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| Configuración punto-a-punto |
Cuadro simple vs unidad modular
La estación Remota usualmente
está disponible en dos tipos, un cuadro simple. El cuadro simple proporciona un
número fijo de interfaz de entrada/salida (I/O). Es más barato, pero no ofrece
fácil capacidad de expansión a un sistema sofisticado. El tipo modular es una
estación remota con mayor capacidad de expansión.
Red de comunicación
La red de comunicación se refiere
al equipo de comunicación necesario para transferir datos a y de diferentes
sitios. El medio usado puede ser cable, teléfono o radio.
El uso del cable usualmente se
implementa en factorías. Esto no es práctico para sistemas que cubren áreas
extensas por el alto coste de los cables, conducciones y el trabajo de
instalarlos.
El uso de líneas de teléfono es
una solución más barata para sistemas con cobertura grande. Las líneas
alquiladas se usan para sistemas que requieren conexión on-line con estaciones
remotas.
En los sitios remotos normalmente
no hay líneas telefónicas accesibles. En estos ambientes el uso de radio ofrece
una solución económica. Los módems de radio se usan para conectar los sitios
remotos al anfitrión.
Una operación on-line también puede ser implementada en
el sistema de radio. Para localizaciones donde un link de radio directo no
puede ser establecido, se usa un repetidor de radio para conectar estos sitios.
Estación de supervisión central (CMS)
La Estación de Supervisión
Central (Central Monitoring Station CMS) es la unidad maestra del sistema
SCADA. Está a su cargo la información colectada obtenida por las estaciones
remotas y generando la acción necesaria para cualquier evento detectado. El CMS
puede tener una configuración de computadora simple o puede estar conectada en
red para permitir compartir información desde el sistema SCADA.
El programa de interfaz hombre
máquina (Man-Machine Interface MMI) estará funcionando en el computador CMS. Un
diagrama de toda la planta se mostrará en la pantalla para una identificación
más fácil del sistema real. Cada punto I/O de las unidades remotas puede
mostrarse con la representación gráfica correspondiente y la lectura I/O. La lectura del flujo puede mostrarse en una
representación gráfica de un caudalímetro. Se mostrará un depósito con los
contenidos de fluido correspondientes dependiendo del nivel del tanque actual.
Los parámetros de configuración
tales como valores de disparo, límites, etc. Entran en el programa y son descargados
a las unidades remotas correspondientes actualizando sus parámetros de
operación.
El programa MMI puede también
crear una ventana separada para alarmas. La ventana de alarma puede mostrar el
nombre de etiqueta de alarma, descripción, valor, valor del punto de disparo,
tiempo, fecha y otra información pertinente. Todas las alarmas se salvarán en
un archivo separado para revisión posterior.
Configuraciones del sistema típicas
Hay dos configuraciones de red
típicas para los sistemas SCADA basados en telemetría de radio. Son las
configuraciones punto-a-punto y la punto-a-multipunto.
Configuración punto-a-punto
La configuración punto-a-punto es
la configuración más simple de un sistema de telemetría. Aquí los datos cambian
entre dos estaciones. Una estación puede ser configurada como maestro y la otra
como esclavo. Un ejemplo es una configuración de dos RTUs: Una para un depósito
y la otra para una bomba de agua en una localización diferente. Cuando el
tanque está casi vacío, el RTU en el tanque enviará un comando EMPTY a la otra
RTU. Tras recibir este comando, el RTU en la bomba de agua comenzará a bombear
agua al depósito. Cuando el tanque está lleno, la RTU del tanque enviará un
comando FULL al RTU de la bomba para parar el motor.
Configuración punto-a-multipunto
La configuración
punto-a-multipunto es aquella en la que el dispositivo está designado como la
unidad master para varias unidades esclavo. El maestro es usualmente el
anfitrión principal y está localizado en la sala de control. Mientras que los
esclavos son unidades remotas en los sitios remotos. A cada esclavo se asigna
una dirección única o número de identificación.
Configuración punto-a-Multipunto
Modos de comunicación
Hay dos modos de comunicación
disponible, estos son el sistema polled (interrogación) y el sistema interrupt.
Sistema polled
En el sistema Polled o
Maestro/esclavo, el maestro es el control total de las comunicaciones. El
maestro hace un polling regular de datos (es decir, envía y recibe datos) a
cada esclavo en secuencia. La unidad esclavo responde al maestro sólo cuando
recibe una respuesta. A éste se denomina método half-duplex. Cada unidad esclavo
tiene su dirección única que permite identificación correcta. Si un esclavo no
responde durante un periodo de tiempo predeterminado, el maestro reintenta interrogar
un número de veces antes de interrogar la siguiente unidad esclavo.
Ventajas:
- El proceso de obtener datos es bastante simple.
- No ocurren colisiones en la red.
