Sistemas SCADA
Los sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) son herramientas esenciales para la monitorización de diversos parámetros en los entornos industriales. La recopilación de estos datos se realiza mediante sensores y transmisores, los cuales están conectados a una red de comunicaciones que puede ser tanto cableada como inalámbrica.
En los últimos 15 años, los software SCADA han evolucionado significativamente. Inicialmente, su implementación era a nivel local, pero con el tiempo se han convertido en sistemas distribuidos en diversos ordenadores, con acceso a ellos a través de internet e incluso de dispositivos móviles. A lo largo de estos años, en Avanzate, hemos trabajado con una variedad de sistemas SCADA, incluyendo Wonderware Intouch, Wonderware Archestra, Siemens WinCC, Rockwell Factory Talk, y Omnon CX-Supervisor.
¿Qué es un sistema SCADA?
Un sistema SCADA es una herramienta de automatización y control industrial utilizada en diversas industrias para supervisar y gestionar procesos productivos. Estos sistemas, permiten a los operadores monitorear equipos y dispositivos desde una ubicación centralizada, proporcionando información en tiempo real y facilitando el control remoto.
La principal función de un sistema SCADA es la adquisición y análisis de datos, recopilando información de sensores e instrumentos industriales. Esta información se presenta de manera clara a través de una interfaz gráfica, mostrando gráficas, alarmas y tendencias. Además, los sistemas SCADA almacenan datos históricos para análisis posteriores y generación de informes, ayudando a mejorar la eficiencia y optimizar los procesos industriales.
Tipos de sistemas SCADA
Existen varios tipos de sistemas SCADA, cada uno diseñado para satisfacer diferentes necesidades y escalas de operación. Los tipos principales de sistemas SCADA son:
Monolítico
También conocidos como sistemas de primera generación, fueron los primeros en ser desarrollados y están basados en computadoras mainframe. Estos sistemas son autónomos y están aislados de otros sistemas, sin conexiones a redes externa, lo que los hace muy seguros frente a ataques externos pero limitados en términos de integración y comunicación.
Distribuido
Los sistemas SCADA distribuidos, o de segunda generación, mejoraron la arquitectura monolítica mediante la introducción de redes de área local (LAN) que permiten la comunicación entre múltiples estaciones de control y unidades remotas. En estos sistemas, los datos son recopilados y procesados de manera distribuida, lo que mejora la eficiencia y redundancia del sistema. Además, las interfaces de usuario pueden estar ubicadas en diferentes puntos dentro de la red, lo que facilita la supervisión y el control descentralizado.
En Red
Estos sistemas, utilizan redes de área amplia (WAN) para conectar sistemas SCADA distribuidos geográficamente, permitiendo la supervisión y el control de instalaciones remotas desde una ubicación centralizada, lo que es ideal para empresas con operaciones dispersas, como redes eléctricas, oleoductos y gasoductos. La integración con redes más amplias permite un mejor intercambio de información y coordinación entre diferentes partes del sistema.
Basado en la Web
Los sistemas SCADA basados en la web son una evolución más reciente que aprovecha las tecnologías de internet para proporcionar acceso remoto y flexible a los datos y controles del sistema SCADA. Estos sistemas permiten a los operadores acceder a la interfaz SCADA desde cualquier lugar a través de navegadores web, dispositivos móviles o aplicaciones específicas. Esto mejora significativamente la accesibilidad y capacidad de respuesta del sistema, permitiendo un monitoreo y control en tiempo real desde cualquier ubicación.
En la Nube
Estos sistemas en la nube llevan la idea de accesibilidad aún más lejos al alojar la infraestructura SCADA en plataformas de computación en la nube. Esto reduce la necesidad de hardware local y permite una escalabilidad casi ilimitada, así como la posibilidad de integrar fácilmente servicios adicionales basados en la nube, como análisis avanzados y almacenamiento de datos. La seguridad y redundancia son manejadas por los proveedores de servicios en la nube, lo que puede simplificar la gestión del sistema.
Híbrido
Los sistemas SCADA híbridos combinan elementos de los tipos mencionados anteriormente para crear una solución personalizada que aprovecha las ventajas de cada enfoque. Por ejemplo, un sistema SCADA híbrido puede utilizar infraestructura en la nube para el almacenamiento y el análisis de los datos, mientras que se mantiene controladores locales y redes distribuidas para operaciones críticas en tiempo real. Esto permite una flexibilidad y adaptabilidad óptimas, adecuándose a las necesidades específicas de cada organización.
