Interna

OPC: Base tecnológica para el enlace de los componentes de automatización, con los dispositivos de campo y el hardware de control. Características: 1-Posibilita la interoperabilidad entre aplicaciones de automatización/control, dispositivos/sistemas de campo y aplicaciones de gestión/oficina.2-Sistema de comunicaciones: Reducción de costes, Sistema abierto, Flexible, elimina problemas de incompatibilidad, Reduce gastos de mantenimiento, Eficiente. Basado en técnicas OLE, COM y DCOM. Datos que ofrece: Datos de sensores en tiempo real (tª, p, q), Parámetros de control (abrir, cerrar), Información de estado del hardware y del software local y subsistema, Puede exponer cualquier otro dato disponible. Servidores OPC: Servidor es el programa que se encargar de proveer interfaces OPC.Proporciona los datos al cliente que los solicita. Puede decirse que se encuentra donde esta situada la fuente de datos. Tipos: Acceso de datos en línea, R/W entre aplicaciones y dispositivos de control, Alarmas y eventos, Datos históricos. Composición del OPC: Se compone de varios objetos: Servidor: sobre el servidor se encuentran los grupos. Grupo: sobre el mismo lugar donde se encuentran los Ítems. El grupo puede ser Público o Local. Ítem: Representan conexiones a fuentes de datos. Situación del OPC: Nivel alto; desde un SCADA o SCD a una aplicación o entre subsistema y consolas de gestión. Nivel bajo; Suministra datos en bruto desde dispositivos físicos a SCADA o SCD. Sensores de bajo nivel que usan hardware y protocolos dedicados, entre aplicaciones de monitorización y drivers. Motivación para el desarrollo de OPC: la existencia de problemas debidos a la no existencia de comunicación entre aplicaciones de software y los dispositivos a nivel de campo. Alto coste a la hora de incorporarlos a los sistemas, Proliferación de drivers y conflictos de acceso, Aplicaciones que no pueden acceder al mismo tiempo. Por eso se crea el estándar para la comunicación compacta, abierta y extensible SCADA: sistema de supervisión (cjto. de acciones para asegurar e correcto funcionamiento, incluso en sistemas anómalos), software de monitorización y control. Sistema de supervisión: Está por encima del sistema de control y se encarga de: Registrar la evolución del proceso y detectar desviaciones en las variables, emitir diagnóstico, Resolver anomalías en la línea y tomar medidas para que no vuelva a ocurrir. Recorre tres etapas: Detección de fallos, Diagnóstico de fallos,Reconfiguración del sistema con las especificaciones fijadas.Sistema de monitorización: Es la automatización del proceso de vigilancia (adquisición de datos del proceso e interoperabilidad entre el operario y el proceso). La adquisición de datos se efectúa mediante tarjetasTAD, buses de instr. Y comunicaciones serie a través de interfaces RS-232/485.Alarmas (monitorización): cuando tenemos situaciones anómalas, desviaciones en la magnitud de una variable, excedencia en el tiempo ponen en aviso al operario. Una vez generada, se pone fecha, se visualiza y se registra. Pueden ser Discretas (ante un cambio binario en una variable) o continuas (en las que designamos umbrales numéricos). Los umbrales de alarma pueden ser:- Absolutos: se activan al sobrepasar un cierto valor numérico (existe un banda muerta).- Relativos: tenemos unos límites en % respecto de un valor “target”- ROC: respecto a la velocidad de cambio. Gestión y registro de alarmas:1.-Filtrado de alarmas: sólo se activan las de una cierta prioridad.2.-Seguimiento y registro temporal: los instantes de registro y aparición se denominan eventos:Instante de activación, instante de fin de alarma, reconocimiento por parte del operario de la alarma,forzado de variables. Funcionalidades: Adquisición y almacenamiento de datos, Representación gráfica de las variables de proceso, monitorización de las mismas por medio de alarmas, control sobre reguladores autónomos o directamente sobre E/S remotas, Arquitectura abierta y flexible. Estructura interna o capas del SCADA: Dispositivos de campo (proporcionan los datos del proceso), Drivers de comunicaciones, Servidor de datos (almacenan datos, detectan y gestionan las alarmas). Servidores de web: gestiona la disponibilidad y acceso de datos mediante Internet. Aplicaciones que lo acompañan: HMI (visualización del proceso), OLE/OBCD (comunicación entre bases de datos), Batch, SPC, SQC, OPC, ACTIVE X. Características del SCADA: Tecnología de sistemas abiertos, Integración con otras aplicaciones (sistemas MES), Conectividad remota a través de Internet, Capaces de solucionar las necesidades de los distintos sistemas de control. Desarrollo en una aplicación SCADA:1-Desarrollo: tiene en cuenta el número de usuarios, las señales de E/S y sus requerimientos de adquisición y registro, variables de control y resultados a visualizar, alarmas y avisos. Utilidades: Lenguajes de programación, Utilidades de simulación, Capacidad de configuración en línea. 