SCADA para niños
SCADA, que significa Supervisory Control And Data Acquisition (Control Supervisor y Adquisición de Datos), es un tipo de programa de computadora. Este programa se usa para controlar y supervisar procesos en fábricas o grandes instalaciones desde lejos. Imagina que es el "cerebro" que recibe información de máquinas y sensores, y también les envía órdenes.
SCADA ayuda a que los dispositivos en el campo (como sensores que miden la temperatura o actuadores que abren válvulas) envíen información en tiempo real. Así, el sistema puede controlar el proceso de forma automática. También guarda toda la información que se produce, lo que es útil para la supervisión, el control de calidad y la gestión de la producción.
En el mundo del control, la "realimentación" o "retroalimentación" es muy importante. Significa que una parte de la información de lo que está haciendo un sistema vuelve a su punto de inicio. Esto ayuda a que el sistema ajuste su comportamiento para funcionar mejor. Puedes encontrar ejemplos de realimentación en muchos sistemas, desde la ingeniería hasta la biología.
Contenido
¿Cómo funcionan los sistemas de control?
Existen dos tipos principales de sistemas de control: los de lazo abierto y los de lazo cerrado.
Lazo abierto y lazo cerrado: ¿Cuál es la diferencia?
Los sistemas de lazo abierto son como un temporizador. Una vez que les das una orden, la ejecutan sin verificar si el resultado es el esperado. Por ejemplo, una tostadora: tú pones el pan y el tiempo, y la tostadora calienta por ese tiempo sin importar si el pan se quema o no.
Los sistemas de lazo cerrado son más inteligentes. Ellos comparan lo que está sucediendo (la salida) con lo que debería suceder (un valor de referencia). Si hay una diferencia, el sistema se ajusta hasta que el error sea muy pequeño o desaparezca. Por ejemplo, el control de crucero de un coche: si fijas la velocidad a 100 km/h, el coche acelerará o frenará para mantener esa velocidad, incluso si la carretera sube o baja.
Cualquier sistema que necesite controlar una cantidad específica, como la temperatura, la velocidad, la presión o la posición, suele ser de lazo cerrado. La realimentación es clave en estos sistemas, ya que la información de la salida vuelve al inicio para que el sistema pueda corregirse.
La realimentación también se usa para recoger información de un proceso. Con esta información, se pueden hacer análisis y obtener datos importantes. Estos datos pueden ayudar a un operador humano o al propio proceso a mejorar.
- Indicadores sin realimentación (solo informan al operador, no cambian el proceso):
- Muestran el estado actual del proceso, como valores instantáneos.
- Indican cómo ha cambiado el proceso a lo largo del tiempo.
- Indicadores con realimentación (afectan al proceso y luego al operador):
- Generan alarmas si algo no va bien.
- Permiten la HMI (Interfaz Humano-Máquina) para que un operador tome decisiones.
- Pueden tomar decisiones automáticamente usando sistemas inteligentes.
Componentes clave de un sistema SCADA
Un sistema SCADA típico incluye varios componentes importantes:
- Hardware para recibir y enviar señales.
- Controladores (como PLCs o PACs).
- Interfaz Humano-Máquina (HMI) para que las personas interactúen con el sistema.
- Redes y comunicaciones para conectar todo.
- Bases de datos para guardar la información.
- Software que hace que todo funcione.
El término SCADA se refiere a un sistema central que supervisa y controla una instalación completa o una parte de ella. Esto puede ser desde máquinas en una fábrica hasta depósitos de agua o bombas que están a kilómetros de distancia.
La mayor parte del control en el lugar se realiza automáticamente por dispositivos como las Unidades Terminales Remotas (UTR o RTU) o los Controladores Lógicos Programables (PLC). El sistema SCADA supervisa el rendimiento general y permite a un operador cambiar ajustes importantes o ver alarmas. Por ejemplo, un PLC puede controlar el flujo de agua, pero el SCADA permite al operador cambiar la cantidad de flujo deseada y ver si hay problemas como una temperatura alta.
Un sistema SCADA también puede mostrar gráficos históricos, tendencias, tablas con alarmas y eventos. Además, puede tener permisos para que solo ciertas personas puedan acceder a la información o hacer cambios.
La Unidad Terminal Remota (RTU): Los ojos y manos en el campo
Las RTU son como los "ojos y manos" del sistema SCADA en el lugar donde ocurre el proceso. Se conectan directamente a los equipos, como válvulas o interruptores. Leen datos de estado (si algo está abierto o cerrado) y medidas (presión, flujo, voltaje). También pueden enviar señales para controlar el equipo: abrir o cerrar una válvula, encender o apagar una bomba.
Una parte muy importante de las RTU son las alarmas. Una alarma es una señal que indica que algo no está en su estado normal. Por ejemplo, si un tanque de combustible está vacío, se activa una alarma. El sistema SCADA avisa al operador sobre estas alarmas, incluso puede enviar correos electrónicos o mensajes de texto a los responsables.
La Estación Maestra: El centro de mando
La "Estación Maestra" es el cerebro central del sistema SCADA. Incluye los servidores y el software que se comunican con las RTU y otros equipos en el campo. Aquí es donde se ejecuta el software HMI, que es lo que ven los operadores en sus pantallas.
En un sistema SCADA pequeño, la estación maestra puede ser una sola computadora. Pero en sistemas grandes, puede incluir muchos servidores y programas que trabajan juntos, incluso con sistemas de respaldo para evitar problemas.
