Guia de software de instrumentacion by Jonathan Barrios

CORPORACION INSTITUCIONAL DEL PETROLEO

GUIA DE SOFTWARE DE INSTRUMENTACION

GINA YINED USECHE MARTINEZ YURLEIDI RINCON PAEZ

CORPORACION INSTITUCIONAL DEL PETROLEO COINSPETROL PRODUCCION DE PETROLEO VILLAVICENCIO, META

2009

GUIA DE SOFTWARE DE INSTRUMENTACION

GINA YINED USECHE MARTINEZ YURLEIDI RINCON PAEZ

TRABAJO DE GRADO PRESENTADO COMO REQUISITO PARA OBTAR AL TITULO DE TECNICO EN PRODUCCION DE PETROLEO PARA LA INDUSTRIA DEL PETROLEO

ASESOR: ING. WILLIAM CANO

COINSPETROL “CORPORACION INSTITUCIONAL DEL PETRLEO” TECNICA PRODUCCION DE POZOS DE PETROLEO VILLAVICENCIO, META

2009

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NOTA DE ACEPTACION

_________________________________

_________________________________ FIRMA JURADO

_________________________________ DIRECTOR DEL TRABAJO VILLAVICENCIO – META

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DEDICATORIA Queremos dedicar este trabajo a nuestras familias, por acompañarnos en cada una de las decisiones que hemos tomado y ser siempre nuestros más fervientes hinchas. A nuestros padres, por todo lo que nos han dado en esta vida, especialmente por sus sabios consejos y por estar a nuestro lado en los momentos difíciles. A nuestros amigos, quienes se convirtieron en nuestra familia adoptiva en Concepción. “Siempre estarán en mí…esos buenos momentos que pasamos sin saber”

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AGRADECIMIENTOS

Cuando comenzamos a escribir los agradecimientos pensamos que por descuido podríamos dejar a alguien importante fuera de la mención, por eso desde ya pedimos las disculpas correspondientes en caso de que suceda. Antes que a todos queremos agradecer a Dios por darnos las fuerzas necesarias en los momentos en que más las necesitamos y bendecirnos con la posibilidad de caminar a su lado durante toda nuestra vida. Este proyecto, si bien ha requerido de esfuerzo y mucha dedicación por parte de los autores y director del proyecto, no hubiese sido posible su finalización sin la cooperación desinteresada de todas y cada una de las personas que a continuación citaremos y muchas de las cuales han sido un soporte muy fuerte en momentos de angustia y desesperación. Agradecer hoy y siempre a nuestra familias por sus esfuerzos ya que sin ellos no habríamos podidos culminar nuestros estudios. Al Director de proyecto: Ing. William Cano por su asesoramiento y estímulo para seguir creciendo intelectualmente. Al Ing. Gilberto Cárdenas por su predisposición permanente e incondicional en aclarar nuestras dudas y por sus substanciales sugerencias durante la redacción del proyecto. A los docentes de la institución, ya que nos dieron los conocimientos esenciales de aprendizaje y practica. En especial al Ing. Erik Montes quien fue nuestro profesor y amigo en 2 semestres

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TABLA DE CONTENIDO

LISTA DE FIGURAS ............................................................................................... 8 INTRODUCCION ..................................................................................................... 9 PLANTAMIENTO DEL PROBLEMA ..................................................................... 10 JUSTIFICACION ................................................................................................... 11 OBJETIVO GENERAL .......................................................................................... 12 OBJETIVOS ESPECIFICOS .............................................................................. 12 DISEÑO METODOLOGICO .................................................................................. 13 MARCO TEORICO ................................................................................................ 14 1 UNIDADES BASICAS DE MEDICION ............................................................... 14

1.1

MASA ....................................................................................................... 14

1.2

PESO ........................................................................................................ 15

1.3

PRESION.................................................................................................. 15

1.4

TEMPERATURA ...................................................................................... 16

1.5

DENSIDAD Y PESO ESPECÍFICO .......................................................... 16

1.6

VISCOSIDAD Y CONSISTENCIA. ........................................................... 18

SOFTWARE DE INSTRUMENTACIÓN .......................................................... 19 2.1

NOCIONES GENERALES ....................................................................... 19

2.1.1 NOCIONES DE INFORMATICA ............................................................ 19 2.1.2 BREVE HISTORIA Y EVOLUCIÓN DE LA INFORMATICA .................. 20 2.2 CONCEPTOS GENERALES SOBRE SISTEMAS OPERATIVOS Y APLICACIONES ................................................................................................ 23 2.2.1

SISTEMAS DE NUMERACION BINARIA ......................................... 23

2.2.2

OTROS CODIGOS............................................................................. 24

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2.2.3 2.3

SISTEMA OPERATIVO ..................................................................... 24

SERVIDORES, REDES DE COMUNICACIÓN LAN, WAN ...................... 27

2.3.1

SERVIDORES .................................................................................... 27

2.3.2

REDES DE COMUNICACIÓN ........................................................... 27

2.3.3

REDES DE AREA LOCAL (LAN) ...................................................... 28

2.3.4

REDES DE AREA EXTENSA (WAN) ................................................ 29

2.3.5

LOS ULTIMOS AVANCES ................................................................ 31

2.3.6 COMPONENTES BASICOS DE UN SOFTWARE DE PRESENTACION ............................................................................................ 32 2.4

SISTEMA DCS. APLICACIÓN SISTEMA I.A. DE FOXBORO ................. 34

2.5

CONCEPTOS SOBRE EL SISTEMA SCADA ......................................... 38

2.5.1

CONCEPTOS BÁSICOS DEL SISTEMA SCADA ............................. 38

2.5.2

FUNCIONES PRINCIPALES DEL SISTEMA .................................... 40

2.5.3

TRANSMISIÓN DE LA INFORMACIÓN ............................................ 40

2.5.4

COMUNICACIONES .......................................................................... 41

2.5.5

ELEMENTOS DEL SISTEMA ............................................................ 42

2.5.6

DISPOSITIVOS DE CAMPO Y CABLEADO ..................................... 45

2.6

NIVEL DE INSTRUMENTACION ............................................................. 47

2.7

NIVEL DE RTU ......................................................................................... 47

2.8 NIVEL DE COMUNICACIONES ................................................................... 48 2.8

NIVEL DE CENTRO DE CONTROL......................................................... 49

2.9

NIVEL DE APLICACIONES AVANZADAS .............................................. 50

CONCLUSIONES .................................................................................................. 51 BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................... 52

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LISTA DE FIGURAS

FIG. 1 Esquema de una red de área local (LAN)……………………………………29 FIG. 2 Esquema de una red de área extensa (WAN)………………………………..31 FIG. 3 Esquema típico de un despliegue para un computador de flujo…………...33 FIG. 4 Esquema de un sistema típico de I.A………………………………………….35 FIG. 5 Esquema de conexión de equipos e interfaces de comunicación………….42 FIG. 6 Esquema de los elementos de un sistema SCADA………………………….43 FIG. 7 Esquema del conexionado para el MTU y el RTU…………………………...43 FIG. 8 Esquema de conexiones de los elementos de un sistema Scada…………45 FIG. 9 Esquema de conexiones de la RTU…………………………………………...45 FIG. 10 Esquema de comunicaciones UHF y satelital………………………………49

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INTRODUCCION Desde su origen, el hombre ha buscado utilizar los recursos de la naturaleza para obtener su beneficio, comodidad y confort. Desde la edad de piedra, siguiendo a través de la edad de los metales, la edad media y la revolución industrial hasta la tecnología de nuestros días, el hombre ha logrado descubrimientos tan importantes como la electricidad, el telégrafo, el teléfono, la radio y la televisión y finalmente la era de la computación y el internet. La instrumentación industrial y las técnicas de control automática asociados, son tal vez las de mayor incidencia en el incremento de la productividad actualmente. Hoy en día es casi inimaginable la existencia de una industria moderna sin instrumentos, especialmente la industria del petróleo, el gas y de manera general de todas las plantas de procesos industriales que requieren el uso y el conocimiento detallado de los instrumentos de medición y control. En las industrias petroleras se presenta la necesidad de conocer y entender el funcionamiento de los instrumentos y el papel que juegan dentro del control de proceso. Por eso es importante que el operador del proceso, el supervisor, el ingeniero de mantenimiento y el jefe de operaciones o Gerente de la planta conozca de manera general las ventajas y alcance de la instrumentación y de los sistemas de control, para de esta manera obtener mayores ventajas del proceso y una mayor eficiencia del sistema. El objetivo del presente proyecto es el de dar un conocimiento a las personas sobre el tema de software utilizados en la instrumentación dándolo a conocer de una manera muy detallada para que pueda ser entendido por cualquier persona que tenga conocimientos básicos de lo que es la industria del petróleo, el alcance del proyecto son conceptos básicos que toda persona que trabaje en instrumentación debe tener sobre la tecnología utilizada en la instrumentación.

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PLANTAMIENTO DEL PROBLEMA Podríamos indicar de una manera general que la instrumentación y el control industrial nacieron en 1974 con la invención dela maquina de vapor hecha por James Watt en 1769, pues fue la primera maquina en auto controlarse. Con motivo de la segunda guerra mundial fue necesario impulsar la instrumentación, terminada la guerra se aplicaron a la industria. Después siguió el desarrollo de la instrumentación y control básicamente en las variables físicas de flujo, nivel y temperatura y la corrección manual del elemento final de control ya que en esa época no existía lo que se denomina ahora control automático. En 1950 se aplicaron técnicas de control automático pero de tipo mecánico y neumático, en 1960 se empezó a trabajar con instrumentación electrónica y la aplicación de computadores que en ese tiempo eran analógicos. En la época de los 70 y 80 se desarrollo totalmente la electrónica de tipo digital y ya se pueden manejar grandes procesos, en la época actual ya esta mas sofisticado lo cual ha mejorado ya que se maneja mayor información en muy corto tiempo, y los computadores ya no son tan grandes como los que se tenían en los centros de control, han sido reemplazados por computadores personales o tipo lap-top teniendo las mismas velocidades y capacidades de las maquina de procesos industriales. El problema que estamos observando es que las personas no están capacitadas para el cambio que se esta dando ya que se esta implementando nueva tecnología que se maneja de una forma diferente a la de antes, pero algunas personas no están dispuestas a cambiar la manera en como trabajan ya que le temen a no ser capaces de lograr el cambio al que se van a ver enfrentados. Por eso nosotras vimos la necesidad de hacer una guía de software de instrumentación para las personas que trabajen en las estaciones de producción y para las personas que tengan conocimientos básicos de petróleo para que entiendan primero las cosas básicas de los dispositivos que se utilizan para llevar la información que nos brindan los instrumentos utilizados en la medición en las estaciones de producción. Y estos son transferidos a centrales de información don de se manejan los programas, que son los que queremos explicar en esta guía.