2-Ejecución: Aplicaciones que ejecutamos en la planta: licencia de run time. Representación del proceso: Representación visual de la información y su interactividad (interface hombre-máquina). Creación de sinópticos (uso de colores, zonas diferenciadas con respecto a la distribución física,…) Bloques funcionales de un sistema de adquisición de datos: 1-Análisis en línea mediante software, 2- Almacenamiento según el tipo de sistema. Podemos almacenar los datos en formato ASCII, Binario y Bases de datos, 3- Análisis fuera de línea obtención de una información adicional, 4-Monitorización muestras en tiempo real, históricos,… COMUNICACIONES: Los sistemas de comunicaciones industriales son mecanismos de intercambio de datos en una organización industrial. Normalmente requieren: 1- Intercambio de datos on-line 2- Intercambio de datos on-line eficientes y bajo coste temporal. Por sistema industrial entendemos el cjto. de procesos enlazados por medio de flujo de materiales, energías e información. Ventajas de1 sistema automatizado: Aumento de productividad y calidad, reducción de tiempos y costes, utilización eficiente de los equipos. Factores a tener en cuenta en el diseño de com.: Conectividad, flexibilidad y rendimiento. Diseño de una planta: Puede ser: 1-Centralizado; envía toda la información a un centro de procesado y optimiza el control para que cada acción individual contribuya al funcionamiento de la fábrica. 2- Jerarquizado y distribuido: descompone el sistema en partes coherentes y asigna a cada una, una competencia determinada. Características del sistema de control distribuido(SCD): modularidad, extensibilidad, compatibilidad, fiabilidad, mantenibilidad, reconfigurabilidad. Componentes del sistema de control distribuido(SCD): Controladores, Interfaces hombrmáq, Comunicaciones, Módulo, pantalla gráfica, algoritmo, Tareas del sistema de control distribuido(SCD): Supervisión y gestos de alarmas, Históricos, Garantizan la operación normal de la planta, Control estadístico,… Redes de planta: Gestión y planificación. Requisistos: manejan mensajes de cualquier tamaño, gestión de errores, gestionan mensajes de diferentes niveles de prioridad y permiten conectar varios segmentos de red, amplio ancho de banda. Solución--_Ethernet. Redes de célula: Coordinación de máquinas y operaciones. Todos los equipos que forman las redes de célula (autómatas, robots,..) deben de comunicarse entre sí. Requisitos: Gestión de mensajes cortos, manejar tráfico de eventos discretos, corrección de errores, transmisión de mensajes prioritarios, alta fiabilidad, bajo coste, recuperación rápida ante anomalías. Características del tráfico:1-Comunicación de estados: transmisión cíclica generada por los controladores.2-Comunicación de eventos: transmisión no cíclica, generada por las alarmas.3-Comunicación de bloques: transmisión no cíclica, generada por envío de ficheros.Tipos de tráfico:1- Síncrono: mensajes cortos en tiempo real2- Asíncrono: mensajes grandes que no requieren tiempo real3- Asíncrono corto: Solución-_Ethernet. Redes de campo: Nivel más bajo. Sensores y actuadores. Requisitos: Gestión de mensajes muy cortos,soporte de tráfico periódico y aperiódico, Tiempos de respuesta acotados, redundancia, Gestión de erroresadecuada. Solución-_Buses de campo.Topologías de las redes de com: Distribución física de los elementos que integran la red. Tpos:Nodo, Anillo, Bus, Árbol, Estrella ISO: Norma que permiten la comunicación entre aplicaciones de diferentes equipos. OSI: Modelo de referencia de interconexión de sistemas abiertos. Tenemos 7 niveles o capas del OSI. Cadanivel une los servicios del nivel inmediatamente inferior y provee servicios al superior.Funcionamiento: dispone de un Mecanismo de comunicación que puede ser: 1-Petición de servicio a capa inferior.2-Notificación a la capa superior. Y de Mensajes intercambiados: UDP(unidad de datos deprotocolo).1. Capa física: establece la conexión física entre el ordenador y el equipo terminador de red.Coordina las propiedades físicas y mecánicas de la conexión. No garantiza fiabilidad. Los mediosde transmisión son: Par trenzado, Cable coaxial y fibra óptica.2. Capa de enlace: garantiza la fiabilidad de la transmisión entre los dispositivos unidos físicamente,detección y control de errores, regulación de flujo. 3. Capa de red: Encaminamiento de los datos, no garantiza fiabilidad. 