La estación maestra muestra la información a los operadores de forma gráfica. Esto significa que el operador ve un dibujo o esquema de la planta que está controlando. Por ejemplo, puede ver un dibujo de una bomba conectada a una tubería y saber cuánto líquido está bombeando, o el nivel de un tanque, o si una válvula está abierta o cerrada. Estos dibujos pueden ser simples gráficos o incluso fotografías animadas de los equipos.
El software SCADA tiene módulos que permiten:
- Configuración: Adaptar el sistema a las necesidades específicas de cada aplicación.
- Interfaz gráfica: Mostrar al operador cómo va el proceso y permitirle controlarlo.
- Módulo de proceso: Ejecutar las órdenes programadas basándose en los datos recibidos.
- Gestión de datos: Almacenar y organizar la información para que pueda ser usada más tarde.
- Comunicaciones: Transferir información entre la planta y el sistema SCADA, y también con otros sistemas de la empresa.
La Interfaz Humano-Máquina (HMI): Tu ventana al proceso
Una HMI es el dispositivo o programa que muestra los datos al operador humano y le permite controlar el proceso. Piensa en la HMI como una "ventana" al proceso. Esta ventana puede ser una pantalla especial en un panel de control o un programa en una computadora.
Las señales del proceso llegan a la HMI a través de dispositivos como PLCs o RTUs. Todos estos dispositivos deben "hablar" el mismo idioma para que la HMI los entienda.
La HMI surgió porque era necesario tener una forma estándar de supervisar y controlar muchos sistemas remotos. Aunque un PLC controla automáticamente un proceso, los sistemas SCADA recogen los datos de todos los PLCs de forma automática y los presentan de manera organizada. La HMI también puede conectarse a una base de datos para mostrar tendencias, diagnósticos y otra información útil, como horarios de mantenimiento o guías para solucionar problemas.
SCADA es muy popular por su compatibilidad y seguridad. Se usa en aplicaciones pequeñas, como controlar la temperatura en una habitación, y en aplicaciones muy grandes, como el control de plantas de energía.
La Comunicación: Conectando todo
Los sistemas SCADA usan diferentes formas de comunicación para conectar todos sus componentes. Tradicionalmente, usaban radios o conexiones directas por cable. Hoy en día, también se usa mucho Ethernet e IP (como el internet que usas en casa) a través de fibra óptica, especialmente en lugares grandes como ferrocarriles o centrales eléctricas. Incluso pueden usar comunicación inalámbrica para enviar información a dispositivos como tabletas o teléfonos móviles.
Para que un sistema SCADA funcione bien, debe cumplir varios objetivos:
- Ser de arquitectura abierta: que pueda adaptarse fácilmente a las necesidades de la empresa.
- Comunicarse fácilmente con los equipos de la planta y con el resto de la empresa.
- Ser sencillo de instalar y de usar, sin requerir equipos muy potentes.
¿Dónde se usa SCADA? Ejemplos prácticos
Los sistemas SCADA se usan en muchas áreas industriales para:
- Monitorizar procesos químicos, físicos o de transporte en sistemas de suministro de agua, para controlar la generación y distribución de energía eléctrica, gas o petróleo.
- Gestionar la producción: ayuda a planificar la fabricación de productos.
- Mantenimiento: proporciona datos para saber cuándo un equipo podría fallar o necesita revisión.
- Control de Calidad: da datos automáticos para asegurar que los productos cumplen con los estándares.
- Administración: puede conectarse con sistemas de planificación de recursos de la empresa (ERP) para integrar los datos de producción con la gestión general.
- Tratamiento histórico de información: guarda los datos en bases de datos para analizarlos más tarde.
¿Cómo se crea un sistema SCADA?
Para desarrollar un sistema SCADA, se necesita un entorno de desarrollo especial (IDE). En este IDE, se diseña:
- El aspecto visual del SCADA (la interfaz HMI).
- Las funciones que debe ejecutar cuando un usuario interactúa con él.
- Las operaciones y cálculos que debe realizar con los datos que recoge.
Los sistemas SCADA también pueden trabajar con controladores lógicos de empresas como National Instruments (por ejemplo, con programas como LabView). Incluso pueden conectarse con microcontroladores como Arduino, lo que los convierte en una herramienta muy útil para sistemas de control automático.
Un ejemplo sencillo de SCADA es usar un programa para supervisar, controlar y automatizar señales que se recogen con tarjetas especiales. Uno de los programas más usados para esto es LabView.
Ejemplo práctico de un sistema SCADA para principiantes
Imagina que tienes una fábrica de gelatina o de medicamentos que quieres supervisar. En la planta de producción, instalarías dispositivos como PLCs y HMIs. Estos son el "Nivel I" o nivel básico de automatización. Los datos que recogen estos dispositivos se envían a un servidor, que es el "supervisor" o "cerebro" del sistema SCADA. Esta información puede viajar a través de una red, como Ethernet.
El servidor, a su vez, envía los datos a una base de datos. Allí se guarda toda la información para poder trabajar con ella, crear historiales de errores o alarmas. Esta base de datos puede estar en el mismo disco duro del servidor.
Además, el servidor puede enviar la información a otras computadoras, tabletas o teléfonos. Así, los clientes, jefes o supervisores pueden acceder a la información desde cualquier lugar.
En sistemas SCADA más avanzados, la información puede concentrarse en Unidades Terminales Remotas y viajar por comunicación satelital. Esta información es procesada por un Centro de Control y Monitoreo, que puede realizar acciones y recibir confirmaciones de los instrumentos en el lugar. En los niveles más altos de SCADA, el sistema puede cooperar con sistemas de administración como SAP, que registran los datos para analizar y predecir el comportamiento de una línea de producción.
Galería de imágenes
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Esquema de un sistema SCADA.
Véase también
En inglés: Supervisory Control and Data Acquisition Facts for Kids