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JUSTIFICACION Esta investigación es importante ya que se va a brindar una información necesaria para las personas que trabajan en este ámbito para que sean capacitadas en los términos básicos de informática y el software que se utiliza para convertir las variables físicas en señales que pueden ser leídas o interpretadas. Son muchos los beneficios que vamos a recibir ya que entenderemos como va a llegar la información desde los instrumentos de medición utilizados hasta los centros de control y desde ahí tomar decisiones que serán transferidos a los instrumentos por medio de redes. Queremos ayudar a las personas para que con esta guía se sientan mejor para poder desarrollar su trabajo y que tengan algunos conocimientos para cuando se enfrente a la nueva tecnología no les quede tan difícil adaptarse al cambio.

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OBJETIVO GENERAL

Construir una guía en la cual podremos encontrar la información necesaria para manejar un sistema de software que se utiliza en los centros de control el cual sirve para cambiar variables a señales que puedan ser interpretadas.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Conocer la breve historia y evolución de la informática.

Comprender los conceptos generales sobre los sistemas operativos y sus aplicaciones.

Investigar los componentes básicos de un software de presentación

Definir los conceptos utilizados en el sistema SCADA.

Mostrar las graficas de los sistemas utilizadas para detallar cada componente y ver el flujo de la información.

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DISEÑO METODOLOGICO

La metodología que vamos a utilizar en nuestro proyecto es la de análisis documentario o documento los recursos que proponemos utilizar es el medio del internet y una guía de observación el cual es un Diplomado de Producción en instrumentación de la (UIS) Universidad Industrial de Santander. Lo primero que vamos a hacer es un breve resumen de lo que es las unidades básicas de medición y después un resumen sobre informática como es su historia, y los conceptos básicos de los sistemas operativos. Después hablaremos de los servidores, las redes de comunicación tales como el LAN y el WAN, los componentes básicos de un software de presentación, los sistemas DCS y la aplicación del sistema I.A de FOXBORO. Por último veremos los conceptos del sistema SCADA y sus componentes que es la parte primordial de nuestro proyecto. El resultado que esperamos es un documento completo de información sobre software de instrumentación, el cual será accesible para toda persona que quiere informarse y actualizarse en los sistemas de software que se manejan en producción de crudo.

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MARCO TEORICO

1 UNIDADES BASICAS DE MEDICION

1.1 MASA Los sistemas fundamentales unidades se han construido a partir de la segunda ley del movimiento de newton y relacionan fuerza F, masa m, longitud L, y tiempo t. Sistema ingles de unidades. Para desarrollar las ecuaciones de flujo se utilizaran el sistema ingles y sus cuatro unidades: pie (pie), libra-fuerza (lbf), libra-masa (lbm) y segundo (s). La libra-fuerza se relaciona con la libra-masa mediante una ecuación de proporcionalidad; sabiendo que una libra-fuerza acelera una libra-masa a 32.174 pies2, y se deriva la siguiente ecuación dimensional.

F= 1/gc (ma) Lbf=

1 lbm pie/s2 Lbm pie (lbfs2)

La constante gc tiene el mismo valor que la gravedad estándar definida a nivel de mar y 45º de latitud, pero tiene las dimensiones de lbm.pie(lbt.s2). Sistema internacional de unidades. En el sistema internacional de unidades de fuerza es el newton (N). Esta es la fuerza que aplica a un fg-masa causa una aceleración de 1m/s2. La relación entre fuerza, masa y aceleración es:

F*= m*a* Gc* 1N= (1kg*1m/s2)/gc W= m gl/gc una masa pesa diferente en Bogotá que en Bucaramanga

Sitio de referencia 45º latitud y entonces g= 32.174 ft/seg 980.665 cm/seg

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1.2 PESO El peso de un cuerpo es la fuerza con que es atraído por la tierra. La relación entre masa del cuerpo, es decir, la cantidad de materia que contiene, y su peso viene dado por la expresión. P= m.g Donde: P= peso, m=Masa, g= aceleración debido a la gravedad Con la masa de un cuerpo es constante y la aceleración de la gravedad varia con el lugar (es de 9.78 m/s2 en el ecuador y 9.63 m/s2 en los polos) y también con la altura; es obvio que el peso del cuerpo variara según el lugar de la tierra y la altura a que esta sobre el nivel del mar. En la industria interesa determinar el peso de las sustancias en las operaciones de inventario de materias primas, de productos finales, en la mezcla de ingredientes, etc. Existen varios métodos para medir el peso: a. Comparación con otros pesos patrones (balanzas y basculas) b. Células de carga a base de galgas extenso métricas c. Células de carga hidráulicas d. Células de carga neumáticas 1.3 PRESION Se define como la fuerza aplicada o distribuida en un superficie, medida como fuerza ejercida sobre una unidad de area. En el sistema ingles, la unidad de presion es lbf/pulgada2. En el sistema internacional, la unidad de presion es N/m 2 o Pa. Se usan ciertos terminos para definir diferencias de presion y niveles de presion; ellos se discuten a continuacion. Presion al cero absoluto.cuando todas las moleculas se remueven de una camara, se crea un vacio de absoluto y por lo tanto no existen fuerzas sobre las paredes de la camara. Esta condicion idealizada se define como la condicion de cero presion y se refiere ala presion de cero absoluto. Presion absoluta. Es la precion por encima del cero absoluto. La presion estatica absoluta define la actividad molecular del gas y se usa para calcular la densidad del gas. Presion atmosferica o barometrica. Es la presion ejercida por la atmosfera por encima de la presion del cero absoluto. Debido a qie esta presion varia con la altura, es conveniente definir una presion atmosferica estandar y usar este valor como su referencia en los calculos de vilumen del gas. La presion atmosferica real se mide con un barometro y varia con la altitud.

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Presion manometrica. Mide la diferencia entre la presion de un sistema y la presion atmosferica. Presion de vacio. Es la presion por debajo de la presion atmosferica, usualmente expresada en pilgadas de mercurio. Presion diferencial. Una presion diferencial es la diferencia entre dos presiones. Se mide ya sea separando las dos presiones con un diafragma y midiendo la fuerza del movimiento del diafragma o tambien observando la altura de una colimna de liquido en un manometro. Presion Estatica. Es la presion real ejercida por un fluido cualquiera en reposo o en movimiento. Para medir esta presion se emplea una pequeña perforacion real en la pared del tubo. Para obtener la presion estatica de un fluido en flujo es importante que la perforacion sea taladrada perpendicularmante al tubo. 1.4 TEMPERATURA Escalas. En 1868 el comité internacional de pesas y medidas adopto varios cambios en la escala de temperatura empirica y tomo el kelvin (k) como la unidad de temperatura termodinamica basica. Las ecuasiones empiricas para calcular la temperatura absoluta son: TºR= TºF+459.67 TºK= TºC+273.15

Ademas, la relacion entre escalas fahrenheit y celsius se define por: TºF= (9/5) TºC +32 TºC= (5/9) TºF + 273.15 La ecuacion que relaciona las temperaturas Rankine a la escala de temperatura Kelvin es: TºR= (9/5) TºK 1.5 DENSIDAD Y PESO ESPECÍFICO La densidad o masa específica de un cuerpo se define con su masa por unidad de volumen, expresándose normalmente en g/cm 3. Como la densidad varia con la

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temperatura y con la presión (en los gases) se especifica para un valor base la temperatura que en líquidos suele ser de 0 ° C o de 15°C y en los gases de 0°C y para un valor estándar de la presión que en los gases es de una atmosfera. La densidad relativa es la relación para iguales volúmenes de la masas del cuerpo y del agua a 4° C en el caso de líquidos, y en los gases la relación entre la masa del cuerpo y la del aire en condiciones normales de presión y de temperatura (0 °C y 1 atmosfera). Evidentemente, la densidad relativa no tiene dimensiones. Además hay que señalar que, siendo la densidad del agua 4 °C y 1 g/cm3, los valores numéricos de la densidad relativa de un líquido coinciden con los de la densidad. El peso específico es el peso del fluido por una unidad de volumen. Por lo tanto, entre el peso específico y la densidad existirá la relación: Peso especifico= densidad * g Siendo g la aceleración debida a la gravedad. Si el peso específico y la densidad se refieren al agua en el caso de líquido o al aire en el caso de gases (densidad relativa), como que tiene el mismo valor en el lugar en donde se efectúa la medición, resultara que el peso específico relativo será igual a la densidad relativa. Por esto en el lenguaje vulgar suelen tomarse como sinónimos: Peso especifico= densidad * g Peso especifico agua= densidad agua * g Otras unidades de medida de densidad son las siguientes:  Grados API equivale a 141.5 - 131.5 Densidad relativa 15°C Y están normalizados por el American Petroleum Institute para productos petrolíferos.  Grados Baume empleados para ácidos, jarabes, etc. Que equivale a: 140 Densidad relativa a 15°C

145-

- 130 para líquidos más ligeros que el agua

145 para líquidos más pesados que el agua Densidad relativa a 15°C

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 Grados Brix empleados casi exclusivamente en la industria azucarera. Representan el tanto por ciento en peso de azúcar en solución a 17.5°C.

