidos a un sistema de telemetría listo para ser transferidos a los diferentes sitios. Puede ser información analógica y digital recogida por sensores, tales como medidores de caudal, amperímetro, etc. Pueden también ser datos para controlar equipos tales como actuadores, relés, válvulas, motores, etc.

¿Cuáles son las diferencias entre SCADA y DCS?

Similar a los sistemas SCADA son los Sistemas de Control Distribuido (DCS). El DCS se usa normalmente en factorías y está localizado dentro de un área más confinada. Usa un medio de comunicaciones de alta velocidad, tal como una red de área local (LAN). Una cantidad significativa de control de bucle cerrado está presente en el sistema. El sistema SCADA cubre áreas geográficas más grandes. Puede depender de una variedad de links de comunicación tales como radio y teléfono. El control de bucle cerrado no es una prioridad alta en el sistema.

Componentes del sistema SCADA

Los componentes de un sistema SCADA están compuestos por lo siguiente:
  1. Instrumentación de campo
  2.  Estaciones remotas.
  3. Red de comunicaciones.
  4. Estación de supervisión central.

La instrumentación de campo se refiere a los sensores y actuadores que están directamente comunicados a la planta o equipo. Generan las señales analógicas y digitales que serán supervisadas por la Estación Remota. Las señales también se acondicionan para estar seguros que son compatibles con las entradas/salidas de la RTU o PLC a la estación remota.

La Estación Remota se instala en una planta remota o equipos que se están supervisando por la computadora central. Esto puede ser una Unidad Terminal Remota (RTU) o un Controlador Lógico Programable (PLC).

La red de comunicaciones es el medio para transferir información de una localización a otra. Esto puede ser vía línea telefónica, radio o cable.

La estación de supervisión central (CMS) se refiere a la localización de la computadora maestra o anfitrión. 

Varias estaciones de campo pueden ser configuradas en el CMS, si es necesario. Se usa un programa de interfaz hombre máquina (MMI) para supervisar varios tipos de datos necesarios para la operación.

En la siguiente figura vemos lo que sería la configuración de un sistema SCADA para distribución de agua.


Instrumentación de campo

La instrumentación se refiere con los dispositivos que están conectados al equipo o máquinas que se controlan y supervisan por el sistema SCADA. Estos son sensores para supervisar ciertos parámetros; y los actuadores para controlar ciertos módulos del sistema.

Estos instrumentos convierten parámetros físicos (ej. caudal del fluido, velocidad, nivel del fluido, etc.) a señales eléctricas (ej. voltaje o corriente) para ser legibles por equipos de estación remota o en digitales (valores discretos). Algunas de las salidas analógicas estándar de la industria de estos sensores son 0 a 5 voltios, 0 a 10 voltios, 4 a 20 mA y 0 a 20 mA.  Las salidas de voltaje se usan cuando los sensores se instalan cerca de los controladores (RTU o PLC). Las salidas de corriente se usan cuando los sensores se localizan cerca de los controladores.

Las salidas digitales se usan para diferenciar el estatus discreto del equipo. Usualmente <1> se usa para indicar que el equipo está encendido y <0> cuando el equipo está apagado. También puede significar <1> que está lleno o <0> que está vacío.

Los actuadores se usan para encender o apagar ciertos equipos. Igualmente, las salidas digitales se usan para control. Por ejemplo, las entradas digitales pueden usarse como módulos de encendido y apagado en el equipo. Si bien las entradas analógicas se usan para controlar la velocidad de un motor o la posición de una válvula motorizada.

Estación remota

La instrumentación de campo conectada a la planta o equipo que está siendo monitoreada y controlada está enlazada con la estación remota para permitir la manipulación del proceso en un sitio remoto. También se usa para obtener datos del equipo y transferirlos a un sistema SCADA central. La estación remota puede ser una Unidad Terminal Remota o un PLC. También puede ser un cuadro de control o una unidad modular.

RTU vs PLC

La RTU es un ordenador más robusto que se usa en situaciones donde las comunicaciones son más difíciles. Una desventaja de las RTUs es su pobre programabilidad. Sin embargo, RTUs modernos están ahora ofreciendo buena programabilidad comparable a los PLCs.

El PLC es un pequeño computador industrial usualmente encontrado en factorías. Su uso principal es reemplazar la lógica de relés de una planta o proceso. Su principal uso es reemplazar la lógica de relés de una planta o proceso. Hoy en día, los PLC se usan en los sistemas SCADA debido a su muy buena programabilidad. Los primeros PLC no tenían puertos de comunicación serie para transmitir por radio o transferir datos. Hoy en día, los PLC´s tienen amplias características de comunicación y un amplio soporte por las unidades de radio más populares soportadas por los sistemas SCADA. También se está viendo la fusión entre las RTUs y los PLCs.

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