IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA SCADA EN EUROCERÁMICA S.A

Camilo Gil Taborda

Universidad Pontificia Bolivariana, Cq. 1 #70-01, of. 11-259, Medellín, Colombia,

camilogil948@hotmail.com, TEL. (+574) 3342097

Resumen: el presente artículo pretende mostrar las diferentes pautas tenidas en

cuenta para implementar un sistema de control tipo SCADA en Eurocerámica, además el documento muestra algunos aspectos importantes para hacer un sistema

SCADA con todos los requerimientos del proceso.

Abstract: this article is meant to show the different guidelines used to implement a

SCADA type system in Euroceramica, in addition to this, it shows some important

aspects to make a SCADA system with all the process requirements.

Keywords: SCADA system, Industrial control, PLC, Control systems, SCADA

communications.

1. INTRODUCCIÓN

Los sistemas de control empleados a nivel

industrial han ido evolucionando con el transcurrir del tiempo. Inicialmente se pretendía

controlar variables de manera independiente y

aislada, pero los procesos de fabricación

actuales, dada su envergadura, requieren mecanismos de control que permitan manipular

gran número de variables tanto locales como

distribuidas. Fue así como se llegó a la necesidad de implementar sistemas de control capaces de

manipular grandes volúmenes de variables

locales o distribuidas desde uno o varios centros

de mando. Los sistemas de control y adquisición de datos SCADA (por sus siglas en inglés) son

una solución al problema de control. Estos

sistemas de control han llegado a ser tan potentes que en Australia en las minas Olympic Dam, se

encuentra uno de los sistemas SCADA más

grandes del mundo. El sistema de control puede manejar alrededor de 500.000 variables con base

en las cuales se realizan más de 200.000 curvas

de tendencia, consta de 74 servidores SCADA y se comunica con más de 150 dispositivos lógicos

programables (Rodríguez, 2006).

Eurocerámica S.A., es una empresa creada en

1989 que manufactura pisos y revestimientos

cerámicos. La implementación del proyecto se

llevó a cabo en la sección de Preparación-Pasta, etapa en la que se convierte la arcilla en una

pasta húmeda lista para ser prensada.

El presente artículo se desarrolla con la intención

de mostrar algunos aspectos que se deben tener

en cuenta para desarrollar un sistema SCADA,

teniendo presente que el rendimiento del sistema de control no depende de un factor único

determinado, sino que por el contrario es la

armonía de cada una de las etapas la que determina las prestaciones del sistema de

control.

2. ACOMETIDA ELÉCTRICA

La acometida eléctrica es un factor fundamental

cuando se trata de implementar un sistema de control, dado que los diferentes dispositivos

utilizados en el proceso deben proporcionar

señales suficientes que permitan ejercer control de la manera más óptima. Sin lugar a dudas estos

requerimientos representan dinero para la

empresa pero, a la larga, son instrumentos que

aumentan considerablemente el desempeño del sistema de control.

Para el caso concreto de Eurocerámica S.A., se utilizaron contactores y guardamotores con

señales adicionales. Los contactores tenían

contactos que podían dar cuenta del desempeño

del dispositivo. En el caso de los guardamotores, se utilizaron contactos asociados al estado del

dispositivo. Este tipo de señales son de gran

importancia, dado que son llevadas al controlador lógico programable (por sus siglas

en inglés PLC) y luego son utilizadas por el

software tipo SCADA, de tal manera que el operario en el centro de mando esté al tanto de

todos los eventos relacionados con motores y

elementos de potencia.

En los demás elementos que componen el

hardware del sistema de control, se encuentran

dispositivos como PLC, pantallas táctiles que sirven como estaciones remotas, controladores

de procesos, sensores ultrasónicos,

computadores, etc., elementos que brindan la oportunidad de realizar acciones de control sobre

diferentes variables en cada uno de los

subprocesos. Es importante decir que el PLC con

el que se trabajó está en la capacidad de implementar controles tipo proporcional más

integral más derivativo (por sus siglas en inglés

PID), se pueden también comprar módulos para implementar lógica difusa, control de

servomotores, etc. En lo referente a la

conectividad el PLC tiene módulos de

comunicación asociados que le permiten establecer contacto fácilmente con otros

dispositivos dentro de una red de área local.

3. SISTEMA SCADA

Los sistemas SCADA permiten el manejo en

tiempo real de operaciones y datos de

producción, que a su vez permiten implementar procesos de control más eficientes. Los sistemas

SCADA reducen costos de operación y en ciertas

aplicaciones hacen que las condiciones de trabajo se desarrollen en ambientes más seguros.