En los procesos industriales la densidad es una variable cuya medida es a veces vital. Tal es el caso de la determinación de la concentración de algunos productos químicos como el acido sulfúrico, la medida exacta del caudal en gases o vapores que viene influida por la densidad, la medida de la densidad es un producto final que garantiza las cantidades de los ingredientes que intervienen en la mezcla, etc. 1.6 VISCOSIDAD Y CONSISTENCIA. La viscosidad y la consistencia son términos que se aplican a los fluidos y que representan la resistencia que ofrece al flujo o a la deformación cuando están sometidos a un esfuerzo constante. La viscosidad de un fluido definida por Newton es la resistencia que ofrece el fluido al movimiento entre dos placas paralelas separadas por una distancia unida, una de ellas fija y la otra que se mueve con la unidad de velocidad. Esta resistencia se expresa como consiente entre el esfuerzo constante por la unidad de área (F/A) y la velocidad contante por la unidad de espesor de la capa del fluido (V/e). Es decir: µ = (F/A) / V/e Los fluidos newtonianos se caracterizan por la relación lineal entre el esfuerzo cortante unitario y la velocidad cortante unitaria, es decir, la representación grafica de F/A con relación a F/e es una línea recta. Otros fluidos tienen pendientes variables y no siguen la definición de Newton. Muchos plásticos requieren la aplicación de una cierta fuerza a la placa móvil antes de que esta se mueva y una vez en movimiento la viscosidad aparente disminuye al incrementarse la velocidad de la placa (la pendiente baja). Otros materiales que en reposo están coagulados, pasan al estado liquido al ser agitados (tixotrópicos). El cuerpo St Venant representan sustancias que no tienen prácticamente pendiente (pasta papel).

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2 SOFTWARE DE INSTRUMENTACIÓN 2.1 NOCIONES GENERALES Una vez que las variables físicas de presión, flujo, temperatura o cualquier otra que se requiere en el proceso, han sido representados en términos de señales de 4-20 mA, de 1-5 voltios u otro rango de parámetros acordado, y que de allí sus datos son enviados y procesados en el siguiente nivel, mediante un PLC, una RTU o una combinación de estos dispositivos, el siguiente paso es llevar esta información hasta un centro de supervisión y/o de Control donde se muestra todo el proceso mediante paquetes de aplicación de software denominados Software de Presentación. Antes de entrar de lleno en los aspectos referentes a este tema y por considerarlo de interés vamos a hacer un breve resumen de algunos aspectos y nociones básicas sobre informática. 2.1.1 NOCIONES DE INFORMATICA El término informática se forma como contracción de las palabras INFOR-mación auto-MATICA, pudiéndose definir la informática, de una forma general, como tratamiento o proceso de la información. Su objetivo es procesar una información de ENTRADA para obtener un resultado FINAL. Para nuestro caso podemos decir que es la forma o manera de presentar en forma de datos y gráficas los variables de un proceso, brindando un rápido y fácil monitoreo del mismo permitiendo un eficiente manejo del mismo. La informática, esta presente en gran medida en nuestra vida cotidiana, es la ciencia que trata con el manejo de la información digital, una de cuyas aplicaciones es precisamente la elaboración de paquetes de aplicación de que estamos hablando. Últimamente con los avances logrados en las telecomunicaciones se ha llegado al concepto de la teleinformática como combinación de ambas palabras. Estas dos ciencias se complementan y benefician mutuamente, debido en parte de que ambas se basan en la electrónica básica y/o aplicada. Los grandes avances que ha experimentado la electrónica en la tres ultimas décadas han tenido aplicación directa, tanto en los propios equipos y sistemas informativos, terminales, ordenadores, etc., como en los sistemas de telecomunicación, modos de conmutación y equipos de transmisión que sirven de base para la constitución de las redes de comunicaciones sobre las que se moverá la información intercambiada.

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2.1.2 BREVE HISTORIA Y EVOLUCIÓN DE LA INFORMATICA El origen de las máquinas de calcular está dado por el ábaco chino, éste era una tablilla dividida en columnas en la cual la primera, contando desde la derecha, correspondía a las unidades, la siguiente a la de las decenas, y así sucesivamente. A través de sus movimientos se podía realizar operaciones de adición y sustracción. Otro de los hechos importantes en la evolución de la informática lo situamos en el siglo XVII, donde el científico francés Blas Pascal inventó una máquina calculadora. Ésta sólo servía para hacer sumas y restas, pero este dispositivo sirvió como base para que el alemán Leibnitz, en el siglo XVIII, desarrollara una máquina que, además de realizar operaciones de adición y sustracción, podía efectuar operaciones de producto y cociente. Ya en el siglo XIX se comercializaron las primeras máquinas de calcular. En este siglo el matemático inglés Babbage desarrolló lo que se llamó "Máquina Analítica", la cual podía realizar cualquier operación matemática. Además disponía de una memoria que podía almacenar 1000 números de 50 cifras y hasta podía usar funciones auxiliares, sin embargo seguía teniendo la limitación de ser mecánica. Recién en el primer tercio del siglo XX, con el desarrollo de la electrónica, se empiezan a solucionar los problemas técnicos que acarreaban estas máquinas, reemplazándose los sistemas de engranaje y varillas por impulsos eléctricos, estableciéndose que cuando hay un paso de corriente eléctrica será representado con un *1* y cuando no haya un paso de corriente eléctrica se representaría con un *0*. Con el desarrollo de la segunda guerra mundial se construye el primer ordenador, el cual fue llamado Mark I y su funcionamiento se basaba en interruptores mecánicos. En 1944 se construyó el primer ordenador con fines prácticos que se denominó Eniac. En 1951 son desarrollados el Univac I y el Univac II (se puede decir que es el punto de partida en el surgimiento de los verdaderos ordenadores, que serán de acceso común a la gente). 2.1.2.1 Generaciones La primera generación El Univac 1 viene a marcar el comienzo de lo que se llama la primera generación. Los ordenadores de esta primera etapa se caracterizan por emplear el tubo de

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vacío como elemento fundamental de circuito. Son máquinas grandes pesadas y con unas posibilidades muy limitadas. El tubo de vacío es un elemento que tiene un elevado consumo de corriente genera bastante calor y tiene una vida media breve. Hay que indicar que a pesar de esto no todos los ordenadores de la primera generación fueron como el Eniac las nuevas técnicas de fabricación y el empleo del sistema binario llevaron a máquinas con unos pocos miles de tubos de vacío. La segunda generación En 1958 comienza la segunda generación cuyas máquinas empleaban circuitos transistorizados. El transistor es un elemento electrónico que permite reemplazar al tubo con las siguientes ventajas: su consumo de corriente es mucho menor con lo que también es menor su producción de calor. Su tamaño es también mucho menor. Un transistor puede tener el tamaño de una lenteja mientras que un tubo de vacío tiene un tamaño mayor que el de un cartucho de escopeta de caza. Esto permite una drástica reducción de tamaño. Mientras que las tensiones de alimentación de los tubos estaban alrededor de los 300 voltios las de los transistores vienen a ser de 10 voltios con lo que los demás elementos de circuito también pueden ser de menor tamaño al tener que disipar y soportar tensiones muchos menores. El transistor es un elemento constituido fundamentalmente por silicio o germanio. Su vida media es prácticamente ilimitada y en cualquier caso muy superior a la del tubo de vacío. Como podemos ver el simple hecho de pasar del tubo de vacío al transistor supone un gran paso en cuanto a reducción de tamaño y consumo y aumento de fiabilidad. Las máquinas de la segunda generación emplean además algunas técnicas avanzadas no sólo en cuanto a electrónica sino en cuanto a informática y proceso de datos como por ejemplo los lenguajes de alto nivel. La tercera generación En 1964 la aparición del IBM 360 marca el comienzo de la tercera generación. Las placas de circuito impreso con múltiples componentes pasan a ser reemplazadas por los circuitos integrados. Estos elementos son unas plaquitas de silicio llamadas chips sobre cuya superficie se depositan por medios especiales unas impurezas que hacen las funciones de diversos componentes electrónicos. Así pues un puñado de transistores y otros componentes se integran ahora en una plaquita de silicio. Aparentemente esto no tiene nada de especial salvo por un detalle; un circuito integrado con varios centenares de componentes integrados tiene el tamaño de una moneda. Así pues hemos dado otro salto importante en cuanto a la reducción de tamaño. El consumo de un circuito integrado es también menor que el de su equivalente en transistores resistencias y demás componentes. Además su fiabilidad es también mayor.

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En la tercera generación aparece la multiprogramación el teleproceso se empieza a generalizar el uso de minicomputadores en los negocios y se usan cada vez más los lenguajes de alto nivel como Cobol y Fortran. La cuarta generación La aparición de una cuarta generación de ordenadores hacia el comienzo de los años setenta no es reconocida como tal por muchos profesionales del medio para quienes ésta es sólo una variación de la tercera. Máquinas representativas de esta generación son el IBM 370 y el Burroughs. Las máquinas de esta cuarta generación se caracterizan por la utilización de memorias electrónicas en lugar de las de núcleos de ferrita. Estas representan un gran avance en cuanto a velocidad y en especial en cuanto a reducción de tamaño. En un chip de silicio no mayor que un centímetro cuadrado caben 64.000 bits de información. En núcleos de ferrita esa capacidad de memoria puede requerir cerca de un litro en volumen. Se empieza a desechar el procesamiento batch o por lotes en favor del tiempo real y el proceso interactivo. Aparecen innumerables lenguajes de programación. Las capacidades de memoria empiezan a ser enormemente grandes. En esta etapa cobran gran auge los minicomputadores. Estos son maquinas con un procesador de 16 bits una memoria de entre 16 32 KB y un precio de unos pocos millones. La quinta generación: los microprocesadores Posteriormente hacia finales de los setenta aparece la que podría ser la quinta generación de ordenadores. Se caracteriza por la aparición de los microcomputadores y los ordenadores de uso personal. Estas máquinas se caracterizan por llevar en su interior un microprocesador circuito integrado que reúne en un sólo chip de silicio las principales funciones de un ordenador. Los ordenadores personales son equipos a menudo muy pequeños no permiten multiproceso y suelen estar pensados para uso doméstico o particular. Los microcomputadores si bien empezaron tímidamente como ordenadores muy pequeñitos rápidamente han escalado el camino superando a lo que hace 10 años era un minicomputador. Un microcomputador actual puede tener entre 4Mb y 32Mb de memoria discos con capacidades del orden del Gigabyte y pueden permitir la utilización simultánea del equipo por varios usuarios.

