REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIN UNIVERSITARIA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGIA DE CABIMAS CABIMA,

EDO. ZULIA

Realizado Por: CUELLO EDGAR C.I. 16.048.981 CHAMORRO DONACEL C.I. 15.764.912 GONZALEZ YORNET C.I. 19.458.776 VERA NORBER C.I. 14.356.574 Cabimas, Octubre de 2013.

INTRODUCCIN

En el mundo global en el que vivimos, disponer de un sistema que ane todos los dispositivos electrnicos de una empresa y los controle desde un nico aplicativo, muy intuitivo (totalmente visual), centralizado pero a la vez accesible desde cualquier punto de la red interna de la compaa, y conectado con el resto de herramientas de gestin, representa un punto de inflexin importante y un valor aadido para cualquier organizacin. Los sistemas SCADA nos proporcionan un control centralizado de una serie de dispositivos electrnicos distribuidos. Estos sistemas obtienen informacin en tiempo real de cada uno de los dispositivos que controlan y la almacenan en un servidor central. A este servidor se puede acceder mediante una interfaz Web desde cualquier punto de la red.

SISTEMA SCADA Es un sistema que permite supervisar y controlar a distancia una instalacin de cualquier tipo. Su nombre es la abreviacin de la expresin SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION. A diferencia de los sistemas de control distribuido (DCS), en los SCADA el lazo de control es cerrado por operador. Diagrama conceptual de aplicacin del sistema SCADA.
CONDICIN DE SEAL CONVERSIN DE DATOS

Anlisis/Toma De Decisiones

MOSTRAR

CONVERSIN DE DATOS

INFORMACIN

Fuente: Gonzo E., Cano y 2005 Descripcin general del sistema de control El GTC consiste en un conjunto de subsistemas que deben trabajar de forma coordinada. Estos subsistemas se encuentran distribuidos fsicamente en las instalaciones del GTC. La responsabilidad del sistema de control es el control y monitorizacin de estos subsistemas y proporcionar una interfaz de usuario homognea. La arquitectura fsica del sistema de control consistir en una serie de computadores, equipos electrnicos, sensores y actuadores interconectados. Estos elementos sern responsables del control directo de los diferentes

subsistemas del GTC. El sistema de control ser responsable de otras tareas (e.g. planificacin de observaciones, archivo de los datos, anlisis de la calidad de los datos) para lo cual existirn un nmero de estaciones de trabajo conectadas a travs de una o ms redes de rea local, las cuales proveern acceso a un grupo de servicios centralizados (por ejemplo, catlogos, archivos). Una arquitectura de software abierta, flexible, distribuida y orientada a objetos ser utilizada con el objeto de proveer acceso independiente de la localizacin a los diferentes servicios distribuidos. Adems, estos servicios son requeridos para garantizar un nivel de calidad de servicio. La implementacin de esta arquitectura ser simplificada mediante el uso de middleware distribuido. Este middleware asegurar mediante una poltica de planificacin correcta, que todas las tareas tendrn los recursos necesarios. Suministrar un esqueleto "plug&play" donde los diferentes componentes del software de control sern conectados. Esta arquitectura suministrar un entorno homogneo tal, que el tiempo y coste de desarrollo de los diferentes componentes ser reducido. Funciones Bsicas de un Sistema SCADA. Recabar, almacenar y mostrar informacin, en forma continua y confiable, correspondiente a la sealizacin de campo. Ejecutar acciones de control iniciadas por el operador. Alertar al operador de cambios anormales (alarmas) y normales (eventos) detectados en la planta. Aplicaciones en general, basadas en la informacin obtenida por el sistema.

Necesidad de un Sistema SCADA. Un sistema de SCADA se hace necesario cuando se cumplen las siguientes condiciones: El proceso presenta un nmero grande de variables a supervisar. El proceso esta geogrficamente distribuido (condicin no limitativa). La informacin se requiere en tiempo real. Existe la necesidad de optimizar y facilitar las operaciones en la planta y la toma de decisiones. Los beneficios obtenidos justifican la inversin. La complejidad y velocidad del proceso permiten que la mayora de las acciones de control sean realizadas por un operador. ARQUITECTURA DE HARDWARE Y SOFTWARE A partir de este punto se puede definir al sistema SCADA como un mtodo de monitoreo y control a distancia con las caractersticas de: Mantenimientos de rutina mejorando en los servicios de despliegues y base de datos. Integrando nuevos equipos de control y monitoreo de produccin tanto en el campo como en los cuartos de control auxiliares y en el cuarto de control maestro. Soporte y mantenimiento de las redes de comunicacin, sistemas de adquisicin de datos remotas tanto en RTUs y MTUs. A continuacin se resume a nivel de hardware, de software y de funcionalidad del sistema.

Para el desarrollo de estas actividades se utilizan consolas computarizadas de monitoreo, control y mantenimiento, equipos de diagnstico, herramientas y repuestos necesarios para un buen funcionamiento del sistema en si. La tecnologa propuesta est dimensionada para las necesidades expuestas y con la finalidad de tener futuras expansiones. Debido a la arquitectura distribuida (tanto en procesos distribuidos y base de datos distribuida), los subsistemas de software estn diseados para coexistir en una estacin independiente para pequeas aplicaciones, o tener mltiples copias distribuidas en diferentes estaciones, todo sin que el

software sea recopilado, para el tamao de la base de datos o configuracin del sistema. Las computadoras propuestas son de tipo RISC (SUN Microsystem), para el CCM, y HP Compaq Pentium IV para los sitios remotos que lo exigen. La plataforma de Hardware para los servidores SCADA es SUN Microsystem Inc., el principal y ms confiable proveedor de estaciones de trabajo del mundo, con una amplia gama de productos, incluyendo procesadores de 64 bits y multiprocesadores. Junto con el sistema operativo, Solaris 8.0, tambin de Sun, ofrece la arquitectura ms confiable y la mayor disponibilidad. Todos estos servidores disponen de una conexin del tipo SCSI mediante la cual se puede conectar una unidad de cinta DAT. De esta manera no se perturba a la red LAN si se tiene necesidad de transferir demasiados datos. RESUMEN DE ARQUITECTURA BSICA DEL SISTEMA SCADA El sistema SCADA tiene un Cuarto de Control Maestro (CCM) en donde se colocar servidores SCADA redundantes, interfaces Operador-Mquina, Sistema de Entrenamiento, equipamiento de red, impresoras, PCs porttiles y sistemas de reloj GPS con accesorios relevantes. SERVIDORES SCADA Los servidores SCADA comprenden las actividades de mantenimiento de rutina y de mejoras de actualizacin de despliegues, bases de datos, soporte de redes de comunicacin y sistema de adquisicin de datos Todo el funcionamiento se realiza con datos en tiempo real.

