Desarrollo De Un Sistema SCADA Utilizando LabVIEW Y El Modulo DSC Para Una Planta De Nivel Controlada Por Un Simatic S7-300 De Siemens

"La fácil programación y versatilidad de LabVIEW utilizando su servidor OPC nos brinda una plataforma que nos permite realizar la integración de cualquier sistema de control basados en PLC’s diferentes marcas. " - Jaime A. Morales Rincón, Consultorías Industriales en Automatización

El Reto: Desarrollar un sistema Scada donde se pueda acceder a la información considerando factores de seguridad en el acceso a los datos, utilizando una plataforma de bajo costo que además permita la integración con cualquier PLC.

La Solución: Implementar el sistema SCADA en Labview 8.5 con su modulo DSC y el servidor OPC de National Instruments para la comunicación con el PLC para transferencia de las variable de proceso. Autor(es): Jaime A. Morales Rincón - Consultorías Industriales en Automatización Janier Arias - Consultorías Industriales en Automatización Introducción: El monitoreo y supervisión de tareas en las plantas industriales repartidas en diferentes áreas o puntos, están caracterizadas por la dificultad en la toma de mediciones o por la continua necesidad del monitoreo de datos. Esta hecho ha permitido el desarrollo de herramientas computacionales como los sistemas SCADA por sus siglas en ingles (Supervisory Control And Data Acquisition), los cuales no son más que cualquier software que permita el acceso a datos remotos de un proceso utilizando herramientas de comunicación. No se trata de un sistema de control sino de una utilidad software de monitoreo o supervisión, que realiza la tarea de interfaz entre los niveles de control y los de gestión a un nivel superior. Un sistema SCADA es principalmente una herramienta de supervisión y mando. Entre sus objetivos podemos resaltar: economía, accesibilidad, mantenimiento, ergonomía, gestión y conectividad.

Descripción de la aplicación: El sistema scada implementado en labview utilizando el modulo DSC permite la supervisión de las variables de control del nivel de un tanque controladas por un PLC (ver Fig. 1). El sistema scada considera dos niveles de seguridad para el cambio en los parámetros en el control del proceso como: el tiempo de integración, la ganancia proporcional y el setpoint del modulo PID del PLC. Cada uno de estos niveles de seguridad tiene su respectivo nombre de usuario y password para restringir la modificación de cualquier parámetro del sistema de control del scada (ver Fig. 2). La comunicación del sistema SCADA con el PLC se logra por medio de la configuración de un servidor OPC, herramienta que se encuentra en el modulo DSC. El servidor OPC permite trabajar con cualquier PLC que tenga su driver OPC, también se puede crear la aplicación cliente en labview para que acceda o se conecte a cualquier otro servidor OPC. Una vez creada la aplicación cliente en labview queda lista la transferencia de datos entre el sistema scada y el proceso a través del PLC (ver Fig. 3).

El PLC utilizado es el S7-300 de Siemens CPU 314IF, donde se configuro el control PI del bloque de función PID FB41 de regulación continua para procesos industriales con magnitudes de entrada y salida continuas (ver Fig. 4). Mediante la parametrización es posible conectar o desconectar las funciones parciales del regulador PID, adaptándolo así al proceso a regular, para su programación se utilizo la herramienta Simatic Step 7 donde además se crearon los diferentes Tags que permiten la configuración del modulo desde el sistema scada, utilizando los bloques de datos del PLC. El SCADA desarrollado presenta dos pantallas de visualización, la primera muestra el mímico de la planta o proceso con los diferentes elementos que lo conforman (ver Fig. 5), como tanques de almacenamiento, válvulas, la bomba y los indicadores respectivos que muestran los valores del sensor de nivel, el valor del porcentaje de la apertura de la válvula, estado de la bomba, tres indicadores de nivel bajo, medio y alto, además de un botón de control que nos permite el cambio de manual a automático del controlador y viceversa. La segunda pantalla, grafica el comportamiento de la variable nivel y muestra los valores de los parámetros del PI como tiempo de integración, ganancia proporcional y setpoint para su posible configuración o modificación. Además en su pantalla principal se observa la ventana de seguridad para el acceso del usuario a todas o para algunas variables del proceso dependiendo de los privilegios de la cuenta, esta seguridad impide el acceso para la manipulación de parámetros o de acciones de control que pongan en riesgo el funcionamiento del proceso por parte de un usuario no calificado. Entre estas funciones de restricción tenemos el cambio de control de automático a manual, manipulación de las variables de: setpoint, tiempo integral y la ganancia proporcional. Conclusiones: Se implementó en el SCADA un sistema de seguridad que permitiera establecer niveles jerárquicos, logrando un acceso total para un usuario llamado administrador y un acceso restringido para un usuario cualquiera diferente del administrador. Además la fácil programación y versatilidad de LabVIEW utilizando su servidor OPC nos brinda una plataforma que nos permite realizar la integración de cualquier sistema de control basados en PLC’s diferentes marcas. Información del Autor: Jaime A. Morales Rincón Consultorías Industriales en Automatización Colombia Tel: 300 620 5415 [email protected] (mailto:[email protected] )

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Diagrama del modulo de nivel

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Seguridad del SCADA

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Variables del proceso vía OPC

Esquema del bloque FB41 del PID

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Mímico del sistema de proceso Legal Este caso de estudio (este "caso de estudio") fue desarrollado por un cliente de National Instruments ("NI"). ESTE CASO DE ESTUDIO ES PROPORCIONADO "COMO ES" SIN GARANTÍA DE NINGUN TIPO Y SUJETO A CIERTAS RESTRICCIONES QUE SE EXPONEN EN LOS TÉRMINOS DE USO EN NI.COM.

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