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2.2 CONCEPTOS GENERALES APLICACIONES

SOBRE

SISTEMAS

OPERATIVOS

Antes de hablar de un sistema operativo como tal, deseamos mencionar los principios sobre los cuales se basa este concepto. Por tal razón retomamos lo indicado en lo anterior donde indicamos que ya desde 1890 cuando Hollerith crea su tarjeta perforada y posteriormente cuando aparecen los primeros ordenadores de válvulas, se planteo el problema de la representación de los datos de una forma comprensible para el ordenador, iniciando el concepto de sistema binario. 2.2.1 SISTEMAS DE NUMERACION BINARIA Al estar compuestos los primeros ordenadores de válvulas, estas solo admiten dos estas: encendido (ON) o apagado (OFF), en función de la tensión aplicada a la rejilla. Es entonces cuando nace la primera representación de datos en un sistema llamado “binario” pues solo admite dos estados: 0 y 1, ON/OFF, abierto/cerrado, etc. Nace entonces el término BIT como contracción de los vocablos ingleses Binary DigiT (Digito Binario). Por tanto, se puede definir el Bit como “la unidad mínima de información comprensible para un ordenador”. Una vez definida la unidad mínima de información, podemos pasar a definir otras medidas de información utilizadas en informática. BYTE (Octeto): se denomina así al conjunto de 8 bits. Se entiende siempre que 1 byte es un carácter (letra, número, grafica, etc.). KBYTE: 1 Kbyte es igual a 1024 bytes. MBYTE: 1 Mbyte corresponde a 1024 Kbytes. GBYTE: 1 Gbyte es igual a 1024 Mbytes. En informática el ordenador cuenta únicamente con dos dígitos, el 0 y el 1, que representan la unidad elemental de información que es el bit; el 1 es el sí y el 0 es el no. Utiliza por tanto el sistema de numeración binario. El sistema binario, o sistema de numeración en base dos, fue introducido por Leibniz en el siglo XVII, siendo el mas adecuado para uso en las maquinas electrónicas ya que, como se ha visto, estas utilizan esencialmente sistemas de dos estados estables.

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La numeración binaria es muy útil para ser empleada por las maquinas; sin embargo resulta bastante incomoda para los usuarios, razón esta por la que se utilizan otros sistemas de numeración octal y hexadecimal mas condesados de escritura. Según que la maquina trabaje con caracteres de 6 o de 8 bits, se conviene en reagrupar los bits en bloques de 3 o 4 lo que supone trabajar en octal (numeración en base 8) o hexadecimal (numeración en base 16) respectivamente. 2.2.2 OTROS CODIGOS Es usual el caso de que queramos interactuar en la cual cada tecla representa alguna tecla de información tales como un carácter alfabético o numérico o como un control de carácter tal como el tab el espacio o lo que se denomina un enter, las teclas de entradas deben ser convertidas en forma binaria antes de que el computador pueda procesarlas esto es hecho usualmente asignando patrones específicos de bit en un bit de tal manera que este bit almacenado en la memoria del computador corresponda a cada tecla o hoja de entrada del teclado, un código de esté tipo es el código ASCII.

ASCII significa (American Standard Code for Information Interchange) el cual es usado extensivamente para representar esos caracteres que vienen dentro del teclado, en este código de siete bits son usados para representar todos los caracteres numéricos y alfabéticos tanto en mayúsculas como en minúsculas, así como las marcas usuales de puntuación, información de control, etc. En muchas computadoras esta esquema es extendido usando un octavo bit para obtener 128 mas caracteres, usualmente estos 128 son símbolos gráficos que pueden ser desplegados en el terminal de la pantalla. 2.2.3 SISTEMA OPERATIVO Un sistema operativo es un software de sistema, es decir, un conjunto de programas de computación destinados a realizar muchas tareas entre las que destaca la administración eficaz de sus recursos. Comienza a trabajar cuando en memoria se carga un programa específico y aun antes de ello, que se ejecuta al iniciar el equipo, o al iniciar una máquina virtual, y gestiona el hardware de la máquina desde los niveles más básicos, brindando una interfaz con el usuario. Entre las funciones que realizan los sistemas operativos tenemos las siguientes:  Carga de programa en memoria principal y su ejecución.

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 Asignación de recursos: CPU, memoria y periféricos.  Supervisión continúa de la ejecución del programa, incluyendo el borrado de memoria, en caso de errores, y procedimientos de reinicializacion.  Incremento de rendimiento, mediante el control de las operaciones de E/S.  Control de las interrupciones de E/S, de llamada a supervisor, de programas, de maquina, y externas.  Operaciones en ficheros: crear, borrar, abrir, cerrar, escribir, leer, avanzar, etc. Garantizar la confidencialidad de la información y la no interferencia de unos trabajos con otros. 2.2.3.1 HISTORIA DE LOS SISTEMA OPERATIVOS A finales de los 40's el uso de computadoras estaba restringido a aquellas empresas o instituciones que podían pagar su alto precio, y no existían los sistemas operativos. En su lugar, el programador debía tener un conocimiento y contacto profundo con el hardware, y en el infortunado caso de que su programa fallara, debía examinar los valores de los registros y páneles de luces indicadoras del estado de la computadora para determinar la causa del fallo y poder corregir su programa, además de enfrentarse nuevamente a los procedimientos de apartar tiempo del sistema y poner a punto los compiladores, ligadores, etc.; para volver a correr su programa, es decir, enfrentaba el problema del procesamiento serial (serial processing ). La importancia de los sistemas operativos nace históricamente desde los 50's, cuando se hizo evidente que el operar una computadora por medio de tableros enchufables en la primera generación y luego por medio del trabajo en lote en la segunda generación se podía mejorar notoriamente, pues el operador realizaba siempre una secuencia de pasos repetitivos, lo cual es una de las características contempladas en la definición de lo que es un programa. Es decir, se comenzó a ver que las tareas mismas del operador podían plasmarse en un programa, el cual a través del tiempo y por su enorme complejidad se le llamó "Sistema Operativo". Así, tenemos entre los primeros sistemas operativos al Fortran Monitor System (FMS) e IBSYS.

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Posteriormente, en la tercera generación de computadoras nace uno de los primeros sistemas operativos con la filosofía de administrar una familia de computadoras: el OS/360 de IBM. Fue este un proyecto tan novedoso y ambicioso que enfrentó por primera vez una serie de problemas conflictivos debido a que anteriormente las computadoras eran creadas para dos propósitos en general: el comercial y el científico. Así, al tratar de crear un solo sistema operativo para computadoras que podían dedicarse a un propósito, al otro o ambos, puso en evidencia la problemática del trabajo en equipos de análisis, diseño e implantación de sistemas grandes. El resultado fue un sistema del cual uno de sus mismos diseñadores patentizó su opinión en la portada de un libro: una horda de bestias prehistóricas atascadas en un foso de brea. Surge también en la tercera generación de computadoras el concepto de la multiprogramación, porque debido al alto costo de las computadoras era necesario idear un esquema de trabajo que mantuviese a la unidad central de procesamiento más tiempo ocupada, así como el encolado (smoking ) de trabajos para su lectura hacia los lugares libres de memoria o la escritura de resultados. Sin embargo, se puede afirmar que los sistemas durante la tercera generación siguieron siendo básicamente sistemas de lote. En la cuarta generación la electrónica avanza hacia la integración a gran escala, pudiendo crear circuitos con miles de transistores en un centímetro cuadrado de silicón y ya es posible hablar de las computadoras personales y las estaciones de trabajo. Surgen los conceptos de interfaces amigables intentando así atraer al público en general al uso de las computadoras como herramientas cotidianas. Se hacen populares el MS-DOS y UNIX en estas máquinas. También es común encontrar clones de computadoras personales y una multitud de empresas pequeñas ensamblándolas por todo el mundo. Para mediados de los 80's, comienza el auge de las redes de computadoras y la necesidad de sistemas operativos en red y sistemas operativos distribuidos. La red mundial Internet se va haciendo accesible a toda clase de instituciones y se comienzan a dar muchas soluciones (y problemas) al querer hacer convivir recursos residentes en computadoras con sistemas operativos diferentes. Para los 90's el paradigma de la programación orientada a objetos cobra auge, así como el manejo de objetos desde los sistemas operativos. Las aplicaciones intentan crearse para ser ejecutadas en una plataforma específica y poder ver sus resultados en la pantalla o monitor de otra diferente (por ejemplo, ejecutar una simulación en una máquina con UNIX y ver los resultados en otra con DOS). Los niveles de interacción se van haciendo cada vez más profundos.

