Sistemas SCADA: Fundamentos, Ventajas y Comunicación Industrial

SCADA: Sistemas de Control y Adquisición de Datos

Se trata de una aplicación de software diseñada para funcionar en ordenadores, orientada al control de la producción. Proporciona comunicación con los dispositivos de campo y permite controlar el proceso de forma automática desde la pantalla del ordenador, facilitando el control de proceso productivo.

Ventajas de los Sistemas SCADA

• Centralización de la información de planta, de cualquier tipo.
• Supervisión remota (red interna o externa).
• Control de alarmas centralizado.
• Registro histórico de datos y generación de informes estadísticos.
• Recogida objetiva y automática de datos, eliminando errores y el uso de papel.
• Seguimiento en tiempo real de la producción. Enlace con los programas de gestión empresarial y de planificación de la producción.
• Control de calidad automatizado.
• Gestión de mantenimiento correctivo y preventivo (horas de funcionamiento).
• Control de operarios y turnos de trabajo.

Interfaces y Protocolos de Comunicación

• Interfaz física: Define la forma en que se conectan los equipos y el diseño del conector.
• Interfaz eléctrica: Define los niveles eléctricos y lo que denotan (unos y ceros).
• Interfaz lógica: Define el significado de las señales.
• Interfaces más comunes: RS232, RS485.
• Protocolo: Controla el modo en que se crean las señales y se inician y acaban las transmisiones, el orden de transmisión y envío, el método de justificación de recepción de los mensajes, etc. Hay muchos diferentes: PROFIBUS, CAN, Modbus, TCP/IP, etc.

Formas de Transmisión de Datos

Transmisión Serie

• Transmite los datos a través de una única línea de datos con independencia del formato.
• Menor número de líneas.
• Se necesita serializar y deserializar.
• Ejemplos: RS-232-C, RS-485, bucle de corriente, etc.

Métodos de Sincronización: Síncrono y Asíncrono

Tanto la transmisión serie como la paralela pueden realizarse de forma síncrona o asíncrona.

Transmisión Asíncrona

• Línea de datos + línea de referencia.
• Estructura de la trama: Bit de start + Bits de datos (5 a 8) + [Bit de paridad (impar o par)] + Bits de stop (1 a 2).
• El equipo receptor muestrea la línea de datos periódicamente.
• Ejemplo: código ASCII “A” = 01000001 = 41 Hex.

Transmisión Síncrona

• Necesita una señal de reloj para sincronizar y caracteres de sincronización.

Acciones Básicas de Control

• Un controlador automático compara el valor real de la salida de una planta con la entrada de referencia (el valor deseado).
• Determina la desviación y produce una señal de control que reducirá la desviación a cero o a un valor pequeño.
• La manera en la cual el controlador automático produce la señal de control se denomina acción de control.

Acciones Básicas de Control: Control Proporcional

• El dispositivo corrector final tiene un rango continuo de posiciones posibles.
• La posición exacta que toma es proporcional a la señal de error. En otras palabras, la salida del bloque controlador es proporcional a su entrada.
• Para un controlador con acción de control proporcional, la relación entre la salida del controlador u(t) y la señal de error e(t) es:

…(más en la presentación)…