"DISEÑO DE UN SCADA"
Autor: Janmarco Rojas Nava
Profesor Guía: Juan Cardillo
Proyecto de Grado presentado ante la ilustre Universidad de los Andes
como requisito final para optar al título de Ingeniero de Sistemas.
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS
(Mayo, 2000)
Reconocimiento
AGRADECIMIENTOS
A La Universidad de Los Andes por abrirme sus puertas.
A la Compañía Anónima, Aguas de Mérida (AguaMerCA).
Al Jefe del Centro de Control de Operaciones, el Ingeniero Eduardo Rodríguez.
A los Operadores del Centro de Control de Operaciones:
Aurelio Carrero.
Alberto Cobarrubias.
Miguel Balza.
Luis Alejandro Ramírez.
A mi tutor en Aguas de Mérida, el Ingeniero Wladimir Dávila y al Electromecánico José
Casique ya que sin su ayuda no hubiera podido culminar con éxito este proyecto.
A todo el personal de la Planta de Tratamiento Eduardo Jáuregui.
A mi tutor legal, el Profesor Juan Cardillo por brindarme la oportunidad de trabajar a su
lado y por enseñarme a ser un mejor ingeniero.
A mi tutora auxiliar, la Profesora Flor Narciso que me estuvo ayudando desde un principio.
A todo el grupo de trabajo del LASDAI en especial a Héctor Márquez y el profesor Edgar
Chacón.
Al profesor Jesús Calderón por su incomparable ayuda.
A mis amigos Ulises Estecche y Jesús Ramírez por darme siempre una mano.
A mi gran amiga María Matilde Chinappi que siempre estuvo brindándome su apoyo.
A toda la comunidad de SCADA en INTERNET, en especial a los ingenieros Félix Blanco
y Carlos Ríos de la National Instruments.
A todas las personas que sin su ayuda no habría podido lograr este proyecto.
A todos ellos Gracias.
Reconocimiento
RESÚMEN
Desde hace varios años, la Compañía Anónima Aguas de Mérida (AguaMerCA) se
ha preocupado por la mejora y automatización de todos los procesos que involucran el
tratamiento del agua, la cual tiene que pasar por una serie de etapas para poder ser
distribuida en forma de agua potable a la zona metropolitana de nuestro estado.
En un proyecto realizado hace varios años atrás para la automatización de estos
procesos, se logró la implantación de un Centro de Control de Operaciones que consiste de
un sistema SCADA, el cual posee comunicación remota por medio del sistema MOSCAD
de Motorola. Cada dato (variable) es almacenado en una Base de Datos que trabaja bajo el
sistema S/3 SCADATM.
El sistema SCADA actual posee algunos inconvenientes, los cuales lo hacen
incompatible con una visión integradora de la empresa. Por esta razón, este proyecto tiene
como finalidad el diseño de una Interfaz Gráfica de Usuario (IGU) para el sistema SCADA,
que replique el comportamiento actual y que incorpore algunas tareas necesarias para la
gestión del área de operaciones, usando los estándares en este desarrollo.
Descriptores Cota
Control de Procesos, TS156.8 Automatización, R6
Mejoramiento.
Reconocimiento
CONTENIDO
Agradecimientos............................................................................................................... ii
Resúmen............................................................................................................................ iii
Tabla de Contenido.......................................................................................................... iv
Índice de Figuras.............................................................................................................. ix
Índice de Tablas.............................................................................................................. xii
Introducción...................................................................................................................... 1
1 SCADA.............................................................................................................. 1-1
1.1 SISTEMAS SCADA......................................................................................... 1-1
1.1.1 Requisitos............................................................................................... 1-2
1.1.2 Prestaciones............................................................................................ 1-2
1.1.3 Módulos de un SCADA......................................................................... 1-3
1.1.4 Cómo se selecciona un SCADA............................................................ 1-4
1.2 SOFTWARE PARA EL DESARROLLO DE SCADA's............................. 1-4
1.2.1 LOOKOUT............................................................................................ 1-4
Arquitectura Basada en Objetos............................................................. 1-5
Objeto.................................................................................................... 1-5
Funcionalidad........................................................................................ 1-6
Parámetros............................................................................................. 1-6
Base de Datos........................................................................................ 1-8
Data Members....................................................................................... 1-9
Logical Data Members.......................................................................... 1-9
Numeric Data Members........................................................................ 1-10
Text Data Members................................................................................ 1-13
(Implicit) Data Members........................................................................ 1-14
Clases de Objeto..................................................................................... 1-14
Conexiones entre Objetos....................................................................... 1-15
Reconocimiento
Estrategia de Control............................................................................. 1-16
Procesamiento con Manejo de Eventos................................................. 1-16
Servicios de Entorno.............................................................................. 1-17
Servicio de Comunicación por Puerto Serial......................................... 1-17
Servicio de Base de Datos...................................................................... 1-18
Servicio de Gráficos............................................................................... 1-18
Servicio de Alarmas............................................................................... 1-18
Servicio de Multimedia.......................................................................... 1-18
Servicio de Seguridad............................................................................ 1-19
Servicio de Registros Históricos............................................................ 1-19
Servicio ODBC...................................................................................... 1-19
Servicio DDE......................................................................................... 1-19
Servicio de Redes................................................................................... 1-19
Servicio de Redundancia........................................................................ 1-20
1.2.2 S/3 SCADATM.........................................................................................1-20
Tecnologías de Información Industrial S/3............................................ 1-20
S/3 Total Vision...................................................................................... 1-20
S/3 Architect........................................................................................... 1-21
S/3 NXS Communications Server.......................................................... 1-21
S/3 DDSLink........................................................................................... 1-21
S/3 InstAlarm.......................................................................................... 1-21
S/3 Information Historian....................................................................... 1-21
2 SISTEMA SCADA AGUAS DE MÉRIDA.................................................... 2-1
2.1 DESCRIPCIÓN DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN.................................... 2-1
2.1.1 Planta de Tratamiento Dr. Eduardo Jáuregui......................................... 2-2
2.1.2 Planta de Tratamiento Dr. Enrique Bourgoin........................................ 2-3
2.1.3 Tanques de Almacenamiento................................................................. 2-5
Tanque Los Curos (T1).......................................................................... 2-6
Reconocimiento
Tanque San José (T3)............................................................................. 2-8
Tanques El Depósito (T4-T5)................................................................. 2-10
Tanques Tulio Febres (T6-T7)............................................................... 2-12
Tanque La Hechicera (T8)...................................................................... 2-14
Tanques Vuelta de Lola (T9-T10).......................................................... 2-16
Tanque Jáuregui (T11)............................................................................ 2-18
Tanque Bourgoin (T12).......................................................................... 2-20
2.1.4 Estaciones de Bombeo............................................................................ 2-22
Estación de Bombeo Los Chorros.......................................................... 2-22
Estación de Bombeo Vuelta de Lola....................................................... 2-23
2.1.4 Red Principal de Distribución................................................................. 2-25
2.2 COMPONENTES DEL SISTEMA SCADA.................................................. 2-30
2.2.1 Sensores y Actuadores Utilizados.......................................................... 2-30
2.2.2 Caja de Interconexión............................................................................. 2-32
2.2.3 RTUs MOSCAD..................................................................................... 2-34
Módulos del MOSCAD ......................................................................... 2-36
Medios de Comunicación ...................................................................... 2-36
Protocolos de Comunicación ................................................................. 2-37
Programación de las RTUs MOSCAD .................................................. 2-38
Tablas de Comunicación RTU .............................................................. 2-40
2.2.4 MDLC Gateway ..................................................................................... 2-41
2.3 CENTRO DE CONTROL DE OPERACIONES........................................... 2-
43
2.3.1 Señales Transmitidas al Centro de Control ............................................ 2-45
3 ESTADO ACTUAL DE AUTOMATIZACIÓN DEL SISTEMA SCADA
AGUAS DE MÉRIDA ...................................................................................... 3-1
3.1 PROBLEMAS EXISTENTES EN LAS PLANTAS DE TRATAMIENTO.. 3-1
Reconocimiento
3.2 PROBLEMAS EXISTENTES EN LOS TANQUES DE
ALMACENAMIENTO..................................................................................... 3-2
3.2.1 Problemas existentes en el tanque Los Curos......................................... 3-2
3.2.2 Problemas existentes en el tanque La Hechicera.................................... 3-3
3.3 PROBLEMAS EXISTENTES EN LOS CENTROS DE CONTROL......... 3-3
4 PRINCIPIOS Y PAUTAS A SEGUIR PARA EL DISEÑO DE UNA
INTERFAZ GRÁFICA DE USUARIO (IGU)................................................ 4-1
4.1 IGU...................................................................................................................... 4-1
4.1.1 Calidad de Uso......................................................................................... 4-2
4.2 PRINCIPIOS A SEGUIR PARA EL DISEÑO DE UNA IGU...................... 4-3
4.2.1 Principio 1. Conocer a los Usuarios........................................................ 4-3
4.2.2 Principio 2. Involucrar a los usuarios desde el comienzo........................ 4-6
4.2.3 Principio 3. Iteración rápida y frecuente para medir la usabilidad de
diseño....................................................................................................... 4-6
Recolección de requerimientos .............................................................. 4-7
Realización temprana de prototipos ...................................................... 4-10
Evaluación de la usabilidad................................................................... 4-10
Implementación ................................................................................... 4-10
4.3 REGLAS A SEGUIR PARA EL DISEÑO DE UNA IGU............................ 4-11
4.4 ORGANIZACIÓN DE LA PANTALLA ...................................................... 4-12
4.4.1 Cómo conseguir la atención de los Usuarios ......................................... 4-13
4.5 REGLAS PARA EL USO DE COLORES .................................................... 4-14
5 DISEÑO DE LA IGU PARA EL SISTEMA SCADA AGUAS DE
MÉRIDA ........................................................................................................... 5-1
5.1 SISTEMA ACTUAL........................................................................................ 5-1
5.1.1 Determinación de los Problemas.......................................................... 5-5
5.2 SOLUCIÓN DE LOS PROBLEMAS.............................................................. 5-6
Reconocimiento
5.3 REGLAS QUE SE USARON PARA EL DISEÑO DE LA IGU
PROPUESTA..................................................................................................... 5-7
5.4 DISEÑO DE LA IGU PARA EL SISTEMA SCADA AGUAS DE MÉRIDA
USANDO LOOKOUT...................................................................................... 5-8
5.4.1 Entorno de Desarrollo de Lookout....................................................... 5-8
Barra de Título...................................................................................... 5-9
Barra de Menú...................................................................................... 5-9
Barra de Estado.................................................................................... 5-9
5.4.2 Creación de Paneles de Control............................................................ 5-10
5.4.3 Creación de Objetos.............................................................................. 5-11
Creación de un objeto Pot.................................................................... 5-12
Creación de un objeto Switch.............................................................. 5-13
Creación de un objeto Pushbutton....................................................... 5-14
Creación de un objeto HyperTrend...................................................... 5-17
Creación de un objeto Alarm............................................................... 5-18
5.4.4 Visualización de Objetos en los Paneles de Control........................... 5-20
5.4.4 Consultas realizadas a la Base de Datos S/3 SCADA Local
Historian.............................................................................................. 5-24
5.5 PANELES DE LA IGU PROPUESTA PARA EL SISTEMA SCADA AGUAS
DE MÉRIDA.................................................................................................... 5-29
5.5.1 Panel Principal..................................................................................... 5-29
5.5.2 Panel General de Tanques................................................................... 5-30
5.5.3 Panel Diagrama Hidráulico.................................................................. 5-31
5.5.4 Panel Detalle Geográfico.................................................................... 5-32
5.5.5 Mímicos.............................................................................................. 5-33
Glosario.......................................................................................................................... 133
Revisión Bibliográfica................................................................................................... 134
Conclusiones.................................................................................................................. 135
Recomendaciones.......................................................................................................... 136
Reconocimiento
Anexos............................................................................................................................ 137
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1-1. Un objeto encapsula datos, parámetros y funcionalidad en una sola envoltura ................................................................................................ 1-6
Figura 1-2. Caja de diálogo de definición del objeto Switch .................................... 1-7
Figura 1-3. Ejemplo de conexiones entre dos objetos ............................................... 1-15
Figura 1-4. Arquitectura orientada a objetos y manejadora de eventos de Lookout............................................................................................... 1-17
Figura 2-1. Tanque Los Curos ................................................................................... 2-6
Figura 2-2. Diagrama Hidráulico Tanque Los Curos T1 .......................................... 2-7
Figura 2-3. Tanque San José ..................................................................................... 2-8
Figura 2-4. Diagrama Hidráulico Tanque San José T3 ............................................. 2-9
Figura 2-5. Tanques El Depósito ............................................................................... 2-10
Figura 2-6. Diagrama Hidráulico Tanques El Depósito T4 & T5 ............................. 2-11
Figura 2-7. Tanques Tulio Febres ............................................................................. 2-12
Figura 2-8. Diagrama Hidráulico Tanques Tulio Febres T6 & T7 ........................... 2-13
Figura 2-9. Tanque La Hechicera .............................................................................. 2-14
Figura 2-10. Diagrama Hidráulico Tanque La Hechicera T8 ...................................... 2-15
Figura 2-11. Tanques Vuelta de Lola .......................................................................... 2-16
Figura 2-12. Diagrama Hidráulico Tanques Vuelta de Lola T9 & T10 ...................... 2-17
Figura 2-13. Tanque Jáuregui (Subterráneo) ............................................................... 2-18
Figura 2-14. Diagrama Hidráulico Tanque Jáuregui T11............................................ 2-19
Figura 2-15. Tanque Bourgoin (Subterráneo) ............................................................. 2-20
Figura 2-16. Diagrama Hidráulico Tanque Bourgoin T12 .......................................... 2-21
Figura 2-17. Estación de Bombeo Los Chorros .......................................................... 2-22
Figura 2-18. Diagrama Hidráulico de la E.B. Los Chorros ......................................... 2-23
Figura 2-19. Estación de Bombeo Vuelta de Lola ...................................................... 2-24
Figura 2-20. Diagrama Hidráulico E.B. Vuelta de Lola ............................................. 2-24
Reconocimiento
Figura 2-21. Condicción Tanque Bourgoin - Tanques Vuelta de Lola ...................... 2-26
Figura 2-22. Conducción Tanques Vuelta de Lola - E.B. Los Chorros ..................... 2-27
Figura 2-23. Conducción Tanques Vuelta de Lola - Tanque Jáuregui / Tanques El Deposito ............................................................................................. 2-28
Figura 2-24. Diagrama Hidráulico de la Red Principal de Distribución ..................... 2-29
Figura 2-25. Sensor de Caudal .................................................................................... 2-30
Figura 2-26. Sensor de Nivel ....................................................................................... 2-31
Figura 2-27. Sensor de Cloro Residual ....................................................................... 2-31
Figura 2-28. Válvula automática ................................................................................. 2-32
Figura 2-29. Caja de Interconexión Vista Externa ...................................................... 2-32
Figura 2-30. Caja de Interconexión Vista Interna ....................................................... 2-33
Figura 2-31. MOSCAD ............................................................................................... 2-35
Figura 2-32. MOSCAD-L ........................................................................................... 2-35
Figura 2-33. Protocolo de Comunicación entre el Centro de Control y las RTUs MOSCAD ..................................................................................... 2-37
Figura 2-34. Centro de Control con MDLC Gateway que permite la comunicación con las RTUs MOSCAD ........................................................................ 2-38
Figura 2-35. Tabla o Base de Datos de una RTU MOSCAD ...................................... 2-40
Figura 2-36. Tablas de Comunicación ........................................................................ 2-40
Figura 2-37. Entorno de Comunicación con el Software SCADA Central ................. 2-41
Figura 4-1. Partes de la IHM ..................................................................................... 4-1
Figura 4-2. Fases de la Utilidad de Diseño ............................................................... 4-7
Figura 5-1. Panel General de Tanques IGU actual..................................................... 5-2
Figura 5-2. Panel Tanques Vuelta de Lola IGU actual.............................................. 5-3
Figura 5-3. Pantalla Principal de Lookout.................................................................. 5-9
Figura 5-4. Barra de Estado en Modo de Edición...................................................... 5-10
Figura 5-5. Caja de diálogo New Control Panel........................................................ 5-10
Figura 5-6. Caja de diálogo Select Object Class........................................................ 5-12
Figura 5-7. Caja de diálogo New Potenciometer....................................................... 5-13
Figura 5-8. Caja de diálogo New Switch................................................................... 5-14
Figura 5-9. Caja de diálogo Create Pushbutton.......................................................... 5-15
Reconocimiento
Figura 5-10. Caja de diálogo Edit Object Connections................................................ 5-16
Figura 5-11. Caja de diálogo Panel_T1 Connections.................................................. 5-17
Figura 5-12. Caja de diálogo Create HyperTrend........................................................ 5-18
Figura 5-13. Caja de diálogo Create Alarm................................................................. 5-19
Figura 5-14. Gráficos insertados en el panel General de Tanques............................... 5-20
Figura 5-15. Gráficos insertados en el panel Los Curos.............................................. 5-21
Figura 5-16. Caja de diálogo Insert Expression........................................................... 5-22
Figura 5-17. Caja de diálogo Display Numeric Signal................................................ 5-22
Figura 5-18. Diseño preliminar panel General de Tanques......................................... 5-23
Figura 5-19. Diseño preliminar panel Tanque Los Curos............................................ 5-23
Figura 5-20. Caja de diálogo Create SQL.................................................................... 5-28
Figura 5-21. Panel Principal IGU Propuesta................................................................ 5-30
Figura 5-22. Panel General de Tanques IGU Propuesta.............................................. 5-31
Figura 5-23. Panel Diagrama Hidráulico IGU Propuesta............................................. 5-32
Figura 5-24. Panel Detalle Geográfico IGU Propuesta................................................ 5-33
Figura 5-25. Panel Tanques Vuelta de Lola IGU Propuesta........................................ 5-34
Reconocimiento
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1-1. Miembros de la Base de Datos de la Clase de Objeto Switch ................ 1-9
Tabla 1-2. Ejemplos de Constantes Numéricas ....................................................... 1-10
Tabla 1-3. Ejemplos de Constantes de Tiempo ........................................................ 1-11
Tabla 1-4. Períodos de Tiempo ................................................................................ 1-12
Tabla 1-5. Fechas y Horas Absolutas ....................................................................... 1-13
Tabla 1-6. Ejemplos de Constantes de Texto ........................................................... 1-14
Tabla 2-1. Tipos de RTUs instaladas para la automatización de los filtros de la P.T. Dr. Eduardo Jáuregui ...................................................................... 2-3
Tabla 2-2. Tipos de RTUs instaladas para la automatización de los filtros de la P.T. Dr. Enrique Bourgoin ...................................................................... 2-4
Tabla 2-2. Tipos de RTUs instaladas para la automatización de los filtros de la P.T. Dr. Enrique Bourgoin (Continuación)............................................. 2-5
Tabla 2-3. Tipos de RTUs instaladas para la automatización de los Tanques de Almacenamiento .....................................................................................