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2.3 SERVIDORES, REDES DE COMUNICACIÓN LAN, WAN Con el avance y desarrollo de los sistemas unidos al de las telecomunicaciones últimamente ha existido un avance acelerado de los medios y formas de comunicación entre dispositivos tanto locales como aquellos ubicados en forma remota incluso a centenares o miles de kilómetros. A continuación mencionamos los aspectos más importantes sobre estos temas: 2.3.1 SERVIDORES Un servidor no es necesariamente una máquina de última generación grande y monstruosa, no es necesariamente un superordenador; un servidor puede ser desde una computadora vieja, hasta una máquina sumamente potente (ej.: servidores web, bases de datos grandes, etc. Procesadores especiales y hasta varios gigabytes de memoria). Todo esto depende del uso que se le dé al servidor. Si usted lo desea, puede convertir al equipo desde el cual usted está leyendo esto en un servidor instalando un programa que trabaje por la red y a la que los usuarios de su red ingresen a través de un programa de servidor web como Apache. A lo cual podemos llegar a la conclusión de que un servidor también puede ser un proceso que entrega información o sirve a otro proceso. El modelo Cliente-servidor no necesariamente implica tener dos ordenadores, ya que un proceso cliente puede solicitar algo como una impresión a un proceso servidor en un mismo ordenador. 2.3.2 REDES DE COMUNICACIÓN Una Red de Comunicación (Network) es una conexión de diferentes computadoras que pueden comunicarse e intercambiar información, utilizando sus propios recursos o recursos ajenos. Cuando las computadoras conectadas están próximas unas a otras, la red se llama red local (local network). Las redes de comunicaciones están compuestas por nodos, estos son los puntos de conexión en la red que contienen las fronteras comunes entre las diferentes computadoras y terminales de usuarios dentro de una red. El uso generalizado del computador personal (PC) y de la red de área local (LAN) durante la década de los ochenta ha dado lugar a la posibilidad de acceder a información en base de datos remotas; cargar aplicaciones desde puntos de ultramar ; enviar mensajes a otros países y compartir ficheros, todo ello desde un computador personal

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Las redes que permiten todo esto son equipos avanzados y complejos. Su eficacia se basa en la confluencia de muy diversos componentes. El diseño e implantación de una red mundial de ordenadores es uno de los grandes milagros tecnológicos de las últimas décadas. 2.3.3 REDES DE AREA LOCAL (LAN) Una red de área local, red local o LAN (del inglés Local Área Network) es la interconexión de varios ordenadores y periféricos. Su extensión esta limitada físicamente a un edificio o a un entorno de 200 metros o con repetidores podríamos llegar a la distancia de un campo de 1 kilómetro. Su aplicación más extendida es la interconexión de ordenadores personales y estaciones de trabajo en oficinas, fábricas, etc., para compartir recursos e intercambiar datos y aplicaciones. En definitiva, permite que dos o más máquinas se comuniquen. El término red local incluye tanto el hardware como el software necesario para la interconexión de los distintos dispositivos y el tratamiento de la información. Una red de área local LAN) es una red que se utiliza para conectar equipos de una compañía u organización. Con una LAN, un concepto que se remonta a 1970, los empleados de una compañía pueden:  intercambiar información;  comunicarse;  acceder a diversos servicios. Por lo general, una red de área local conecta equipos (o recursos, como impresoras) a través de un medio de transmisión cableado (frecuentemente pares trenzados o cables coaxiales) dentro de un perímetro de unos cien metros. Para espacios más grandes, la red se considera como parte de una red denominada MAN (red de área metropolitana), en la que el medio de transmisión está mejor preparado para enviar señales a través de grandes distancias. COMPONENTES DE HARDWARE DE UNA RED DE AREA LOCAL Una red de área local está compuesta por equipos conectados mediante un conjunto de elementos de software y hardware. Los elementos de hardware utilizados para la conexión de los equipos son:  La tarjeta de red(a veces denominada “acoplador”): Se trata de una tarjeta que se conecta a la placa madre del equipo y que se comunica con el

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medio físico, es decir, con las líneas físicas a través de las cuales viaja la información.  El transceptor (también denominado “adaptador”): Se utiliza para transformar las señales que viajan por el soporte físico en señales lógicas que la tarjeta de red puede manejar, tanto para enviar como para recibir datos.  El tomacorriente (socket en inglés): Es el elemento utilizado para conectar mecánicamente la tarjeta de red con el soporte físico.  El soporte físico de interconexión: Es el soporte (generalmente cableado, es decir que es un cable) utilizado para conectar los equipos entre sí. Los principales medios de soporte físicos utilizados son: o el cable coaxial o el par trenzado; o la fibra óptica.

FIG. 1 Esquema de una red de área local (LAN) 2.3.4 REDES DE AREA EXTENSA (WAN) Una Red de Área Amplia (Wide Area Network o WAN, del inglés), es un tipo de red de computadoras capaz de cubrir distancias desde unos 100km hasta unos 1000 km, dando el servicio a un país o un continente. Un ejemplo de este tipo de redes sería RedIRIS, Internet o cualquier red en la cual no estén en un mismo edificio todos sus miembros (sobre la distancia hay discusión posible). Muchas

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WAN son construidas por y para una organización o empresa particular y son de uso privado, otras son construidas por los proveedores de Internet (ISP) para proveer de conexión a sus clientes. Hoy en día Internet proporciona WAN de alta velocidad, y la necesidad de redes privadas WAN se ha reducido drásticamente mientras que las VPN que utilizan cifrado y otras técnicas para hacer esa red dedicada aumentan continuamente. Normalmente la WAN es una red punto a punto, es decir, red de paquete conmutado. Las redes WAN pueden usar sistemas de comunicación vía satélite o de radio. Fue la aparición de los portátiles y los PDA la que trajo el concepto de redes inalámbricas. Una red de área amplia o WAN (Wide Area Network) se extiende sobre un área geográfica extensa, a veces un país o un continente, y su función fundamental está orientada a la interconexión de redes o equipos terminales que se encuentran ubicados a grandes distancias entre sí. Para ello cuentan con una infraestructura basada en poderosos nodos de conmutación que llevan a cabo la interconexión de dichos elementos, por los que además fluyen un volumen apreciable de información de manera continúa. Por esta razón también se dice que las redes WAN tienen carácter público, pues el tráfico de información que por ellas circula proviene de diferentes lugares, siendo usada por numerosos usuarios de diferentes países del mundo para transmitir información de un lugar a otro. A diferencia de las redes LAN (siglas de "local área network", es decir, "red de área local"), la velocidad a la que circulan los datos por las redes WAN suele ser menor que la que se puede alcanzar en las redes LAN. Además, las redes LAN tienen carácter privado, pues su uso está restringido normalmente a los usuarios miembros de una empresa, o institución, para los cuales se diseñó la red. La infraestructura de redes WAN la componen, además de los nodos de conmutación, líneas de transmisión de grandes prestaciones, caracterizadas por sus grandes velocidades y ancho de banda en la mayoría de los casos. Las líneas de transmisión (también llamadas "circuitos", "canales" o "troncales") mueven información entre los diferentes nodos que componen la red. Los elementos de conmutación también son dispositivos de altas prestaciones, pues deben ser capaces de manejar la cantidad de tráfico que por ellos circula. De manera general, a estos dispositivos les llegan los datos por una línea de entrada, y este debe encargarse de escoger una línea de salida para reenviarlos. A continuación, en la Figura 1, se muestra un esquema general de los que podría ser la estructura de una WAN. En el mismo, cada host está conectada a una red LAN, que a su vez se conecta a uno de los nodos de conmutación de la red WAN.

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Este nodo debe encargarse de encaminar la información hacia el destino para la que está dirigida.

FIG. 2 Esquema de una red de área extensa (WAN)

2.3.5 LOS ULTIMOS AVANCES Las nuevas tecnologías de LAN con mas rápidas y permiten el empleo de aplicaciones multimedia. Actualmente ya existen redes que emplean el modo de transferencia asíncrono (ATM, Asyncronous Transfer Mode) y LAN con Ethernet que son entre 10 y 15 veces más rápidas que las LAN corrientes. Los avances en la forma en que una red encamina la información han permitido que los datos circulen directamente desde el ordenador de origen hasta el de destino sin interferencia de otras computadoras. Esto ha mejorado la transmisión de flujos continuos de datos, como señales de audio o de video, y en el momento es muy común el uso de tele y video-conferencias desde un sitio cualquiera del planeta a otro. Con el advenimiento del uso de fibra óptica, redes de microondas y sistema satelital se ha mejorado la cantidad y la rapidez con que se puede transportar la información de un sitio a otro.

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Últimamente la tecnología celular CDPD ha incursionado en la transmisión de datos y se perfila como una alternativa en este campo, aun cuando por el momento la rata de velocidad aun es muy baja. Próximamente con el desarrollo de los satélites de baja órbita (LEO) se tendrá otro medio de transmisión de datos que cubrirá prácticamente todo el planeta. 2.3.6 COMPONENTES BASICOS DE UN SOFTWARE DE PRESENTACION La función primordial de un software de presentación es la de poder representar en forma tabular o grafica los datos o variables de proceso, de tal forma que sean fácilmente reconocibles y manejables por el operador de la planta, de tal manera que este pueda controlar el proceso y tomar las acciones del caso. Existen en el mercado diversas compañías que proveen estos paquetes de aplicación, cada uno con su propia tecnología y manera peculiar de manejo. Aun cuando no existe una definición tan clara a nivel académico de estos conceptos, para nuestro estudio particular a continuación indicamos los principales componentes básicos de un software de este tipo: 2.3.6.1

VALIDACION DE DATOS

Este es un modulo e software que permite recibir, comparar y validar los valores recibidos de campo. Aun cuando esta función muchas veces recae en el software de control del PLC o RTU, se utiliza también en el MMI para prevenir al operador de un dato erróneo o fuera de rango. 2.3.6.2

DESPLIEGUES GRAFICOS

Usualmente existe un modulo o paquete para la elaboración de dibujos, formas, gráficos, etc., donde se representa pictóricamente la planta y/o varios de sus subsistemas. Muchos MMI permiten la utilización de paquetes convencionales tales como Paint Brush, Story-Board, AutoCad, etc. También existen sin embargo algunos cuyo medio de edición de gráficos viene incorporado y es propietario de la compañía fabricante. En conjunto con este modulo se debe disponer de una aplicación que permita que una vez concluido el despliegue, se asocien los campos asignados con las variables, con la base de datos del sistema. De esta forma cuando llega una variable de campo, se actualiza la base de datos y este cambio o modificación es mostrado en la pantalla del operador.