El sistema es redundante con alta fiabilidad. Cumpliendo con la norma IEC 870-4 tiene tiempos de restauracin y reparacin bajos. Para servidores SCADA se utiliza: SunFire V240 cib Ultra SPARC IIIi 1 GHz CPU, 73 GB SCSI Disco Duro, 512 MB RAM y cuatro conexiones 10/100/1000 BaseT para el servicio FrontEnd y para el servicio de funciones en tiempo real. SunFire V240 con dos Ultra SPARC IIIi 1.28 GHz CPU, 4x73 GB SCSI Disco Duro, 2 GB RAM y cuatro conexiones 10/100/1000 Base T para el servicio de aplicaciones. Los servidores estn en configuracin Hot-Standby, es decir, uno acta como primario y el otro como respaldo, con funcin de conmutacin

automtica. El servidor de respaldo es actualizado continuamente por el servidor principal. Los servidores SCADA estn conectados a los MTUs locales con una extensin de la red LAN dedicada por medio del sistema de telecomunicaciones. Se incluir en el diseo un enrutador para interconectar el Sistema de Telecomunicaciones. El protocolo usado es DNP 3.0 sobre TCP/IP ya que adquiere sus datos de esta manera por lo que la solucin es la ms econmica. ESTACIONES DE OPERACIN Las estaciones de operacin facilitan al operador y al usuario el acceso completo a datos y control de las funciones del sistema consistente a un nivel de acceso asignado. Las Estaciones de Operacin son dos y ejecutan todas las funciones HMI. El hardware seleccionado est basado en un servidor Sun Blade 150. Cada Estacin de Trabajo dispone de 3 monitores a color con su correspondiente tarjeta de grficos. Los monitores son de 19 LCD TFT. Cada estacin est conectada a una red redundante LAN 100 BaseT (conexin doble), y est equipada con una CPU SPARC de 650 MHz, Disco Duro de 80GB, DVDROM, 512 MB de memoria RAM y parlantes. Todos los paquetes de HMI propuestos son basados en Solaris 8.0 y el las aplicaciones del sistema SINAUT Spectrum. A fin de dar una idea de expansibilidad de estas estaciones propuesta, este equipo puede crecer desde 2GB hasta 20GB Disco Duro.

ESTACIN DE INGENIERA O SUPERVISIN Las estaciones de ingeniera estn dispuestas para el desarrollo de aplicaciones y mantenimiento del sistema. La finalidad de esta estacin es configurar y mantener los sistemas SCADA, modificar y actualizar base de datos, y manejar remotamente parmetros de la configuracin del sistema. La base de datos del sistema SCADA desarrollada es modificada usando el software de Configuracin del sistema e instalada en cada servidor y Workstation de la red LAN desde esta Workstation. El editor de pantalla no corre en esta mquina, sino en el servidor de aplicaciones, pero puede ser visualizado en sta para desarrollar las pginas de pantalla instaladas en cada una de las estaciones de operacin. El hardware para la estacin de Ingeniera del Centro de Control est basado en un servidor Sun Blade 150, procesador SPARC de 650 MHz, Disco Duro de 80 GB y 512 MB de memoria RAM, doble conexin LAN 100 BaseT, Unidad de Cinta de datos , teclado, ratn y parlantes. Esta estacin maneja tres monitores de 19 con sus correspondientes tarjetas grficas. El software para la estacin de ingeniera est basado en el sistema operativo Solaris 8.0 y HMI. Lgicamente esta estacin es la misma que las estaciones de operacin, pero est dedicada para el mantenimiento. Acoplado a esta estacin est la unidad de cinta DAT para respaldar va Tape Backup las bases de datos, las configuraciones y los despliegues. Esta estacin tiene las mismas facilidades de expansin que las anteriores mencionadas.

RED REDUNDANTE La comunicacin entre el procesador y los perifricos del Centro de Control est diseada en base a una red dual redundante LAN con protocolo TCP/IP. El sistema SINAUT Spectrum usa ambas LANs, conmutando del primero al segundo en caso de falla. Hay dos puertos y conmutadores 10/100 (CISCO 2950), que estn en configuracin redundante. Cada uno de los componentes crticos del SCADA (Servidores SCADA, Estaciones de Ingeniera y de Operacin, etc), tienen interfaces Ethernet redundante. La configuracin redundante de los conmutadores garantiza la alta fiabilidad del sistema de red. Tambin se prev un enrutador con un programa Firewall que conecta los dos segmentos del LAN SINAUT Spectrum con el LAN, para una conexin confiable y segura, utilizando un enrutador CISCO 2611 o equivalente. SISTEMAS DE ENTRENAMIENTO Como parte del sistema se toma en cuenta un Simulador totalmente integrado al sistema para el entrenamiento de los operadores y para pruebas. Consiste en una estacin de trabajo de las siguientes caractersticas: Servidor Blade 150 con CPU de 650 MHz, 80 GB en disco duro, 512 MB en RAM, DVD-ROM, dos conexiones LAN 10/100 Base T con dos monitores de 19 LCD TFT. TOUCH SCREEN Respecto a las touch screen de los laboratorios se ha seleccionado los Touch

Panel Computer con caractersticas de proteccin antiexplosin, LCD de 15 pulgadas, Alum Bezel, Windows XP PRO y con el HMI Wonderware Intouch 9.0. IMPRESORAS Las impresoras servirn para imprimir alarmas, eventos, reportes e impresin de imgenes. Se han tomado en cuenta los siguientes tipos de impresoras: Para el CCM, dos impresoras una matricial a blanco y negro como impresoras de alarmas y eventos, y dos impresoras de color para imprimir reportes y mensajes. Las impresoras propuestas son: o HP Matricial 5100TN (A3-A4), como impresora de eventos y alarmas o HP color LaserJet 2550Ln como impresoras de reportes e imgenes o tambin si se da el caso para eventos y alarmas. Las impresoras estn equipadas con servidor interno de impresin y conectadas directamente a los switches LAN. PLOTTERS Los plotters sirven para imprimir imgenes de gran tamao como son diagramas de ingeniera, pantallas de aplicacin, HMI, etc. Se sugiere el plotter para el Cuarto de Control Maetro: HP DesignJet 5500PS-UV de ancho de 107 cm.