4. Capa de transporte: Comunicación fiable independiente de la red. Garantiza que la informaciónllega a su destino a base de un protocolo. Existe una confirmación por parte del receptor. Rutas alternativas y reconstrucción de mensajes. 5. Capa de sesión: Conversiones entre aplicaciones de diferentes sistemas: cómo inician conversación, cómo transcurre y cómo finaliza. Se pueden establecer varias sesiones sobre una misma capa de transporte. Interpretación de quién es el emisor y el receptor.6. Capa de presentación: Transformación de los datos, posibilita la comunicación entre máquinasmuy diferentes.7. Capa de aplicación: a. MAP: destinada a comunica dispositivos de fabricación (robots, PLC´s, …) eb. MMS: para los dispositivos de fabricación, su monitorización y controlBUSES DE CAMPO: Permiten más información, multipunto (varios dispositivos a un mismo cable reduciendo el cable. Posibilita la red), robustez (facilita la detección de error al tener dos estados: 0 y 1),Interoperabilidad, comunicación (Maestro-esclavo: profibus, hart_analógico y digital, Editor-suscriptor:fieldbus-foundation_sólo digital, Fuente-sumidero_sólo cuando cambia un estado).Comunicación digital: Es la transmisión de datos en serie o entre 2 o más dispositivos en forma binaria (0y 1). Deben de contar con: Fuente de datos, transmisiones, canales de comunicación, receptor y destino delos datos.Ethernet: Aplicación estándar con cableado, conectores y hardware que pueden sufrir ruidos, vibraciones,temperaturas altas,… y redes de protocolo que proporcionan la interoperabilidad de dispositivos smart y máquinas. Diferencia entre red y protocolo Ethernet: La red consta de componentes físicos y hardware de transmisión de mensajes y el protocolo es un lenguaje binario que corre sobre la red. Buses de campo fieldbus: Sistema de comunicación digital serie multipunto que permite interconectarequipos de medida y de control. Actúa como una red local. Es un sistema abierto de tiempo real. Bajo costey alta fiabilidad.Tecnologías:1-punto a punto analógica2-punto a punto digital3-punto a punto híbrida4-punto a punto digital con bus de campo.Ventajas de los buses de campo: Reducción de costes, alta fiabilidad y precisión, reducción del cableado, acceso multi-variable, calibración, configuración y diagnosis remota.Inconvenientes de los buses de campo: existen múltiples buses de campo en el mercado, coste dedispositivos, DSV vs fieldbus vs instrumentación, incertidumbre sobre su futuro,….Comunicación punto a punto analógica: Las ventajas son: buena respuesta frecuencial del canal, elcontrolador dispone de la información continuamente, facilidad de uso y compresión, cableado simple,tecnología probada y robusta. Como desventajas presenta: Comunicación unidireccional, mucho cableado, susceptibles al ruido, debe de existir un mínimo intercambio de datos.Concentradores y multiplexores: se emplean para reducir y simplificar cableado, canales bidireccionales, carga y descarga de programas.Estructura de capas del bus de campo:1-Capa física: velocidad de transmisión, número de dispositivos que pueden conectarse, longitud máxima de cable, medio de transmisión. 2-Capa de enlace: Control de acceso al medio. 3-Capa de usuario: función de automatización_preparación de una estructura que contiene funciones de entrada, de salida, de control,… en forma de funciones básicas o programas. Bloques funcionales_Bloques que representan funciones básicas de automatización. Clasificación de los buses de campo: dependiendo de la aplicación y el tipo de datos que manejan podemos tener: 1-Buses de sensor: para eliminar cableado punto a punto, datos en forma de bits, alta velocidad de transmisión. 2-Buses de dispositivos: Solución intermedia entre buses rápidos, síncronos y orientados al sistema y la gestión de variables analógicas. Información en forma de mensajes de bytes u octetos. 3-Buses de campo: comunicación de todos los dispositivos de campo, seguridad intrínseca mediante paquetes de información Foundation Fieldbus: Se compone de dispositivos de campo y equipos de control/monitorización. Los equipos proporcionan E/S y control para los procesos automáticos, seguridad intrínseca (limitando la corriente que pasa por un mismo cable). Arquitectura compleja. Conexión de dispositivos mediante segmentos H1 Máx. 32 y también H2. Dispositivos inteligentes. Elimina problemas de compatibilidad.Capacidad de interconectar y operar con dispositivos de distintos fabricantes. Empleados para visualización de históricos, alarmas, conexión de bloques. A nivel físico (accesorios) fuente de alimentación, terminador de bus, barreras de seguridad intrínseca, concentración de fibra óptica, convertidor de fibra óptica a cable. Interoperabilidad: se define como la capacidad de interconectar y operar con dispositivos de varios fabricantes en una misma red sin pérdidas de funcionalidad. Topologías de Foundation Fieldbus: En bus, ramales o en árbol. Snack de comunicaciones: tenemos 3 niveles: 1. DLL: (enlace de datos con 2 niveles de operación: el que provee el acceso al bus, y el que controla la transparencia de datos). 