¿Para qué sirve un sistema SCADA?
Los sistemas SCADA ofrecen una variedad de funciones esenciales para la supervisiones y control de procesos industriales. Este tipo de sistema permite a las empresas:
- Control de procesos industriales: Gestionar sus procesos industriales de forma local o remota.
- Monitorización en tiempo real: Recopila y transmite datos en tiempo real, facilitando una supervisión constante por parte de los operadores.
- Interacción con dispositivos: Facilita la interacción directa con sensores, válvulas, motores y la interfaz HMI (Human Machine Interface).
- Registro de eventos: Graba secuencialmente los acontecimientos en un archivo o base de datos para su análisis posterior.
- Generación de alarmas: Detecta problemas y genera alarmas para notificar a los operarios sobre fallas en el funcionamiento de las máquinas.
- Gestión de mantenimiento: Utiliza las magnitudes obtenidas para gestionar el mantenimiento preventivo y correctivo.
- Control de calidad: Ayuda en el control de calidad mediante los datos recogidos durante el proceso productivo.
- Análisis de datos: Analiza los datos obtenidos para generar informes y tomar decisiones informadas.
- Control de equipos: Puede controlar directamente equipos y plantas de proceso, activando o desactivando motores, y abriendo o cerrando válvulas según sea necesario.
¿Cómo funciona un sistema SCADA?
La estructura básica de un sistema SCADA se compone de controladores lógicos programables, también conocidos como PLC o unidades terminales remotas (RTU), estas, se comunican con una variedad de instrumentos, como maquinaria de fabricación, HMI, sensores y dispositivos finales. Estos dispositivos, son los encargados de recopilar datos esenciales sobre el funcionamiento del proceso productivo, los cuales son transmitidos a computadoras que ejecutan el software.
Una vez que los datos son recibidos, el software SCADA los procesa, distribuye y muestra en tiempo real a través de interfaces de usuario (HMI). Los operarios y técnicos de mantenimiento utilizan estas interfaces para analizar los datos scada y tomar decisiones informadas sobre el proceso industrial.
Por ejemplo, si se detecta una alta incidencia de errores en una partida de producto, el operario puede detener la producción y analizar la causa del problema utilizando la HMI. Los técnicos de mantenimiento, pueden revisar los datos para identificar l causa del problema, como una máquina defectuosa.
¿Cómo obtiene los datos un sistema scada?
Los sistemas SCADA obtienen los datos gracias a varios componentes que trabajan juntos para supervisar y controlar los procesos industriales. Los sensores, son los encargados de medir las variables físicas como temperatura, presión y flujo, que generan señales eléctricas que son enviadas a los PLC (Controladores Lógicos Programables) o a las RTU (Unidades Termales Remotas). Estos dispositivos procesan las señales y transmiten la información relevante.
Una vez procesados, los datos se envían a los servidores, que centralizan, almacenan y procesan grandes volúmenes de información. Estos servidores también alojan historiadores de datos, los cuales almacenan datos históricos para el análisis y la generación de informes. Estos datos históricos son esenciales para detectar tendencias, identificar anomalías y optimizar procesos.
La visualización y el control de los datos se realizan a través de Interfaces Hombre-Máquina (HMI), que presentan los datos en tiempo real y permite a los operadores monitorear el estado del sistema y tomar decisiones informadas, facilitando el control manual de los procesos.
Finalmente, los datos se almacenan en bases de datos y servidores de aplicaciones, lo que permite un acceso rápido y eficiente a la información. Los gateways y módulos de comunicación garantizan la interoperabilidad entre diferentes redes y protocolos, asegurando que los datos puedan fluir libremente entre todos los componentes del sistema SCADA.
Aplicaciones
Los sistemas SCADA tienen una amplia gama de aplicaciones en diversos sectores industriales. En Avanzate, contamos con un software destinado al sector de la metalurgia. Donde, se emplean para controlar la marcha y parada de equipos y líneas, así como para monitorear el rendimiento y la calidad del producto.