2-5
Tabla 2-4. Características Físicas del Tanque Los Curos ........................................ 2-6
Tabla 2-5. Características Físicas del Tanque San José ........................................... 2-8
Tabla 2-6. Características Físicas de los Tanque El Depósito ................................. 2-10
Tabla 2-7. Características Físicas de los Tanques Tulio Febres .............................. 2-12
Tabla 2-8. Características Físicas del Tanque La Hechicera ................................... 2-14
Tabla 2-9. Características Físicas de los Tanques Vuelta de Lola ........................... 2-16
Tabla 2-10. Características Físicas del Tanque Jáuregui ........................................... 2-18
Tabla 2-11. Características Físicas del Tanque Bourgoin .......................................... 2-20
Tabla 2-12. Señales Transmitidas - RTU LOS_CUROS ........................................... 2-46
Tabla 2-13. Señales Transmitidas - RTU SAN_JOSÉ ............................................... 2-47
Tabla 2-14. Señales Transmitidas - RTU DEPÓSITO .............................................. 2-48
Tabla 2-14. Señales Transmitidas - RTU DEPÓSITO (Continuación)...................... 2-49
Tabla 2-15. Señales Transmitidas - RTU TULIO_FEBRES ..................................... 2-50
Reconocimiento
Tabla 2-16. Señales Transmitidas - RTU HECHICERA ........................................... 2-51
Tabla 2-17. Señales Transmitidas - RTU VUELTA_LOLA ....................................... 2-51
Tabla 2-17. Señales Transmitidas - RTU VUELTA_LOLA (Continuación 1) ........... 2-52
Tabla 2-17. Señales Transmitidas - RTU VUELTA_LOLA (Continuación 2) ........... 2-53
Tabla 2-18. Señales Transmitidas - RTU JÁUREGUI .............................................. 2-54
Tabla 2-18. Señales Transmitidas - RTU JÁUREGUI (Continuación) ..................... 2-55
Tabla 2-19. Señales Transmitidas - RTU BOURGOIN ............................................. 2-55
Tabla 2-20. Señales Transmitidas - RTU LOS_CHORROS ...................................... 2-56
Tabla 2-20. Señales Transmitidas - RTU LOS_CHORROS (Continuación) ............. 2-57
Tabla 3-1. Secuencia de Lavado de los Filtros P.T. Dr. Enrique Bourgoin.............. 3-1
Tabla 5-1. Tablas de la Base de Datos S/3 Local Historian...................................... 5-25
Tabla 5-1. Tablas de la Base de Datos S/3 Local Historian (Continuación 1)......... 5-26
Tabla 5-1. Tablas de la Base de Datos S/3 Local Historian (Continuación 2)......... 5-27
Reconocimiento
INTRODUCCIÓN
En la actualidad, las grandes compañías se han visto en la necesidad de
automatizar sus procesos, con la intensión de mejorar la productividad y minimizar los
costos asociados al mantenimiento del proceso productivo. Para conseguir estos objetivos
se debe disponer de la infraestructura necesaria para la implantación de un sistema de
Adquisición de Datos y Control Supervisorio (SCADA).
Los sistemas SCADA han sido diseñados para satisfacer las crecientes necesidades
de automatización y telesupervisión de procesos de producción de las compañías de Agua,
Gas. Electricidad, Energía, Telecomunicaciones, etc.
Los sistemas SCADA desarrollados hasta el presente están basados en Unidades
Terminales Remotas (RTU's), que funcionan como controladores inteligentes, conectadas a
través de una red de comunicaciones a un Centro de Control desde el cual se lleva a cabo la
supervisión y el control de todo el proceso productivo a través de una Interfaz Gráfica de
Usuarios (IGU).
En la ciudad de Mérida se logró la implantación de un sistema SCADA para la
automatización de la Red de Distribución de Agua potable, a cargo de la compañía anónima
Aguas de Mérida (AGUAMERCA). El sistema SCADA esta compuesto por un conjunto de
RTU's de la familia MOSCAD de Motorola, ubicadas en cada uno de los tanques de
almacenamiento de agua potable y estaciones de bombeo, las cuales transmiten vía radio
los valores físicos adquiridos por los sensores de campo (como nivel de agua, caudal y
presión) a un Centro de Control de Operaciones en el que se realiza la supervisión y el
control de los sitios automatizados.
El Centro de Control de Operaciones cuenta con una Interfaz Gráfica de Usuarios
diseñada bajo el software de automatización industrial S/3 SCADATM, la cual no cumple
con los estándares de diseño de IGU's. Por este motivo, este proyecto tiene como objetivos:
1. Evaluación de la situación actual del sistema SCADA Aguas de Mérida para
proponer mejoras y así aprovechar completamente la potencialidad del mismo.
Reconocimiento
2. Hacer uso de nuevas herramientas tecnológicas para el desarrollo de Interfaces
Gráficas de Usuarios para sistemas SCADA.
3. Diseño de una Interfaz Gráfica de Usuarios para el sistema SCADA Aguas de
Mérida que cumpla con los estándares y que además sirva como base para la
integración de todo el proceso productivo.
Para el diseño de la Interfaz Gráfica de Usuarios para el sistema SCADA Aguas de
Mérida se seguirán un conjunto de principios y reglas, propuestos en [9], que son aceptados
por los estándares internacionales para el diseño de interfaces.
El proyecto está estructurado en 5 capítulos que se citan a continuación:
El Capítulo 1 trata sobre sistemas SCADA, sus requerimientos y prestaciones.
En el Capítulo 2 se describe el sistema SCADA Aguas de Mérida, sus
componentes, red principal de distribución, tanques de almacenamiento y
estaciones de bombeo.
En el Capítulo 3 hace referencia a los problemas existentes en el sistema SCADA
Aguas de Mérida.
En el Capítulo 4 se dan los principios y pautas a seguir para el diseño de Interfaces
Gráficas de Usuarios.
El Capítulo 5 presenta el diseño de la Interfaz Gráfica de Usuario propuesta para el
sistema SCADA Aguas de Mérida, las reglas que se utilizaron y la forma en que
fueron solucionados los problemas.
Reconocimiento
1 SCADA
1.1 SISTEMAS SCADA
Los sistemas para la Adquisición de Datos y Control Supervisorio ó SCADA's:
"Supervisory Control And Data Acquisition", están diseñados para dar al operador de una
planta la posibilidad de monitorear, supervisar y controlar los procesos a su cargo [4].
Cuando se habla de SCADA se refiere a la aplicación de software especialmente
diseñada para funcionar sobre computadores en el control de procesos, proporcionando
comunicación con los dispositivos de campo (controladores autónomos, autómatas
programables, sensores, actuadores, etc.) y control del proceso en forma automática desde
una interfaz sobre el computador. Además, provee toda la información que se genera en el
proceso productivo a diversos usuarios tanto del mismo nivel como de otros (control de
calidad, supervisión, mantenimiento, etc.). Los programas necesarios, y en su caso el
hardware adicional que se necesite, se denomina en general sistema SCADA.
Los sistemas SCADA han sido diseñados para satisfacer las crecientes necesidades
de automatización y telesupervisión de procesos de producción, tales como las compañías
de Agua, Gas, Electricidad, Energía, Telecomunicaciones, Transporte, Refinerías, etc.
Los sistemas SCADA desarrollados hasta el presente están basados en Unidades
Terminales Remotas (RTU's) y diversas aplicaciones de software de Centros de Control,
integrando transductores, sensores, equipos de comunicaciones e infraestructura en un todo.
Las RTU's son modulares e inteligentes, es decir, están compuestas por una serie
de módulos de E/S y procesadores, diseñadas para funcionar como controladores aislados
(autómatas) o como parte de sistemas más complejos que incluyen centrales y subcentrales,
conectadas a través de una red de comunicaciones con diferentes cantidades de enlaces y
nodos.
Reconocimiento
El Software SCADA permite comunicación e interfaz visual con el proceso
productivo.
En este tipo de sistemas existe por lo general un computador en el que se efectúan
tareas de supervisión y gestión de alarmas, así como el tratamiento de datos, control y
monitoreo de procesos.
1.1.1 Requisitos
Un Software SCADA debe tener varias características para que su instalación sea
perfectamente aprovechada [4]:
Deben ser sistemas de arquitectura abierta, capaces de crecer o adaptarse según las
necesidades cambiantes de la empresa.
Deben comunicarse con total facilidad y de forma transparente al usuario, con los
equipos de la planta y con el resto de estructura teleinformática.
Deben ser programas sencillos de instalar, sin excesivas exigencias de hardware,
fáciles de utilizar y con interfaces amigables con el usuario.
El sistema debe ser confiable, seguro y redundante en tareas críticas.
1.1.2 Prestaciones
Las propiedades principales que un software SCADA debe poseer son [4]:
Un ambiente para el desarrollo de interfaces que contemple:
Mímicos del proceso.
Crear paneles de control.
Crear paneles de alarma.
Reconocimiento
Un mecanismo de interconexión, entre lo desarrollado en el ambiente de interfaces
y el proceso, su monitoreo, supervisión y el control.
Generación de históricos de señales de planta que puedan ser volcados para su
proceso sobre una hoja de cálculo.
Ejecución de programas que puedan modificar la ley de control, o incluso anular o
modificar las tareas asociadas al autómata bajo ciertas condiciones.
Posibilidad de programación numérica, que permita realizar cálculos aritméticos
de elevada resolución sobre la CPU del computador.
Interconexión en ambientes heterogéneos. Adquisición de datos y conexión.
1.1.3 Módulos de un SCADA
Para cumplir con las prestaciones anteriores, un SCADA se divide en módulos o
bloques. Estos módulos permiten las actividades de adquisición de datos, supervisión y
control, considerando como más importantes [4]:
Configuración: Permite al usuario definir el entorno de trabajo de su SCADA,
adaptándolo a la aplicación particular que se desea desarrollar.
Interfaz Gráfica del Operador: Proporciona al operador las funciones de control y
supervisión de la planta.
Módulo del Proceso: Ejecuta las acciones de mando preprogramadas a partir de los
valores actuales de variables leídas.
Gestión y Archivo de Datos: Se encarga del almacenamiento y del procesamiento
de datos, de forma que otra aplicación pueda hacer uso de ellos.
Comunicaciones: Se encarga de la transferencia de información entre la planta y la
arquitectura del hardware que soporta el SCADA, junto con el resto de elementos
de la gestión de información.
Reconocimiento
1.1.4 Cómo se selecciona un SCADA
Se escoge dependiendo de:
Número de variables.
Criticidad del proceso.
Complejidad de Automatización.
Magnitud y distribución geográfica del proceso productivo.
La implantación de un SCADA una vez elegido, está supeditado a un análisis
costo-beneficio.
1.2 SOFTWARE PARA DESARROLLO DE SCADA's
1.2.1 LOOKOUT
Lookout es un producto de Software HMI/SCADA desarrollado por la National
Instruments para Automatización Industrial que no requiere grandes esfuerzos de
programación o codificación [5].
Lookout es basado en objetos, de fácil uso, que da un incomparable poder en
exigentes aplicaciones de automatización industrial. De fácil uso no significa que Lookout
sea demasiado simple, al contrario, es bastante poderoso para manejar aplicaciones
industriales sumamente complicadas.
Lookout es usado para controlar y supervisar una amplia variedad de aplicaciones
industriales incluyendo plantas químicas y petroquímicas, tuberías de petróleo y gas,
plantas de tratamiento de agua, producción de fármacos, procesamiento de alimentos,
Reconocimiento
fabricación de papel, sistemas de administración de energía, automatización de edificios
comerciales, y otras muchas aplicaciones industriales.
Arquitectura Basada en Objetos
Lookout proporciona una arquitectura para aplicaciones que van desde una simple
HMI (Interfaz Hombre Máquina), hasta una sofisticada red de sistemas SCADA.
Lookout es completamente basado en objetos, con funciones tales como conexión
con los dispositivos de campo, tendencia histórica y registro de datos de objetos
configurables.
Los objetos de Lookout encapsulan datos y una conducta funcional, por ejemplo,
un objeto PLC contiene los registros específicos disponibles para establecer la
comunicación con un PLC.
La orientación por objetos tiene como resultado una alta productividad ya que los
objetos y sus funciones son fácilmente configurables a la vez.
Objeto
Un objeto es una unidad de software autónoma que posee una base de datos
predefinida, un conjunto de parámetros y una funcionalidad definida. La Figura 1-1
describe la funcionalidad, miembros de datos y parámetros de un objeto.
Reconocimiento
Figura 1-1. Un objeto encapsula datos, parámetros y funcionalidad en una envoltura [5].
Un objeto puede pensarse como un modelo de software de algo físico. Por
ejemplo, un interruptor de luz es algo físico. Se puede encender y apagar. En Lookout un
objeto Switch representa al objeto físico.
Funcionalidad
La funcionalidad es la manera como un objeto trabaja, opera o realiza una tarea.
La funcionalidad es un concepto general que se aplica de la misma manera a todos los
objetos de una clase de objeto dada. Los parámetros, sin embargo, pueden ser únicos, y
definen la funcionalidad específica de un objeto en particular.
Se diseñan clases del objeto diferentes para realizar funciones diferentes. Por
ejemplo, la clase del objeto Pot (Potenciómetro) opera diferente que la clase de objeto
Switch. Ésta es la funcionalidad construida dentro de toda clase de objeto.
Parámetros
Los parámetros del objeto definen sus características. Lookout usa parámetros de
objeto para completar la definición de la funcionalidad del objeto. Por ejemplo, los Data
Reconocimiento
Rate (Rata de Datos), Parity (Paridad), y Stop bit (Bit de Parada) son unos de los
parámetros que definen cómo trabaja un objeto Modbus. Otros ejemplos incluyen el
Control Security Level (Nivel de Control de Seguridad) de un objeto Switch; Minimum
(Mínimo), Maximum (Máximo), y Resolution (Resolución) de un objeto Pot; y Data
(Datos) de un objeto Average (Promedio).
Cada clase de objeto mantiene un conjunto de parámetros que se deben rellenar o
seleccionar al crear un nuevo objeto. Algunos parámetros mantienen expresiones que
pueden ser cambiadas. Otros requieren valores constantes. Algunos piden que se escoja
gráficos específicos.
En Lookout, los parámetros que aceptan expresiones aparecen como campos de
entrada de datos en amarillo. Estos parámetros pueden recibir señales, es decir, son
escribibles.
Todos los parámetros para una clase dada son mostrados en la caja de diálogo de
definición del objeto. La Figura 1-2 muestra la caja de diálogo de definición del objeto
Switch.
Figura 1-2. Caja de diálogo de definición del objeto Switch.
Reconocimiento
Base de Datos
Cada objeto tiene su propia base de datos establecida. Las partes individuales de
esta base de datos autónoma son llamadas data members (miembros de datos). Algunas
clases de objeto, como la clase Switch, tienen una base de datos muy limitada, mientras que
otras, como la clase PLC, tienen una base de datos muy extensa. No se tiene que construir
una base de datos. La base de datos se crea automáticamente cuando se crea el objeto y los
miembros están automáticamente disponibles.
En el caso de un Switch, el valor implícito del objeto es una parte de la base de
datos autónoma. Los data members pueden generar (escribir) señales, recibir (leer) señales,
o ambas.
Cada data member contendrá un solo valor que puede ser uno de los tres tipos:
numeric (numérico), logical (lógico), o text (texto). Los data members deben leer o escribir
señales compatibles. Por ejemplo, no se puede conectar un data member que genera una
señal lógica a un data member que recibe una señal numérica.
Lookout realiza una revisión de tipos cuando se conectan objetos. Éste puede
generar un mensaje del error si se intenta conectar señales incompatibles.
Los data members establecidos para cada objeto son llamados native data
members (miembros nativos), y pueden pensarse como data members predefinidos por
defecto. Se pueden agregar y se pueden modificar a la base de datos para satisfacer
necesidades específicas.
Cada clase de objeto tiene una explicación de su base de datos localizada en su
definición. La Tabla 1-1 es un ejemplo de la explicación de la base de datos de la clase de
objeto Switch.
Reconocimiento
Tabla 1-1. Miembros de la Base de Datos de la Clase de Objeto Switch [5].
Data Members
Data members son las partes individuales de la base de datos autónoma del objeto.
Hay tres tipos de data members: Logical, Numeric, Text. Algunas clases de objetos tienen
valores de data members implícitos. Por ejemplo, el valor implícito (implicit) de la clase de
objeto Switch es Logical.
Logical Data Members
Logical data members contienen un valor que representa un estado binario. Éstos
son usados para controlar equipos que pueden ser encendidos o apagados, para indicar que
una pieza de un equipo está funcionando, o para indicar si una válvula está abierta o
cerrada.
Las señales lógicas de algunos objetos pueden ser mostradas gráficamente. El
objeto Switch genera una señal lógica que esta en On (encendido) cuando el interruptor esta
hacia arriba y en Off (apagado) cuando el interruptor está hacia abajo.
Lookout reconoce las siguientes constantes lógicas:
♦ Constantes lógicas que representan un estado On: yes, true, on.
Reconocimiento
♦ Constantes lógicas que representan un estado Off: no, false, off.
Numeric Data Members
Numeric data member es un número en punto flotante que representa valores
analógicos tales como el nivel de un tanque, presión, caudal, voltaje, y temperatura. Los
numeric data members también representan tiempo, como un periodo de tiempo (lapso) o
como un tiempo absoluto, es decir, un tiempo en particular: día/semana/mes/año. El objeto
Pot genera una señal numérica compatible con las señales numéricas que supervisan y
controlan los puntos de entrada y salida analógica en un PLC. El rango de las señales
numéricas va desde –1.7x10308 hasta 1.7x10308, y la magnitud puede ser tan pequeña como
1.7x10–308.
Las constantes numéricas son introducidas empleando los dígitos decimales (0-9),
el signo menos (-), el símbolo del exponente (E ó e), y el separador dos puntos (:) para las
constantes de tiempo.
La Tabla 1-2 muestra ejemplos de constantes numéricas.
Tabla 1-2. Ejemplos de Constantes Numéricas [5].
Tiempo o señales de tiempo son almacenadas por Lookout como valores
numéricos que representan días y fragmentos de un día. Por ejemplo, si se introduce una
Reconocimiento
hora como 1:00:00, Lookout interpreta esta constante como HH:MM:SS, es decir, Horas,
Minutos y Segundos. La Tabla 1-3 muestra ejemplos de constantes de tiempo.
Tabla 1-3. Ejemplos de Constantes de Períodos de Tiempo [5].
Se puede introducir una hora como 1:00:00, pero Lookout almacena el número
como 0.04167 (la 1/24 parte de un día). Los días son representados por la parte entera del
número. El número cero representa Jan. 1, 1990 (Enero 1 de 1990).
Si se quiere mostrar una señal numérica digitalmente, Lookout proporciona una
larga lista de formatos numéricos para seleccionar. Se pueden usar señales numéricas para
representar tiempos absolutos y períodos de tiempo. Ya que la fecha y la hora son
representadas a través de valores numéricos, se pueden sumar, restar, e incluir fechas y
horas en expresiones, así como se haría con cualquier otra señal numérica.
Un período de tiempo representa un lapso de tiempo o una duración. Los períodos
de tiempo se indican en horas, minutos, segundos, y fracciones de segundo. Los formatos
numéricos que representan período de tiempo son caracterizados por letras mayúsculas (es
decir, H en lugar de h). La Tabla 1-4 muestra los períodos de tiempo que pueden ser
usados.