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FIG. 3 Esquema típico de un despliegue para un computador de flujo. 2.3.6.3

TENDENCIAS

Otra función que debe proveer el MMI es la de poder desplegar gráficas de tendencias en tiempo real de las variables del proceso. Normalmente estos paquetes pueden manejar simultáneamente varias variables en la gráfica, y se permite hacer ZOOM tanto en tiempo como en magnitud. Muchos sistemas permiten tener abiertas al tiempo varias ventanas de tendencias. 2.3.6.4

DATOS HISTORICOS

Una aplicación muy importante es la de permitir almacenar datos históricos. Dependiendo de la capacidad de disco (o discos) asignados a esta función se pueden tener datos de días, meses o años anteriores. La practica común es guardar los datos instantáneamente cada hora, los datos de las variables horarias cada día y almacenarlos durante un mes. Los datos diarios

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se guardan cada mes durante un año, y los datos mensuales cada año almacenándolos según lo deseado. Naturalmente estos periodos son muy aproximados y varían según la necesidad de cada cliente y sistema. 2.3.6.5

ALARMAS

Generalmente hay un modulo dedicado exclusivamente a Alarmas, dado lo primordial de este aspecto para el proceso. Normalmente se deja un área de la pantalla para recibo secuencial de las alarmas. Muchos sistemas emplean prioridades para el envió de ciertas alarmas, y estas se despliegan en la consola del operador sobreponiéndose a lo existente en la pantalla. Como norma general se emplea un código de colores así: Rojo para alarmas graves, Amarillo para Alerta o prevención, Verde es condición normal y amarillo en Standy-by o mantenimiento. Sin embargo este código no es mandatario y se adapta a las necesidades del usuario. 2.3.6.6

APLICACIONES ADMINISTRATIVAS

Algunos software MMI incluyen en forma estándar o como opciones módulos para manejo de estadísticas, análisis del proceso, modelamiento del proceso, simulación, manejo de mantenimiento del sistema., las cuales son útiles para complementar la operación básica del software de presentación.

2.4 SISTEMA DCS. APLICACIÓN SISTEMA I.A. DE FOXBORO Existen diversas compañías a nivel internacional que desarrollan sistemas completos donde se involucra tanto hardware como software con el fin de proporcionar soluciones de ingeniería para las distintas empresas públicas o privadas, plantas industriales, etc. Dentro de las más grandes e importantes podemos nombrar compañías tales como FOXBORO, HONEYWELL, BRISTOL BABCOCK, SIEMENS, ABB, VALMET, MOTOROLA, etc. Por ser de interés para el presente trabajo mencionaremos los conceptos generales del software de presentación I.A. desarrollado por la compañía FOXBORO. La compañía Foxboro ha proporcionado soluciones a la industria en lo referente a instrumentación y control desde 1930. La introducción en 1987 de la arquitectura I/A dio un mayor impulso al desarrollo del hardware y el software de

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automatización debido al concepto de inteligencia distribuida introducida con este sistema. En este sistema se emplea el concepto de inteligencia distribuida según el cual el control no esta centralizado en un punto, sino que el manejo del conjunto se efectúa en forma coordinada mediante varios procesadores, cada uno de los cuales aporta una parte o una función del todo. En la actualidad FOXBORO proporciona soluciones de automatización integradas mediante avanzados instrumentos y sistemas, combinando control regulatorio, control avanzado, manejo o recetas, conexión sistema SCADA y en general ingeniería aplicada a cualquier necesidad de manejo de procesos en la industria.

FIG. 4 Esquema de un sistema típico de I.A. A continuación se describe cada uno de los dispositivos de hardware allí mostrados. AW: Aplication Workstation: es un computador marca SUN que se utiliza usualmente como HOST. Sin embargo puede si es necesario correr otras aplicaciones. AP: Aplication Processor: es un computador marca SUN que puede correr diversas aplicaciones como por ejemplo manejo de datos históricos, lógica de control, etc. Puede utilizarse también como HOST.

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WP: Workstation Processor: también es un computador tipo SUN. Se utiliza como estación de trabajo, pero depende de un AW o de un AP. PW: Personal Workstation: es un computador no necesariamente SUN tipo escritorio utilizado para monitoreo. Depende de un A W o de un AP. CP: Controlador de Proceso: es una unidad que viene generalmente en gabinete o Rack. Allí se encuentra la lógica de control de proceso que se este manejando. Se conecta a los dispositivos de entrada y salida (I/O) mediante el bus de campo (feld bus). COM: Communication Processor: es el dispositivo encargado de manejar las comunicaciones del sistema. Utiliza puertos RS-232 y se comunica con terminales tipo VT-100 otro dispositivo que emule terminales. GW: Gate Way: es un dispositivo que permite comunicaciones mediante el protocolo MOD-BUS. I/O: Inpuy/Output: son las tarjetas de interface para los instrumentos de campo. Adecuan o adaptan la señal que viene del elemento electrónico de campo y lo colocan con el protocolo y el nivel que requiere el CP. DNBI: Dual Node Bus Interface: permite comunicaciones entre AW, AP o WP y los demás dispositivos de la red del sistema. Desde el punto de vista de software el sistema I/A provee entre otros los siguientes módulos. Fox Draw: es una herramienta para elaboración de despliegues gráficos que incluye una extensa librería de símbolos ISA, botones, figuras de procesos tales como: válvulas, reguladores, etc. Que permiten una rápida y eficiente representación de la planta de proceso deseado. Data for Windows: paquete de aplicación que permite integrar mensajes y valores de proceso en los programas standard de computadores portátiles basados en Windows. Foxmaint: herramienta de predicción para manejo y administración de servicios de mantenimiento. foxAmi: software de manejo de administración simplifica la reconstrucción de eventos del proceso mediante asociaciones de tiempo, alarmas, acciones del operador u otra información del sistema.

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foxEDM: una herramienta para manejo de documentos P&ID, especificaciones de equipo, procedimientos de operación y acceso a bases de datos. Foxremote: paquete de aplicación de software que permite habilitar mediante un enlace de modem facilidades de diagnostico, mantenimiento o configuración en forma remota. foxAnalyst: es una herramienta gráfica con funciones de estadística y análisis de proceso de la información. foxWatch: es una familia de servicios que proporcionan una forma modular de soporte en Hardware y Software, incluyendo equipos o subsistemas embebidos de terceros. Los sistemas I/A manejan el concepto de Control Distribuido cuyas ventajas básicas se resumen a continuación: El procesamiento de la información no esta concentrado en un computador central, si no que esta distribuido a lo largo del conjunto de estaciones de trabajo. Esto releva al computador principal de varias tareas que son realizadas en forma inter-independiente por otras unidades. Las estaciones de trabajo proporcionan información rápida a los operadores o personas que deben tomar prontas decisiones a nivel local. El conjunto en general es más confiable dado que cada estación de trabajo corre de manera independiente o en conjunto con el computados principal. Usualmente se emplea nodos redundantes donde se requiere mayor confiabilidad o donde halla un cuello de botella en el sistema. Los recursos del sistema, discos, impresoras, etc. Pueden ser compartidos a través del sistema lo cual optimiza el uso de recursos. Si el sistema esta bien configurado el compartir recursos es transparente al usuario pues este parece estar accesando en forma exclusiva el procesador. En un mismo día el Gerente del sistema puede monitorear las operaciones del sistema y tomar reportes del mismo. El ingeniero de mantenimiento puede estar corriendo diagnósticos, entre tanto el operador de planta chequea mensajes de alarmas en la estación de trabajo y llamar a un despliegue en particular para analizar y resolver un problema en campo.

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El personal en administración puede producir reportes, datos históricos, estadísticas mediante programas standard de procesador de palabra o de hoja electrónica, mientras que personal en un sitio remoto puede conectar su lap-top y revisar un equipo particular, la flexibilidad del sistema permite esta serie de actividades en forma simultanea. En resumen el sistema I/A de FOXBORO satisface las necesidades de automatización de planta y procesos en la industria disponiendo de varios niveles en forma modular, pudiendo ir creciendo a medida de los requerimientos, brindando un sistema tolerante a fallas y permitiendo una arquitectura abierta que permite integrar equipos o subsistemas de terceros.

2.5 CONCEPTOS SOBRE EL SISTEMA SCADA 2.5.1 CONCEPTOS BÁSICOS DEL SISTEMA SCADA Los sistemas SCADA (Supervisory Control And Data Adquisition) son aplicaciones de software, diseñadas con la finalidad de controlar y supervisar procesos a distancia. Se basan en la adquisición de datos de los procesos remotos. Se trata de una aplicación de software, especialmente diseñada para funcionar sobre ordenadores en el control de producción, proporcionando comunicación con los dispositivos de campo (controladores autónomos, autómatas programables, etc.) y controlando el proceso de forma automática desde una computadora. Además, envía la información generada en el proceso productivo a diversos usuarios, tanto del mismo nivel como hacia otros supervisores dentro de la empresa, es decir, que permite la participación de otras áreas como por ejemplo: control de calidad, supervisión, mantenimiento, etc. Cada uno de los items de SCADA (Supervisión, Control y Adquisición de datos) involucran muchos subsistemas, por ejemplo, la adquisición de los datos puede estar a cargo de un PLC (Controlador Lógico Programable) el cual toma las señales y las envía a las estaciones remotas usando un protocolo determinado, otra forma podría ser que una computadora realice la adquisición vía un hardware especializado y luego esa información la transmita hacia un equipo de radio vía su puerto serial, y así existen muchas otras alternativas. Las tareas de Supervisión y Control generalmente están mas relacionadas con el software SCADA, en él, el operador puede visualizar en la pantalla del computador de cada una de las estaciones remotas que conforman el sistema, los estados de ésta, las situaciones de alarma y tomar acciones físicas sobre algún equipo lejano, la comunicación se realiza mediante buses especiales o redes LAN. Todo esto se

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ejecuta normalmente en tiempo real, y están diseñados para dar al operador de planta la posibilidad de supervisar y controlar dichos procesos. Estos sistemas actúan sobre los dispositivos instalados en la planta, como son los controladores, autómatas, sensores, actuadores, registradores, etc. Además permiten controlar el proceso desde una estación remota, para ello el software brinda una interfaz gráfica que muestra el comportamiento del proceso en tiempo real. Generalmente se vincula el software al uso de una computadora o de un PLC, la acción de control es realizada por los controladores de campo, pero la comunicación del sistema con el operador es necesariamente vía computadora. Sin embargo el operador puede gobernar el proceso en un momento dado si es necesario. Un software SCADA debe ser capaz de ofrecer al sistema:  Posibilidad de crear paneles de alarma, que exigen la presencia del operador para reconocer una parada o situación de alarma, con registro de incidencias.  Generación de datos históricos de las señale de planta, que pueden ser volcados para su proceso sobre una hoja de cálculo.  Ejecución de programas, que modifican la ley de control, o incluso anular o modificar las tareas asociadas al autómata, bajo ciertas condiciones. Posibilidad de programación numérica, que permite realizar cálculos aritméticos de elevada resolución sobre la CPU del ordenador. Existen diversos tipos de sistemas SCADA dependiendo del fabricante y sobre todo de la finalidad con que se va a hacer uso del sistema, por ello antes de decidir cual es el más adecuado hay que tener presente si cumple o no ciertos requisitos básicos:  Todo sistema debe tener arquitectura abierta, es decir, debe permitir su crecimiento y expansión, así como deben poder adecuarse a las necesidades futuras del proceso y de la planta.  La programación e instalación no debe presentar mayor dificultad, debe contar con interfaces gráficas que muestren un esquema básico y real del proceso  Deben permitir la adquisición de datos de todo equipo, así como la comunicación a nivel interno y externo (redes locales y de gestión)  Deben ser programas sencillos de instalar, sin excesivas exigencias de hardware, y fáciles de utilizar, con interfaces amigables para el usuario.

