SCADA ayuda a las organizaciones industriales a mantener la eficiencia, comunicar problemas del sistema para mitigar el tiempo de inactividad y procesar datos para tomar decisiones más inteligentes.
Muchas plantas industriales, sitios remotos y plantas de fabricación dependían del personal para monitorear y controlar manualmente los equipos eléctricos a través de diales analógicos y botones pulsadores.
Dado que los sitios remotos y los pisos industriales comenzaron a escalar, necesitaban mejores soluciones para controlar sus equipos eléctricos desde largas distancias. Algunas organizaciones comenzaron a utilizar temporizadores y relés para ofrecer un mejor nivel de control de supervisión.
Aunque los temporizadores y los relés resuelven grandes problemas, brindan una funcionalidad de automatización limitada. Una vez más, los temporizadores y los relés fueron difíciles de configurar. Los paneles de control y la búsqueda de fallas ocuparon más espacio. Por lo tanto, comenzaron a surgir más problemas.
Se introdujo una tecnología, ‘SCADA’, para resolver este tipo de problemas.
El auge de los PLC y los microprocesadores durante el inicio de SCADA ayuda a las organizaciones a monitorear y controlar los procesos automatizados más que antes.
En este artículo, hablaré sobre SCADA, sus usos, características, componentes, tipos y más.
¡Empecemos!
Tabla de contenido
¿Qué es SCADA?
Supervisión de control y adquisición de datos (SCADA) es un tipo de aplicación que permite a las industrias controlar sus procesos industriales, como la recopilación de datos desde ubicaciones remotas en tiempo real para controlar las condiciones de los equipos. Ofrece muchas herramientas necesarias para implementar decisiones basadas en datos en tiempo real.
SCADA ha resuelto muchos procesos de monitoreo y control industrial desde la década de 1970.
A finales de la década de 1990 y principios de la de 2000, SCADA adoptó un cambio al adoptar una arquitectura de sistema abierta y protocolos de comunicación, que no son específicos del proveedor. Esto aprovechó las tecnologías de comunicación como Ethernet, que permitió que los sistemas se comunicaran con otros proveedores, elevando las limitaciones en los sistemas SCADA más antiguos.
Los modernos sistemas SCADA permiten que los pisos industriales accedan a datos en tiempo real desde cualquier parte del mundo. Este acceso permite a las empresas, las personas y los gobiernos tomar mejores decisiones sobre cómo mejorar sus procesos. Será imposible recopilar suficientes datos sin el software SCADA.
Además, el software de diseño SCADA moderno tiene capacidades de desarrollo rápido de aplicaciones (RAD). Esto permite a los usuarios diseñar aplicaciones fácilmente, incluso sin conocimientos de desarrollo de software.
La introducción de prácticas y estándares de TI modernos, como aplicaciones basadas en web y SQL en el software SCADA, ha mejorado la seguridad, la confiabilidad, la productividad y la eficiencia de los sistemas SCADA.
La gran ventaja de usar bases de datos SQL es que facilita el proceso de integración en los sistemas ERP y MES, lo que permite que los datos fluyan a través de toda la organización sin problemas.
Así, SCADA es un sistema de elementos de hardware y software que permite a las organizaciones industriales:
- Controle los procesos industriales en ubicaciones remotas o localmente
- Supervise, recopile y procese datos en tiempo real
- Interactuar directamente con dispositivos, como bombas, válvulas, sensores, motores y más, a través de la interfaz hombre-máquina (software HMI)
- Registrar todos los eventos en un archivo de registro
Los fundamentos de su arquitectura comienzan con unidades terminales remotas (RTU) y controladores lógicos programables (PLC). Estas dos son las microcomputadoras que se comunican con una amplia gama de objetos, como sensores, dispositivos finales, HMI y máquinas de fábrica. Las RTU y los PLC enrutan los datos de los objetos a las computadoras usando el software SCADA.