Reconocimiento
Tabla 1-4. Períodos de Tiempo [5].
Las fecha y hora absoluta indica un momento específico de tiempo. Lookout
almacena todas las fechas y horas absolutas como señales numéricas. Los formatos
numéricos que representan tiempos absolutos se caracterizan por letras minúsculas (por
ejemplo, hh:mm en lugar de HH:MM). La Tabla 1-5 muestra ejemplos de fechas y horas
absolutas.
Reconocimiento
Tabla 1-5. Fechas y Horas Absolutas [5].
Text Data Members
Text data members contienen cadenas de caracteres de texto. Estas cadenas de
caracteres consisten de todos los caracteres que pueden ser visualizados. Se pueden usar
señales de texto para visualizar descripciones de alarma en el panel de alarmas, visualizar
etiquetas en un panel de control, en parámetros o expresiones. Se pueden introducir señales
de texto como constantes, o pueden construirse con las muchas funciones de texto
disponibles en expresiones. Las constantes de texto deben ir entre comillas (“”) cuando se
usan dentro de las expresiones. La Tabla 1-6 algunos ejemplos de cómo deben ir las
constantes de texto.
Reconocimiento
Tabla 1-6. Ejemplos de Constantes de Texto [5].
(Implicit) Data Members
Muchas clases de objetos tienen un (implicit) data member o miembro implícito.
Este valor implícito puede ser lógico, numérico, o texto y depende de la clase del objeto, y
sigue las mismas reglas que se aplican a todos los otros data members. El miembro
implícito es el que Lookout considera como el miembro de dato más comunmente usado
de esa clase de objeto. Por ejemplo, Lookout podría hacerle especificar la señal numérica
generada por un objeto Pot (Potenciómetro) cualquiera tecleando Pot1.numeric donde Pot1
es el tagname o etiqueta y numeric es el valor actual del objeto Pot1. En cambio, si se
introduce Pot1 solamente, Lookout sabe que se está refiriendo al valor implícito del objeto
Pot, el cual es el valor actual del objeto Pot.
Clases de Objeto
Un objeto es un caso individual de una clase de objeto particular. Lookout tiene
una extensa biblioteca de clases de objetos. Para crear un objeto, se debe seleccionar la
clase de objeto deseada de la lista de objetos disponibles, se asigna al objeto un único
nombre (tagname) y se definen sus parámetros.
Las clases de objetos globales son un tipo especial de clases de objetos. Cada uno
contiene datos globales del sistema como el número de alarmas que están activas. No se
Reconocimiento
puede crear, modificar o eliminar a un objeto global, pero se pueden usar sus data members
así como se usan los data members de cualquier otro objeto.
Cuando se crea o se abre un archivo de proceso de Lookout, automáticamente se
crean tres clases de objetos globales: $Alarm, $Keyboard, y $System.
Conexiones entre Objetos
En Lookout se pueden hacer conexiones entre objetos, permitiendo que las señales
pasen entre ellos. Se puede hacer esto conectando los miembros de las bases de datos de los
objetos a conectar, o conectando los miembros de la base de datos con los parámetros.
Por ejemplo, se puede disponer del numeric data member de un objeto Pot como
el origen del parámetro High Limit (Límite Superior) de un objeto de la Alarm (Alarma).
Cuando se ajusta el valor numérico del objeto Pot, se ajusta a su vez el High Limit del
objeto Alarm. La Figura 1-3 muestra un ejemplo de conexiones entre dos objetos.
Figura 1-3. Ejemplo de conexiones entre dos objetos [5].
Reconocimiento
Estrategia de Control
Cuando se crean y conectan objetos se forma una red o sistema que contiene
muchos objetos, los cuales se unieron para realizar una estrategia de control. Así es el
diseño de un sistema de supervisión. Detrás del panel de control el sistema dirige las
señales de los componentes de campo a las barras gráficas y a los indicadores visuales en
los paneles de control, activa y desactiva alarmas, y puede ser diseñado para tomar
decisiones complejas basadas en las señales y el ajuste de setpoints a través de objetos en
los paneles de control. La estrategia de control puede incluir fórmulas tan complejas como
al estilo de una hoja de cálculo.
Procesamiento con Manejo de Eventos
Un concepto importante en Lookout son los eventos, ya que él es completamente
manejador de eventos.
Cada objeto se mantiene inactivo hasta que ocurra un evento. Un evento es el
cambio de valor de un dato. Cuando una señal entrante cambia, el objeto es activado,
procesando el valor de acuerdo a su funcionalidad. Los objetos sólo envían señales cuando
el resultado de su funcionalidad cambia. Así es como se propaga un evento en el sistema,
creando una reacción en cadena que solamente afecta a los objetos en la cadena. Esto es
llamado notificación activa. Objetos individuales solamente son activados cuando se
notifica un evento, lo que significa una menor demanda de uso del procesador y una mayor
rapidez. La Figura 1-4 muestra la arquitectura manejadora de eventos de Lookout.
Reconocimiento
Figura 1-4. Arquitectura orientada a objetos y manejadora de eventos de Lookout [5].
Servicios de Entorno
Los objetos requieren el uso de los recursos del sistema como el puerto serial,
discos duros, funciones multimedia y más. Por ejemplo, los múltiples objetos PLC pueden
necesitar usar el mismo puerto de comunicación de la computadora. En tal situación,
Lookout debe proporcionar un servicio o mecanismo por medio del cual los objetos
puedan tener acceso al puerto de comunicaciones de forma oportuna y ordenada.
Cada uno de los servicios proporciona una función especial:
Servicio de Comunicación por Puerto Serial
Se pueden configurar ciertas clases de objetos protocolo para la comunicación con
PLC's y RTU's a través del puerto serial del computador. Este servicio arbitra o decide el
uso del puerto de serial entre los objetos que representan PLC's y RTU's. Por ejemplo, un
Reconocimiento
radio bidireccional conectado al puerto serial de una computadora puede comunicarse con
varias marcas de RTU's de campo, las cuales usan un protocolo diferente.
Servicio de Bases de Datos
Con el servicio del banco de datos se pueden definir o modificar parámetros de
miembros nativos. Por ejemplo, la clase de objeto Modbus incluye a un miembro nativo
llamado 40001. Se puede dar a este miembro nativo un alias (o apodo) tal como
PumpSpeed, y definir conversiones de unidades asociadas, alarmas, banda muerta y otros
parámetros. Con Lookout se pueden importar directamente datos de la base de datos de
paquetes externos como Siemens APT.
Servicio de Gráficos
Lookout tiene una extensa biblioteca de gráficos estándar la cual incluye varios
interruptores, potenciómetros, botones, barras gráficas, válvulas, tanques, bombas, y así por
el estilo. Si no se encuentra un gráfico en particular, se puede crear y añadir a la biblioteca
de Lookout.
Servicio de Alarmas
El subsistema de alarmas es un mecanismo poderoso y flexible para generar,
visualizar, registrar e imprimir alarmas. Este subsistema tiene varias partes, incluyendo el
panel de alarmas, parámetros del objeto como el grupo de alarma, prioridad de la alarma,
filtros de alarma, parámetros de visualización e impresión.
Lookout registra permanentemente las alarmas a disco. Se puede imprimir
fácilmente el historial de alarmas.
Servicio de Multimedia
Lookout proporciona un servicio de multimedia que puede usarse para reproducir
archivos de sonido. Este servicio da al usuario la posibilidad de escoger sus propios
archivos de sonido de alarmas para diferenciar los diversos estados de alarma.
Reconocimiento
Servicio de Seguridad
Lookout tiene un sistema de seguridad de tres grados altamente sofisticado y
comprensible. Los grados incluyen seguridad en control, visualización, y verificación de
acciones. Se puede determinar selectivamente qué operadores tienen control sobre que
objetos, qué paneles de control pueden ver los operadores, y qué objetos sugieren a los
operadores comprobación de órdenes.
Servicio de Registros Históricos
Con el servicio de registros históricos se puede guardar la información del sistema
en tiempo real a disco en un archivo ASCII delineado por comas, o en la base de datos
especial de Lookout llamada Citadel.
Lookout Event Logger registra todos los comandos hechos por el operador, hasta
que el archivo del proceso es cerrado. Lookout registra la fecha y la hora del evento,
nombre del operador (account name) y la etiqueta del objeto ajustado, además de la
configuración que tenía el objeto antes y después de ocurrir el evento.
Servicio ODBC
El servicio Open DataBase Conectivity (ODBC) para la conectividad a bases de
datos públicas permite hacer consultas desde otras aplicaciones como Microsoft Access a la
base de datos de Lookout Citadel.
Servicio DDE
El servicio Dinamic Data Exchange (DDE) para el intercambio dinámico de datos
permite exportar valores en tiempo real de un proceso de Lookout hacia otras aplicaciones,
como también importar valores de éstas.
Servicio de Redes
Lookout proporciona un servicio completo cliente-servidor para redes de trabajo a
través del uso del NetDDE. Lookout usa NetDDE para enlazar nodos como servidores,
Reconocimiento
clientes, o en una configuración punto a punto. Con este servicio se puede supervisar y
controlar un proceso desde múltiples estaciones de trabajo en una red.
Servicio de Redundancia
Lookout usa el servicio de redundancia para configurar dos computadoras por
redundacia. En caso de ocurrir una falla en uno de los computadores, automáticamente se
transfiere la supervisión y el control al otro computador.
1.2.2 S/3 SCADATM
S/3 son una familia completa de poderosas tecnologías de información industrial
que están basadas en los Microsoft Windows NT® o sistemas operativos de OpenVMSTM
con características de diseño compartidas que garantizan un éxito crucial a largo plazo [3]:
Uso de arquitectura cliente-servidor estándar y hardware comercialmente
disponible.
Implementación Plug and Play en la que los productos S/3 pueden servir como
componentes o como soluciones totales a sistemas existentes.
Amplia redundancia y medidas de integridad de datos.
Tecnologías de Información Industrial S/3
S/3 TotalVision
Es que una de las más poderosas interfaces de usuario en la industria. Con
capacidades multi-ventana, elementos de visualización estándar, y una librería de objetos
gráficos inteligentes, S/3 TotalVision simplifica el diseño en pantalla y da libertad al
usuario para acceder, organizar y presentar información de una manera rápida y fácil.
Reconocimiento
S/3 Architect
Es una sola herramienta que simplifica la configuración y manejo de la base de
datos arquitectura y de la arquitectura del sistema. A través de la representación visual de
jerarquías, funcionalidad drag and drop, arquitectura orientada a objetos, y
almacenamiento en un RDBMS (Sistema Manejador de Bases de Datos Relacional)
estándar, S/3 Architect minimiza el trabajo de crear y administrar los sistemas de manejo de
información y SCADA's.
S/3 NXS Communications Server
Permite la conectividad con cualquier unidad de I/O (Entrada/Salida), PLC, RTU,
DCS o sistema de SCADA. Los medios de comunicación incluyen LAN, radio, satélite,
microondas, y otros. S/3 NXS también permite conectividad y acceso transparente de
aplicaciones con los dispositivos del campo.
S/3 DDSLink
Conecta fácilmente cualquier aplicación de Microsoft de Windows DDE, como las
hojas de cálculo y procesadores de textos, con datos del S/3 en tiempo real, los datos
históricos, parámetros de la configuración, e incluso definir usuarios.
S/3 InstAlarm
Es un manejador de alarmas multi-ventana y una herramienta de visualización de
enlace caliente con los procesos gráficos de S/3 TotalVision. Ofrece completa flexibilidad
de formato, filtrado de alarmas, y definición de sonidos o voces audibles (con la ayuda de
archivo pregrabados), S/3 InstAlarm responde rápidamente y le ayuda a aislar las alarmas
críticas.
S/3 Information Historian
Graba y archiva datos en tiempo real definidos por el usuario, alarmas y eventos
en tablas relacionales, permitiendo una completa flexibilidad de presentación y análisis.
Reconocimiento
2 SISTEMA SCADA AGUAS DE MÉRIDA
El sistema SCADA de la Compañía Anónima Aguas de Mérida está conformado
por una serie de RTU's de la familia MOSCAD de Motorola, las cuáles transmiten vía radio
los valores de las variables de campo adquiridos por medio de sensores, como nivel de
agua, caudal de entrada y estados de las válvulas de entrada de cada uno de los tanques de
almacenamiento, cloro residual en las plantas de tratamiento y presión en las estaciones de
bombeo, a un Centro de Control de Operaciones ubicado en la Planta de Tratamiento Dr.
Eduardo Jáuregui, en donde se realizan las tareas de monitoreo, supervisión y control de
toda la red de distribución de la zona metropolitana.
2.1 DESCRIPCIÓN DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN
La Red de Distribución está constituida por más de 250Km de tuberías cuyos
diámetros están comprendidos entre los 50mm y 900mm. El 20% de éstas alcanzan una
edad que pasa de los 35 años.
Debido a la diferencia de cotas existentes en la ciudad de Mérida, la captación es
obtenida por gravedad en los diferentes ríos, donde están ubicados los diques o tomas, que
posee la red de distribución. En la actualidad esta red está conformada por 2 plantas de
tratamiento, 11 tanques de almacenamiento y 2 estaciones de bombeo, todos en
funcionamiento, con planes de expansión.
Reconocimiento
2.1.1 Planta de Tratamiento Dr. Eduardo Jáuregui
La Planta de Tratamiento Dr. Eduardo Jáuregui o Planta Vieja esta ubicada al
norte de la ciudad en el sector de la Hollada de Milla, a una cota de 1701.92msnm. Esta
Planta de Tratamiento fue construida en el año 1943 para una capacidad de producción de
90l/s, hoy día produce entre 280l/s y 330l/s [6].
El agua no tratada o no potabilizada que llega a esta planta es proveniente del río
Albarregas, la cual es captada en los diques Toma Albarregas y Toma Antigua Albarregas
con una capacidad de captación de 350l/s. El agua cruda que llega a la planta por diferentes
procesos para poder ser distribuida en forma de agua potable a la población.
La planta consta de:
1) Mezcla Rápida: Se disponen de 2 retromezcladores en serie los cuales están
provistos de agitadores de eje.
2) Floculadores: Se disponen de 4 floculadores mecánicos, cada uno dividido en 4
cámaras. Cada cámara posee un agitador de eje vertical de velocidad fija.
3) Sedimentadores: Existen 2 sedimentadores convencionales de 16,10m de largo,
8,50m de ancho y 3,95m de alto.
4) Filtros: La planta cuenta con 6 filtros rápidos descendentes de rata constante, de
5,55m de largo, 3,64m de ancho y 3,10m de profundidad.
Toda el agua potable que es producida en la planta va a un tanque subterráneo
llamado Tanque Jáuregui que tiene una capacidad de 4.300m3, ubicado dentro de las
mismas instalaciones de la planta. En la actualidad, es el tanque con la mayor capacidad de
almacenamiento de la red de distribución.
El proceso del lavado de filtros realizado en la P.T. Dr. Eduardo Jáuregui ha sido
completamente manual desde sus inicios, por ello el nuevo proyecto MerBarII tiene como
la finalidad la automatización del proceso de potabilización, el cual abarca desde cambios
en la infraestructura, como la repotenciación de los filtros y reemplazo de válvulas
manuales por automáticas, hasta la instalación de sensores, actuadores y RTU's necesarias
Reconocimiento
para el control y adquisición de datos y así llevar a cabo la supervisión y control de todo el
proceso de lavado. La Tabla 2-1 muestra los tipos de RTU's instaladas para la
automatización de los filtros.
Tabla 2-1. Tipos de RTU's instaladas para la automatización de los filtros de la P.T. Dr. Eduardo Jáuregui [7].
Filtro Tipo de RTU
FILTRO_1 MOSCAD-L
FILTRO_2 MOSCAD-L
FILTRO_3 MOSCAD-L
FILTRO_4 MOSCAD-L
FILTRO_5 MOSCAD-L
FILTRO_6 MOSCAD-L
2.1.2 Planta de Tratamiento Dr. Enrique Bourgoin
La Planta de Tratamiento Dr. Enrique Bourgoin o Planta Nueva es la planta que
posee los equipos más nuevos, a comparación con la Planta de Tratamiento Dr. Eduardo
Jáuregui. Fue construida en el año 1973 por el Instituto Nacional de Obras Públicas y está
ubicada en las afueras de la ciudad, cerca de la vía Mérida-Tabay, específicamente en el
sector conocido como El Vallecito.
A esta planta de tratamiento llegan las aguas de los ríos Mucujún y de la Qda La
Cuesta, la cual es captada en los diques Toma Mucujún y Toma La Cuesta con una
capacidad de captación de 1.100l/s. En la actualidad esta planta de tratamiento tiene una
capacidad promedio de producción de 1000l/s [6].
La planta consta de:
1) Mezcla Rápida: Se disponen de 2 unidades de mezcla rápida.
Reconocimiento
2) Floculadores: Se disponen de 2 floculadores mecánicos compuestos por dos
cámaras conectadas en serie. Cada cámara esta provista de un agitador de eje
vertical. La capacidad actual de floculación de la planta en insuficiente.
3) Sedimentadores: Existen 2 sedimentadores de flujo laminar, de 36,25m de largo,
5m de ancho y 5,14m de altura. La capacidad estos sedimentadores es
insuficiente.
4) Desarenadores: Estos desarenadores fueron heredados del antiguo sistema que
se tenía en los inicios cuando fue construida la planta.1
5) Filtros: La planta posee 8 filtros rápidos a gravedad con un lecho compuesto por
antracita y arena como medio filtrante.
El proceso de filtrado es automatizado. Cada filtro posee una RTU programada
para llevar a cabo el proceso de lavado de filtro. Todo el proceso de lavado es supervisado
por un el Centro de Control Secundario ubicado en la planta.
Toda la producción de la planta es llevada a un tanque de almacenamiento
subterráneo llamado Tanque Bourgoin. Este tanque está ubicado dentro de las mismas
instalaciones de la planta y tiene una capacidad de 1.440m3.
La Tabla 2-2 muestra el tipo de RTU's instaladas para la automatización de los
filtros de la planta.
Tabla 2-2. Tipos de RTU's instaladas para la automatización de los filtros de la P.T. Dr. Enrique Bourgoin [7].
Filtro Tipo de RTU
FILTRO_1 MOSCAD-L
FILTRO_2 MOSCAD-L
FILTRO_3 MOSCAD-L
FILTRO_4 MOSCAD-L
Reconocimiento
Tabla 2-2. Tipos de RTU's instaladas para la automatización de los filtros de la P.T. Dr. Enrique Bourgoin (Continuación).
Filtro Tipo de RTU
FILTRO_5 MOSCAD-L
FILTRO_6 MOSCAD-L
FILTRO_7 MOSCAD-L
FILTRO_8 MOSCAD-L
2.1.3 Tanques de Almacenamiento
El sistema SCADA esta conformado por 11 tanques de almacenamiento de agua
potable. Cada tanque posee una RTU de la familia MOSCAD de Motorola que se encarga
de la supervisión y control de las variables adquiridas por los sensores de campo. La Tabla
2-3 muestra los tipos de RTU's instaladas y las señales E/S requeridas para la
automatización de los tanques de almacenamiento.