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2.5.2 FUNCIONES PRINCIPALES DEL SISTEMA  Supervisión remota de instalaciones y equipos: Permite al operador conocer el estado de desempeño de las instalaciones y los equipos alojados en la planta, lo que permite dirigir las tareas de mantenimiento y estadística de fallas.  Control remoto de instalaciones y equipos: Mediante el sistema se puede activar o desactivar los equipos remotamente (por ejemplo abrir válvulas, activar interruptores, prender motores, etc.), de manera automática y también manual. Además es posible ajustar parámetros, valores de referencia, algoritmos de control, etc.  Procesamiento de datos: El conjunto de datos adquiridos conforman la información que alimenta el sistema, esta información es procesada, analizada, y comparada con datos anteriores, y con datos de otros puntos de referencia, dando como resultado una información confiable y veraz.  Visualización gráfica dinámica: El sistema es capaz de brindar imágenes en movimiento que representen el comportamiento del proceso, dándole al operador la impresión de estar presente dentro de una planta real. Estos gráficos también pueden corresponder a curvas de las señales analizadas en el tiempo.  Generación de reportes: El sistema permite generar informes con datos estadísticos del proceso en un tiempo determinado por el operador.  Representación se señales de alarma: A través de las señales de alarma se logra alertar al operador frente a una falla o la presencia de una condición perjudicial o fuera de lo aceptable. Estas señales pueden ser tanto visuales como sonoras.  Almacenamiento de información histórica: Se cuenta con la opción de almacenar los datos adquiridos, esta información puede analizarse posteriormente, el tiempo de almacenamiento dependerá del operador o del autor del programa.  Programación de eventos: Esta referido a la posibilidad de programar subprogramas que brinden automáticamente reportes, estadísticas, gráfica de curvas, activación de tareas automáticas, etc. 2.5.3 TRANSMISIÓN DE LA INFORMACIÓN Los sistemas SCADA necesitan comunicarse vía red, puertos GPIB, telefónica o satélite, es necesario contar con computadoras remotas que realicen el envió de datos hacia una computadora central, esta a su vez será parte de un centro de control y gestión de información.

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Para realizar el intercambio de datos entre los dispositivos de campo y la estación central de control y gestión, se requiere un medio de comunicación, existen diversos medios que pueden ser cableados (cable coaxial, fibra óptica, cable telefónico) o no cableados (microondas, ondas de radio, comunicación satelital). Cada fabricante de equipos para sistemas SCADA emplean diferentes protocolos de comunicación y no existe un estándar para la estructura de los mensajes, sin embargo existen estándares internacionales que regulan el diseño de las interfaces de comunicación entre los equipos del sistema SCADA y equipos de transmisión de datos. Un protocolo de comunicación es un conjunto de reglas y procedimientos que permite a las unidades remotas y central, el intercambio de información. Los sistemas SCADA hacen uso de los protocolos de las redes industriales. La comunicación entre los dispositivos generalmente se realiza utilizando dos medios físicos: cable tendido, en la forma de fibra óptica o cable eléctrico, o radio. En cualquiera de los casos se requiere un MODEM, el cual modula y demodula la señal. Algunos sistemas grandes usan una combinación de radio y líneas telefónicas para su comunicación. Debido a que la información que se transmite sobre un sistema SCADA debería ser pequeño generalmente la velocidad de transmisión de los modem suele ser pequeño. Muchas veces 300bps (bits de información por segundo) es suficiente. Pocos sistemas SCADA, excepto en aplicaciones eléctricas, suelen sobrepasar los 2400bps, esto permite que se pueda usar las líneas telefónicas convencionales, al no superar el ancho de banda físico del cable. 2.5.4 COMUNICACIONES En una comunicación deben existir tres elementos necesariamente:  Un medio de transmisión, sobre el cual se envían los mensajes  Un equipo emisor que puede ser el MTU  Un equipo receptor que se puede asociar a los RTU´s. En telecomunicaciones, el MTU y el RTU son también llamados Equipos terminales de datos (DTE, Data Terminal Equipments). Cada uno de ellos tiene habilidad de generar una señal que contiene la información a ser enviada. Asimismo, tienen la habilidad para descifrar la señal recibida y extraer la información, pero carecen de una interfaz con el medio de comunicación.

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La figura siguiente muestra la conexión de los equipos con las interfaces para el medio de comunicación. Los módems, llamados también Equipo de Comunicación de Datos (DCE, Data Communication Equipment), son capaces de recibir la información de los DTE´s, hacer los cambios necesarios en la forma de la información, y enviarla por el medio de comunicación hacia el otro DCE, el cual recibe la información y la vuelve a transformar para que pueda ser leído por el DTE.

FIG. 5 Esquema de conexión de equipos e interfaces de comunicación 2.5.5 ELEMENTOS DEL SISTEMA Un sistema SCADA esta conformado por:  Interfaz Operador Máquinas: Es el entorno visual que brinda el sistema para que el operador se adapte al proceso desarrollado por la planta. Permite la interacción del ser humano con los medios tecnológicos implementados.  Unidad Central (MTU): Conocido como Unidad Maestra. Ejecuta las acciones de mando (programadas) en base a los valores actuales de las variables medidas. La programación se realiza por medio de bloques de programa en lenguaje de alto nivel (como C, Basic, etc.). También se encarga del almacenamiento y procesado ordenado de los datos, de forma que otra aplicación o dispositivo pueda tener acceso a ellos.  Unidad Remota (RTU): Lo constituye todo elemento que envía algún tipo de información a la unidad central. Es parte del proceso productivo y necesariamente se encuentra ubicada en la planta.  Sistema de Comunicaciones: Se encarga de la transferencia de información del punto donde se realizan las operaciones, hasta el punto donde se supervisa y controla el proceso. Lo conforman los transmisores, receptores y medios de comunicación.  Transductores: Son los elementos que permiten la conversión de una señal física en una señal eléctrica (y viceversa). Su calibración es muy importante para que no haya problema con la confusión de valores de los datos.

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INTERFAZ OPERADOR - MAQUINA

UNIDAD CENTRAL

(INTERFAZ GRAFICA)

UNIDAD REMOTA

Figura 2: Esquema de los elementos de un sistema Scada En la siguientePROCESO figura se observa un esquema referente a las conexiones del MTU y el operador, y del RTU con los dispositivos de campo TRANSDUCTOR (sensores, actuadores)

FIG. 6 Esquema de los elementos de un sistema SCADA En la siguiente figura se observa un esquema referente a las conexiones del MTU y el operador, y del RTU con los dispositivos de campo (sensores, actuadores).

FIG. 7 Esquema del conexionado para el MTU y el RTU La RTU es un sistema que cuenta con un microprocesador e interfaces de entrada y salida tanto analógicas como digitales que permiten tomar la información del proceso provista por los dispositivos de instrumentación y control en una localidad remota y, utilizando técnicas de transmisión de datos, enviarla al sistema central.

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Un sistema puede contener varios RTUs; siendo capaz de captar un mensaje direccionado hacia él, decodificando lo actuando, respondiendo si es necesario, y esperar por un nuevo mensaje La MTU, bajo un software de control, permite la adquisición de la data a través de todas las RTUs ubicadas remotamente y brinda la capacidad de ejecutar comandos de control remoto cuando es requerido por el operador. Normalmente el MTU cuenta con equipos auxiliares como impresoras y memorias de almacenamiento, las cuales son también parte del conjunto MTU. En muchos casos el MTU debe enviar información a otros sistemas o computadoras. Estas conexiones pueden ser directas y dedicadas o en la forma de una red LAN. La conexión entre el RTU y los dispositivos de Campo es muchas veces realizados vía conductor eléctrico. Usualmente, el RTU provee la potencia para los actuadores y sensores, y algunas veces éstos vienen con un equipo de soporte ante falla en la alimentación de energía (UPS, uninterruptible power supply). La data adquirida por la MTU se presenta a través de una interfaz gráfica en forma comprensible y utilizable, y más aun esta información puede ser impresa en un reporte.