GABINETES Se suministrara gabinetes Estndar Siemes y Foxboro propios para el sistema SINAUT Spectrum. SISTEMAS GPS Es necesario un reloj GPS con despliegue digital de fecha y tiempo, frecuencia y desviacin de frecuencia. Este reloj sincroniza con el tiempo estndar mundial. Este reloj sincronizar tambin todas las computadoras en la red LAN SCADA. PROYECTORES Para proyectar una visin general de la planta, con la mayor calidad y gran resolucin se requiere de paneles de visualizacin o proyectores. El personal del cuarto de control requiere despliegues detallados y precisos de los mapas y de la situacin actual, como la cantidad de informacin es grande y estn involucrados diferentes tipos de personas, un despliegue grande de informacin es una herramienta realmente til. Siendo la aplicacin de bastante minuosidad se .sugiere los Proyectores IQG300 de la empresa Barco tanto en el centro de control como en un saln de entrenamiento. Teniendo en cuenta el objetivo del sistema y dado el tamao del cuarto de control se propone un sistema con las siguientes caractersticas:

 Fabricante: Barco Nmero de unidades de pantalla: 6 (3 en filax2 en columna) Tipo de pantalla: Matriz negra continua (seemless) Tamao de pantalla: 50 Sistema operacional: Linux CPU: Intel Pentium IV Velocidad: 2GHz Memoria: 256 MB Tarjeta grfica: OVT Digital Barco Nmero de proyecciones: 1 por mdulo (6 en total) Tipo de panel de proteccin: DLP (1024x768 pixels) Resolucin de cada unidad: 1024x768 por mdulo (Resolucin total 3072x1536 pixels) Vida til de la lmpara: mximo de 5000 horas Iluminacin: 300 cd/m2 Distancia de pixels entre pantallas adyacentes: Menos de 1mm (imagen continua) El sistema BARCO seleccionado proyecta datos y video sobre una gran pantalla de despliegue. Por su diseo modular se pueden construir proyectores de cualquier tamao. FUNCIONES DEL SISTEMA SCADA Como todo sistema computarizado, el diseo consiste de licencias y software del SCADA bsico. El sistema tiene la capacidad de desarrollar funciones del control, supervisin y vigilancia en los nodos de la red. Con un ambiente grfico se crea representaciones del proceso, animaciones y despliegue de las mismas para

controlar el proceso en funcionamiento. Una estructura distribuida es caracterstica principal de estos sistemas por la presencia de varias unidades inteligentes confiable. SINAUT SPECTRUM SINAUT Spectrum es un sistema SCADA abierto y distribuido especialmente diseado para aplicaciones en industrias de Petrleos, Energa Elctrica, Gas, Agua, Aguas servidas y varias utilidades Municipales. Este sistema est basado en una arquitectura abierta y de inteligencia distribuida de acuerdo con los estndares internacionales normalmente usados (UNIX, X_Windows, TCP/IP, X25, Windows 2000, Windows NT, MSDOS, etc). Su concepto de modularidad y su modelo cliente-servidor, permite un fcil cambio de cualquier mdulo de la aplicacin, en cada nodo inteligente, local o remoto. Para satisfacer las necesidades propias de un sistema como el diseado se sugiere el siguiente software bsico: Solaris 8.0 Como sistema operativo de servidores Windows XP Como sistema operativo de estaciones de trabajo OS9 Como sistema operativo en tiempo real en los RTUs Lenguaje C Como lenguaje de programacin estructurado X_Windows Como ambiente grfico estndar TCP/IP Como protocolo de gestin de redes Ethernet IEC 61131-3 Como lenguaje de programacin de RTU SQL/ODBC Como interfaz de acceso de datos (nodos). Cada nodo tiene funciones especficas. Se interconectan todo los nodos por una red local (LAN), que es muy eficiente y

 ORACLE Como base de datos de configuracin

HERRAMIENTAS DEL SOFTWARE DE APLICACIN Descripcin General SINAUT Spectrum incluye muchos subsistemas. Basado en una

configuracin mnima requerida para la operacin es posible aadir subsistemas si la tarea, tamao o estructura del sistema cambian. El sistema fcilmente puede actualizarse y cambiarse a versiones nuevas.

Los subsistemas previstos para el proyecto son: BSS: Sistema de servicios bsicos, para asegurar las tareas bsicas (sistema operativo, intercambio de datos, coordinacin de los servicios, otros) SDM: Manejador de datos, que asegura un desempeo ptimo de la base de datos en tiempo real, tambin controla la entrada de datos a la red, construccin de despliegues, importacin y exportacin de datos. UI: Interfaz de Usuario, que maneja la interaccin entre el operador y el sistema de manera grfica. TCI, Interfaz de Telecontrol, que mantiene la comunicacin entre los servidores y los RTUs o MTUs. SCADA: implementacin de funciones requeridas para la sealizacin, supervisin y procesamiento de las seales bsicas y que son el fin del proyecto. HIS: Sistema de informacin de histricos, que archiva datos de parmetros esenciales tanto para el proceso como para el sistema de cmputo que pueden servir para advertir problemas como para futuros estudios. PA: Aplicaciones de poder, para monitorear todo lo referente a la obtencin de energa para el sistema. NA: Aplicaciones de red, que se preocupa de la salud de la red del sistema.

