Cómo operan los sistemas SCADA: monitorización y control de procesos industriales

SCADA puede ser uno de los acrónimos más usados en la industria de control, refiriéndose a sistemas de Control Supervisorio y Adquisición de Datos (Supervisory Control and Data Acquisition). La aplicación de software se usa ampliamente en control de procesos, compuesta por un sistema de control central junto con interfaces de red de controladores, entrada/salida y equipos de comunicación.

El propósito principal de los sistemas SCADA es monitorizar y controlar equipos en procesos industriales que incluyen producción, desarrollo, manufactura y fabricación. Además, estos sistemas también se usan en procesos de infraestructura como Petróleo y Gas, Distribución de Energía y Control de Agua.

Arquitectura

Un sistema SCADA generalmente se construye sobre topologías centralizadas, monitorizando y controlando un área geográfica completa. Es un paquete de software que se sitúa sobre una capa de hardware, recopilando datos del proceso y enviándolos. Las acciones de control se toman a través de Unidades Terminales Remotas (RTUs), generalmente PLCs y controladores asociados. Por ejemplo, en una central termoeléctrica, la temperatura se detecta a través de un array de sensores mientras la acción de control apropiada (válvula) se toma a través de salidas analógicas de PLC.

Los sistemas SCADA permiten a los operadores cambiar setpoints, modificar condiciones de alarma y configurar logs necesarios para análisis posterior. Los sistemas usualmente se comunican a través de una malla de tecnologías alámbricas e inalámbricas y pueden ejecutarse en protocolos propietarios.

Hardware

Generalmente, los sistemas SCADA se pueden desglosar en dos:

• Capa de cliente
• Capa de servicio de datos

La capa de cliente trata la interacción hombre-máquina, mientras que la capa de servicio de datos maneja actividades de procesamiento de datos. El servicio de datos se comunica con dispositivos de campo como RTUs, sensores, etc. a través de redes WAN o LAN. Las RTUs convierten señales de sensores a formato digital antes de enviarlas al maestro, tras lo cual se generan señales de control apropiadas para relés.

Software

Los servidores usados en sistemas SCADA son principalmente para funciones multitarea y base de datos en tiempo real. Son responsables de recopilar y manejar datos, proporcionar tendencias e información diagnóstica sobre la operación. Dependiendo de sus características, también puede haber opciones para configurar esquemas de mantenimiento predictivo, información logística, etc. Las capacidades del lado de software dependen del proveedor o equipo de desarrollo.

Procedimiento de funcionamiento del sistema SCADA

Las funciones primarias de los sistemas SCADA se pueden desglosar de la siguiente manera. Estas funciones se realizan a través de una combinación de sensores, RTUs, controladores y redes de comunicación.

• Adquisición de datos:

Los sistemas del mundo real consisten en miles de nodos, haciendo su gestión una tarea desafiante. Es vital tener información precisa sobre el estado de sensores particulares. La precisión de los sistemas de control depende de la calidad de la adquisición de datos.

• Comunicaciones de datos

Los sistemas SCADA pueden usar tecnologías de comunicación alámbrica o inalámbrica entre dispositivos y usuarios. Los sistemas en tiempo real tienen sensores y dispositivos extendidos sobre una amplia área geográfica, haciendo las redes inalámbricas la norma. Además, para sistemas SCADA que gestionan múltiples áreas remotas, las comunicaciones por internet también pueden utilizarse. Generalmente, los sistemas SCADA tienen protocolos específicos y la comunicación tiene lugar a través de VPNs para prevenir intrusiones.

• Presentación de información/datos

Se emplea una HMI o Interfaz Hombre-Máquina por SCADA para proporcionar al usuario información recopilada de diversos dispositivos en red. La información se muestra de manera comprensible y accionable, ya que puede haber momentos en que se requiera acción rápida del usuario. La interfaz suele hacer uso de imágenes gráficas de objetos del mundo real, como una bomba o tanque, para hacer los procesos entendibles.

• Monitorización/control

Los sistemas SCADA usan diferentes interruptores para operación de múltiples dispositivos y mostrar su estado en el área de control. Los procesos pueden encenderse/apagarse o modificarse basándose en un valor analógico a través de estos interruptores. La mayoría de procesos están automatizados contra setpoints definidos por el usuario, mientras que otras tareas críticas pueden requerir intervenciones humanas adicionales.

Una de las mayores ventajas de los sistemas SCADA es su escalabilidad. Expandir sistemas SCADA es simple y no requiere esfuerzos extraordinarios. Además, estos sistemas han estado en desarrollo durante décadas y han alcanzado un nivel de madurez, haciéndolos utilizables para aplicaciones críticas.