Sin embargo, el software SCADA procesa, muestra y distribuye los datos, lo que ayuda a los empleados y operadores a analizar la información y tomar decisiones importantes.
Por ejemplo, el sistema SCADA se dirige rápidamente a un operador con respecto a un lote de productos que muestran errores. El operador detiene la operación, ve los datos del sistema a través de HMI y determina la causa del problema. Luego, el operador revisa la información y descubre que la ‘Máquina 4″ no está funcionando.
De esta manera, el sistema SCADA ayuda al operador a identificar el problema, resolverlo a tiempo y evitar pérdidas adicionales.
Componentes de un Sistema SCADA
Los sistemas SCADA tienen varios componentes que se implementan en el campo para recopilar datos en tiempo real. Estos componentes permiten la recopilación de datos y la mejora de la automatización industrial.
Analicemos cada componente en detalle.
#1. Sensores y Actuadores
Un sensor es un dispositivo o sistema que detecta funciones de entrada de procesos industriales. Un actuador es un dispositivo que controla el mecanismo de los procesos industriales. Los sensores funcionan como un medidor o indicador que muestra el estado de la máquina.
Un actuador actúa como un dial, control o interruptor que se puede usar para controlar el dispositivo. Ambos son monitoreados y controlados por controladores de campo SCADA.
#2. Controladores de campo SCADA
Los controladores de campo interactúan directamente con actuadores y sensores. Hay dos categorías en esto:
#3. Computadoras de supervisión SCADA
Las computadoras de supervisión controlan todos los procesos relacionados con SCADA. Se utilizan para recopilar datos de los dispositivos de campo y enviar comandos a los dispositivos para controlar los procesos industriales.
#4. Software HMI
Este software proporciona un sistema que confirma y presenta datos de los dispositivos de campo SCADA. También permite a los operadores comprender y modificar el estado de los procesos controlados por SCADA.
#5. Infraestructura de comunicación
La infraestructura de comunicación permite que los sistemas de supervisión SCADA se comuniquen con los controladores de campo y los dispositivos de campo. Esto también permite que los sistemas SCADA recopilen datos de los dispositivos de campo y controlen estos dispositivos.
Características de los sistemas SCADA
Los sistemas SCADA incluyen funciones especiales para aplicaciones o industrias específicas, y la mayoría de los sistemas admiten las siguientes funciones:
- Adquisición de datos: es una base de los sistemas SCADA donde los sensores recopilan datos y los entregan a los controladores de campo. A cambio, los controladores de campo envían datos a las computadoras SCADA.
- Control remoto: Se logra mediante el control de los actuadores de campo, que se basa en los datos recopilados de los sensores de campo.
- Comunicación de datos en red: Permite todas las funciones SCADA. Los datos recopilados de los sensores se transmiten a los controladores de campo SCADA, que luego se comunican con las computadoras de supervisión SCADA. El comando de control remoto se transmite de regreso a los actuadores desde las computadoras de supervisión.
- Presentación de datos: Se logra a través de HMI que representan los datos actuales e históricos que necesitan los operadores para ejecutar el sistema SCADA.
- Alarma: Alerta a los operadores de las condiciones significativas en el sistema SCADA. Se puede configurar fácilmente para notificar a los operadores cuando los procesos están bloqueados, algunos sistemas fallan u otros aspectos necesitan detenerse, iniciarse o ajustarse.
- Datos históricos y en tiempo real: Ambos son partes esenciales del sistema SCADA. Esto permitirá a los usuarios realizar un seguimiento del rendimiento del escenario actual frente a las tendencias históricas.
- Informes: esto incluye informes sobre el rendimiento del proceso, el estado del sistema e informes personalizados para usos específicos.
Funcionamiento de SCADA
Los sistemas SCADA realizan algunas funciones, incluida la adquisición de datos, la comunicación de datos, la presentación de información/datos y el seguimiento/control. Estas funciones son realizadas por los componentes del SCADA, como sensores, RTU, controladores, una red de comunicación, etc.