Tabla 2-3. Tipos de RTU's instaladas para la automatización
de los Tanques de Almacenamiento [7].
Tanque Código Tipo de RTU
LOS CUROS T1 MOSCAD-L
SAN JOSÉ T3 MOSCAD-L
DEPÓSITO T4-T5 MOSCAD-L
TULIO FEBRES T6-T7 MOSCAD-L
HECHICERA T8 MOSCAD-L
VUELTA LOLA T9-T10 MOSCAD-400
JÁUREGUI T11 MOSCAD-L
BOURGOIN T12 MOSCAD-L
1 En la actualidad estos desarenadores no cumplen ninguna función y más bien perjudican el trabajo de los sedimentadores.
Reconocimiento
Tanque Los Curos (T1)
El tanque de almacenamiento Los Curos está ubicado vía Mérida-Jají,
específicamente en la parte alta de Los Curos. Este tanque surte de agua a la Urbanización
J.J. Osuna que corresponde solo a la parte alta de Los Curos. La Tabla 2-4 describe las
características físicas del tanque de almacenamiento Los Curos.
Tabla 2-4. Características Físicas del Tanque Los Curos.
Tanque Los Curos T1
Base Circular
Altura Nominal 10m
Altura Real 9,7m
Capacidad Nominal 1.250m3
Capacidad Real 1.213m3
Cota Superior 1488msnm
Cota Inferior 1478msnm
Figura 2-1. Tanque Los Curos.
Reconocimiento
El tanque Los Curos posee los siguientes sensores y actuadores:
Sensor de Nivel.
Sensor de Caudal, instalado en la tubería inferior de entrada.
Válvula automática, instalada en la tubería inferior de entrada.
La ubicación de los sensores y actuadores puede verse en el siguiente diagrama
hidráulico.
Figura 2-2. Diagrama Hidráulico Tanque Los Curos T1.2
2 La leyenda de los diagramas hidráulicos esta disponible en el Anexo 1.
Sensor de Caudal
Válvula Automática
Sensor de Nivel
Reconocimiento
Tanque San José (T3)
El Tanque San José está ubicado en la Av. Los Próceres, adyacente a la Urb. San
José y surte de agua a las comunidades de la Urb. Mocoties, Urb. El Bosque, a la Zona
Industrial Los Andes, Urb. Humbolt, Urb. Belenzate, La Mata y La Linda. La Tabla 2-5
muestra las características físicas del Tanque San José.
Tabla 2-5. Características Físicas del Tanque San José.
Tanque San José T3
Base Circular
Altura Nominal 6m
Altura Real 5m
Capacidad Nominal 2.000m3
Capacidad Real 1.667m3
Cota Superior 1521msnm
Cota Inferior 1515msnm
Figura 2-3. Tanque San José.
Reconocimiento
El tanque San José posee los siguientes sensores y actuadores:
Sensor de Nivel.
Sensor de Caudal, instalado en la tubería inferior de entrada.
Válvula automática, instalada en la tubería inferior de entrada.
La ubicación de los sensores y actuadores puede verse en el siguiente diagrama
hidráulico.
T-3
TANQUE SAN JOSÉ
Figura 2-4. Diagrama Hidráulico Tanque San José T3.
Reconocimiento
Tanques El Depósito (T4-T5)
Son 2 tanques que están ubicados en la Av. Los Próceres, diagonal a las Res.
Albarregas. Estos tanques distribuyen al sector La Otra Banda, que corresponde a todas las
urbanizaciones ubicadas a la margen derecha del río Albarregas, que son las comunidades
del sector El Llanito, Urb. Los Sauzalez, sector El Campito y Av. Las Américas. La Tabla
2-6 muestra las características físicas de estos dos tanques.
Tabla 2-6. Características Físicas de los Tanques El Depósito.
Tanques El Depósito T4 T5
Base Circular Circular
Altura Nominal 6m 6m
Altura Real 5,6m 5,6m
Capacidad Nominal 1.700m3 1.800m3
Capacidad Real 1.587m3 1.680m3
Cota Superior 1.710msnm 1.710msnm
Cota Inferior 1.704msnm 1.704msnm
Figura 2-5. Tanques El Depósito.
Reconocimiento
Los tanques El Depósito tienen instalados los siguientes sensores y actuadores:
T4 T5
Sensor de Nivel. Sensor de Nivel.
2 Sensores de Caudal. Uno instalado en
la tubería inferior de entrada y el otro en
la tubería superior de entrada.
Sensor de Caudal, instalado en la tubería
inferior de entrada.
2 Válvulas automática. Una instalada en
la tubería inferior de entrada y la otra en
la tubería superior de entrada.
Válvula automática, instalada en la
tubería inferior de entrada.
T-4
TANQUES EL DEPOSITO
Figura 2-6. Diagrama Hidráulico Tanques El Depósito T4 & T5.
Reconocimiento
Tanques Tulio Febres (T6-T7)
Estos dos tanques están ubicados en la Av. Tulio Febres Cordero, entre el
Polideportivo Luis Gersy G. y la Facultad de Ingeniería y se encargan de distribuir agua
potable a las comunidades que están a lo largo de las Avenidas Tulio Febres Cordero y
Alberto Carnevalli hasta la Urb. Sta. Juana, también a surte a las comunidades de la Av.
Urdaneta, Av. Andrés Bello hasta La Parroquia. La Tabla 2-7 muestra las características
físicas de estos dos tanques.
Tabla 2-7. Características Físicas de los Tanques Tulio Febres.
Tanques Tulio Febres T6 T7
Base Circular Circular
Altura Nominal 6m 6m
Altura Real 5,1m 5,1m
Capacidad Nominal 2.700m3 2.500m3
Capacidad Real 2.295m3 2.125m3
Cota Superior 1.549msnm 1.549msnm
Cota Inferior 1.543msnm 1.543msnm
Figura 2-7. Tanques Tulio Febres.
Reconocimiento
Los tanques Tulio Febres tienen instalados los siguientes sensores y actuadores:
T6 T7
Sensor de Nivel. Sensor de Nivel.
Sensor de Caudal compartido, instalado
en la tubería de entrada común a los dos
tanques.
Sensor de Caudal compartido, instalado
en la tubería de entrada común a los dos
tanques.
Válvula automática compartida, instalada
en la tubería de entrada común a los dos
tanques.
Válvula automática compartida, instalada
en la tubería de entrada común a los dos
tanques.
T-6 T-7
TANQUES DON TULIO FEBRES C.
Figura 2-8. Diagrama Hidráulico Tanques Tulio Febres T6 & T7.
Reconocimiento
Tanque La Hechicera (T8)
El Tanque La Hechicera esta ubicado cerca de las instalaciones del Núcleo ULA-
Hechicera. Este tanque surte agua potable a las comunidades de la Urb. San Pedro, Urb.
Sta. Ana Norte y Res. Domingo Salazar. La Tabla 2-8 muestra las características físicas del
Tanque La Hechicera.
Tabla 2-8. Características Físicas del Tanque La Hechicera.
Tanque La Hechicera T8
Base Circular
Altura Nominal 6m
Altura Real 5,5m
Capacidad Nominal 1.000m3
Capacidad Real 917m3
Cota Superior 1.862msnm
Cota Inferior 1.856msnm
Figura 2-9. Tanque La Hechicera.
Reconocimiento
El tanque La Hechicera tiene instalado los siguientes sensores:
Sensor de Nivel.
Sensor de Caudal, instalado en la tubería inferior de entrada.
LA HECHICERA
T-8
Figura 2-10. Diagrama Hidráulico Tanque La Hechicera T8.
Reconocimiento
Tanques Vuelta de Lola (T9-T10)
Estos 2 tanques están ubicados en las cercanías de la redoma Vuelta de Lola,
específicamente al lado de la Inspectoría de Tránsito o M.T.C y se encargan de distribuir
agua potable a las comunidades de la Av. Los Próceres, Urb. San Francisco, Urb. Sta.
María, y a las comunidades que están a lo largo de la Av. Hoyada de Milla. La Tabla 2-9
muestra las características físicas de los tanques Vuelta de Lola.
Tabla 2-9. Características Físicas de los Tanques Vuelta de Lola.
Tanques Vuelta de Lola T9 T10
Base Circular Cuadrada
Altura Nominal 6m 4m
Altura Real 5,5m 3,5m
Capacidad Nominal 1.200m3 600m3
Capacidad Real 1.100m3 525m3
Cota Superior 1.766msnm 1.764msnm
Cota Inferior 1.760msnm 1.760msnm
Figura 2-11. Tanques Vuelta de Lola.
Reconocimiento
Los tanques Vuelta de Lola tienen instalados los siguientes sensores y actuadores:
T9 T10
Sensor de Nivel. Sensor de Nivel.
Sensor de Caudal, instalado en la tubería
superior de entrada.
Válvula automática, instalada en la
tubería superior de entrada.
Válvula automática, instalada en la
tubería superior.
Existe además, un sensor de caudal instalado en la tubería de entrada común a los
dos tanques y una válvula manual o ByPass que es de gran importancia para las
operaciones de distribución.
T-9T-10
LA VUELTA DE LOLA
EST. BOMBEOLA VUELTA
Figura 2-12. Diagrama Hidráulico Tanques Vuelta de Lola T9 & T10.
ByPass
Reconocimiento
Tanque Jáuregui (T11)
El tanque Jáuregui o tanque Milla es el tanque más grande de todos los tanques de
almacenamiento. Es un tanque subterráneo y esta ubicado en la Planta de Tratamiento Dr.
Eduardo Jáuregui y se encarga de almacenar toda la producción de agua potable
proveniente de esta planta y parte de la que viene de la red de distribución. Este tanque está
encargado de distribuir agua potable a todo el Centro de la ciudad de Mérida (Casco
Central). La Tabla 2-10 muestra las características físicas del tanque Jáuregui.
Tabla 2-10. Características Físicas del Tanque Jáuregui.
Tanque Jáuregui T11
Base Cuadrado
Altura Nominal 3,6m
Altura Real 3,6m
Capacidad Nominal 4.300m3
Capacidad Real 4.240m3
Cota Superior 1.700msnm
Cota Inferior 1.696msnm
Figura 2-13. Tanque Jáuregui (Subterráneo).
Reconocimiento
El tanque Jáuregui tiene instalado los siguientes sensores y actuadores:
Sensor de Nivel.
2 Sensores de Caudal. Uno instalado en la tubería superior de entrada
proveniente de la P.T. Eduardo Jáuregui y otro instalado en la tubería inferior
de entrada proveniente de los tanques Vuelta de Lola.
Sensor de Cloro.
Válvula automática, instalada en la tubería inferior de entrada proveniente de
los tanques Vuelta de Lola.
La ubicación de los sensores y actuadores puede verse en el siguiente diagrama
hidráulico:
T-11
PLANTA DE TRATAMIENTODr. EDUARDO JAUREGUI
TANQUE MILLA
Figura 2-14. Diagrama Hidráulico Tanque Jáuregui T11.
Reconocimiento
Tanque Bourgoin (T12)
El tanque Bourgoin está ubicado en la Planta de Tratamiento Dr. Enrique
Bourgoin ubicada en las afueras de la ciudad, específicamente en la vía El Vallecito. Es un
tanque subterráneo que almacena toda la producción de agua potable que proviene de la
planta. La Tabla 2-11 muestra las características físicas del tanque Bourgoin.
Tabla 2-11. Características Físicas del Tanque Bourgoin.
Tanque Bourgoin T12
Base Cuadrada
Altura Nominal 3,6m
Altura Real 3,6m
Capacidad Nominal 1.440m3
Capacidad Real 1.420m3
Cota Superior 1.811msnm
Cota Inferior 1.807msnm
Figura 2-15. Tanque Bourgoin (Subterráneo).
Reconocimiento
El tanque Bourgoin posee instalados los siguientes sensores:
Sensor de Nivel.
Sensor de Caudal, instalado en la tubería de salida del tanque.
Sensor de Cloro.
La ubicación de los sensores puede verse en el siguiente diagrama hidráulico:
PLANTA DE TRATAMIENTODr. ENRIQUE BURGOIN
TOMA Qda. LA CUESTA
TOMA RIO MUCUJUN
Figura 2-16. Diagrama Hidráulico Tanque Bourgoin T12.
TANQUE BOURGOIN
Reconocimiento
2.1.4 Estaciones de Bombeo
Estación de Bombeo Los Chorros
Esta compuesta por 3 unidades de bombeo horizontales tipo Booster, alimentadas
por una línea de aducción que parte de los tanques Vuelta de Lola. Esta estación de bombeo
está ubicada vía Los Chorros de Milla, cerca de la Urb. Los Pinos, y tiene como función
surtir agua a todas las comunidades de este sector.
Figura 2-17. Estación de Bombeo
Los Chorros.
La estación de bombeo Los Chorros posee instalados los siguientes sensores:
Sensor de Caudal, instalado en la tubería de entrada a la estación de bombeo.
2 Sensores de Presión. Uno instalado en la tubería de entrada y el otro en la
tubería de salida de la estación de bombeo.
Reconocimiento
La ubicación de los sensores puede verse en el siguiente diagrama hidráulico.
LOS CHORROSDE MILLA
I
I
Figura 2-18. Diagrama Hidráulico de la E.B. Los Chorros.
Estación de Bombeo Vuelta de Lola
Esta estación de bombeo esta compuesta por 2 unidades de bombeo Monoblock,
alimentadas desde la tubería que viene de la P.T. Dr. Enrique Bourgoin, y se encuentra
ubicada dentro de las mismas instalaciones donde se encuentran los tanques Vuelta de Lola.
La estación de bombeo Vuelta de Lola tiene como función surtir agua a las
comunidades del Conjunto Residencial La Arboleda y a las del sector San Benito.
Reconocimiento
Figura 2-19. Estación de Bombeo Vuelta de Lola.
Esta estación de bombeo sólo posee instalado un sensor de caudal en la tubería de
salida. La ubicación de este sensor puede verse en el siguiente diagrama hidráulico.
EST. BOMBEOLA VUELTA
Figura 2-20. Diagrama Hidráulico E.B. Vuelta de Lola.
Reconocimiento
2.1.5 Red Principal de Distribución
La red principal nace en el tanque Bourgoin, a una cota de 1.807msnm y termina
en la zona de La Mara, vía Ejido a una cota de 1.220msnm. Casi toda la red está
conformada por un único sistema, a excepción de la zona La Pedregosa alta y media, que se
abastecen mediante un sistema local independiente [6].
Los principales componentes del sistema de distribución se mencionan a
continuación:
Conducción Tanque Bourgoin - Tanques Vuelta de Lola: Del tanque Bourgoin sale
una tubería de 660mm de diámetro, la cual ingresa a la ciudad por la vía Mérida-
Tabay, y llega con un diámetro de 700mm HF al sector Vuelta de Lola donde se
ubican los tanques del mismo nombre. Ver Figura 2-21.
Conducción Tanques Vuelta de Lola - E.B. Los Chorros: Inmediatamente antes de
que la tubería de 700mm entre a los tanques Vuelta de Lola, se deriva una tubería
de 300mm de hierro fundido dúctil (HD) hacia la E.B. Los Chorros ubicada en el
sector Los Chorros de Milla, por medio de la cual se continúa elevando el agua
hasta el tanque La Hechicera. Ver Figura 2-22.
Conducción Tanques Vuelta de Lola - Tanque Jáuregui / Tanques El Depósito: La
salida principal de los tanques Vuelta de Lola es una tubería de 600mm de hierro
fundido (HF) que pasa por la Av. Universidad. En la intersección de la Av. Los
Próceres con la Av. Universidad se derivan de ésta dos tuberías, una de 500mm
HD que sigue a lo largo de la Av. Los Proceres hasta los tanques El Depósito y
otra de 600mm HD que pasa por la Av. Universidad hasta el tanque Jáuregui
ubicado en las instalaciones de la P.T. Eduardo Jáuregui en la Hollada de Milla.
Esta división conforma la separación principal del sistema de abastecimiento de
agua de la ciudad. Ver Figura 2-23.
Reconocimiento
Figura 2-21. Conducción Tanque Bourgoin - Tanques Vuelta de Lola
Reconocimiento
Figura 2-22. Conducción Tanques Vuelta de Lola - E.B. Los Chorros.
Reconocimiento
Figura 2-23. Conducción Tanques Vuelta de Lola - Tanque Jáuregui / Tanques El Depósito.
Reconocimiento
REPUBLICA DE VENEZUELA
FIG. N°:
ARCHIVO N°:
ESTUDIO:
ESQUEMA RED PRINCIPAL
CONTENIDO:
C.A. HIDROLOGICA DE LA CORDILLERA
ANDINA
NOV '98
S/ESC.
ING. JOSE CARLOS SOLANO
KLEINER, C.A.
ESCALA (S):
FECHA:
PROYECTO:
PROYECTISTA:
DIBUJADO POR:
HIDROANDES
REVISADO Y CONFORMADO POR:
TAHAL CONSULTING ENGINEERS
L.T.D.
Esquema Red Principal (Mérida)
HOJA N°:
DE:
ING. D. ORENSTEIN
T-6 T-7
T-3
T-4
T-9T-10
T-11
LA VUELTA DE LOLA
PLANTA DE TRATAMIENTODr. EDUARDO JAUREGUI
PLANTA DE TRATAMIENTODr. ENRIQUE BURGOIN
TOMA Qda. LA CUESTA
TOMA RIO MUCUJUN
LA HECHICERA
T-8TOMA RIO ALBARREGAS
TOMA ANTIGUARIO ALBARREGAS
LOS CHORROSDE MILLA
TANQUES EL DEPOSITO
EST. BOMBEOLA VUELTA
TANQUE MILLA
TOMA RIO LA PEDREGOSA
TANQUE EL CONSEJO
T-2
TANQUE EL PEDREGAL
URB. LA PEDREGOSA
TOMA Qda. CARVAJAL
TANQUE SAN JOSÉ
TANQUES DON TULIO FEBRES C.
I
☺
LEYENDA
I
I
Figura 2-24. Diagrama Hidráulico de la Red Principal de Distribución.
Reconocimiento
133
2.2 COMPONENTES DEL SISTEMA SCADA
2.2.1 Sensores y Actuadores Utilizados
En los tanques de almacenamiento, estaciones de bombeo y plantas de tratamiento
se dispone de un conjunto de sensores y actuadores necesarios para poder llevar a cabo la
supervisión y control de las variables de interés.
Los tanques de almacenamiento poseen sensores de nivel y caudal. Solo tienen
sensores de cloro residual los tanques que almacenan la producción de las plantas de
tratamiento. Cada tanque posee una válvula automática en las tuberías de entrada, las cuáles
permiten controlar la entrada de caudal al mismo. Las estaciones de bombeo tienen
instalados sensores de presión y sensores de caudal. Todos los sensores deben tener una
salida analógica de 4mA a 20mA que es llevada a una interfaz de hardware o caja de
interconexión entre los dispositivos de campo y los módulos de adquisición de datos de las
RTU's.
Figura 2-25. Sensor de Caudal.
Reconocimiento
134
Figura 2-26. Sensor de Nivel.
Figura 2-27. Sensor de Cloro Residual.