Activación de alarmas
Los sistemas SCADA monitorean constantemente las variables del proceso y compara los valores medidos con límites predefinidos. Cuando una variable supera estos límites, como por ejemplo una temperatura excesiva, el sistema SCADA activa una alarma notificando a los operadores sobre las condiciones, permitiendo una respuesta rápida para corregir problemas potenciales antes de que se conviertan en fallos mayores, mejorando la seguridad y eficiencia del proceso.
Historizar Valores
Los datos recogidos por los sensores y procesados por los PLC o RTU se almacenan en un historiador de datos. Este historiador registra de forma continua y sistemática las variables del proceso, creando una base de datos histórica que puede ser consultada en cualquier momento. La historización de datos es fundamental para realizar un análisis de tendencias a largo plazo, evaluar el rendimiento del sistema, y cumplir con requisitos de informes y auditorías. Además, esta funcionalidad permite identificar patrones que podrían indicar problemas recurrentes, facilitando el mantenimiento preventivo y la optimización del sistema.
Graficar los Valores
La graficación de valores proporciona a los operadores una visualización clara y comprensible de los datos en tiempo real y de los datos históricos. Las HMI del sistema SCADA pueden generar gráficos y tendencias que muestran cómo cambian las variables del proceso a lo largo del tiempo. Estas gráficas pueden ser personalizadas para mostrar datos específicos y periodos de tiempo particulares, ayudando a los operadores a identificar rápidamente desviaciones o anomalías en el proceso facilitando la toma de decisiones informadas, el diagnóstico de problemas y la comunicación de información compleja de una manera visual y accesible.
Ventajas de utilizar un sistema SCADA
- Mayor eficiencia y productividad mediante la automatización de procesos.
- Reducción de costos operativos y tiempos de inactividad.
- Personalización de productos y servicios para satisfacer las necesidades del cliente.
- Mejora de la calidad de los productos.
- Mayor flexibilidad y capacidad de adaptación a las demandas del mercado.
- Mejora en la toma de decisiones estratégicas con datos en tiempo real.
Componentes
- HMI (Interfaz Hombre-Máquina): Esta interfaz facilita la interacción entre el operario y la maquinaria, presentando los datos del proceso de manera comprensible y permitiendo el control mediante una pantalla táctil intuitiva.
- Sistema de Supervisión o MTU: Encargado de recopilar los datos del proceso y enviar las instrucciones necesarias para su control y gestión. Este componente centraliza la operación del sistema, gestionando la comunicación con los diferentes dispositivos y actuando como cerebro del SCADA.
- Unidades Terminales Remotas (RTU): Estos microprocesadores capturan señales independientes del entorno y las transmiten para su procesamiento remoto. Son esenciales para la adquisición de datos en tiempo real y la supervisión de variables críticas en el proceso industrial.
- PLC (Controlador Lógico Programable): Los PLC son dispositivos versátiles y configurables que controlan los equipos y procesos en el terreno. Ofrecen una solución económica y flexible para la automatización de tareas, permitiendo una operación eficiente y segura.
Preguntas Frecuentes
¿Qué es un sistema SCADA?
Un sistema SCADA es una herramienta de control y supervisión que permite adquirir y controlar datos de planta. Se conecta a los PLCs de la planta para monitorizar y controlar el proceso productivo.
¿Con qué sistemas SCADA trabajamos?
En los últimos 15 años, hemos trabajado con sistemas SCADA como Wonderware Intouch, Wonderware Archestra, Siemens WinCC, Rockwell Factory Talk y Omnon CX-Supervisor.
¿Cuáles son los beneficios de implementar un sistema SCADA en una fábrica?
Los beneficios incluyen la mejora del control del proceso productivo, la optimización de la eficiencia operativa, la reducción de tiempos de inactividad y la facilitación de la toma de decisiones basada en datos.
¿Cómo puede ayudar un sistema SCADA a mejorar la seguridad en la fábrica?
Un sistema SCADA puede proporcionar alertas tempranas sobre posibles problemas de seguridad, permitiendo una respuesta rápida para evitar accidentes y minimizar riesgos para los trabajadores.
¿Qué servicios de soporte y mantenimiento ofrecen para los sistemas SCADA?
Ofrecemos servicios de soporte técnico continuo, actualizaciones de software, mantenimiento preventivo y correctivo, así como formación del personal para garantizar un funcionamiento óptimo del sistema SCADA.