Selección de la Red de Comunicaciones en un sistema SCADA

16 Diciembre 2009

Cuando hablamos de telecomunicaciones nos referimos básicamente a los equipos de comunicación necesarios para establecer la comunicación entre los diferentes componentes del sistema Scada.

En tal sentido en esta unidad se dará a conocer qué equipos de comunicación son requeridos y cuáles son sus criterios de selección.

 

LAS COMUNICACIONES HACEN POSIBLE UN SISTEMA SCADA


Considerando que un sistema Scada consiste de uno o más estaciones maestras enviando instrucciones a las estaciones remotas y recibiendo información de estas, es claro que la comunicación juega un papel vital.

 

Fig. 1

Fig. 1


La justificación para instalar un sistema Scada está basada en la capacidad de comunicar estaciones que se encuentran a distancias considerables y el costo que implica tener acceso a la información de esta localización. La mayor justificación es el hecho de evitar tener una persona en la estación remota ejecutando las operaciones que pueden ser reemplazadas por un RTU.


Para llevar a cabo la implementación de un sistema Scada, es necesario realizar una conversión de análogo a digital. Esto debido a que todo el flujo de información entre la estación maestra y la estación remota son datos binarios.


La figura 2 muestra la forma de onda de la salida de un limit switch que es usado para indicar el estado de una válvula de control. En un primer momento la válvula está abierta y se está enviando una señal de +5 V. En un segundo momento la válvula está cerrada y se está enviando una señal de 0 V.

Fig. 2
Fig. 2
Fig. 3
Fig. 3

El estado de la válvula es llevado a un registro de un bit o a un flip flop tal como se muestra en la figura 3. El estado de la válvula es llevado a la señal de habilitación (Enable) del registro. Este registro tiene un canal adicional para el reloj del sistema (Clock). La actualización de la salida del registro es actualizada con cada cambio de estado de 0 a 1 del reloj.

Fig. 4
Fig. 4
Como se puede comprobar la actualización estado a la salida del registro está en función de la actualización del reloj del sistema. Para nuestro caso, la actualización del estado de la válvula se produce en el cuarto pulso de subida del reloj. Esto hace que se pierda la información por casi un ciclo de duración del reloj. Es por ello que entre más rápido el tiempo de actualización del reloj, mejor rendimiento del sistema.
La figura 5 muestra cómo una señal análoga es desarrollada para representar la posición de la válvula.
Fig. 5
Fig. 5
Cuando la válvula está totalmente abierta, el indicador de posición enviará una señal de 5 volts. Cuando la válvula está totalmente cerrada el indicador de posición enviará una señal de 0 volt. En la figura se muestra una posición de la válvula equivalente a una señal de 3 volts que equivale a un 60% de la apertura de la válvula.
Fig. 6
Fig. 6
El convertidor análogo – digital procesa la información y establece el número de bit equivalentes a esta información. Para el ejemplo se está trabajando con un convertidor de cuatro bits. Por tanto la resolución de la conversión es de 5 / 24 = 0,3125 volts. Es por ello que cada resta es respecto a este valor.
En la tabla se muestra el cálculo en voltios que se obtiene de la conversión análogo-digital. Se pude notar que existe un error de 0,1825 volts.
Fig. 7
Fig. 7

LARGAS DISTANCIAS - COMUNICACIÓN SERIAL
Cuando las comunicaciones son a grandes distancias es necesario trabajar con una comunicación serial. Esto significa que en una cadena de caracteres, los bits son enviados uno a uno desde el origen hasta el destino.

La comunicación paralela es muy conocida para el uso de impresoras conectadas a las PC's. Sin embargo, la gran limitante es la distancia máxima que se puede obtener.

Cuando se necesita enviar datos en forma serial, es necesario trabajar con un equipo adicional que permita enviar los bits uno a uno de los conversores análogo -digital. La técnica más usada es empezar por el bit más significativo y culminar con el bit menos significativo. A esta convención se le conocerá como protocolo y que será explicado posteriormente.

 

 

José Carlos Villajulca

Soy un apasionado ingeniero especializado en Control, Automatizacion e Instrumentación Industrial. Con mas 8 años de experiencia desarrollando proyectos y manteniendo sistemas de control en diversas plantas industriales. Soy director y webmaster de InstrumentacionyControl.NET y de MyAutomationClass.com. Cualquier consulta o comentario lo puedes hacer en la parte de abajo y escribiendo a mi email.

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