Reconocimiento
135
Figura 2-28. Válvula automática.3
2.2.2 Caja de Interconexión
La caja de interconexión cumple la función de proveer una interfaz eléctrica entre
los dispositivos de campo, como sensores de nivel, caudal o presión, y las RTU MOSCAD
de Motorola. Cada RTU cuenta con una caja de interconexión que contiene una fuente de
alimentación, los interruptores Local/Remoto y Manual/Off/Automático más una llave
térmica [7].
Figura 2-29. Caja de Interconexión
Vista Externa 3 Las especificaciones de algunos sensores y actuadores están disponibles en el Anexo 2.
Reconocimiento
136
En la Figura 2-29 pueden observarse los interruptores Local/Remoto y
Manual/Off/Automático en la parte inferior de la caja de interconexión. La llave térmica
puede observarse en la parte media derecha de la caja.
Las cajas de interconexión, como las que están en las estaciones de bombeo,
poseen una pequeña pantalla local o display en su parte exterior para la supervisión de
datos y control de los dispositivos de campo en forma local.
Figura 2-30. Caja de Interconexión
Vista Interna.
La caja de interconexión cuenta con los siguientes elementos:
Transformador de Entrada y Alimentación Auxiliar: Se encarga de reducir la
tensión de entrada de 120V, 220V o 440V en una relación de 1, 2 o 4
respectivamente, de acuerdo al bobinado interno que posea la caja de
interconexión. La tensión de salida será de 120V y existirá al menos una fuente
auxiliar de 24V con el rectificador necesario para alimentar la pantalla local y los
dispositivos auxiliares requeridos.
Interruptores Local/Remoto y Manual/Off/Automático: Son dos interruptores
simples inversores, que indican a la RTU la modalidad de operación en la que se
Reconocimiento
137
encuentra el dispositivo asociado a la caja de interconexión. Por ejemplo, cada
válvula automática en los tanques de almacenamiento posee asociado un
interruptor Manual/Off/Automático en la caja de interconexión. Cuando el
interruptor se encuentra en la posición Automático, indica que la RTU puede
mandar comandos de apertura y cierre a la válvula; si el interruptor se encuentra en
modo Manual, los comandos de apertura y cierre sólo pueden ser activados por un
operador de campo de forma manual; por el contrario, si en interruptor está en
modo Off, la válvula queda inoperante. El interruptor Local/Remoto solo indica el
estado en que se encuentra la RTU. Si el interruptor se encuentra en la posición
Remoto, la RTU puede recibir comandos desde el Centro de Control de
Operaciones; contrario, la RTU funcionará de modo local.
Relé de selección de modo de conmutación: Este elemento tiene como propósito
enclavar el modo de operación, definiendo el funcionamiento Local o Remoto del
dispositivo a controlar. Su función principal consiste en impedir eléctricamente la
operación del dispositivo de campo cuando el interruptor Local/Remoto se
encuentra en la posición Local.
Pantalla de Presentación de Datos: Se encarga de la visualización de las señales
analógicas de entrada (AI) y digitales de salida (DO) requeridas por la RTU. Cada
valor digital podrá estar asociado a una alarma que podrá ser reconocida en forma
local por el operador. Todas las cajas de interconexión de los tanques de
almacenamiento y estaciones de bombeo cuentan con su pantalla local, la cual está
configurada especialmente para cada sitio y mostrará los datos recibidos de la
RTU, los cuales son iguales a los transmitidos al Centro de Control.
2.2.3 RTU's MOSCAD
Las RTU's instaladas en cada uno de las plantas de tratamiento, tanques de
almacenamiento y estaciones de bombeo son unidades MOSCAD. MOSCADTM es el
Reconocimiento
138
nombre que describe a la familia de productos SCADA de Motorola. Los modelos
disponibles hasta el momento son MOSCAD-L y MOSCAD-400.
Cada RTU dispone de una fuente de alimentación, CPU y una serie de módulos
E/S conectados al CPU, los cuáles toman el estado de los transductores de campo para
luego ser transmitidos como valores digitales. Ver Figuras 2-31 y 2-32.
Figura 2-31. MOSCAD [2].
Figura 2-32. MOSCAD-L.4 [2]
4 Las especificaciones del MOSCAD-L están disponibles en el Anexo 3.
Reconocimiento
139
Módulos del MOSCAD
Existen varios módulos disponibles en el mercado [2]:
Módulo CPU.
Módulo de 16 Entradas Digitales (16acDI).
Módulo de 8 Entradas Analógicas (8AI).
Módulo de 4 Salidas Analógicas (4AO).
Módulo de 16 Salidas Digitales (16DO).
Módulo Mezclador E/S.
Módulo de 32 Entradas Digitales (32dcDI).
Módulo de 60 Entradas Digitales (60DI).
Módulo de 32 Salidas Digitales (32DO).
Módulo Analizador AC.
Modems.
Módulo de 8 Salidas Digitales (alta corriente).
Medios de Comunicación
La comunicación entre RTU's utilizada en el sitema SCADA Aguas de Mérida es
vía radio bidireccional (485MHz). Otros tipos de comunicación que pueden ser utilizados
por las RTU's son:
Wireline Modem (Línea alambrada).
Microondas.
Radio bidireccional:
1. Convencional.
2. Truncado
Las RTU's MOSCAD pueden comunicarse con el Centro de Control y de RTU a
RTU (punto a punto). La comunicación puede ocurrir entre unidades individuales o puede
transmitirse a varias unidades simultáneamente.
Reconocimiento
140
Protocolos de Comunicación
Las RTU MOSCAD de Aguas de Mérida usan el protocolo de comunicación
MDLC que fue específicamente desarrollado para radio bidireccional. El protocolo MDLC
está basado en las 7 capas del modelo OSI publicado por ISO para la comunicación con el
Centro de Control. Estas capas definen la aplicación, presentación, sesión, transporte, red
de trabajo, enlaces, y tareas físicas del requisito protocolar total respectivamente. Ver
Figura 2-33.
Figura 2-33. Protocolo de Comunicación entre el Centro de
Control y las RTU MOSCAD [8].
Desde el punto de vista de las comunicaciones, la RTU se encarga de enviar los
paquetes de datos que contienen el estado de los elementos de campo a un MDLC Gateway
ó MCP-T de Motorola (ver Figura 2-34), el cuál se encarga de recibir todas las señales
provenientes de las RTU MOSCAD, ubicado en el Centro de Control de Operaciones. La
transmisión de datos es por excepción, es decir, se efectúa bajo demanda de la RTU cuando
se cumplen las consignas preprogramadas. Para valores digitales la consigna es el cambio
de estado de 0 a 1 ó viceversa, para los valores analógicos la consigna es la superación de
una determinada banda muerta.
Reconocimiento
141
Figura 2-34. Centro de Control con MDLC Gateway que permite la
Comunicación con las RTU's MOSCAD [8].
Programación de las RTU's MOSCAD
El sistema MOSCAD viene con un Tool Box de programación que permite
configurar las RTU MOSCAD. El Tool Box de programación es un software que le permite
al ingeniero del sistema definir y mantener el sistema MOSCAD según las necesidades y
requisitos que se tengan. Las funciones principales que pueden realizarse por medio del
Tool Box de programación son [7]:
1) Editar la programación de la RTU, la cual incluye:
a) Site Configuration, según el hardware y configuración de los puertos. Esta
herramienta permite definir la configuración física de la RTU, la cual incluye los
módulos de E/S, definición los puertos a usar y la dirección específica de la RTU.
b) Network Configuration, según la topología de la red. La aplicación Network
Configuration está diseñada para definir la comunicación de nodos en la red y solo
es usada en sistemas MOSCAD que utilizan más de un protocolo de comunicación.
Reconocimiento
142
c) Application data base, para la construcción de la base de datos, la cual está formada
por un conjunto de tablas, donde cada tabla define un grupo de dispositivos, cada
fila define un dispositivo diferente, y cada columna contiene datos de un dispositivo
específico.
d) Application process, donde cada proceso es construido por una secuencia de
programación en escalera en el lenguaje avanzado Ladder-Diagram de Motorola.
Cada escalón define el comportamiento de una o varias salidas como una función de
sus estados de entrada y el tiempo.
2) Preparar la proyección de la documentación al usuario.
3) Crear de forma automática un “archivo central”, que será usado posteriormente para la
creación de la base de datos de la RTU en el Centro de Control.
4) Downloading Site Configuration, que permite cargar un bloque de datos o código de la
RTU MOSCAD, vía el puerto RS-232, hacia el Tool Box.
5) Realizar las siguientes funciones en cualquier RTU MOSCAD vía conexión local o vía
red de comunicación:
a) Uploading Site Configuration, para cargar un bloque de datos del Tool Box hacia la
RTU.
b) Supervisar y depurar la aplicación de la base de datos y del proceso, en tiempo real.
c) Actualizar la hora y el día en la RTU.
d) Probar todos los módulos de hardware, incluso la calibración de entradas y salidas
analógicas.
e) Recobrar eventos (de muy alta resolución) registrados en el tiempo por la RTU.
f) Sincronizar el sistema de reloj.
g) Recobrar los registros de errores (de hardware o funcionamientos defectuosos del
software) en la RTU.
h) Capturar paquetes de datos por medio de los enlaces de comunicación.
i) Llevar a cabo diagnósticos de software del sistema.
Reconocimiento
143
Tablas de Comunicación RTU
Las tablas en una RTU representan una base de datos, la cual tiene una estructura
multicolumna que contiene variables relacionadas con un dispositivo (ver Figura 2-35).
Solo las tablas que son mapeadas al Centro de Control SCADA son llamadas Tablas de
Comunicación.
Figura 2-35. Tabla o Base de Datos de una RTU MOSCAD [8].
Figura 2-36. Tablas de Comunicación [8].
Cada RTU puede incluir hasta 128 tablas, cada tabla puede incluir hasta 8
columnas y 250 filas (2000 variables por tabla). Usualmente una fila de una tabla
representa a un dispositivo, mientras que una columna representa a las variables (digitales,
analógicas o calculadas) relacionadas con ese dispositivo.
Reconocimiento
144
Las RTU's MOSCAD soportan varios tipos de datos. Las columnas incluyen
variables de un solo tipo de dato. Los tipos de datos pueden ser divididos en tres categorías:
Discretos (bit).
Enteros (16 bits incluyendo el signo).
Reales (32 bits en notación punto flotante).
Para recibir correctamente los datos y hacer transparente el sistema MOSCAD a la
aplicación cliente SCADA, es creada una estructura de datos interna por medio de las
rutinas de programación API de Motorola, donde se define el tipo y número de RTU's de
campo utilizadas.
2.2.4 MDLC Gateway
El sistema SCADA de Aguas de Mérida posee un MCP-T (MDLC Gateway) que
proporciona al software SCADA (S/3), instalado en el Centro de Control de Operaciones
Principal, intercambiar información con las RTU's MOSCAD. El MCP-T sirve como una
interfaz entre el mundo TCP-IP y el mundo MDLC.
El MDLC Gateway soporta la arquitectura Cliente/Servidor, el cual provee
servicio MDLC al Centro de Control SCADA (cliente) sobre la red de área local LAN.
Figura 2-37. Entorno de Comunicación con el
Software SCADA Central [8].
Reconocimiento
145
El MDLC Gateway permite al software SCADA realizar las siguientes operaciones:
1) Enviar Información desde el Centro de Control SCADA a la RTU MOSCAD.
Cuando se necesita transferir comandos desde el Centro de Control SCADA para
que sean ejetutados por las RTU's MOSCAD en los sitios remotos:
a) Interrogación requerida (con o sin cambio de estado).
b) Envío de comandos.
c) Envío de setpoint con múltiples valores.
d) Emisión de comandos a grupos de RTU's.
e) Ajuste de tiempo en la RTU.
2) Recibir información desde las RTU MOSCAD al Centro de Control SCADA.
Cuando se necesita recibir datos transmitidos en tiempo real desde las RTU's
MOSCAD al Centro de Control SCADA:
a) Reporte de información.
b) Reporte de información por cambio de estado.
c) Eventos espontáneos (Burst).
d) Reporte de la hora (time-tagged) en el que fueron registrados los eventos en las
RTU's (1ms de resolución).
e) Reporte de la hora en la RTU.
Para tener acceso al sistema MOSCAD e intercambiar información con las RTU's
MOSCAD, el software del Centro de Control tiene que estar integrado al MDLC Gateway
por medio de las rutinas Gateway API (Application Programming Interface). Las rutinas
Gateway API usan el driver TCP/IP y la tarjeta Ethernet para intercambiar información con
el MDLC Gateway.
Además de las rutinas API, se cuenta con un Tool Box de programación que
permite la configuración del MCP-T. Este Tool Box de programación permite la
modificación de los siguientes parámetros:
TCP/IP Driver (IP address).
Reconocimiento
146
MDLC Gateway configuration (MDLC Gateway, Site-id y Link-ids). MDLC Network configuration (MDLC routers del sistema). MDLC Site table (Site-id y Link-ids del sistema).
2.3 CENTRO DE CONTROL DE OPERACIONES
El sistema cuenta con un Centro de Control Principal de Operaciones ubicado en
las instalaciones de la P.T. Dr Eduardo Jáuregui y un Centro de Control Secundario
ubicado en la P.T. Dr. Enrique Bourgoin.
En el Centro de Control de Operaciones Principal se realizan las tareas de
supervisión y control en tiempo real de los distintos procesos de la red de distribución, con
el propósito de optimizar el manejo y suministro de agua en la ciudad. Actualmente se
contempla en el sistema a la totalidad de los tanques, estaciones de bombeo y plantas de
potabilización existentes.
El sistema SCADA instalado actualmente permite la transmisión al Centro de
Control Principal de los datos de caudales, niveles y cloro residual en las principales
instalaciones. También se controla remotamente las válvulas de entrada de los tanques de
almacenamiento dependiendo de las condiciones del sistema.
El sistema permite entre otros beneficios [6]:
Respuesta rápida y en todo momento para satisfacer la demanda de agua en
diferentes lugares de la ciudad.
Evaluación continua de las reservas de agua existentes en los tanques.
Reducción de las pérdidas por rebose en los tanques.
Conocimiento del comportamiento regular del consumo de agua en varios sectores
de la ciudad y adaptación del manejo del sistema de agua a estos consumos con
anticipación.
Reconocimiento
147
Manejo de datos, curvas de consumo, tendencia, producción, estadísticos y
predicciones.
Cada Centro de Control cumple las siguientes funciones [7]:
Supervisión en tiempo real de alarmas y eventos del sistema.
Supervisión de las variables adquiridas en los sitios de campo.
Diagnóstico de comunicaciones.
Almacenamiento de valores históricos de alarmas y datos.
Elaboración de reportes.
El Centro de Control Principal cuenta con 4 operadores los cuales se encargan de
la supervisión y el control del sistema las 24 horas del día durante los 365 días del año. Los
Operadores del Centro de Control, a través de la interfaz SCADA S/3, pueden visualizar el
estado de cada una de las RTU's y controlarlas en forma remota, por ejemplo mediante el
cierre o la apertura de las válvulas y encendido o apagado de las bombas. Para ello, la
interfaz desarrollada en el software de automatización S3 posee los siguientes niveles de
navegación [7]:
1. Mapa Principal: En este gráfico está representado el mapa de la ciudad de Mérida,
en el cual se especifican todos los sitios automatizados. Sirve también como menú
principal, con el que se tendrá acceso a cualquiera de los Detalles Geográficos de
cada sitio y al Detalle Hidráulico general de la ciudad.
2. Detalle Geográficos: Es un mapa ampliado que presenta la ubicación geográfica
del sitio y algún punto de referencia, como calles o avenidas. Muestra información
específica, como el nombre de la estación remota, capacidad del tanque, cota, nivel
máximo y caudal máximo.
3. Diagrama Hidráulico: En este diagrama se muestra toda la información
relacionada con el sitio. Existe un diagrama por estación, representando el
diagrama hidráulico de la misma. Cada sitio posee un panel asociado en donde se
presenta toda la información detallada disponibles del mismo, como nivel del
Reconocimiento
148
tanque, lectura en tiempo real de los instrumentos de medición, estados de las
bombas y válvulas, estado de los interruptores de control y operación.
4. Gráfico de Valores: Contiene en formato de diagrama de tendencia histórica, los
valores de energía horarios de los equipos inherentes a la estación.
Los diagramas mímicos se representan mediante diagramas hidráulicos. En cada
uno se pueden apreciar los datos provenientes del campo, captados por los módulos de E/S
tanto analógicas como digitales de las RTU's. Cada mímico puede ser configurado por el
operador.
2.3.1 Señales Transmitidas al Centro de Control
Tanto el Centro de Control Principal, ubicado en la P.T. Dr. Eduardo Jáuregui y el
Centro de Control Secundario, ubicado en la P.T. Dr. Enrique Bourgoin, reciben el mismo
conjunto de señales transmitidas por cada una de las RTU's MOSCAD de todo el sistema.
Los operadores de cada uno de los Centros de Control pueden transmitir señales de
comandos a las RTU's dependiendo de la situación del sistema.
Los tipos de señales transmitidas son [7]:
1. Señales Digitales de Entrada (DI): Son señales que están siendo transmitidas por
las RTU's a cada Centro de Control. En este grupo están incluidos los estados de
los interruptores, los estados de las válvulas, de las bombas y los estados de
sobrecarga o sobretensión existentes en las estaciones de bombeo.
2. Señales Digitales de Salida (DO): Son las señales de control transmitidas desde el
Centro de Control a las RTU's MOSCAD. En este grupo están incluidos los
comandos para apertura y cierre de válvulas, comandos para encender o apagar
bombas y comandos de forzado a los dispositivos.
3. Señales Analógicas de Entrada (AI): Son las señales transmitidas por las RTU's.
En este grupo están incluidas las señales provenientes de los sensores y valores
Reconocimiento
149
calculados (AUX_AI) por la misma RTU, los cuales están en función de estas
variables.
Tabla 2-12. Señales Transmitidas - RTU LOS_CUROS.
Num Tipo Tag - Name Descripción
1 AI CAUDAL Caudal de entrada, tanque T1.
2 AI CANT_AGUA Cantidad de agua acumulada.
3 AI NIVEL Nivel del tanque T1.
4 AI VEL_CAMBIO Velocidad de cambio del nivel.
5 AUX_AI MAX_CAUDAL Máximo caudal.
6 AUX_AI MAX_CANT_AGUA Máxima cantidad de agua acumulada.
7 AUX_AI MAX_NIVEL Máximo nivel.
8 AUX_AI MAX_VEL_CAMBIO Máxima velocidad de cambio.
9 AUX_AI MIN_CAUDAL Mínimo caudal.
10 AUX_AI MIN_CANT_AGUA Mínima cantidad de agua acumulada.
11 AUX_AI MIN_NIVEL Mínimo nivel.
12 AUX_AI MIN_VEL_CAMBIO Mínima velocidad de cambio
13 DI SW_LR_RTU Interruptor LOCAL/REMOTO RTU.
14 DI SW_MAN_V1 Interruptor MANUAL de la válvula 1.
15 DI SW_AUT_V1 Interruptor AUTOMÁTICO de la válvula 1.
16 DI DI_VALV_1 Estado de la válvula 1.
17 DO DO_VALV_1 Comando para ABRIR/CERRAR la válvula 1.
18 DO FORZ_VALV_1 Comando para FORZAR válvula 1.
Reconocimiento
150
Tabla 2-13. Señales Transmitidas - RTU SAN_JOSE.
