GUÍA 2 Sistema Scada. Características generales PDF

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Guia para Laboratorio numero 2 de redes industriales, sistemas SCADA...

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GUÍA N° 2 – SISTEMA SCADA PARA OBJETIVO ELECTROENERGÉTICO FACULTAD INGENIERÍA

ELABORADO POR VERSIÓN

CURSO REDES INDUSTRIALES

OSNIEL POZO MEDEROS 001

APROBADO POR FECHA DE APROBACIÓN

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1. LOGRO GENERAL DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Al finalizar la unidad los estudiantes entienden y conocen a detalle diferentes tipos de redes y su utilización en la industria, así como la estructura hardware de un sistema SCADA.

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO Específico • Conocer algunos los protocolos de comunicación industrial. • Seleccionar los drivers de comunicación adecuados en el SCADA para establecer la comunicación con los dispositivos. • Definición de tags. • Definición de sinópticos. 3. MATERIALES Y EQUIPOS •

Software ModSim

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SCADA (versión Demo)

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4. FUNDAMENTO

Un sistema SCADA (Control Supervisorio y Adquisición de Datos) puede funcionar sobre ordenadores de control de producción, con acceso a la planta mediante la comunicación digital con instrumentos y actuadores, e interfaz gráfica de alto nivel para el operador. El sistema permite comunicarse con los dispositivos de campo (controladores autónomos, autómatas programables, sistemas de dosificación, etc.) para controlar el proceso en forma automática desde la pantalla del ordenador.

Características principales de un SCADA son las siguientes: • • •

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Adquisición y almacenado de datos para recoger, procesar y almacenar la información recibida en forma continua y confiable. Representación gráfica y animada de variables de proceso y su monitorización por medio de alarmas Ejecutar acciones de control para modificar la evolución del proceso, actuando ya sea sobre los reguladores autónomos básicos (consignas, alarmas, menús, etc.) o directamente sobre el proceso mediante las salidas conectadas. Arquitectura abierta y flexible con capacidad de ampliación y adaptación. Conectividad con otras aplicaciones y bases de datos, locales o distribuidas en redes de comunicación. Supervisión, para observar desde un monitor la evolución de las variables de control. Transmisión de información con dispositivos de campo y otros PC. Base de datos, gestión de datos con bajos tiempos de acceso. Presentación, representación gráfica de los datos. Interfaz del Operador o HMI. Explotación de los datos adquiridos para gestión de la calidad, control estadístico, gestión de la producción y gestión administrativa y financiera. Alertar al operador sobre cambios detectados en la planta, tanto aquellos que no se consideren normales (alarmas) como los que se produzcan en su operación diaria (eventos). Estos cambios son almacenados en el sistema para su posterior análisis.

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Componentes de hardware Ordenador Central o MTU (Master Terminal Unit): •

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Es la PC principal del sistema que soporta el HMI, el cual supervisa y recoge la información del resto de las subestaciones, ya sean otros ordenadores conectados a los instrumentos de campo o directamente sobre dichos instrumentos. Las funciones principales del MTU son las siguientes: Interroga en forma periódica a las RTU y les transmite consignas; siguiendo usualmente un esquema maestro-esclavo. Actúa como interfaz del operador, incluyendo la presentación de información de variables en tiempo real, la administración de alarmas y la recolección y presentación de información “histórica”. Puede ejecutar software especializado que cumple funciones específicas asociadas al proceso supervisado por el SCADA.

Ordenadores Remotos o RTU (Remote Terminal Unit): • Estos ordenadores están situados en los nodos estratégicos del sistema; reciben las señales de los sensores de campo y comandan los elementos finales de control ejecutando el software de la aplicación SCADA. Se encuentran en el nivel intermedio o de automatización; a un nivel superior está el MTU y a un nivel inferior los distintos instrumentos de campo que son los que ejercen la automatización física del sistema, control y adquisición de datos. Una tendencia actual es dotar a los controladores lógicos programables (PLC) con la capacidad de funcionar como RTU gracias a un nivel de integración mayor y CPU con mayor potencia de cálculo. Esta solución minimiza costos en sistemas en los que las subestaciones no sean muy complejas, sustituyendo el ordenador industrial mucho más costoso. Red de comunicación: Este es el nivel que gestiona la información que los instrumentos de campo envían a la red de ordenadores desde el sistema. El tipo de BUS utilizado puede ser muy variado según las necesidades del sistema y del software escogido para implementar el sistema SCADA. Instrumentos de Campo: Son todos aquellos que permiten realizar tanto la automatización o control del sistema (PLC, controladores de procesos industriales y actuadores en general) como los que se encargan de la captación de información del sistema (sensores y alarmas). Una característica de los SCADA es que sus componentes son diseñados por distintos proveedores, sin coordinación entre sí. De manera que se tienen diferentes proveedores para las RTU (incluso es posible que un sistema utilice RTU de más de un proveedor), módems, radios, minicomputadores, software de supervisión e interfaz con el operador, de detección de pérdidas, etc. 100000I42N – Redes industriales. Guía N° 2 – rev0001