2. FAS: (Subnivel de acceso a fieldbus, en el tenemos los servicios: Publicador-suscriptor, Distribución de errores y Cliente servidor). 3. FMS (especificación de mensajes fieldbus). Configuración: A nivel de usuario disponemos de 3 bloques: 1-Bloque de recursos (describe las características del dispositivo_nombre, fabricante, modelo y serie. 2- Bloque transductor: acoplan señales físicas de E/S. 3-Bloque de función: Constituyen las estrategias de control del sistema. Residen en los dispositivos. Constan de E/S, parámetros y algoritmo. Profibus: El objetivo de la red Profibus es integrar en una misma red todos los equipos de automatización. Se caracteriza por ser una red abierta, utiliza los niveles 1, 2 y 7 de OSI. Dispone de 3 perfiles o capas de usuario: 1. Profibus DP: Diseñada para intercambiar datos a nivel de campo. Tipos de DP: DP medio clase 1 y 2, DP esclavo. Se caracteriza por: Acceso permitido al bus de un máx. de 126 dispositivos, procedimiento de testigo entre maestros y procedimiento maestro-esclavo entre maestros yesclavos. Funciones básicas: Transmisión cíclica de datos, activación de desactivación de losesclavos individuales, chequeo de configuración de esclavos, Funciones de diagnóstico,Sincronización de E/S. Las comunicaciones pueden ser punto a punto o maestro-esclavo cíclica.Transmisión cíclica de datos de E/S. Sincronización de entradas y salidas. 2. Profibus FMS: Comunicación a nivel de celda. Capa 7. Los PLC´s y PC´s se comunican entre ellos. Consta de FMS y LLI. Servicios que ofrece: Establece conexiones lógicas, Acceso a variable, Asignación de memoria, Control de programas, Transmisión de mensajes de alarma 3. Profibus PA: Define los parámetros y prestaciones de los dispositivos. Interoperabilidad: 1- conocimiento de la estructura de la información (parámetros de proceso, de servicio y parámetros específicos del fabricante), 2-estandarización en descripciones (fichero DD, fichero GDS: parámetros de comunicación (especificaciones generales, esp. relativas al maestro, esp. relativas al esclavo)).Protocolo de comunicaciones Hart: Incrementa la posibilidad de transmisión de información digital. Utiliza canales analógicas y digitales. Ventajas: El cableado y las estrategias de control permanecen inalterables, La información digital que transmite se puede utilizar durante la instalación, calibración mantenimiento y operación. Permite comunicaciones bidireccionales. Los parámetros de los instrumentos se pueden consultar y ajustar desde cualquier posición del cable. Conexión de múltiples instrumentos inteligentes a un mismo cable, Soportado por la mayor parte de los suministradores de instrumentos. Modos de comunicación: 1-Comunicación simultánea en analógico y digital (con respuesta de 500 ms). Maestro-esclavo o sólo digital con los dispositivos de campo. 2- Sólo digital: Punto a punto (señal de 4 a 20 mA para transmisiones analógicas. Medida, ajuste, datos y parámetros digitalmente). Multipunto (máximo 15 dispositivos en un único par de cables, para supervisar). Ethernet en la industria: familia de productos de redes de área local (LAN) cubiertos por el estándar IEEE 802.3, que emplean en la comunicación el protocolo de acceso múltiple por “censado del medio”, “detección de colisiones”. Justificación: Columna dorsal de redes de comunicación, Prioridad de datos en tiempo real, Gestión basada en web y escalabilidad del ancho de banda, Bajo precio debido a su comercialización. Como respuesta: Debido al abarrotamiento del mercado por las tecnologías de buses. Se emplea como solución para aplicaciones de alta velocidad. Es una tecnología de hardware que cumple con casi todos los requerimientos de buses industriales. Es capaz de servir potencialmente el 70% de las aplicaciones de redes industriales. Problema de interoperabilidad: Ethernet y TCP/IP no garantizan interoperabilidad (no garantizan quepuedan comunicarse entre dos dispositivos distintos conectados en el mismo cable). Según OSI, Ethernet es una especificación de nivel físico y de enlace que define las características eléctricas de la red. TCP/IP opera en los niveles de red y transporte; empaqueta, transmite y reconstruye los datos. Conclusión: OPC resuelve el problema de interoperabilidad