TS: Simulador de entrenamiento, para capacitar a los operadores en un ambiente realista utilizando escenarios virtuales. CA: Aplicaciones de comunicacin (TASE.2), que garantiza el intercambio de informacin con otros centros de control. El software de aplicacin tiene el objetivo de integrar funcionalmente las diferentes estructuras bsicas, con el fin de obtener herramientas para el monitoreo y control de la planta. Los instrumentos principales utilizados para el desarrollo del software de aplicacin son: Tuberas, para la transferencia de datos entre aplicaciones. Su implementacin permite la comunicacin entre procesos a travs de la tcnica de primero en entrar primero en salir (FIFO). Empalmes, para la comunicacin entre procesos que estn en mquinas diferentes conectadas a la red. Memoria Compartida, para asignar espacio en memoria que se pueda aceptar en cualquier proceso, usualmente la memoria compartida contiene la base de datos para que todo el sistema tenga acceso. Semforos, que establece y sincroniza el acceso de procesos en un recurso comn. Las funciones principales de este software para el sistema SCADA son: Adquisicin de datos desde la RTU y subsistemas inteligente locales.

 Procesamiento de datos. Despliegue de datos procesados. Alarmas Manejo de base de datos Acciones de autodiagnstico y autorecuperacin Controles Obtencin de datos histricos Interfaz hombre-mquina (HMI) Configuracin del sistema Manejo de seguridad de accesos Manejo de proyecciones Manejo de sincronizacin en el tiempo del SCADA Manejo de seguridades Interfaz estandarizada de acceso a base de datos El rea funcional de cada subsistema ha sido identificada como un juego de tareas homogneas dependiendo del usuario. Usualmente uno o un mayor nmero de mdulos componen estas reas para que el sistema tenga una funcionalidad separada y modular. Los mdulos funcionales estn compuestos por una serie de mdulos elementales que no se pueden subdividir, siendo de uso general y sirven como biblioteca para distintos servicios. Cada mdulo elemental tiene un significado funcional propio y se compone al menos de una entrada y una salida. ADQUISICIN DE DATOS El sistema de adquisicin permite el manejo de:

 Los RTUs de la familia IA Series RTU 20 fabricados por Foxboro SCADA, que se pueden conectar sea en una lnea serial o en red con la posibilidad de respaldo de los canales de comunicacin y CPUs perifricos. PLCs o RTUs dialogan en protocolo DPN3 o MODBUS. La arquitectura del sistema tiene la capacidad de protocolos de comunicacin que se enlacen a equipos no estndar. Protocolos de adquisicin desde procesador front-end. o DNP3.0 o DNP3 encapsulado en protocolo TCP/IP o MODBUS RTU o Otros protocolos FUNCIONES DE ADQUISICIN DE DATOS Esta funcin une a todos los perifricos que estn presentes en el sistema SCADA para adquisicin de datos, para la validacin de parmetros de proceso y para acciones futuras propias de la estrategia de control implementada. Los elementos que determinan la arquitectura del hardware son: FEP: nmero de puertos seriales maestro RTU: nmero de puertos seriales Equipo RTU: En el caso de la IA Series RTU & S20 de un CPU. La arquitectura de hardware se distribuye 3 niveles: el CCM se une por medio de un concentrador (MTU), a los RTUs.

El subsistema de adquisicin intercambia datos con el IA Series RTU utilizando principalmente el protocolo MODBUS y DPN3.0 en conexin dedicada con una lnea serial. El subsistema de adquisicin ejecutar las funciones siguientes: 1. Adquisicin de los datos de plantas siguientes: Alarmas de proceso desde seales digitales Estado de equipos de la planta de seales digitales Medida de seales anlogas Estos datos (parte dinmica del banco de datos), se le enviar al subsistema de elaboracin de proceso. 2. Control del mal funcionamiento eventual en los equipos de hardware para adquisicin de datos, en problemas de comunicacin y mensajes de autodiagnstico de los equipos. En caso de malfuncionamiento de un equipo, el subsistema maneja y controla el retorno a condicin normal del aparato. Mensajes de diagnstico son enviados al subsistema de elaboracin. 3. Manejo de estado de canales y nodos (RTU), en particular de los siguientes aspectos: Canal No inicializado Mal funcionamiento Nodo

No inicializado Inicializacin del funcionamiento Mal funcionamiento En el estado de no adquisicin causa un estado de inconfiabilidad a todas las variables relevantes del instrumento. 4. Activacin del subsistema debido a un estado en control del nodo de red (netnode), donde el software est trabajando. Y predisposicin de exclusin/reinsercin desde el ciclo normal de adquisicin sea de solamente un RTU o de un canal entero. 5. Manejo de base de datos desde el RTU propiamente dichos. Los datos deben ser adquiridos y enviados correctamente a un subsistema de elaboracin. El subsistema es activo en mquinas con funcionalidad Front-end y en aquellos que tienen lneas de comunicacin propietarias hacia aparatos perifricos. El proceso tomar datos de todos los RTUs conectados a su lnea de adquisicin propia segn lo configurado en la base del SINAUT Spectrum. En el caso de un RTU con accesos dobles (principal y backup), el proceso comunica con el acceso declarado activo.

UNIDAD TERMINAL REMOTA (RTU) Es una unidad a prueba de intemperie, localizada fuera del rea clasificada de las plataformas de distribucin de gas, macollas y estaciones de flujo, estn equipadas principalmente con tarjetas electrnicas basadas en microprocesadores, las cuales pueden realizar tareas de control y adquisicin de datos en forma autnoma. Los datos procesados, pueden enviarse a travs de sistemas de comunicacin hacia el centro de control ubicado en tierra. Funcin: La R.T.U. recibe y controla va radio las seales de los diferentes equipos electrnicos para enviarlas a la unidad terminal remota ubicada en el centro de control central o en la sala de servidores (computadoras principales) de los SCADA. Tambin almacena informacin en aquellos casos en que se pierda la comunicacin con tierra. Para desempear sus funciones, la Unidad Terminal Remota (I.U.P/Bristol), posee los siguientes componentes: - Banco de bateras. - Cargador de bateras. - Radio (U.H.F.). - Fuente de poder. - Tarjetas electrnicas (Mdulos de la R.T.U.) - Accesorios de proteccin de alimentacin. - Antena bajante. - Celdas solares (caso Mltiples Automatizados). Banco de batera: se utilizan como fuente alterna de corriente, para el caso de que se presenten fallas de alimentacin VAC.