Los sensores se utilizan para recopilar datos esenciales y las RTU se utilizan para enviar estos datos al controlador para mostrar el estado del sistema. Según el estado, el usuario da la orden a otros componentes para que realicen su función. Una red de comunicación hace esta función.
Aquí, analizaremos cada función para comprender el principio de funcionamiento de los sistemas SCADA.
Adquisiciones de datos
Un sistema SCADA en tiempo real consta de muchos sensores y componentes para recopilar información y enviar los datos para su posterior procesamiento.
Por ejemplo, algunos de los sensores miden el flujo de agua desde un depósito hasta el tanque de agua, y otros sensores miden la presión a medida que el agua sale del depósito. Aquí los sensores adquieren diferentes tipos de datos para comprender si todos los procesos se desarrollan sin problemas.
Comunicación de datos
Los sistemas SCADA utilizan una red cableada para recopilar y transferir datos entre usuarios y dispositivos. Las aplicaciones SCADA en tiempo real utilizan componentes y sensores que se controlan de forma remota. También utiliza las comunicaciones por Internet. Dado que los relés y sensores no pueden comunicarse, las RTU se utilizan para comunicar sensores e interfaces de red.
Presentación de datos
Las redes normales consisten en indicadores que son visibles para poder controlar. En las aplicaciones SCADA en tiempo real, hay muchas alarmas y sensores que son imposibles de gestionar a la vez. El sistema SCADA utiliza HMI para ofrecer todos los datos recopilados de varios sensores.
Monitorear y controlar
El sistema SCADA utiliza varios interruptores para operar dispositivos y muestra el estado del área controlada. Cualquier parte se puede encender/apagar desde la estación usando estos interruptores. La aplicación SCADA está implementada para funcionar sin intervención humana de forma automática. Solo en situaciones críticas será manejado por un humano.
Tipos de SCADA
Los sistemas SCADA se clasifican en cuatro tipos, incluidos los sistemas SCADA monolíticos, los sistemas SCADA distribuidos, los sistemas SCADA en red y los sistemas SCADA IoT.
#1. Sistemas SCADA monolíticos
Los sistemas SCADA tempranos o de primera generación se conocen como sistemas SCADA monolíticos. En esto, se utilizan minicomputadoras. El desarrollo de sistemas SCADA monolíticos se puede realizar cuando no se dispone de un servicio de red común. El diseño de este sistema es como un sistema independiente, lo que significa que el diseño de un sistema no necesita estar relacionado con otro sistema.
Los datos se pueden recopilar de las RTU mediante el uso de un mainframe de respaldo. La función crucial de los sistemas de primera generación se limita a marcar los procesos y monitorear los sensores.
#2. Sistemas SCADA distribuidos
Los sistemas SCADA distribuidos también se denominan sistemas de segunda generación. Las funciones de control se distribuyen en varios sistemas mediante la conexión con una LAN. Las operaciones de control se realizan mediante el procesamiento de comandos y el intercambio de datos en tiempo real.
En este sistema, se reducen el costo y el tamaño de cada estación, pero no hay protocolos de red consistentes.
#3. Sistemas SCADA en red
Los sistemas SCADA en red se conocen como sistemas de tercera generación. La red de comunicación de los sistemas SCADA actuales funciona a través del sistema WAN a través de teléfonos o líneas de datos.
La transmisión de datos entre los nodos se realiza mediante conexiones de fibra óptica o Ethernet. Esto utiliza PLC para ajustar, monitorear y controlar las operaciones de marcado una vez que es necesario.
#4. Sistemas SCADA IoT
Los sistemas IoT SCADA se conocen como sistemas de cuarta generación. Aquí, el costo de infraestructura del sistema se minimiza al implementar IoT a través de la computación en la nube. Integrar y mantener estos sistemas es más fácil que otros.