Num Tipo Tag - Name Descripción
1 AI CAUDAL Caudal de entrada, tanque T3.
2 AI CANT_AGUA Cantidad de agua acumulada.
3 AI NIVEL Nivel del tanque T3.
4 AI VEL_CAMBIO Velocidad de cambio del nivel.
5 AUX_AI MAX_CAUDAL Máximo caudal.
6 AUX_AI MAX_CANT_AGUA Máxima cantidad de agua acumulada.
7 AUX_AI MAX_NIVEL Máximo nivel.
8 AUX_AI MAX_VEL_CAMBIO Máxima velocidad de cambio.
9 AUX_AI MIN_CAUDAL Mínimo caudal.
10 AUX_AI MIN_CANT_AGUA Mínima cantidad de agua acumulada.
11 AUX_AI MIN_NIVEL Mínimo nivel.
12 AUX_AI MIN_VEL_CAMBIO Mínima velocidad de cambio
13 DI SW_LR_RTU Interruptor LOCAL/REMOTO RTU.
14 DI SW_MAN_V1 Interruptor MANUAL de la válvula 1.
15 DI SW_AUT_V1 Interruptor AUTOMÁTICO de la válvula 1.
16 DI DI_VALV_1 Estado de la válvula 1.
17 DO DO_VALV_1 Comando para ABRIR/CERRAR la válvula 1.
18 DO FORZ_VALV_1 Comando para FORZAR válvula 1.
Reconocimiento
151
Tabla 2-14. Señales Transmitidas - RTU DEPOSITO.
Num Tipo Tag - Name Descripción
1 AI CAUDAL_1 Caudal 1 de entrada, tanque T4.
2 AI CANT_AGUA_1 Cantidad de agua acumulada 1, tanque T4.
3 AI CAUDAL_2 Caudal 2 de entrada, tanque T4.
4 AI CANT_AGUA_2 Cantidad de agua acumulada 2, tanque T4.
5 AI CAUDAL_3 Caudal de entrada, tanque T5.
6 AI CANT_AGUA_3 Cantidad de agua acumulada 3, tanque T5.
7 AI NIVEL_T4 Nivel del tanque T4.
8 AI VEL_CAMBIO_T4 Velocidad de cambio del nivel, tanque T4.
9 AI NIVEL_T5 Nivel del tanque T5.
10 AI VEL_CAMBIO_T5 Velocidad de cambio del nivel, tanque T5.
11 AUX_AI MAX_CAUDAL_1 Máximo caudal 1, tanque T4.
12 AUX_AI MAX_CANT_AGUA_1 Máxima cantidad de agua acumulada 1, tanque T4.
13 AUX_AI MAX_CAUDAL_2 Máximo caudal 2, tanque T4.
14 AUX_AI MAX_CANT_AGUA_2 Máxima cantidad de agua acumulada 2, tanque T4.
15 AUX_AI MAX_CAUDAL_3 Máximo caudal, tanque T5.
16 AUX_AI MAX_CANT_AGUA_3 Máxima cantidad de agua acumulada, tanque T5.
17 AUX_AI MAX_NIVEL_T4 Máximo nivel, tanque T4.
18 AUX_AI MAX_VEL_CAMBIO_1 Máxima velocidad de cambio 1, tanque T4.
19 AUX_AI MAX_NIVEL_T5 Máximo nivel, tanque T5.
20 AUX_AI MAX_VEL_CAMBIO_2 Máxima velocidad de cambio 2, tanque T4.
21 AUX_AI MIN_CAUDAL_1 Mínimo caudal 1, tanque T4.
22 AUX_AI MIN_CANT_AGUA_1 Mínima cantidad de agua 1, tanque T4.
23 AUX_AI MIN_CAUDAL_2 Mínimo caudal 2, tanque T4.
24 AUX_AI MIN_CANT_AGUA_2 Mínima cantidad de agua 2, tanque T4.
25 AUX_AI MIN_CAUDAL_3 Mínimo caudal, tanque T5.
26 AUX_AI MIN_CANT_AGUA_3 Mínima cantidad de agua, tanque T5.
27 AUX_AI MIN_NIVEL_T4 Mínimo nivel, tanque T4.
28 AUX_AI MIN_VEL_CAMBIO_1 Mínima velocidad de cambio, tanque T4
29 AUX_AI MIN_NIVEL_T5 Mínimo nivel, tanque T5.
30 AUX_AI MIN_VEL_CAMBIO_2 Mínima velocidad de cambio, tanque T5
Reconocimiento
152
Tabla 2-14. Señales Transmitidas - RTU DEPOSITO (Continuación).
Num Tipo Tag - Name Descripción
31 DI SW_LR_RTU Interruptor LOCAL/REMOTO RTU.
32 DI SW_MAN_V1 Interruptor MANUAL de la válvula 1, tanque T4.
33 DI SW_AUT_V1 Interruptor AUTOMÁTICO de la válvula 1, tanque T4.
34 DI DI_VALV_1 Estado de la válvula 1, tanque T4.
35 DI SW_MAN_V2 Interruptor MANUAL de la válvula 2, tanque T4.
36 DI SW_AUT_V2 Interruptor AUTOMÁTICO de la válvula 2, tanque T4.
37 DI DI_VALV_2 Estado de la válvula 2, tanque T4.
38 DI SW_MAN_V3 Interruptor MANUAL de la válvula, tanque T5.
39 DI SW_AUT_V3 Interruptor AUTOMÁTICO de la válvula, tanque T5.
40 DI DI_VALV_3 Estado de la válvula, tanque T5.
41 DO DO_VALV_1 Comando para ABRIR/CERRAR la válvula 1, tanque T4.
42 DO DO_VALV_2 Comando para ABRIR/CERRAR la válvula 2, tanque T4.
43 DO DO_VALV_3 Comando para ABRIR/CERRAR la válvula 3, tanque T5.
44 DO FORZ_VALV_1 Comando para FORZAR válvula 1, tanque T4.
45 DO FORZ_VALV_2 Comando para FORZAR válvula 2, tanque T4.
46 DO FORZ_VALV_3 Comando para FORZAR válvula 3, tanque T5.
Reconocimiento
153
Tabla 2-15. Señales Transmitidas - RTU TULIO_FEBRES.
Num Tipo Tag - Name Descripción
1 AI CAUDAL Caudal de entrada.
2 AI NIVEL_T6 Nivel del tanque T6.
3 AI VEL_CAMB_T6 Velocidad de cambio, tanque T6.
4 AI NIVEL_T7 Nivel del tanque T7.
5 AI VEL_CAMB_T7 Velocidad de cambio, tanque T7.
6 AI CANT_AGUA Cantidad de agua acumulada.
7 AUX_AI MAX_CAUDAL Máximo caudal.
8 AUX_AI MAX_NIVEL_T6 Máximo nivel, tanque T6.
9 AUX_AI MAX_VEL_CAMB_T6 Máxima velocidad de cambio, tanque T6.
10 AUX_AI MAX_NIVEL_T7 Máximo nivel, tanque T7.
11 AUX_AI MAX_VEL_CAMB_T7 Máxima velocidad de cambio, tanque T7.
12 AUX_AI MAX_CANT_AGUA Máxima cantidad de agua acumulada.
13 AUX_AI MIN_CAUDAL Mínimo caudal.
14 AUX_AI MIN_NIVEL_T6 Mínimo nivel, tanque T6.
15 AUX_AI MIN_VEL_CAMB_T6 Mínima velocidad de cambio, tanque T6.
16 AUX_AI MIN_NIVEL_T7 Mínimo nivel, tanque T7.
17 AUX_AI MIN_VEL_CAMB_T7 Mínima velocidad de cambio, tanque T7.
18 AUX_AI MIN_CANT_AGUA Mínima cantidad de agua acumulada.
19 DI SW_LR_RTU Interruptor LOCAL/REMOTO RTU.
20 DI SW_MAN_V1 Interruptor MANUAL de la válvula 1.
21 DI SW_AUT_V1 Interruptor AUTOMÁTICO de la válvula 1.
22 DI DI_VALV_1 Estado de la válvula 1.
23 DO DO_VALV_1 Comando para ABRIR/CERRAR la válvula 1.
24 DO FORZ_VALV_1 Comando para FORZAR válvula 1.
Reconocimiento
154
Tabla 2-16. Señales Transmitidas - RTU HECHICERA.
Num Tipo Tag - Name Descripción
1 AI CAUDAL Caudal de entrada tanque T8.
2 AI CANT_AGUA Cantidad de agua acumulada.
3 AI NIVEL Nivel del tanque T8.
4 AI VEL_CAMBIO Velocidad de cambio del nivel.
5 AUX_AI MAX_CAUDAL Máximo caudal.
6 AUX_AI MAX_CANT_AGUA Máxima cantidad de agua acumulada.
7 AUX_AI MAX_NIVEL Máximo nivel.
8 AUX_AI MAX_VEL_CAMBIO Máxima velocidad de cambio.
9 AUX_AI MIN_CAUDAL Mínimo caudal.
10 AUX_AI MIN_CANT_AGUA Mínima cantidad de agua acumulada.
11 AUX_AI MIN_NIVEL Mínimo nivel.
12 AUX_AI MIN_VEL_CAMBIO Mínima velocidad de cambio
Tabla 2-17. Señales Transmitidas - RTU VUELTA_LOLA.
Num Tipo Tag - Name Descripción
1 AI CAUDAL_1 Caudal de entrada general.
2 AI CANT_AGUA_1 Cantidad de agua acumulada 1 general.
3 AI CAUDAL_2 Caudal 2 de entrada, tanque T10.
4 AI CANT_AGUA_2 Cantidad de agua acumulada 2.
5 AI CAUDAL_3 Caudal de salida, E.B. Vuelta de Lola.
6 AI CANT_AGUA_3 Cantidad de agua acumulada 3, E.B. Vuelta de Lola.
7 AI NIVEL_T9 Nivel del tanque T9.
8 AI VEL_CAMB_T9 Velocidad de cambio, tanque T9.
9 AI NIVEL_T10 Nivel del tanque T10.
10 AI VEL_CAMB_T10 Velocidad de cambio, tanque T10.
Reconocimiento
155
Tabla 2-17. Señales Transmitidas - RTU VUELTA_LOLA (Continuación 1).
Num Tipo Tag - Name Descripción
11 AUX_AI MAX_CAUDAL_1 Máximo caudal general.
12 AUX_AI MAX_CANT_AGUA_1 Máxima cantidad de agua acumulada 1 general.
13 AUX_AI MAX_CAUDAL_2 Máximo caudal 2, tanque T9.
14 AUX_AI MAX_CANT_AGUA_2 Máxima cantidad de agua acumulada 2, tanque T9.
15 AUX_AI MAX_CAUDAL_3 Máximo caudal de salida, E.B. Vuelta de Lola.
16 AUX_AI MAX_CANT_AGUA_3 Máxima cantidad de agua acumulada 3,E.B.Vuelta de Lola.
17 AUX_AI MAX_NIVEL_T9 Máximo nivel, tanque T9.
18 AUX_AI MAX_VEL_CAMB_T9 Máxima velocidad de cambio 1, tanque T9.
19 AUX_AI MAX_NIVEL_T10 Máximo nivel, tanque T10.
20 AUX_AI MAX_VEL_CAMB_T10 Máxima velocidad de cambio 2, tanque T10.
21 AUX_AI MIN_CAUDAL_1 Mínimo caudal general.
22 AUX_AI MIN_CANT_AGUA_1 Mínima cantidad de agua general.
23 AUX_AI MIN_CAUDAL_2 Mínimo caudal 2, tanque T9.
24 AUX_AI MIN_CANT_AGUA_2 Mínima cantidad de agua acumulada 2, tanque T9.
25 AUX_AI MIN_CAUDAL_3 Mínimo caudal de salida, E.B. Vuelta de Lola.
26 AUX_AI MIN_CANT_AGUA_3 Mínima cantidad de agua de salida, E.B. Vuelta de Lola.
27 AUX_AI MIN_NIVEL_T9 Mínimo nivel, tanque T9.
28 AUX_AI MIN_VEL_CAMB_T9 Mínima velocidad de cambio, tanque T9.
29 AUX_AI MIN_NIVEL_T10 Mínimo nivel, tanque T10.
30 AUX_AI MIN_VEL_CAMB_T10 Mínima velocidad de cambio, tanque T10.
31 DI SW_LR_RTU Interruptor LOCAL/REMOTO RTU.
32 DI SW_MAN_V1 Interruptor MANUAL de la válvula 1, tanque T9.
33 DI SW_AUT_V1 Interruptor AUTOMÁTICO de la válvula 1, tanque T9.
34 DI DI_VALV_1 Estado de la válvula 1, tanque T9.
35 DI SW_MAN_V2 Interruptor MANUAL de la válvula 2, tanque T10.
36 DI SW_AUT_V2 Interruptor AUTOMÁTICO de la válvula 2, tanque T10.
37 DI DI_VALV_2 Estado de la válvula 2, tanque T10.
Reconocimiento
156
Tabla 2-17. Señales Transmitidas - RTU VUELTA_LOLA (Continuación 2).
Num Tipo Tag - Name Descripción
38 DI SW_MAN_B1 Interruptor MANUAL de la bomba 1, E.B. Vuelta de Lola.
39 DI SW_AUT_B1 Interruptor AUTOMÁTICO de la bomba 1.
40 DI DI_BOMB_1 Estado de la bomba 1.
41 DI SCAR_BOMB_1 Sobrecarga en la bomba 1.
42 DI STEN_BOMB_1 Sobretensión en la bomba 1.
43 DI SW_MAN_B2 Interruptor MANUAL de la bomba 2, E.B. Vuelta de Lola.
44 DI SW_AUT_B2 Interruptor AUTOMÁTICO de la bomba 2.
45 DI DI_BOMB_2 Estado de la bomba 2.
46 DI SCAR_BOMB_2 Sobrecarga en la bomba 2.
47 DI STEN_BOMB_2 Sobretensión en la bomba 2.
48 DO DO_VALV_1 Comando para ABRIR/CERRAR la válvula 1, tanque T9.
49 DO DO_VALV_2 Comando para ABRIR/CERRAR la válvula 2, tanque T9.
50 DO DO_BOMB_1 Comando para ENCENDER/APAGAR la bomba 1.
51 DO DO_BOMB_2 Comando para ENCENDER/APAGAR la bomba 2.
52 DO FORZ_VALV_1 Comando para FORZAR válvula 1, tanque T9.
53 DO FORZ_VALV_2 Comando para FORZAR válvula 2, tanque T10.
54 DO FORZ_BOMB_1 Comando para FORZAR bomba 1.
55 DO FORZ_BOMB_2 Comando para FORZAR bomba 2.
Reconocimiento
157
Tabla 2-18. Señales Transmitidas - RTU JAUREGUI.
Num Tipo Tag - Name Descripción
1 AI CANT_CLORO Cantidad de cloro en el tanque T11.
2 AI CAUDAL_1 Caudal de entrada 1, P.T. Dr. Eduardo Jáuregui.
3 AI CANT_AGUA_1 Cantidad de agua acumulada 1, P.T. Dr. Eduardo Jáuregui.
4 AI CAUDAL_2 Caudal de entrada 2, tanque T11.
5 AI CANT_AGUA_2 Cantidad de agua acumulada 2, tanque T11.
6 AI CAUDAL_3 Caudal de entrada 3, tanque T11 (Producción de la P.T.).
7 AI CANT_AGUA_3 Cantidad de agua acumulada 3, tanque T11.
8 AI NIVEL Nivel del tanque T11.
9 AI VEL_CAMBIO Velocidad de cambio del nivel.
10 AUX_AI MAX_CANT_CLORO Máxima cantidad de cloro, tanque T11.
11 AUX_AI MAX_CAUDAL_1 Máximo caudal 1, P.T. Dr. Eduardo Jáuregui.
12 AUX_AI MAX_CANT_AGUA_1 Máxima cantidad de agua acumulada 1, P.T. E. Jáuregui.
13 AUX_AI MAX_CAUDAL_2 Máximo caudal 2, tanque T11.
14 AUX_AI MAX_CANT_AGUA_2 Máxima cantidad de agua acumulada 2, tanque T11.
15 AUX_AI MAX_CAUDAL_3 Máximo caudal 3, tanque T11.
16 AUX_AI MAX_CANT_AGUA_3 Máxima cantidad de agua acumulada 3, tanque T11.
17 AUX_AI MAX_NIVEL Máximo nivel, tanque T11.
18 AUX_AI MAX_VEL_CAMBIO Máxima velocidad de cambio, tanque T11.
19 AUX_AI MIN_CANT_CLORO Mínima cantidad de cloro, tanque T11.
20 AUX_AI MIN_CAUDAL_1 Mínimo caudal, P.T. Dr. Eduardo Jáuregui.
21 AUX_AI MIN_CANT_AGUA_1 Mínima cantidad de agua acumulada 1, P.T. E. Jáuregui.
22 AUX_AI MIN_CAUDAL_2 Mínimo caudal 2, tanque T11.
23 AUX_AI MIN_CANT_AGUA_2 Mínima cantidad de agua acumulada 2, tanque T11.
24 AUX_AI MIN_CAUDAL_3 Mínimo caudal 3, tanque T11.
25 AUX_AI MIN_CANT_AGUA_3 Mínima cantidad de agua 3, tanque T11.
26 AUX_AI MIN_NIVEL Mínimo nivel, tanque T11.
27 AUX_AI MIN_VEL_CAMBIO Mínima velocidad de cambio, tanque T11.
Reconocimiento
158
Tabla 2-18. Señales Transmitidas - RTU JAUREGUI (Continuación). 28 DI SW_LR_RTU Interruptor LOCAL/REMOTO RTU.
29 DI SW_MAN_V1 Interruptor MANUAL de la válvula 1.
30 DI SW_AUT_V1 Interruptor AUTOMÁTICO de la válvula 1.
31 DI DI_VALV_1 Estado de la válvula 1.
32 DO DO_VALV_1 Comando para ABRIR/CERRAR la válvula 1.
33 DO FORZ_VALV_1 Comando para FORZAR válvula 1.
Tabla 2-19. Señales Transmitidas - RTU BOURGOIN.