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5. PROCEDIMIENTO (DESARROLLO DE LA PRÁCTICA) Se establecerá la comunicación entre la Unidad Terminal Maestra y 1 Unidad Terminal Remota. El proceso a supervisar está relacionado con un objetivo electroenergético, específicamente una central hidroeléctrica. Se necesita establecer la comunicación desde la unidad terminal maestra, con un dispositivo inteligente, vinculado a los generadores 1 y 2 de dicha central.

Mapa de registros Modbus: (En la Unidad Terminal Remota 1) Dirección

Variable

40300 40301 40302 40303 40304 40305 40306 40307 40308 40309 40310 40311 40312 40313

Iprom_G1 Vprom_Línea P_G1 F_Sistema T_rotor_G1 T_bobina_G1 T_turbina_G1 V_rotor_G1 Iprom_G2 P_G2 T_rotor_G2 T_bobina_G2 T_turbina_G2 V_rotor_G2

Tipo de variable Aleatoria Aleatoria Aleatoria Valor fijo Aleatoria Aleatoria Aleatoria Aleatoria Aleatoria Aleatoria Aleatoria Aleatoria Aleatoria Aleatoria

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Límite inferior 80 32 290 60 43 47 48 950 80 290 43 47 48 950

Límite superior 100 34 310 60 45 49 50 1000 100 310 45 49 50 1000

Descripción Corriente promedio _ Generador 1 (A) Voltaje promedio _ Línea (kV) Potencia activa_ Generador 1 (kW) Frecuencia_ Sistema (Hz) Temperatura del rotor_ Generador 1 (°C) Temperatura de la bobina_ Generador 1 °C Temperatura de la turbina_ Generador 1 (°C) Velocidad del rotor_ Generador 1 (RPM) Corriente promedio _ Generador 2 (A) Potencia activa_ Generador 2 (kW) Temperatura del rotor_ Generador 2 (°C) Temperatura de la bobina_ Generador 2 °C Temperatura de la turbina_ Generador 2 (°C) Velocidad del rotor_ Generador 2 (RPM)

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Nota: Se utilizará la herramienta ModSim para generar los datos correspondientes al dispositivo RTU1.

Pasos: 1- Configurar el dispositivo RTU 1 (empleando la herramienta ModSim). 2- Configurar el sistema SCADA. - Seleccionar el driver de comunicación adecuado para garantizar la comunicación entre la MTU y la RTU. - Crear las tags para la adquisición de los valores de la RTU1. - Configurar las interfaces gráficas. Sinóptico 1.

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Botones para acceder a otros gráficos sinópticos desde la página principal: Parámetros mecánicos de los generadores.

Gráficos de tendencias de la generación de G1 y G2. Parámetros eléctricos de los generadores Sinóptico 2.

Colocar los siguientes parámetros, tanto para el generador 1 como para el 2. -

Temperatura del rotor. Temperatura de la bobina. Temperatura de la turbina. Velocidad del rotor.

Utilizar indicadores numéricos digital y analógico. Nota: Se deben utilizar dos imágenes (para G1 y G2).

Botón para regresar a la pantalla inicial (sinóptico 1).

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Sinóptico 3.

Generadores 1 y 2 en funcionamiento: -

Representar los objetos de estados en color verde. Cerrar los interruptores IG1 e IG2. En el indicador numérico mostrar la potencia activa correspondiente a cada generador. Mostrar el interruptor IR1 cerrado.

Botón para regresar a la pantalla inicial (sinóptico 1).

Crear sinópticos adicionales: -

Alarmas. Deben generarse alarmas cuando IG1 e IG2 sean iguales o superiores a 95.

-

Registros de eventos (alarmas) históricos.

-

Registros de datos históricos (Data Loggers). Deben almacenarse los valores de Iprom, P, T_rotor, T_bobina, T_turbina y V_rotor para G1 y G2.

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6. ENTREGABLES

El estudiante deberá entregar: • •

El proyecto SCADA. El informe del laboratorio.

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7. FUENTES DE INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA

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Pérez, E. Los sistemas SCADA en la automatización industrial. Tecnología en Marcha. Vol. 28, Nº 4, octubre - diciembre. Pág. 3-14.

▪

Rodríguez, A. Sistemas SCADA: Guía práctica. Editorial: Marcombo (2014).

▪

Sistemas industriales distribuidos. Redes de comunicación industriales. Universidad de Valencia. https://www.uv.es/rosado/courses/sid/Capitulo3_rev0.pdf

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