Tienen la capacidad suficiente como mantener las operaciones de la R.T.U. por un periodo aproximado de 8 horas. En los mltiples L.A.G. automatizados, la operacin con bateras se limita a la supervisin de los flujos y presiones pero no al control, ya que los actuadores merla trabajan en 120 VAC (I.U.P.). En el caso de la Bristol si hay control del nivel de los actuadores Merla, ya que stas trabajan 24 VAC. En caso de los mltiples de altas presiones, esta operacin incluye el control de la vlvula P.C.U., ya que todos los dispositivos electrnicos trabajan con los 24 VAC suministrados por las bateras. Cargador de Batera: Convierten la alimentacin de 120 VAC en voltaje AC, para cargar las bateras y para alimentar un 24 U.D.C. las tarjetas de la R.T.U. e instrumentos de campo. Radio: La R.T.U. posee un radio que convierte las frecuencias de audio U.H.F. y viceversa, de esta forma permite la comunicacin con el radio base correspondiente a su canal ubicado en la caseta de telecomunicaciones de la Sajarita, de donde los datos son enviados a la unidad maestra. Fuente Poder: Es el dispositivo que se encarga de convertir el nivel D.C. proveniente del sistema de alimentacin cargador-bateras, a los niveles D.C. requeridos por los mdulos de la R.T.U. para su funcionamiento. Tarjetas: Son dispositivos electrnicos que utilizan la R.T.U. con funciones especficas. Las tarjetas electrnicas utilizadas en la R.T.U. son de diferentes tipos: - Entrada/salida

- Control de proceso - Procesadora - Comunicacin serial - Moduladora. - Demoduladora - Especializada. Accesorios de Proteccin de Alimentacin: Son dispositivos encargados de desactivar completamente la R.T.U., cuando producto de una falla de A.C. prolongada el nivel D.C. de las bateras alcanza el valor mnimo requerido para el funcionamiento de la R.T.U. Antena Bajante: Es el dispositivo encargado de enviar datos provenientes de la RTU hacia los radios base y de recibir la informacin proveniente de la U.T.M. y pasarla al radio R.T.U. se conecta al radio de la R.T.U a travs de un cable, llamado bajante coaxial. Tipos: La I.U.P. (4085) y La Bristol. Si la medicin se realiza en: - Mltiples viejos, tienen el medidor despus de la vlvula reguladora, la cual tiene la ventaja de proveer un chequeo de la presin anular en el pozo. Pero cuando existe una cada de presin grande a travs de la vlvula reguladora ( 300 LPC), los lquidos presentes en el gas se congelan en el medidor.

- Mltiples nuevos, el medidor se instala antes de la vlvula reguladora, y la pluma esttica mide la presin del mltiple. Si se forman hidratos se derriten y se evaporizan en la lnea al pozo. TRANSDUCTOR Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energa de entrada, en otra de diferente a la salida. El nombre del transductor ya nos indica cual es la transformacin que realiza (p.e. electromecnica, transforma una seal elctrica en mecnica o viceversa), aunque no necesariamente la direccin de la misma. Es un dispositivo usado principalmente en la industria, en la medicina, en la agricultura, en robtica, en aeronutica, etc. para obtener la informacin de entornos fsicos y qumicos y conseguir (a partir de esta informacin) seales o impulsos elctricos o viceversa. Los transductores siempre consumen algo de energa por lo que la seal medida resulta debilitada. TIPOS DE TRANSDUCTORES MECANICOS Un transductor mecnico consta de un convertidor dotado de una pluralidad de elementos flexibles alargados (1) unidos entre si por sus extremos opuestos y separados a intervalos alrededor del eje longitudinal del transductor. Los extremos opuestos (2,2) del convertidor se acercan y se alejan entre si a lo largo del eje, estando dicho desplazamiento acompaado por un arqueamiento o enderezamiento de los elementos alargados (1). As, la fuerza axial aplicada al convertidor se convertir en una fuerza radial ejercida por los elementos alargados (1), o una fuerza radial aplicada a los elementos alargados (1) se convertir en una fuerza axial.

ELECTRICOS Los transductores elctricos de temperatura utilizan diversos fenmenos que son influidos por la temperatura y entre los cuales figuran:

Variacin de resistencia en un conductor (sondas de resistencia). Variacin de resistencia de un semiconductor (termistores). f.e.m. creada en la unin de dos metales distintos (termopares). Intensidad de la radiacin total emitida por el cuerpo (pirmetros de radiacin). Otros fenmenos utilizados en laboratorio (velocidad del sonido en un gas, frecuencia de resonancia de un cristal, etc.).

Los metales puros tienen un coeficiente de resistencia de temperatura positivo bastante constante. El coeficiente de resistencia de temperatura, generalmente llamado coeficiente de temperatura es la razn de cambio de resistencia al cambio de temperatura. Un coeficiente positivo significa que la resistencia aumenta a medida que aumenta la temperatura. Si el coeficiente es constante, significa que el factor de proporcionalidad entre la resistencia y la temperatura es constante y que la resistencia y la temperatura se graficarn en una lnea recta. ELECTRONICO Los transductores electrnicos de equilibrio de fuerzas se caracterizan por tener un movimiento muy pequeo de la barra de equilibrio, poseen realimentacin, una elasticidad muy buena y un nivel alto en la seal de salida. Por su constitucin mecnica presentan un ajuste del cero y del

alcance (span) complicado y un alta sensibilidad a vibraciones y su estabilidad en el tiempo es de media a pobre. OTROS

Transductor electroacstico. Transductor electromagntico. Transductor electromecnico. Transductor electroqumico. Transductor electrosttico. Transductor fotoelctrico. Transductor magnetoestrictivo. Transductor piezoelctrico. Transductor radioacstico.