Num Tipo Tag - Name Descripción
1 AI CANT_CLORO Cantidad de cloro en el tanque T12.
2 AI CAUDAL_1 Caudal de entrada 1, P.T. Dr. Enrique Bourgoin.
3 AI CANT_AGUA_1 Cantidad de agua acumulada 1, P.T. Dr. Enrique Bourgoin.
4 AI CAUDAL_2 Caudal de salida, tanque T12.
5 AI CANT_AGUA_2 Cantidad de agua de salida, tanque T12.
6 AI NIVEL Nivel del tanque T12.
7 AI VEL_CAMBIO Velocidad de cambio del nivel, tanque T12.
8 AUX_AI MAX_CANT_CLORO Máxima cantidad de cloro, tanque T12.
9 AUX_AI MAX_CAUDAL_1 Máximo caudal de entrada, P.T. Dr. Enrique Bourgoin.
10 AUX_AI MAX_CANT_AGUA_1 Máxima cantidad de agua 1, P.T. Dr. Enrique Bourgoin.
11 AUX_AI MAX_CAUDAL_2 Máximo caudal de salida, tanque T12.
12 AUX_AI MAX_CANT_AGUA_2 Máxima cantidad de agua de salida, tanque T12.
13 AUX_AI MAX_NIVEL Máximo nivel, tanque T12.
14 AUX_AI MAX_VEL_CAMB Máxima velocidad de cambio, tanque T12.
15 AUX_AI MIN_CANT_CLORO Mínima cantidad de cloro, tanque T12.
16 AUX_AI MIN_CAUDAL_1 Mínimo caudal 1, P.T. Dr. Enrique Bourgoin.
17 AUX_AI MIN_CANT_AGUA_1 Mínima cantidad de agua acumulada 1, P.T. E. Bourgoin.
18 AUX_AI MIN_CAUDAL_2 Mínimo caudal 2, P.T. Dr. Enrique Bourgoin.
19 AUX_AI MIN_CANT_AGUA_2 Mínima cantidad de agua acumulada 2, P.T. E. Bourgoin.
20 AUX_AI MIN_NIVEL Mínimo nivel, tanque T12.
21 AUX_AI MIN_VEL_CAMB Mínima velocidad de cambio, tanque T12.
Reconocimiento
159
Tabla 2-20. Señales Transmitidas - RTU LOS_CHORROS.
Num Tipo Tag - Name Descripción
1 AI CAUDAL Caudal de entrada, E.B. Los Chorros.
2 AI CANT_AGUA Cantidad de agua acumulada, E.B. Los Chorros.
3 AI PRE_SUCC Presión de succión.
4 AI PRE_DESC Presión de descarga.
5 AUX_AI MAX_CAUDAL Máximo caudal de entrada, E.B. Los Chorros.
6 AUX_AI MAX_CANT_AGUA Máxima cantidad de agua acumulada, E.B. Los Chorros.
7 AUX_AI MAX_PRE_SUCC Máxima presión de succión.
8 AUX_AI MAX_PRE_DESC Máxima presión de descarga.
9 AUX_AI MIN_CAUDAL Mínimo caudal de entrada, E.B. Los Chorros.
10 AUX_AI MIN_CANT_AGUA Mínima cantidad de agua acumulada, E.B. Los Chorros.
11 AUX_AI MIN_PRE_SUCC Mínima presión de succión.
12 AUX_AI MIN_PRE_DESC Mínima presión de descarga.
13 DI SW_LR_RTU Interruptor LOCAL/REMOTO RTU.
14 DI SW_MAN_B1 Interruptor MANUAL de la bomba 1, E.B. Los Chorros
15 DI SW_AUT_B1 Interruptor AUTOMÁTICO de la bomba 1.
16 DI DI_BOMB_1 Estado de la bomba 1.
17 DI SCAR_BOMB_1 Sobrecarga en la bomba 1.
18 DI STEN_BOMB_1 Sobretensión en la bomba 1.
19 DI SW_MAN_B2 Interruptor MANUAL de la bomba 2, E.B. Los Chorros.
20 DI SW_AUT_B2 Interruptor AUTOMÁTICO de la bomba 2.
21 DI DI_BOMB_2 Estado de la bomba 2.
22 DI SCAR_BOMB_2 Sobrecarga en la bomba 2.
23 DI STEN_BOMB_2 Sobretensión en la bomba 2.
24 DI SW_MAN_B3 Interruptor MANUAL de la bomba 3, E.B. Los Chorros.
25 DI SW_AUT_B3 Interruptor AUTOMÁTICO de la bomba 3.
26 DI DI_BOMB_3 Estado de la bomba 3.
27 DI SCAR_BOMB_3 Sobrecarga en la bomba 3.
28 DI STEN_BOMB_3 Sobretensión en la bomba 3.
Reconocimiento
160
Tabla 2-20. Señales Transmitidas - RTU LOS_CHORROS (Continuación). 29 DO DO_BOMB_1 Comando para ENCENDER/APAGAR la bomba 1.
30 DO DO_BOMB_2 Comando para ENCENDER/APAGAR la bomba 2.
31 DO DO_BOMB_3 Comando para ENCENDER/APAGAR la bomba 3.
32 DO FORZ_BOMB_1 Comando para FORZAR bomba 1.
33 DO FORZ_BOMB_2 Comando para FORZAR bomba 2.
34 DO FORZ_BOMB_3 Comando para FORZAR bomba 3.
Reconocimiento
161
3 ESTADO ACTUAL DE
AUTOMATIZACIÓN DEL SISTEMA
SCADA AGUAS DE MÉRIDA
La plataforma en la que fue desarrollado el sistema SCADA Aguas de Mérida es
una de las más robustas en el mercado, para su concepción cono sistema SCADA adolece
de ciertos factores. El buen uso y aprovechamiento de este sistema puede traducirse en una
mayor productividad que dará como resultado altos ingresos de capital a la compañía. Por
eso, la finalidad de este capítulo es resaltar algunos problemas existentes en el sistema, los
cuales deberán tomarse en cuenta para la mejora del sistema y así poder darle una mayor
potencialidad al mismo.
3.1 PROBLEMAS EXISTENTES EN LAS PLANTAS DE
TRATAMIENTO
De las dos plantas de tratamiento, la única que está completamente automatizada
es la P.T. Dr. Enrique Bourgoin. La automatización de esta planta se hizo a nivel del
proceso de lavado de filtros. Las RTU's MOSCAD fueron programadas para llevar a cabo
el proceso de lavado secuencialmente cada 48 horas.
Tabla 3-1. Secuencia del Lavado de los Filtros P.T. Dr. Enrique Bourgoin [7].
FILTRO 1 2 3 4 5 6 7 8 1
HORA 0 6 12 18 24 30 36 42 48
Reconocimiento
162
Para la automatización del proceso de lavado no se tomaron en cuenta variables
primordiales como:
1. Nivel del tanque elevado para el lavado de filtros.
2. Rata de filtrado de cada uno de los filtros.
Esto trajo como consecuencia los siguientes problemas:
1. El proceso de lavado era efectuado independientemente de que el tanque de lavado
de filtros estuviese lleno o no. Si el tanque de lavado estaba vacío y el proceso de
lavado se llegaba a realizar, se formaba una cámara de aire debajo del lecho
filtrante y se tenía que sacar al filtro de funcionamiento.
2. El proceso de lavado era secuencial y no tomaba en cuenta la rata de filtrado de
cada uno de los filtros. Algunos filtros se tapaban mucho más rápido que los
demás y necesitaban ser lavados frecuentemente.
Además de los problemas que existen en el proceso de filtrado, existen problemas
con la medición de las variables:
1. Caudal de entrada a la P.T. Dr. Enrique Bourgoin.
2. Caudal de salida del tanque Bourgoin.
3.2 PROBLEMAS EXISTENTES EN LOS TANQUES DE
ALMACENAMIENTO
3.2.1 Problemas en el tanque Los Curos
Actualmente no se tiene control sobre la válvula de entrada al tanque de
almacenamiento Los Curos. Este problema se debe porque no existe suficiente presión en la
tubería para que la válvula pueda controlarse desde el Centro de Control de Operaciones.
Tampoco pueden ser controlados los reboses de agua ya que el tanque Los Curos posee una
entrada de agua cruda directamente al tanque.
Reconocimiento
163
3.2.2 Problemas en el tanque La Hechicera
Debido a problemas con el precinto de seguridad, no ha sido instalado el sensor de
caudal en la tubería de entrada al tanque.
3.3 PROBLEMAS EXISTENTES EN LOS CENTROS DE
CONTROL
El Centro de Control Secundario está fuera de servicio hasta que no comience el
proyecto MerBarII, que tiene como finalidad la repotenciación de las plantas de
tratamiento.
El Centro de Control de Operaciones Principal presenta los siguientes problemas:
1. No se disponen de los manuales de instalación del sistema.
2. La interfaz donde se realiza la supervisión, control y monitoreo de la red de
distribución principal no cumple con las reglas que se siguen para el diseño de una
Interfaz Gráfica de Usuarios (IGU).
3. Existe redundancia operacional, más no así redundancia en los datos de las
variables del sistema. Si el computador primario llega a dañarse se pierden todos
los datos almacenados en la base de datos del sistema.
4. Es un sistema centralizado sin respaldo.
Reconocimiento
164
4 PRINCIPIOS Y REGLAS A SEGUIR PARA
EL DISEÑO DE UNA INTERFAZ GRÁFICA
DE USUARIO (IGU)
En este capítulo se dan las pautas que deben seguirse para el diseño de cualquier
Interfaz Gráfica de Usuario. En la actualidad, son innumerables las interfaces que pueden
mejorarse utilizando las reglas de diseño que son aceptadas por los estándares
internacionales. Si se hace un buen uso de estas reglas puede obtenerse un diseño exitoso,
que facilite el trabajo de los usuarios y mejore la potencialidad de un sistema, cualquiera
que sea.
4.1 IGU
Una Interfaz Gráfica de Usuario (IGU) es donde las personas y la tecnología se
encuentran [1].
La IGU es solo una parte de la Interacción Hombre Máquina (IHM).
Figura 4-1. Partes de la IHM.
Reconocimiento
165
Hoy en día, las personas trabajan más con un computador que con maquinarias o
equipos manuales, por ello, la tarea de una IGU es realizar las mismas funciones que realiza
un proceso. Así como el buen diseño de un martillo encaja bien en la mano de un usuario
para facilitar su trabajo, la IGU debe encajar el modelo mental de las tareas que el usuario
lleva a cabo.
La efectividad de una IGU es medida a través de varios componentes, como la
capacidad de instrucción (debe ser fácil de aprender) y productividad. Estos componentes a
veces se reúnen bajo el nombre de "usabilidad", también conocido como calidad de uso.
4.1.1 Calidad de Uso
El estándar ISO 9241 define tres componentes de la "calidad de uso" aplicable al
diseño de IGUs [1]:
1) Efectividad
a) ¿La IGU cumple con los requerimientos de los usuarios?.
b) ¿La IGU realiza las tareas correctamente?.
2) Eficiencia
a) ¿Pueden los usuarios aprender a utilizar la IGU rápidamente?
b) ¿Pueden los usuarios realizar sus tareas con un gasto mínimo de esfuerzo,
incluyendo un mínimo error?.
c) ¿La IGU mejora la productividad?.
d) ¿Los usuarios pueden corregir sus errores?.
3) Satisfacción
a) ¿Los usuarios están satisfechos con el producto?.
b) ¿La IGU reduce la tensión (ansiedad) en los usuarios?.
c) ¿Los usuarios terminan sus tareas satisfactoriamente?.
Reconocimiento
166
El diseñador no puede medir la efectividad, la eficiencia, o la satisfacción de una
IGU. La efectividad depende de las intenciones, metas, o tareas de los usuarios; la eficacia
depende de la comprensión que tengan los usuarios del sistema y de sus experiencias
anteriores; y la satisfacción sólo puede ser expresada por los usuarios.
El proceso global que reúne los principios y técnicas de diseño es conocido como
"usabilidad de diseño". La importancia de la usabilidad varía dependiendo del proceso en
estudio. Para las aplicaciones de seguridad críticas, como el control de una estación de
poder nuclear o de control del tráfico aéreo, donde se da un alto valor a la productividad o
se asocia un costo elevado a un error humano, la usabilidad es esencial.
4.2 PRINCIPIOS A SEGUIR PARA EL DISEÑO DE UNA
IGU
Los principios a seguir para el diseño de una IGU son: Conocer a los usuarios,
involucrar a los usuarios desde el comienzo e iteración rápida y frecuente para medir la
usabilidad de diseño.
4.2.1 Principio 1. Conocer a los Usuarios
La mejor manera de satisfacer las necesidades de los usuarios, es conocer a los
usuarios completamente. Un diseño centrado en el usuario asume que aunque existe una
amplia variedad de usuarios, todos ellos tienen necesidades en común que deben
satisfacerse [1].
Los usuarios desarrollan su propio modelo conceptual de trabajo. Este modelo
conceptual nunca es igual al modelo conceptual del diseñador. Los usuarios siempre se
comportan de maneras diferentes, por este motivo deben ser involucrados en el proceso del
diseño. Algunos usuarios prefieren tratar con tablas en lugar de gráficos, con palabras en
Reconocimiento
167
lugar de números y resuelven problemas de maneras diferentes. Una IGU exitosa debe
plasmar el modelo conceptual de los usuarios directamente en el software, de modo que sea
para ellos lo más familiar posible.
El primer problema que debe ser resuelto es cómo escoger a los usuarios que serán
involucrados en la fase de diseño. Además de los usuarios finales, que son los usuarios
principales que afectan la etapa del diseño, también existen usuarios secundarios que tienen
requisitos que deben ser tomados en cuenta, aunque no sean actualmente usuarios claves. El
trabajo de identificar a los diferentes usuarios y sus requisitos se conoce como "análisis de
tareas".
Durante la fase inicial de recolección de información, se debe empezar a conocer
el rango de los usuarios, sus preocupaciones, metas y prioridades. Todo diseño debe
empezar con la comprensión de los usuarios intencionales. A menudo es útil desarrollar
una serie de estereotipos, o perfiles de población que reflejen edad, género, habilidades
físicas, educación, aspectos culturales o étnicos, grado de instrucción, motivación, metas y
personalidad.
Existen a menudo varias comunidades de usuarios para un mismo sistema, de
modo que el esfuerzo de diseño de multiplica. La separación de los usuarios expertos de los
usuarios principiantes podría conducir a diferentes metas de diseño:
• Usuarios principiantes o novatos. Los usuarios principiantes tienen poco
conocimiento o noción del trabajo y de la interfaz. En contraste, los usuarios
novatos son profesionales que conocen los conceptos del trabajo, pero tienen poca
noción de los conceptos de interfaz. Ambos grupos de usuarios pueden llegar a
utilizar con ansiedad computadoras que inhiben su aprendizaje. Para este tipo de
usuarios se deben incluir cajas de diálogo y ayuda en línea con una serie de
términos conceptuales familiares y consistentes para empezar a desarrollar el
conocimiento del usuario, para que los usuarios sean capaces de realizar tareas
sencillas con éxito y así reducir su ansiedad, ganar confianza y positivismo. La
retroalimentación informativa en la ejecución de cada tarea debe proporcionar
mensajes del error útiles, constructivos y específicos cuando los usuarios cometen
Reconocimiento
168
errores. Los manuales escritos y los manuales paso a paso en línea cuidadosamente
diseñados pueden ser efectivos.
• Usuarios con conocimiento intermitente. Muchas personas son usuarios
conocedores pero intermitentes de una variedad de sistemas. Ellos tienen firmes
los conceptos de trabajo y una extensa noción de los conceptos de interfaz, pero
pueden tener la dificultad de retener la estructura de los menús o la ubicación de
características distintivas en las interfaces. El agobio en sus memorias puede ser
aligerado por la estructura ordenada en los menús, terminología consistente, y una
buena apariencia de la interfaz que enfatiza más el reconocimiento que el
recuerdo. Las sucesiones consistentes de acciones, mensajes significantes, y guías
para frecuentar patrones de uso ayudarán a los usuarios con conocimiento
intermitente a redescubrir cómo realizar adecuadamente sus tareas. Es necesaria la
protección de peligro para ayudar a la exploración despreocupada de
características, o para probar la ejecución de una acción parcialmente olvidada.
Estos usuarios se beneficiarán de las pantallas de ayuda en línea para completar
pedazos incompletos de tareas o recordar conceptos de interfaz. Los manuales de
referencia bien organizados también serán útiles.
• Usuarios expertos frecuentes. Los usuarios expertos están completamente
familiarizados con las tareas, conceptos de interfaz y buscan cómo hacer su trabajo
rápidamente. Este tipo de usuarios exigen rápidos tiempos de respuesta,
retroalimentación concisa y no distrayente, y la capacidad de ejecutar acciones con
justas pulsaciones o selecciones. Cuando una sucesión de tres o cuatro comandos
se ha realizado regularmente, el usuario frecuente esta ansioso de crear un macro u
otra forma abreviada para reducir el número de pasos. Cadenas de comandos,
atajos a través de los menús, abreviaciones y otros aceleradores son requisitos.
Reconocimiento
169
4.2.2 Principio 2. Involucrar a los usuarios desde el comienzo
Si el diseño no es centrado en el usuario, la IGU no será usable. Por esta razón,
los usuarios deben ser involucrados lo más pronto posible en el proceso diseño [1].
Los usuarios normalmente contribuyen en la fase de recolección de información
(entrevistas, encuestas, etc.). En esta fase se debe construir un perfil del usuario, establecer
cuáles son sus tareas principales y sus relaciones. La observación de la conducta del usuario
es a menudo muy eficaz, ya que los usuarios no son buenos describiendo sus
requerimientos o prediciendo su propia conducta.
Los usuarios son mejores criticando una IGU existente que diseñando una desde el
principio. Por ello, la realización temprana de prototipos es crucial. Deben presentarse a los
usuarios varios diseños alternativos para que puedan comparar y criticar. Las alternativas
de diseño les ayudarán a generar más ideas y también demostrarles que sus comentarios son
aceptados y útiles.
Cuando el diseño se vuelve relativamente estable, se dirigen las actividades del
usuario a refinar y validar detalles de diseño. Las pruebas de uso son muy eficaces para
medir el desempeño, la productividad, porcentajes de error y validación. Las pruebas del
usuario darán como resultado un mejor diseño si se invierte un mayor tiempo en los
usuarios.
4.2.3 Principio 3. Iteración rápida y frecuente para medir la usabilidad
de diseño
La clave para involucrar a los usuarios, es hacer un acercamiento reiterativo. Cada
iteración es una oportunidad para conocer a los usuarios y evaluar diferentes aspectos. Una
iteración temprana impide que se tomen decisiones que conduzcan a un diseño erróneo. La
iteración debe empezar desde el inicio, con el desarrollo de prototipos que puedan
cambiarse rápidamente [1].
Reconocimiento
170
Es difícil saber cuándo detener las iteraciones. Cada iteración debe enfocarse en un
blanco deseado y debe mejorar el diseño. La medición de la usabilidad de diseño es la
clave y se deriva de la comprensión de los requerimientos y necesidades de los usuarios, las
tareas principales que realizan y la productividad deseada, tomando en cuenta algún criterio
de aceptación mínimo de usabilidad.
Muchas técnicas han sido empleadas en la usabilidad de diseño, en las que se
involucra a los usuarios desde una simple consulta, hasta que forman parte del equipo de
diseño. La usabilidad de diseño tiene cuatro fases, mostradas en la Figura 4-2.
Figura 4-2. Fases de la Usabilidad de Diseño [1].
La captura de requerimientos es seguida por una serie de iteraciones entre la
realización rápida de prototipos y la evaluación de la usabilidad de diseño. Los prototipos
son probados por los usuarios antes de la implementación final, la cual debe ser imagen de
los requisitos iniciales, de lo contrario debe repetirse el ciclo.
Recolección de Requerimientos
Hay tres actividades principales que deben realizarse en la fase de recolección de
requerimientos:
Reconocimiento
171
1) Observación del usuario.
2) Realización de Entrevistas.
3) Análisis de tareas.
Pueden emplearse otras técnicas, como encuestas y estudios.