En un sistema en tiempo real, la condición de los componentes o dispositivos se puede informar fácilmente a través de la computación en la nube.
Beneficios de SCADA
Los beneficios de los sistemas SCADA son los siguientes:
- Escalabilidad: los sistemas SCADA modernos son escalables por varias razones, como una mejor disponibilidad de software y hardware compatibles, el uso de la computación en la nube para satisfacer la demanda de carga de trabajo, etc.
- Interoperabilidad: los sistemas SCADA modernos no se basan en software y hardware propietarios, lo que da como resultado una dependencia de proveedor cero.
- Comunicaciones: SCADA admite protocolos de comunicaciones modernos que permiten una mayor accesibilidad a los controles y datos de Scada.
- Soporte: los sistemas SCADA modernos cuentan con un buen soporte por parte de los proveedores. El uso de estándares de red abiertos, plataformas modernas de desarrollo de software y hardware comercial listo para usar también hace que los proveedores externos sean más accesibles.
Limitaciones de SCADA
Algunas de las limitaciones de un sistema SCADA son las siguientes:
- Viene con unidades de hardware complejas y módulos dependientes.
- Necesita programadores, operadores calificados y analistas para el mantenimiento.
- El costo de instalación es alto.
- Muchos especulan que SCADA puede ayudar a aumentar la tasa de desempleo.
Casos de uso de SCADA
SCADA se utiliza en muchos pisos industriales para ayudar en la gestión y automatización de procesos y propósitos industriales, ya que estos procesos se han vuelto complejos y engorrosos para el control y la supervisión humanos.
SCADA es útil para procesos que pueden controlarse y monitorearse de forma remota, especialmente en el caso en que es muy posible minimizar el desperdicio y mejorar la eficiencia.
Los ejemplos comunes de la industria de la automatización SCADA son los siguientes:
- Operaciones de refinación de petróleo y gas.
- Generación y distribución de electricidad
- Fabricación de productos químicos
- Infraestructura de telecomunicaciones
- Fabricación y procesos relacionados.
- Infraestructura de transporte y envío
- Infraestructuras de servicios públicos, como agua y control de residuos.
- Procesamiento de alimentos y bebidas
Con la ayuda de la tecnología SCADA, estos procesos se pueden rastrear de cerca y controlar adecuadamente para mejorar el rendimiento con el tiempo. Los sistemas efectivos resultan en ahorros significativos de dinero y tiempo.
El mundo moderno está utilizando sistemas SCADA de algún tipo. Algunos ejemplos pueden ser: mantener los sistemas de refrigeración, garantizar la seguridad de la producción en una refinería, obtener estándares de calidad en una planta de tratamiento de aguas residuales, rastrear el uso de energía en su hogar y más.
Cómo implementar una solución SCADA
Debe considerar estos pasos importantes al implementar un sistema SCADA:
- Define claramente lo que quieres monitorear y entiéndelo
- Determine qué tipo de datos desea recopilar y cómo
- Agregue puertas de enlace para unirse a puntos de recopilación de datos recientes
- Cree puntos de recopilación de datos si es necesario
- Centralice los datos en la ubicación de monitoreo que desee
- Datos de mapa en la aplicación SCADA de su elección
- Agregar visualizaciones de controles y procesos de datos
- Definir reglas y automatización
Una vez que haya terminado con todo, el software SCADA se encarga del resto. Le ayuda a interactuar con las instalaciones, alertar sobre problemas, informar sobre el mantenimiento predictivo y ofrecer control sobre el equipo.
Conclusión
SCADA ofrece una manera eficiente de controlar y administrar procesos y datos industriales y detectar problemas del sistema y comunicarlos para una solución rápida. Entonces, en lugar de hacer todo manualmente o perder su tiempo y dinero, puede automatizar estos procesos utilizando un sistema SCADA.
SCADA se implementa con objetivos específicos. Entonces, cuando desee implementarlo en su empresa, determine sus necesidades y automatice los procesos en consecuencia.