ESTACIN MAESTRA Unidad Terminal Maestra (MTU) El elemento central de control de un sistema de adquisicin de datos y control supervisorio es denominado Unidad Terminal Maestra (MTU) o Estacin Maestra. Este trmino ha sido comnmente utilizado para designar al sistema electrnico de computacin que adquiere toda la data procedente de las unidades terminales remotas y que la presenta de una forma a una RTU para ejecutar una accin de control remoto. La capacidad funcional de una estacin maestra incluye todas las tareas de recoleccin de datos y envo de comandos remotos. Adicionalmente las funciones de la MTU incluyen el almacenamiento de data histrica, programacin, despacho y ejecucin de tareas especficas tales como reportes y contabilidad de produccin.

La transmisin de datos entre la estacin maestra y las remotas generalmente se inicia por la primera, ya que el modo general de operacin es la continua informacin almacenadas en la RTU. Esto significa que los mensajes de interrogacin se transmiten a cada RTU de forma secuencial y luego que todas son interrogadas, el proceso vuelve a comenzar. La estacin maestra es generalmente un minicomputador o un

microcomputador de altas prestaciones que contiene mdulos de software, los cuales consisten en programas de aplicacin especficos para llevar a cabo cada una de las tareas de la unidad. Cada mdulo de software est interrelacionado con el resto para realizar la adquisicin, el procesamiento y el almacenamiento de datos, la presentacin de despliegues alarmas, generacin de reportes, envos de comandos, etc. Las funciones de un sistema computacional maestro son gobernadas por el sistema operativo. El almacenamiento y adquisicin de datos, la interfaz humano mquina y dems programas de aplicacin son todas funciones de software dentro del sistema computacional basadas en las capacidades que ofrece su sistema operativo. El operador sentado frente a una consola de operacin, la cual cuenta con una unidad de despliegues visuales y un teclado, y un sistema independiente conectado a l, es capaz de monitorear y controlar las operaciones de un proceso remoto. Sin embargo, todas las funciones son gobernadas mediante software. Las aplicaciones SCADA se consideran funciones en tiempo real, en las cuales los programas operan continuamente basados en una secuencia de reloj y pueden operar ciertas funciones de un programa sobre la base de las interrupciones generadas, por lo tanto ciertos eventos en el proceso pueden afectar la ejecucin de un programa mediante la generacin de

interrupciones las cuales tienen asignadas niveles de prioridad. Los sistemas computacionales en tiempo real tienen mltiples niveles de interrupcin, con el ms alto nivel signado a las tareas ms importantes o crticas. Sistema de Alarmas El sistema de alarmas es responsable del monitoreo y reporte de las mismas. Una seal de alarma es sencillamente una seal (analgica o digital) que tiene informacin asociada a ella y que es utilizada para determinar condiciones anormales de funcionamiento. Cuando el valor o estado de una seal est fuera de operacin normal, se dice que la seal est en alarma. Tan pronto una alarma es detectada, el sistema de alarmas informa de la condicin de la misma a travs de las estaciones de trabajo, las impresoras y dispositivos audibles. El sistema permite observar el listado de alarmas a travs de una opcin denominada ALARM SUMMARY (Resumen de Alarmas). Un mensaje de alarma contiene informacin referente al lugar de procedencia y al grado de importancia que posee dentro del proceso. Esto constituye las caractersticas de la alarma, a saber: Tipo de Alarma El tipo de alarma describe cual fue la condicin que gener la alarma. Las condiciones que causan una alarma dependen si la seal es analgica o discreta, y el grado de prioridad que posea. Alarmas de Seales Analgicas:

Una de las funciones de las RTUs es la deteccin de alarmas la cual es generada cuando el valor de la seal excede su rango normal de operacin sobrepasando sus lmites. Dichos lmites son constituidos por valores que pueden ser constantes o variables, informacin la cual se encuentra almacenada en la RTU. Una seal analgica puede tener cuatro lmites posibles: Muy alto (High- High) Alto (High) Bajo (Low) Muy Bajo (Low- Low)

El rango normal de operacin est entre el lmite alto y bajo. Los lmites muy alto y muy bajo son utilizados para indicar una seal que ha excedido los niveles mximos permitidos. Adems de que es importante conocer cuando una seal entra en alarma, es tambin importante saber cundo la seal deja la condicin de alarma, reportando al momento de su ocurrencia en campo el retorno a su condicin normal. Hay casos en que el valor de una seal oscila cerca de un lmite de alarma provocando que entre y salga del estado de alarma repetidamente, ocasionando al operador molestias innecesarias. Para evitar lo anterior, se coloca un rango dentro del cual estas variaciones no son consideradas como alarmas. Esto es conocido como banda muerta, estableciendo sta segn la condicin del instrumento. Alarmas de Seales Discretas:

Una seal discreta es una seal que representa un estado, tal como abierto/cerrado, verdadero/falso, encendido/apagado, etc. La prioridad de una alarma le indica al operador la importancia de la misma dentro del sistema. Dependiendo de la prioridad, el mensaje de la alarma aparecer en pantalla con colores diferentes. En el sistema existen cuatro niveles de prioridad de alarma: crtica, no crtica, gua del operador, y sealizacin del evento. Niveles de prioridad de alarmas PRIORIDAD Crtica DESCRIPCIN Indica peligro a equipo y/o personal. Se produce acompaada de la alarma audible de la estacin de No crtica Gua Operador Evento trabajo (Prioridad alta). Requiere que el operador tome la accin, pero no tiene que ser inmediata. (Prioridad media). del Suministra informacin al operador. (Prioridad Baja). Suministra informacin sobre eventos de baja prioridad. (Sin prioridad). Cuando una seal se encuentra en estado de alarma su presentacin en la pantalla depende de su tipo y prioridad. Cualquier alarma estar inicialmente intermitente para indicar que no ha sido reconocida por el operador. Cuando sta es reconocida, inmediatamente se detiene la intermitencia y permanecen en rojo. El color informa sobre la prioridad y tipo de alarma. Los colores usados comnmente son el rojo, amarillo, gris y azul. Sistema de Tendencias