- Los fallos de conexión pueden ser fácilmente detectados.
Desventajas:
- El tipo Interrupt solicita una acción inmediata slave que no puede ser manejada inmediatamente.
- El tiempo de espera se incrementa con el número de esclavos.
- Toda la comunicación entre esclavos tiene que pasar a través del maestro con complejidad añadida.
Sistema interrupt
Aquí el esclavo supervisa todas
las entradas. Cuando detecta un cambio significativo o cuando excede un límite,
el esclavo inicia comunicación al maestro y transfiere datos. El sistema está
diseñado con detección de error y proceso de recuperación para arreglársela con
las colisiones. Antes de que transmita cualquier unidad, debe primero controlar
si cualquier otra unidad está transmitiendo. Esto puede hacerse detectando
primero el transportador del medio de transmisión. Si otra unidad está
transmitiendo, se requiere alguna forma de tiempo de retraso aleatorio antes de
intentarlo de nuevo. Las colisiones excesivas dan como resultado una operación
del sistema errática y fallo del sistema posible. Para arreglárselas con esto,
si después de varios intentos, el esclavo todavía falla el transmitir un
mensaje al maestro, espera hasta ser encuestada por el maestro.
Ventajas:
·
El sistema reduce transferencia de datos
innecesaria como en los sistemas polled.
·
Detección rápida de información urgente del
estatus.
·
Permite una comunicación esclavo-a-esclavo.
Desventajas:
- El maestro puede detectar sólo un fallo de link después de un periodo de tiempo, esto es, cuando el sistema es polled.
- Se necesita acción del operador para tener los últimos valores.
Puede ocurrir colisión de datos y
puede causar retraso en la comunicación.
Integración del paquete SCADA con hardware nuevo y existente
Con frecuencia se contará
previamente con una infraestructura existente como son los controladores
lógicos programables (PLCs), así como
las unidades de terminal remota (RTUs) a los cuales requiere agregar nuevos
dispositivos para automatizar su sistema de automatización. El paquete SCADA
que usted elija debe ser capaz de comunicarse con su hardware existente así
como con el hardware más actualizado, como son los controladores de
automatización programable (PACs). Si bien OLE para control de procesos (OPC)
se ha convertido en el estándar de la industria de-facto para comunicarse con
dispositivos de automatización, existen aún muchos sensores e instrumentos que
requieren sus propios dispositivos. La habilidad para escribir sus propios
dispositivos dentro de su ambiente SCADA se torna un factor clave para su
habilidad de utilizar hardware existente con el nuevo hardware.
Adicional a la funcionalidad OPC,
Modbus es otro protocolo industrial popular utilizado con frecuencia para tener
acceso a registros en RTUs y sensores. Los TCP/IP y UDP son algunos de los
otros protocolos de bajo nivel que pueden utilizarse para comunicarse con
hardware un diferente. Con un sistema SCADA abierto en su totalidad, podemos
comunicarnos con cualquier hardware existente mientras que a la vez se agrega
el hardware más actual a medida que progresa el sistema.
Sistemas operativos para ejecutar la aplicación
Todos los
sistemas HMI/SCADA típicamente se ejecutan en los sistemas operativos Windows
XP y Windows Vista. Sin embargo, con
Windows CE y Windows XP han ganado popularidad debido a sus menores costes y
huellas de software más pequeñas. Los SOs Linux y Macintosh no son tan
populares en este campo pero aún así deben ser considerados.
Consideraciones de seguridad de los sistemas SCADA
Amenazas ambientales
El equipo
SCADA puede ser sensible a los efectos de las sobrepresiones y vibraciones.
Donde las aceleraciones excedan los límites permitidos del equipo disponible,
el equipo se montaría en plataformas aisladas.
- El equipo SCADA debe también protegerse de los efectos del polvo, suciedad, agua, agentes corrosivos, otros fluidos y contaminación por localización apropiada dentro de las instalaciones o especificando el cerramiento apropiado. Deben cuidarse también que los métodos de instalación y penetraciones en conductos no comprometen la integridad del cerramiento.
- Las salas de control dispondrán de sistemas de protección contra el fuego con agentes secos o sistemas sprinkler de pre-acción con doble enclavamiento usando detección cruzada, para minimizar la amenaza de descarga de agua accidental en equipos no protegidos.
- Los sensores, actuadores, controladores, HMI, UPPS y otros equipos SCADA localizados en las instalaciones utilizarían carcasas con un nivel de protección ambiental mínima de IP66 por EN 60529 o tipo 4 por NEMA 250. Donde asuntos de gestión térmica u otros requerimientos del equipo previenen el uso de tales cerramientos, se proporcionarán medios alternativos para proteger el equipo de contaminantes ambientales.
Bibliografía
· Cinco preguntas que debe hacerle a su proveedor SCADA. NI· SCADA Primer. COMPU SYSTEM
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