Estos beneficios son posibles, dado el uso de

software y hardware estándar en los sistemas SCADA, combinados con protocolos de

comunicación que posibilitan la conectividad

entre las diferentes redes tanto a nivel interno

(léase redes LAN) como a nivel externo, incluyendo Internet (Krutz, 2006).

Las ventajas de los sistemas SCADA (Clarke y Raiders, 2004):

Los sistemas SCADA permiten el

desarrollo de software que diagnostique

fallas en el proceso, haciendo que la localización y solución de problemas se

haga de manera más pronta.

Se puede configurar un sistema de control

remoto (RTU) de manera tal que pueda funcionar autónomamente aún cuando no

haya comunicaciones con la estación

central.

La integración de los diferentes sistemas

aumenta a gran velocidad debido a los

sistemas de comunicación altamente

estandarizados.

Permite el desarrollo de software

específico cuya finalidad sea proporcionar órdenes de mantenimiento tanto

preventivo como correctivo con base en

datos estadísticos o en eventos.

Como los sistemas SCADA son

descentralizados, se posibilita que la gran

mayoría del sistema operativo tenga

conocimiento de los problemas de la planta en tiempo real, haciendo que las

acciones correctivas se ejecuten de

manera más sincronizada y rápida.

Dentro de las desventajas se encuentran

(Clarke y Raiders, 2004):

El sistema es más complicado que un

simple panel de sensores y pulsadores.

Son requeridos operadores con diferentes

habilidades, como analistas y

programadores.

Con miles sensores aún sigue existiendo

la necesidad de grandes cableados.

El operador sólo puede ver hasta las

señales que llegan al PLC.

El sistema implementado en Eurocerámica S.A. es como el ilustrado en la figura 1. En la base del

sistema se encuentran todos los actuadores y

sensores conectados al controlador lógico. Posteriormente está la conexión entre el

controlador, las pantallas táctiles y las terminales

SCADA. Nótese la importancia de que los

actuadores y sensores utilizados proporcionen las señales adecuadas para efectuar el proceso de

control, dado que son los dispositivos que

permiten que el sistema de control tenga gran rendimiento y efectividad sobre el manejo del

proceso como tal.

Figura 1. Arquitectura del sistema de control

implementado. Tomado de (Rodríguez, 2006).

El software encargado de permitir la ejecución de acciones de control, desde el centro de

mando, es el IFIX 4.0 desarrollado por la

multinacional General Electric. El software tiene una tecnología que sirve para comunicar

aplicaciones, denominada OPC (siglas en inglés

de Object link embedded for Process Control).

Dicho OPC tipo cliente es el que se encarga de recibir los datos provenientes de un OPC fuente,

distribuido en este caso por Mitsubishi, con el fin

de permitir establecer conexiones con los PLC fabricados por ellos mismos.

La esencia del sistema de control consiste en

entender cuál es el proceso que recorre una señal desde el actuador o sensor hasta la terminal

gráfica desarrollada en el computador del centro

de mando. Como se dijo anteriormente los

sensores y actuadores empleados están en la capacidad de transmitir señales que muestren el

estado de los dispositivos, dichas señales son

llevadas a un PLC encargado de procesarlas de acuerdo con los requerimientos del proceso de

producción. Posteriormente, en el PLC hay

dispuestos módulos de comunicación RS-232, RS-485 y Ethernet, módulos que permiten

establecer comunicación con las pantallas

táctiles y con una red de área local. El

computador con el OPC servidor se conecta a la red de área local. Por allí es por donde van a

ingresar los datos y señales que son manipulados

por el PLC. Después de que el OPC servidor obtiene los datos y las señales, se utiliza un

software con un OPC cliente que sea capaz de

establecer contacto con el OPC fuente o

servidor. Para el caso del proyecto se utilizó el IFIX 4.0 como se mencionó anteriormente. Es

importante aclarar que el software puede ser

cualquiera que tenga un OPC cliente, por ejemplo Matlab es un software que permite

establecer contacto con cualquier PLC siempre y

cuando se cuente con el OPC servidor que proporcione los datos provenientes del

controlador.

Finalmente los datos son manipulados de acuerdo con las necesidades del proceso. En el

computador que sirve como terminal, se

programaron interfaces gráficas que permiten manipular máquinas y procesos a través de

mímicos (figura 2). Igualmente el software

permite programar la entrega de informes, curvas de tendencia, alarmas, etc. Adicionalmente

cuando se presenta una señal de alarma asociada

a un dispositivo, el software está programado

para indicarle al operador el punto exacto en donde se presentó la falla.