Una tendencia es la representacin grfica del comportamiento de una variable analgica en un perodo determinado de tiempo. El sistema de tendencias est conformado por un conjunto de programas que permiten preservar la variable como un grfico multicolor configurable de forma interactiva en la pantalla. Permite adems, configurar un grfico de tendencia en funcin de un punto de seleccin. La data que conforma una tendencia puede ser representada de dos maneras diferentes: la primera, consiste en un grfico donde se presenta el valor de una variable (eje vertical) en el tiempo (eje horizontal); y la segunda consiste en un grfico del comportamiento de una variable con respecto a la otra. Un grfico puede contener hasta seis variables y el valor de cada variable puede estar representado por un color diferente. La escala es configurable y puede ser diferente en cada variable. Igualmente, la base de tiempo es seleccionable y todas las variables tendrn la misma base de tiempo. Tambin existe la opcin de representar las variables de cada una en una seleccin o ventanas independientes del despliegue. En el caso de las tendencias histricas se presenta la informacin que ha sido almacenada en la base de datos histrica. Por tanto, requiere que el punto seleccionado est definido en la misma aplicando las restricciones definidas para los datos histricos en cuanto a observaciones y permanencia. Para desplegar tendencias en tiempo real la data es colectada cada cinco segundos de la base de datos y plasmada en pantalla. Esta data no es almacenable ni recuperable una vez que se cierra la ventana de tendencias.

Con el fin de garantizar la confiabilidad de las operaciones, el sistema SCADA est diseado con recursos redundantes, duplicando el procesamiento de los datos y sus perifricos ms crticos. La MTU consta de dos computadores dispuestos en una configuracin maestra redundante, en las cuales se ejecuta el software del servidor bajo un sistema operativo en tiempo real, multiusuario, multitarea y con interfaz grfica de ventanas (p.e. Open VMS) y donde se va almacenando la informacin de campo en una base de datos de tiempo real. sta data puede ser almacenada a su vez en bases de datos histricas y de tendencias, en las cuales adems pueden definirse clculos sobre seales de las bases de datos real e histrica. Los datos en tiempo real, histricos y toda la informacin necesaria es enviada a las estaciones de operacin a travs de una red local o a travs de mdem. Cada uno de los computadores que constituyen el conjunto MTU, es capaz de operar independientemente y estn configurados en Host-Stand by, de tal manera que una unidad e considera la principal o en lnea mientras la otra se considera de respaldo. La maestra de respaldo se mantiene energizada y debe contar con la informacin de la base de datos, despliegues, cargas, etc. Actualizados. Esto permite asumir el completo control del sistema al ocurrir una falla en la maestra principal. Este tipo de configuracin permite maximizar la disponibilidad y confiabilidad del sistema.

La estacin de trabajo es el principal recurso a travs del cual el operador es notificado de los cambios en las condiciones del proceso. Consiste bsicamente de un computador personal, un monitor a color, un teclado y un ratn (mouse). La informacin se despliega en la pantalla de la estacin de trabajo a travs del software Windows que es ejecutado bajo el soporte del sistema operativo OS/2. Este software presenta al operador la informacin en diversas formas, tal como despliegues de grficos, tendencias y mensajes de

alarmas. Adicionalmente permite imprimir y almacenar las alarmas generadas en la red de controladores. El operador puede imprimir reportes diarios de los mensajes as como tambin un reporte general del sistema. INTERFAZ La interfaz de E/S es requerida cuando los dispositivos son ejecutados por el procesador. La interfaz debe ser necesariamente lgica para interpretar la direccin de los dispositivos generados por el procesador. El Handshaking deber ser implementado por la interfaz usando los comandos adecuados (BUSY, READY, WAIT), y el procesador puede comunicarse con el dispositivo de E/S a travs de la interfaz. Si se intercambian diferentes formatos de datos, la interfaz debe ser capaz de convertir datos en serie a paralelo y viceversa. Los dispositivos de E/S se comunican por interrupciones con el procesador, si una interrupcin es recibida, el procesador la atender con la rutina de interrupcin correspondiente a dicha interrupcin. Un ordenador que usa E/S mapeados en memoria por lectura y escritura accede al hardware a travs de la posicin de memoria especfica, usando el mismo lenguaje ensamblador que el procesador usa para el acceso a memoria. Implementacin de interfaces a alto nivel Los sistemas operativos y lenguajes de programacin de alto nivel facilitan el uso separado de ms conceptos y primitivas abstractas de E/S. Por Ejemplo: la mayora de sistemas operativos proporcionan aplicaciones con el concepto de fichero. Los lenguajes de programacin C y C++, y los sistemas operativos de la familia unix, tradicionalmente abstraen ficheros y dispositivos como streams, los cuales pueden ser ledos o escritos, o ambas cosas. La

librera estndar de C proporciona funciones para la manipulacin de streams para E/S.

INTERFAZ HOMBRE MQUINA La sigla HMI es la abreviacin en ingles de Interfaz Hombre Maquina. Los sistemas HMI podemos pensarlos como una ventana de un proceso. Esta ventana puede estar en dispositivos especiales como paneles de operador o en una computadora. Los sistemas HMI en computadoras se los conoce tambin como software HMI (en adelante HMI) o de monitoreo y control de supervisin. Las seales del procesos son conducidas al HMI por medio de dispositivos como tarjetas de entrada/salida en la computadora, PLCs (Controladores lgicos programables), RTU (Unidades remotas de I/O ) o DRIVEs (Variadores de velocidad de motores). Todos estos dispositivos deben tener una comunicacin que entienda el HMI.

Tipos de HMI Desarrollos a medida. Se desarrollan en un entorno de programacin grfica como VC++, Visual Basic, Delphi, etc. Paquetes enlatados HMI. Son paquetes de software que contemplan la mayora de las funciones estndares de los sistemas SCADA. Ejemplos son FIX, WinCC, Wonderware, etc. Funciones de un Software HMI Monitoreo. Es la habilidad de obtener y mostrar datos de la planta en tiempo real.