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FIG. 8 Esquema de conexiones de los elementos de un sistema Scada

FIG. 9 Esquema de conexiones de la RTU Período de Escaneo Uno de los aspectos importantes que debe ser considerado es el tiempo de escaneo de los RTU´s por el MTU, que se define como el tiempo que demora el MTU en realizar una comunicación con cada uno y todos los RTU´s del sistema. Uno de los factores que determina el tiempo de escaneo es el número de RTU´s, en general a mayor número de RTU´s mayor el tiempo de escaneo. Un segundo factor a ser considerado es la cantidad de datos a ser transmitido el cual puede variar entre un par de estados a cientos de estados lo cual incrementa el tiempo de escaneo. Otro factor importante es el número de bits por segundo que puede soportar el medio de transmisión el cual determina el material del medio y el tipo de modulación. Así como el MTU busca y encuentra cada RTU, el RTU busca y encuentra cada sensor y actuador a los cuales está conectado. Esta búsqueda se realiza a mucha mayor velocidad del MTU hacia los RTU. 2.5.6 DISPOSITIVOS DE CAMPO Y CABLEADO

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Los dispositivos de campo con los que se dispone en un sistema SCADA son de diversos tipos y en cada uno de ellos existen parámetros de selección, desde el rango de trabajo, precisión, dimensiones, precio, etc., los cuales hacen que cada sistema sea un caso particular aunque todos ellos tienen siempre características comunes. Un detalle que a veces no se toma en cuenta es que los sensores actuadores y el cableado entre ellos también cuestan, generalmente cuestan tres o cuatro veces más que el RTU mismo, UPS, y equipos de comunicaciones para un lugar determinado. Otro punto importante es que un sensor cuya lectura puede ser leída directamente por el operador humano, generalmente cuesta menos que un sensor cuya lectura debe ser leído por un RTU, esto es sencillamente por el sistema de acondicionamiento que debe ser usado. Aún más, un costo adicional debe ser incorporado por el cableado de los equipos hacia el RTU. Alambre de cobre es usado generalmente, porque las señales son generalmente de bajo voltaje. En muchas aplicaciones, un blindaje debe ser adicionado sobre el hilo de cobre para prevenir interferencia electromagnética o ruido sobre la señal. Esto generalmente se manifiesta como un recubrimiento de PVC flexible sobre los conductores. Generalmente los dispositivos de campo no suelen tener borneras suficientes como para poder realizar todos los empalmes necesarios para el funcionamiento del sistema, deben utilizarse cajas de paso o cajas terminales donde se pueden realizar las uniones de los puntos que se desean empalmar. Muchas veces los cables deben llegar al RTU y salir de él, en ese caso siempre se tiene un tablero de conexiones cerca al equipo que puede incluir pequeños elementos de mando y supervisión como displays, pulsadores, leds indicadores e inclusive albergar otros dispositivos como fuentes y dispositivos de protección y control auxiliar. Todos estos dispositivos deben estar debidamente documentados. Esto se realiza mediante planos y manuales de instrucciones. Además todas las licencias, software y protocolos de operación deben ser adjuntados. El costo de los trabajos de ingeniería puede llegar a representar el 50% del costo total del proyecto a diferencia de proyectos no automatizados donde puede llegar a 10% o 15%.

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Los requerimientos de mantenimiento para un sistema SCADA no son muy diferentes de los requerimientos de mantenimiento de otra alta tecnología de sistemas de control. Los equipos de comunicación, módems, radio y drivers de protocolo no son la excepción. Calibración, validación, y servicio de estos equipos requieren equipo especial y entrenamiento de personal calificado. Este tipo de servicio suele ser muy especializado y uno debe proveer este tipo de gastos de mantenimiento. Los sensores y actuadores generalmente tienen un comportamiento en donde su eficiencia va disminuyendo con respecto al tiempo debido a efectos de desgaste y condiciones ambientales. El ingeniero debe proveer la posibilidad de un control manual en caso de reemplazo del equipo para no interferir con el sistema. En conclusión el mantenimiento de ésta clase de sistemas suele depender de la magnitud del proyecto pero en general se debe brindar un mantenimiento general regular una o dos veces al año mínimo, donde se verifiquen los parámetros de calibración, se realicen pruebas dinámicas y estáticas a los equipos y se observe el estado físico de los mismos. 2.6 NIVEL DE INSTRUMENTACION Este nivel es el que toma la variable física (presión, flujo, etc.) y la convierte en una señal que puede ser leída o interpretada (por ejemplo una carta gráfica, el desplazamiento de una aguja, un contador, etc.). Para el caso especifico de un sistema SCADA se maneja la instrumentación de tipo electrónico, allí la variables física se convierte a una señal eléctrica (usualmente de corriente de 4-20 mA o de voltaje de 1-5 voltios. 2.7 NIVEL DE RTU La unidad terminal remota o RTU es un dispositivo, inteligente microprocesado que recoge, almacena y procesa la información que viene de la instrumentación de campo. La RTU usualmente consta de tres partes básicas; la de entrada y salidas, la CPU y la de comunicaciones. La parte de entradas/salidas esta compuesta por una serie de tarjetas de diversos tipos, de acuerdo a la señal que va a recibir. La CPU es la parte inteligente de la RTU, se basa en procesadores 80186, 80386 o mas avanzados. Allí existen también memorias RAM, PROM y EPROM, que poseen varios módulos preprogramados que permiten hacer cálculos, controles, comandos, etc., con los cuales se puede manejar los procesos en la forma en que se desee.

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También en base a las memorias se puede almacenar los datos históricos de las variables deseadas durante un tiempo determinado (de acuerdo naturalmente a la capacidad de la memoria). Finalmente existe la parte de puertos de comunicaciones cuya función es tomar la información en forma digital y colocarla en un puerto (usualmente tipo RS232, similar a los de un computador PC) para ser posteriormente transmitida al centro de control vía el nivel de comunicaciones. 2.8 NIVEL DE COMUNICACIONES Es el encargado de tomar la información de la RTU y transmitirla por el medio escogido hasta el Centro de Control. Existe infinidad de medios de comunicación y la elección de cual es el más apropiado depende de diferentes circunstancias dentro de las cuales se cuenta, el costo, la disponibilidad del medio, la velocidad de transmisión, la confiabilidad requerida, etc. A continuación indicamos los medios mas usados:  Línea Telefónica: consiste en un par de hilos telefónicos que van desde la RTU hasta el computador del Centro de Control. Es fácil de instalar, relativamente económico, pero tiene un nivel de confiabilidad moderado.  Radio de Comunicaciones: usualmente se emplean equipos de radio en la banda de UHF (Ultra-alta-frecuencia) o VHF (muy-alta-frecuencia). Se requiere hacer estudio de propagación, disponer de estaciones repetidoras, es moderadamente costoso y brinda mayor confiabilidad que la línea telefónica.  Microondas: es también un sistema de radio pero en frecuencias del orden de los Gigahertz, es más costoso que los anteriores pero más confiable, tiene el inconveniente que requiere línea de vista para su propagación lo que limita la distancia de cubrimiento.  Sistema Satelital: se basa en la transmisión y recepción mediante un satélite geoestacionario colocado aproximadamente a 36.000 kms de la tierra, de tal forma que no hay obstáculos y la comunicación es continua (salvo en los equinoccios donde hay una interrupción de 5-8 minutos cuando ocurre). Su confiabilidad es alta, comparable con los microondas.

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Es muy usada para cubrir grandes distancias y en sitios de difícil cubrimiento.

FIG. 10 Esquema de comunicaciones UHF y satelital

2.8 NIVEL DE CENTRO DE CONTROL Esta compuesto por un conjunto de computadores, periféricos y programas de software que realiza el procesamiento de las señales. Usualmente existe también un equipo de interface de comunicaciones (llamado Front-End) cuya función es recibir la información de los diferentes canales de comunicaciones procesarlas y agruparlas para ser enviada a los computadores, servidores mediante una red LAN. A esta red están conectados los diferentes dispositivos de Centro de Control, los cuales básicamente constan de los siguientes: Computadores Servidores: son las unidades principales usualmente de mayor capacidad y rapidez. Recibe la información de las innumerables señales desde el sitio y los maneja en una gran base de datos de tiempo real.

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La configuración mas utilizada es la de Hot-Stand by, donde se conectan dos computadores similares en paralelo (a través de la red) en tal forma que uno es el principal y el otro es el de respaldo. El servidor principal esta continuamente actualizando la base de datos del otro, este a su vez esta constantemente monitoreando al principal y en caso de falla de este toma el comando. De esta forma se le brinda una confiabilidad muy alta al sistema. Estaciones de Trabajo: son computadores dedicados para el manejo y operación del proceso. Allí se muestra en forma gráfica los diferentes procesos, en forma de despliegues y se pueden observar los valores de flujo, presión, temperatura y alarmas se pueden obtener tendencias, reportes, etc. Las gráficas están compuestas de dos partes, el dibujo propiamente dicho denominado “Back Ground” el cual es fijo, y la información de las señales o valores de las variables, denominado “Foreground” el cual es dinámico y proviene de la base de datos en tiempo real manejada por los servidores. Otros Computadores: dependiendo de las necesidades pueden existir otros computadores tales como el de ingeniería, el administrativo, de entretenimiento, etc., que realiza las respectivas funciones.

2.9 NIVEL DE APLICACIONES AVANZADAS También pueden existir computadores de aplicaciones avanzadas que permiten optimizar el sistema SCADA brindando funciones tales como:  Modelamiento del Gasoducto/Oleoducto EN TIEMPO REAL.  Detección de fugas.  Análisis predictivo.  Tiempo de supervivencia  Proyección a largo plazo  Análisis de inventarios Este software es muy poderoso y de grandes ventajas en la operación, mantenimiento y planeación de redes de gasoductos, oleoductos, etc.

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La información generada en el sistema SCADA puede ser utilizada por el MIS (Sistema de Información Gerencial) para manejos administrativos de acuerdo a lo requerido en cada empresa.

CONCLUSIONES

En el mercado existen a nivel mundial numerosas compañías de instrumentación y software dedicados a la venta y servicios para medición, monitoreo y/o automatización de plantas e industrias. Muchas de estas compañías tienen representación o distribución de sus productos en Colombia bien sea a través de contratos de exclusividad, de representación, de distribución o de simple venta, siendo en cada caso diferente las condiciones de acuerdo a los compromisos y responsabilidades entre las partes. Deseamos hacer algunas consideraciones que se deben de tener en cuenta al elegir y escoger un determinado equipo. Desde el punto de vista técnico se debe analizar las condiciones del proceso y definir las especificaciones técnicas del mismo, en especial cuanto a la aplicación. Muchos equipos y sistemas que se han instalados perecen en el campo por falta de atención, y/o capacitación del personal. Creemos que muchas compañías que

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han tenido éxito son precisamente debido al cuidado en dar soporte a sus equipos y mantener viva su marca a través del servicio de postventa al cliente.

BIBLIOGRAFIA

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