Por el lado de las pantallas táctiles, éstas ocupan un lugar esencial, debido a que si en algún

momento hay una falla en la terminal principal

en el centro de mando, las pantallas pueden

ejercer autónomamente el control de cualquier proceso de manera ágil y rápida (dada la

característica de ser táctiles), evitando que se

presente mayor contratiempo mientras persista la falla. El empleo de pantallas táctiles también

representa un ahorro en dinero y en tiempo dado

que no existe la necesidad de construir tableros con botones, indicadores y sensores

especializados.

Figura 2. Interfaz gráfica que representa los

silos de almacenamiento y las cisternas de

consumo.

4. PRESTACIONES DEL SISTEMA

IMPLEMENTADO

El sistema de control implementado permite

manipular todas las bandas de transporte involucradas en el proceso de producción de

Preparación-Pasta. El computador ubicado en el

centro de mando le muestra al operario cuándo

hay una anomalía en los motores utilizados en el proceso de producción.

La terminal SCADA le permite al operador conocer las condiciones sobre las cuales se está

llevando a cabo el proceso de producción, desde

el manejo de tiempos hasta la manipulación de información de producción, con el fin de obtener

indicadores que muestren el funcionamiento de

la empresa. Adicionalmente le proporciona al

departamento de mantenimiento los datos necesarios para establecer métodos tendientes a

la evaluación de posibles fallas que se puedan

presentar durante el proceso de producción. Así mismo la terminal entrega datos que permiten

evaluar el desempeño del departamento, dado

que se conocen indicadores de eficiencia y

productividad. El sistema también le brinda al departamento técnico la información necesaria

para evaluar la calidad de la pasta elaborada en

el proceso, esto con el fin de seguir paso a paso las condiciones físicas que acompañan la

producción del material cerámico.

El sistema de control implementado permite

desarrollar acciones de control sobre cualquier

dispositivo que intervenga en el proceso de

producción de Preparación-Pasta, exceptuando a los atomizadores que para el proyecto son

considerados como cajas negras.

El sistema de control permite incluso el envío de

información a través de Internet, esto con el fin

de mantener al tanto a todos los departamentos que intervienen en el proceso de producción.

5. CONCLUSIONES

Los sistemas SCADA permiten controlar y

supervisar grandes procesos. Son ideales en los procesos que tienen muchos subprocesos, dado

que si es necesario se pueden involucrar varios

controladores lógicos en el sistema de control.

La implementación del sistema SCADA permitió

ver la importancia de la acometida eléctrica en

el montaje de un sistema de este tipo, debido a que de acuerdo a las necesidades del proceso a

controlar se hace necesaria la obtención de

señales eléctricas que permitan conocer el estado de ciertos dispositivos. Dichas señales

eléctricas son llevadas al PLC para poder ser

incluidas como parámetros en el sistema de

control, esto por medio de un software que permita realizar la conexión entre el PLC y una

interfaz que facilite la supervisión de diferentes

variables.

El sistema SCADA implementado desarrolla la

interfaz gráfica que permite realizar la conexión entre las señales eléctricas y las diferentes

animaciones que facilitan la ejecución de

acciones de control en las diferentes etapas del

proceso de Preparación-Pasta. A su vez se desarrollaron diversas aplicaciones que mejoran

el rendimiento del sistema de control, como lo

es el desarrollo de formularios específicos para el registro de las diferentes variables de interés.

Mediante la implementación del sistema de

control se comprobó que la creación de programas especiales en el software SCADA,

hace que la labor de mantenimiento y

producción se desarrolle de manera más eficiente, dado que constantemente se tienen

datos inherentes al proceso que permiten tomar

decisiones rápidamente.

Se comprueba la importancia de las pantallas táctiles, porque sirven de respaldo en el proceso

de producción cuando hay algún problema con

la red de área local de la terminal central.

REFERENCIAS

CLARKE, Gordon y REYNDERS, Deon

(2004). Practical modern SCADA

protocols: DNP3, 60870.5, and Related

Systems. Elsevier, Oxford.

KRUTZ, Ronald (2006). Securing SCADA

Systems. Wiley Publishing, inc., Estados

Unidos.

RODRÍGUEZ PENÍN, Aquilino (2006).

Sistemas SCADA. Marcombo S.A., España.

AGRADECIMIENTOS

Al Dr. Manuel J. Betancur por su

acompañamiento incondicional en la elaboración

del proyecto de grado que dio origen al presente artículo.

A Eurocerámica S.A. por brindarme la

capacitación necesaria para la implementación del sistema de control en la planta ubicada en

Guarne, Antioquia.