Estos datos se pueden mostrar como numeros, texto o graficos que permitan una lectura ms facil de interpretar. Supervisin. Esta funcin permite junto con el monitoreo la posibilidad de ajustar las condiciones de trabajo del proceso directamente desde la computadora. Alarmas. Es la capacidad de reconocer eventos excepcionales dentro del proceso y reportarlo estos eventos. Las alarmas son reportadas basadas en lmites de control preestablecidos. Control. Es la capacidad de aplicar algoritmos que ajustan los valores del proceso y asi mantener estos valores dentro de ciertos lmites. Control va as haya del control de supervisin removiendo la necesidad de la interaccin humana. Sin embargo la aplicacin de esta funcin desde un software corriendo en una PC puede quedar limitada por la confiabilidad que quiera obtenerse del sistema. Histricos. Es la capacidad de muestra y almacenar en archivos, datos del proceso a una determinada frecuencia. Este almacenamiento de datos es una poderosa herramienta para la optimizacin y correccin de procesos. Tareas de un Software de Supervisin y Control Permitir una comunicacin con dispositivos de campo. Actualizar una base de datos dinmica con las variables del proceso. Visualizar las variables mediante pantallas con objetos animados (mmicos). Permitir que el operador pueda enviar seales al proceso, mediante botones, controles ON/OFF , ajustes continuos con el mouse o teclado. Supervisar niveles de alarma y alertar/actuar en caso de que las variables excedan los lmites normales. Almacenar los valores de la variables para anlisis estadstico y/o control. Controlar en forma limitada ciertas variables de proceso. Tipos de Software de Supervisin y Control para PC

 Lenguajes de programacin visual como Visual C++ o Visual Basic. Se utilizan para desarrollar software HMI a medida del usuario. Una vez generado el software el usuario no tiene posibilidad de re-programarlo. Paquetes de desarrollo que estn orientados a tareas HMI. Pueden ser utilizados para desarrollar un HMI a medida del usuario y/o para ejecutar un HMI desarrollado para el usuario. El usuario podr re-programarlo si tiene la llave (software) como para hacerlo. Ejemplos son FIX Dynamics, Wonderware, PCIM, Factory Link, WinCC Como facilitan las tareas de diseo los paquetes orientados HMI/SCADA Incorporan protocolos para comunicarse con los dispositivos de campo ms conocidos. Drivers, OPC Tienen herramientas para crear bases de datos dinmicas Permiten crear y animar pantallas en forma sencilla, Incluyen gran cantidad de librera de objetos para representar dispositivos de uso en la industria como: motores, tanques, indicadores, interruptores, etc.

Los software HMI estn compuestos por un conjunto de programas y archivos. Hay programas para diseo y configuracin del sistema y otros que son el motor mismo del sistema. Se muestra cmo funcionan algunos de los programas y archivos ms importantes. Los rectngulos de la figura representan programas y las elipses representan archivos. Los programas que estn con recuadro simple representan programas de diseo o configuracin del sistema; los que tienen doble recuadro representan programas que son el motor del HMI. Con los programas de diseo, como el editor de pantallas se crea moldes de pantallas para visualizacin de datos del proceso. Estos moldes son guardados en archivos Archivo de pantalla y almacenan la forma como sern visualizados los datos en las pantallas.

Interfaz Hombre: Es un programa que se encarga de refrescar las variables de la base de datos en la pantalla, y actualizarla, si corresponde, por entradas del teclado o el mouse. Este programa realiza la interfaz entre la base de datos y el hombre. El diseo de esta interfaz est establecido en el archivo molde Archivo de pantalla que debe estar previamente creado. Base de datos: Es un lugar de la memoria de la computadora donde se almacenan los datos requeridos del proceso. Estos datos varian en el tiempo segn cambien los datos del procesos, por esta razon se denomina base de datos dinmica. La base de datos est formada por bloques que pueden estar interconectados. La creacin de la base de datos, sus bloques y la relacin entre ellos se realiza a travs de editor de base de datos. Driver: La conexin entre los bloques de la base de datos y la seales de los procesos se realiza por medio de drivers. Estos drivers manejan los protocolos de comunicacin entre el HMI y los distintos dispositivos de campo. Los drivers son entonces la interfaz hacia la mquina. Bloques (tags): Como ya mencionamos, la base de datos est compuesta por bloques. Para agregar o modificar la caractersticas de cada bloque se utiliza el editor de la base de datos. Los bloques pueden recibir informacin de los drivers u otros bloques y enviar informacin hacia los drivers u otros bloques. Las funciones principales de los bloques son: Recibir datos de otros bloques o al driver. Enviar datos a otros bloques o al driver. Establecer enlaces (links) a la pantalla (visualizacin, teclado o mouse)

 Realizar clculos de acuerdo a instrucciones del bloque. Comparar los valores con umbrales de alarmas Escalar los datos del driver a unidades de ingeniera. Los bloques pueden estructurarse en cadenas para procesar una seal

OPERACIONES DE LOS ELEMENTOS DE DESCONEXION

CONCLUSIONES
Una Proteccin Preventiva consiste en la utilizacin de dispositivos que son capaces de dar seales de alarma antes de que suceda una falla; es decir, no esperan que sta se produzca sino que actan con cierta anticipacin a la falla.

Modernamente, con la tcnica digital, se utiliza equipos con capacidad de efectuar un monitoreo de los parmetros de las mquinas con la finalidad de dar las alarmas correspondientes; y ms an, de efectuar una supervisin de los parmetros, evaluando su variacin (derivada con respecto del tiempo) y el cambio de su variacin (segunda derivada con respecto del tiempo). Estos dispositivos suelen aplicarse en forma individual o como parte de un Sistema de Control (SCADA) de las instalaciones.

BIBLIOGRAFIA

ING. GERARDO ALBERTO LEAL. SISTEMAS DE SUPERVISIN, CONTROL Y PROCESAMIENTO DE DATOS. UNIVERSIDAD ALONSO DE OJEDA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE COMPUTACION, (2011)