Arquitectura de Automatización Industrial: Pirámide de Automatización y Sistemas SCADA

Pirámide de Automatización

La pirámide de automatización representa la jerarquía de control en un sistema industrial, desde el nivel de campo hasta la gestión empresarial. Cada nivel tiene funciones específicas:

  • Nivel de Campo (0): Dispositivos que interactúan directamente con el sistema físico. Ejecutan las tareas en las máquinas.

  • Nivel de Control de Dispositivos (1): Control local directo. Sistemas que controlan los dispositivos de campo bajo consignas del nivel superior. Incluye controladores de dispositivos y coordina pequeñas estaciones de trabajo.

  • Nivel de Área/Célula (2): Supervisión y control de la célula de fabricación. Se diseñan y ajustan las herramientas y tácticas de operación. Secuencia las operaciones, analiza y asigna recursos, toma decisiones sobre rutas, distribuye tareas y monitoriza el estado de las estaciones. Supervisa el nivel inferior, elabora información y la comunica al operario. Corrige algoritmos de control, consignas y programas.

  • Nivel de Planta (3): Recoge variables de producción y decide la estrategia. Asigna recursos y coordina la producción de la planta. Controla y organiza el área de producción, optimizando balances de materia y energía.

  • Nivel de Fábrica/Planta: Oficina técnica y planificación. Implementa funciones empresariales e informa al nivel superior.

  • Nivel de Empresa: Gestión empresarial. Alcanza los objetivos finales de la empresa. Establece la política de producción, incluyendo contabilidad y gestión empresarial.

Sistemas SCADA

Los sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) son sistemas de control y supervisión utilizados en la industria para monitorizar y controlar procesos a distancia.

Componentes de un Sistema SCADA

  • Interfaces de Usuario: Permiten el acceso al sistema. Incluyen unidades de salida (visualización del estado del proceso) y unidades de entrada (introducción de datos).

  • Master Terminal Unit (MTU): Unidad central que interactúa con el personal y controla el sistema. Monitoriza y controla el proceso, analiza datos, emite comandos, recoge datos, almacena información y permite el acceso al personal. Envía información a los ordenadores de fábrica y planta. Inicia transacciones con los equipos y conoce las características de los elementos.

  • Remote Terminal Unit (RTU): Recoge y decodifica mensajes, realiza acciones y responde si es necesario. Controla los dispositivos de campo, recoge información y la almacena. Recibe instrucciones de la MTU para controlar los dispositivos.

  • Sistemas de Comunicaciones: Medio de transmisión y protocolo compartido por todos los equipos. El interface de comunicaciones lee la señal y la almacena en un buffer. Interrumpe a la CPU solo cuando llega un nuevo mensaje.

Funciones de un Sistema SCADA

  • Supervisión: Observar la evolución en tiempo real de los parámetros del proceso.

  • Control: Realizar tareas de control para mantener el sistema dentro de márgenes definidos.

  • Adquisición de Datos: Adquirir y almacenar los valores de las magnitudes del proceso.

Requerimientos de un Sistema SCADA

  • Sistema en Tiempo Real: No introduce retardos apreciables entre la recepción de la medida y la generación de la señal de control.

  • Intervalo SCAN: Tiempo entre dos transacciones con la misma RTU. Depende del número de RTUs, la cantidad de datos intercambiados, la velocidad de transmisión y la eficiencia de la comunicación.

Estructura de un Sistema SCADA

  • Módulo Gráfico: Representa el proceso mediante sinópticos que se actualizan.

  • Módulo de Alarmas: Crea y parametriza mensajes para informar al operador sobre eventos.

  • Módulo de Informes: Genera informes en tiempo real.

  • Módulo de Tendencias: Gráficos animados para visualizar la evolución de variables específicas.

  • Módulo de Comunicaciones: Facilita la comunicación entre SCADA y dispositivos de campo, entre dos sistemas SCADA y entre SCADA y aplicaciones. Facilita el almacenamiento y recuperación de información en bases de datos estándar.

Elementos de Comunicación

ETD o DTE (Equipo Terminal de Datos): Fuente o destino final de datos. Controla la comunicación.

ETCD o DCE (Equipo de Comunicación de Datos): Transforma las señales portadoras de información de un DTE en otras que puedan ser enviadas al DTE remoto. Dialoga con el DTE, transforma el mensaje de datos y reconvierte las señales recibidas de la línea.

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