La observación del usuario será la fuente principal del diseño para conocer las
tareas principales y prioridades de los usuarios. La observación es útil en el estudio de los
hábitos de trabajo, de los cuales los usuarios no son conscientes, como la forma en que
realizan su trabajo y sus fallas.
Las entrevistas realizadas a los usuarios deben estar estructuradas y enfocadas
sobre su trabajo.
Existen muchas técnicas diferentes para el análisis de tareas que involucran
normalmente a los usuarios de una manera más formal. Puede pedirse a los usuarios que
realicen tareas y que describan lo que están haciendo. Se pueden realizar videos de tales
sesiones, para hacer referencias posteriores.
Los resultados de los análisis de tareas deben describir:
1) Tareas que realizan los usuarios.
2) Eventos que suceden en el contexto de trabajo y las relaciones entre éstos.
3) Información manejada.
4) Conductas y acciones de los usuarios.
5) Problemas que se presentan.
6) Terminología usada en el trabajo.
Esta fase puede producir grandes cantidades de información y se puede perder de
vista las prioridades de usuario principales. Una de las mejores técnicas para asegurar un
enfoque que tenga en cuenta los requisitos de los usuarios, es ir anotando y marcando las
prioridades principales con guiones o algún indicador cuando se realiza el análisis de tareas
y la observación de los usuarios.
Reconocimiento
172
Cuando el análisis de las tareas ha sido completado y los objetos y acciones de las
tareas han sido identificados, el diseñador debe escoger los estilos de interacción primarios,
como menú de selección, relleno de formas, lenguaje de comandos, lenguaje natural y
manipulación directa.
• Manipulación directa. Al crear una representación visual del mundo de acciones,
las tareas de los usuarios pueden ser simplificadas ya que es posible la
manipulación directa de objetos familiares.
• Menú de selección. En los sistemas con menú de selección, los usuarios leen una
lista de opciones, seleccionan la más apropiada para sus tareas y observan los
efectos. Si la terminología y significado de las opciones son entendibles y
diferentes, los usuarios pueden llevar a cabo sus tareas con un pequeño aprendizaje
o memorización de unas pocas acciones.
• Formas. Cuando se requieren datos de entrada, usualmente el menú de selección
se vuelve engorroso y entonces es más apropiado el uso de formas. Los usuarios
ven una pantalla de opciones relacionadas, mueven el cursor entre las opciones e
introducen los datos que desean. Con el estilo de interacción de formas, el usuario
debe entender los campos de las opciones, conocer los valores permitidos, el
método de introducir los datos y ser capaz de responder a los mensajes de error.
• Lenguaje de comandos. Para los usuarios expertos el lenguaje de comandos
proporciona iniciativa y una fuerte sensación de control. Los usuarios aprenden la
sintaxis y pueden realizar rápidamente complejas acciones sin tener que leer
sugerencias distrayentes.
• Lenguaje natural. Hoy día, en sistemas avanzados, las computadoras responden
apropiadamente a sentencias o frases de lenguaje natural para llevar a cabo la
realización de tareas.
Reconocimiento
173
Realización temprana de prototipos
El desarrollo reiterativo, empleando prototipos, es la clave para asegurar que los
usuarios formen parte del proceso de diseño, de esta manera los prototipos serán
continuamente refinados.
La realización temprana de prototipos se lleva a cabo inicialmente para conocer y
comprender más a fondo el desempeño de los usuarios, y posteriormente para explorar las
diferentes alternativas de diseño. Estos prototipos deben ser parciales y que puedan ser
fácilmente desechados (como interfaces gráficas realizadas en papel). Después los
prototipos van evolucionando y se perfeccionan para que puedan ser implementados.
Evaluación de la usabilidad
El corazón del diseño centrado en el usuario, es el ciclo entre el prototipo y su
evaluación. Para la evaluación del diseño final se deben tomar en cuenta los siguientes
criterios de aceptación:
Percepción del usuario de sus necesidades.
Percepción de que la IGU satisface las necesidades de los usuarios. Fácil de
aprender y fácil de usar.
Criterio de aceptación propio del usuario.
Implementación
Cuando la fase de diseño principal se vuelve relativamente estable, o cuando se ha
alcanzado una fecha tope en el diseño, el prototipo producido debe ser refinado para su
implementación final. Este prototipo necesitará ser robusto, fiable, y debe reunir los
requisitos de usabilidad de diseño. Los usuarios deben probar y criticar este último
prototipo hasta que cada uno de ellos de su criterio de aceptación.
Reconocimiento
174
4.3 REGLAS A SEGUIR PARA EL DISEÑO DE UNA IGU
A continuación se presentan 8 reglas para el diseño de interfaces, las cuales
contienen los principios fundamentales de diseño aplicables en la mayoría de los sistemas
interactivos:
1) Uso de consistencia. Esta regla es una de las más frecuentemente violadas, pero
seguirla puede ser muy complicado porque hay muchas formas de consistencia.
Debe usarse una terminología idéntica en sugerencias, menús, títulos y en las
pantallas de ayuda, color consistente en los diagramas, etc. La consistencia debe
emplearse sucesivamente en todo.
2) Uso de atajos para los usuarios expertos. Las abreviaciones, comandos
especiales, órdenes ocultas, y la posibilidad de realizar macros son apreciadas por
usuarios expertos, como el uso de comandos desde el teclado para reducir el
número de acciones. Tiempos de respuesta cortos y despliegues en pantalla rápidos
son otras de las atracciones para los usuarios.
3) Retroalimentación informativa. Por cada acción del usuario, debe haber una
retroalimentación (respuesta) del sistema. Para tareas frecuentes la
retroalimentación debe ser menor que en tareas poco frecuentes. El cambio en la
presentación visual de los objetos puede ser conveniente para resaltar los cambios
realizados por el usuario.
4) Diseño de diálogos para completar tareas. La retroalimentación informativa en la
realización de un grupo de tareas les da a los usuarios una satisfacción de logro, un
sentido de alivio y una indicación de que el camino es sencillo para realizar el
próximo grupo de acciones.
5) Prevención de errores. El sistema debe estar diseñado para que los usuarios no
puedan cometer un error grave. Es preferible la utilización de menús de selección,
formas y validación en los campos de entrada. Si los usuarios cometen un error el
sistema debe descubrir el error y debe ofrecer instrucciones simples, constructivas,
y específicas para la revocación del error.
Reconocimiento
175
6) Revocación fácil de acciones. Mientras sea posible, las acciones deben ser
reversibles. Esta característica alivia la ansiedad cuando el usuario sabe que los
errores pueden deshacerse, además les permite explorar opciones poco familiares.
7) Ayuda interna de control. Los usuarios expertos desean tener la sensación de que
están a cargo del sistema y que el sistema responde a sus acciones. Las sucesiones
tediosas de entradas de datos, incapacidad o dificultad para la obtención de
información necesaria, y la incapacidad para producir la acción deseada produce
en los usuarios ansiedad y descontento. Se debe permitir a los usuarios que inicien
las acciones en vez de que éstos respondan acciones.
8) Reducción de la carga de memoria en los usuarios. Los humanos solo pueden
recordar "siete más o menos dos segmentos cortos y largos" de información. La
limitación del procesamiento de información en memoria de corto alcance requiere
que las imágenes sean imágenes sencillas, la frecuencia de movimientos entre
ventanas sea reducido, y el tiempo de entrenamiento del usuario sea distribuido
para códigos, mnemónicos, y secuencias de acciones.
4.4 ORGANIZACIÓN DE LA PANTALLA
Existen cinco objetivos para la organización los datos en pantalla que permanecen
vigentes:
1) Consistencia de los datos en pantalla. Durante el proceso de diseño, la
terminología, abreviaciones, formatos, colores, uso de mayúsculas, etc., deben ser
consistentes.
2) Asimilación de suficiente información por el usuario. El formato debe ser
familiar para el usuario y debe estar relacionado con las tareas que realizan.
3) Carga de mínima de memoria en el usuario. No debe exigirse a los usuarios que
recuerden la información de una pantalla para usarla en otra pantalla. Las tareas
Reconocimiento
176
deben realizase en pocas acciones para minimizar el olvido de llevar a cabo cierto
paso. Deben mantenerse etiquetas y los formatos comunes para los novatos y
usuarios intermitentes.
4) Compatibilidad de los datos de pantalla con los datos de entrada. El formato de
datos en pantalla debe estar claramente enlazado con el formato de datos de
entrada.
5) Flexibilidad de los datos en pantalla. Los usuarios deben ser capaces de obtener
información por la pantalla en la forma más conveniente para la tarea en la que
ellos están trabajando. Debe mostrarse información solamente donde sea
necesaria.
4.4.1 Cómo conseguir la atención de los Usuarios
Existen múltiples técnicas para la conseguir la atención del usuario:
1) Intensidad. Debe usarse solamente dos niveles de intensidad, con uso limitado de
alta intensidad para llamar la atención.
2) Marcado. Subrayando, encerrando en un cuadro, apuntando con una flecha, o
usando un indicador tal como un asterisco, viñeta, guión, etc.
3) Tamaño. Debe usarse solo cuatro tamaños. Los tamaños más grandes llaman más
la atención del usuario.
4) Tipos de letra. Se debe utilizar solo tres tipos de letras.
5) Parpadeo. Debe usarse despliegues intermitentes (de 2 a 4 Hz) con mucho cuidado
y en áreas limitadas.
6) Color. Debe usarse solo cuatro colores estándar, con colores adicionales para usos
especiales.
7) Color intermitente. Deben usarse cambios de color (intermitente de un color a
otro) con mucho cuidado y en áreas limitadas.
8) Audio. Deben usarse sonidos suaves para el feedback positivo regular y sonidos
fuertes para condiciones de emergencia.
Reconocimiento
177
4.5 REGLAS PARA EL USO DE COLORES
El color es el resultado de la interacción de la luz con el sistema nervioso [9].
El uso apropiado de colores puede ser una herramienta efectiva para mejorar la
usabilidad de un sistema. Los colores son usados para llamar la atención del usuario sobre
los datos e información específica. Su uso inapropiado puede causar fatiga visual en los
usuarios y es por ello que se deben tener en cuenta ciertas pautas para hacer un uso efectivo
del color [9]:
1) Pautas Fisiológicas
a) Evitar el despliegue simultáneo de colores muy saturados, colocados en
extremos opuestos del espectro, tales como rojo y azul, amarillo y morado, ya
que el ojo no puede ver estos colores al mismo tiempo (fatiga ocular).
b) Evitar el azul puro para texto, líneas delgadas y figuras pequeñas. El ojo
humano es menos sensible al color azul, por esta razón el color azul es un
color excelente para fondos.
c) Evitar colores que solo difieran en la cantidad de azul (los colores tienen tres
componentes: rojo, azul y verde).
d) Los "ojos cansados" (espectadores de mayor edad) necesitan niveles más altos
de brillo para distinguir los colores.
e) Los colores cambian de apariencia junto con los cambios de los niveles de luz
del ambiente.
f) La magnitud de un cambio detectable de color varia a través del espectro.
Pequeños cambios en rojos y morados son más difíciles de detectar que
cambios en colores tales como amarillos y azules verdosos.
g) La dificultad al enfocar es el resultado de márgenes creados por un solo color.
h) Evitar el rojo y el verde en la periferia de pantallas muy grandes.
i) Colores opuestos se pueden poner juntos. Rojo y verde ó amarillo y azul son
buenas combinaciones para diseños sencillos
Reconocimiento
178
j) Evitar usar colores que difieran en un solo componente en personas con
problemas de visualización. Por ejemplo, para una persona que tenga
deficiencia en detectar un color tal como el rojo, se debe evitar combinar dos
colores que solo difieran en la cantidad de rojo.
k) Se debe usar un máximo de 5+2 y un mínimo de 5-2 colores.
2) Pautas Perceptuales
a) No todos los colores son discernibles igualmente.
b) La luminiscencia no es igual que el brillo.
c) Diferentes matices tienen, inherentemente, diferentes niveles de saturación.
d) El brillo y el contraste son distinguibles en una copia impresa, pero no en una
pantalla de colores.
e) No todos los colores son igualmente legibles y leíbles.
f) Los matices cambian con la intensidad y el color de fondo.
3) Pautas Cognoscitivas
a) Usar colores en forma apropiada y consistente. En el mundo occidental las
connotaciones más comunes de los colores son:
i) Rojo: Parar, peligro, caliente, fuego.
ii) Amarillo: Cuidado, despacio, prueba.
iii) Verde: Pase, todo normal, libre.
iv) Gris, blanco, azul: Neutralidad, no operativo.
b) Agrupar elementos que están relacionados, usando un color de fondo en
común para ellos.
c) Colores similares connotan significados similares.
d) El brillo y la saturación atraen la atención.
e) Ordenar los colores por su posición espectral.
f) Los colores "warm and cold" deben indicar niveles de acción.
Reconocimiento
179
5 DISEÑO DE LA IGU PARA EL SISTEMA
SCADA AGUAS DE MÉRIDA
En este capítulo se siguen los lineamientos de diseño de IGU, expuestos en el
capítulo anterior, para el diseño de la IGU para el sistema SCADA Aguas de Mérida. Para
la fase de diseño se tomaron en cuenta algunas partes que conforman el mundo de
Interacción Hombre Máquina (IHM), como lo son el ambiente y los usuarios. Como la
efectividad, la eficiencia y la satisfacción de una IGU están en función de los usuarios del
sistema, lo primero que se hizo antes de comenzar el diseño de la nueva IGU fue conocer el
universo de usuarios. Para ello se hicieron un conjunto de entrevistas para obtener un perfil
de los usuarios.5 Los usuarios, en este caso los operadores del Centro de Control Principal,
estaban insatisfechos con la IGU actual, ya que no cumplía con sus necesidades y
requerimientos.
5.1 SISTEMA ACTUAL
La IGU que posee actualmente Aguas de Mérida para el control y la supervisión
de la red de distribución, fue diseñada por TAHAL CONSULTING ENGINEERS LTD. La
herramienta de desarrollo que se utilizó para el diseño de esta interfaz fue el software de
automatización industrial S/3.
Para el diseño de la IGU del sistema SCADA no se tomaron en cuenta los usuarios
del sistema, lo cual rompe con el primer principio para el diseño de IGU's expuesto en el
capítulo anterior.
Una evaluación realizada a la IGU del sistema SCADA muestra a simple vista un
conjunto de errores de diseño, entre los cuales pueden mencionarse:
5 El formato de las entrevistas y los resultados obtenidos están disponibles en el Anexo 4.
Reconocimiento
180
1) Uso inadecuado de colores
2) Inconsistencia en el uso de colores.
3) Inconsistencia en los gráficos utilizados.
4) Inconsistencia en los títulos.
5) Gráficos saturados y muy desordenados.
6) No existen paneles de ayuda al usuario.
Para ilustrar mejor estos errores, se muestran a continuación dos de los paneles de
la IGU actual.
Figura 5-1. Panel General de Tanques IGU actual.
Reconocimiento
181
Figura 5-2. Panel Tanques Vuelta de Lola IGU actual.
En la Figura 5-1, que corresponde al panel General de Tanques se pueden observar
los siguientes errores:
1) El color de fondo utilizado es marrón. Este color es inadecuado, ya que el color
marrón es una combinación de los colores rojo y verde.
2) No se dispone de una barra de navegación amigable para accesar a los demás
paneles existentes.
3) No brinda suficiente información al usuario.
4) Las etiquetas de texto están tapando la información visual del nivel de los tanques.
La Figura 5-2, que corresponde a uno de los mímicos del sistema, muestra los
siguientes errores:
1) Los gráficos que representan a los tanques son inconsistentes. Se utilizan
diferentes gráficos para representar a los tanques de almacenamiento.
Reconocimiento
182
2) Las colores que representan los estados de la válvula (rojo y azul) no cumplen con
las connotaciones de color usados en los estándares.
3) Los botones de navegación, al igual que las etiquetas que muestran el valor de las
variables, están ubicados de forma desordenada.
4) No brinda ningún tipo de información sobre el estado de las válvulas ni de las
bombas. Para obtener información de los estados actuales, es necesario hacer un
acceso más a otro panel, el cual al ser maximizado se superpone sobre el panel
actual, tapando así la información de éste.
5) El nivel de los tanques es mostrado de forma y color diferente como se mostraba
en el panel General de Tanques.
6) Para saber la altura del tanque hay que efectuar un cálculo matemático.
Para el diseño de esta IGU no se tomo en cuenta a los usuarios actuales del
sistema, que son los operadores del Centro de Control Principal, lo que hace a la interfaz no
usable. Al hacer una primera evaluación de la usabilidad de la interfaz actual, junto con los
operadores del sistema, se pudo concluir lo siguiente:
1) La IGU actual no es efectiva, ya que no cumple con los requerimientos de los
usuarios.
2) La IGU actual no es eficiente, ya que no es fácil de usar y no mejora la
productividad.
3) La IGU actual no satisface los requerimientos y necesidades de los usuarios.
Reconocimiento
183
5.1.1 Determinación de los Problemas
Para la determinación de todos los posibles problemas del sistema actual, fue
necesario conocer las necesidades y requerimientos de los usuarios. Esta fue una de las
tareas más difíciles, ya que cada usuario tenía necesidades y requerimientos diferentes que
debían satisfacerse y cumplirse. Después las necesidades y requerimientos de los usuarios
fueron generalizándose.
A continuación se listan algunas de las necesidades y requerimientos que tenían en
común los usuarios:
1) La IGU debía tener etiquetas que mostraran el volumen actual del tanque. Los
tanques podían mostrar alturas iguales, pero sus capacidades de almacenamiento
eran diferentes.
2) Las etiquetas que muestran la velocidad de cambio en el nivel de los tanques
debían ser actualizadas dependiendo de los tanques. El valor de la velocidad de
cambio se actualizaba cada 30 minutos para todos los tanques.
3) Los botones de navegación debían estar ordenados y en una misma posición en
los paneles de control.
4) La IGU debía mostrar información con respecto al estado de las válvulas y
bombas.
Una vez obtenidos los primeros requerimientos se comenzaron hacer prototipos
que no rompieran el modelo mental del usuario y así poder involucrar a los usuarios en el
diseño de la nueva IGU. Se realizaron 3 prototipos, de los cuales, el primero fue desechado
rápidamente ya que rompía el modelo mental de los usuarios; el segundo prototipo fue
basado en mejoras propuestas por los usuarios de la IGU actual y fue refinado
continuamente hasta que se obtuvo el prototipo final, el cual fue evaluado una y otra vez
según los requerimientos de los usuarios. Cuando se obtuvo un diseño que cumplía con la
Reconocimiento
184
mayoría de las exigencias de los usuarios, se evaluó de nuevo la utilidad de la nueva IGU y
se terminó la fase de diseño.
5.2 SOLUCIÓN DE LOS PROBLEMAS
Para solucionar los problemas existentes, el diseño de la nueva IGU para el
sistema SCADA Aguas de Mérida debía satisfacer las necesidades y requerimientos de los
operadores del Centro de Control principal. Estos problemas fueron solucionados de la
siguiente manera:
1) Para el diseño de la nueva IGU se usaron las reglas para el uso de colores, para
evitar la fatiga visual en los usuarios.
2) Se crearon gráficos en 3D para representar los tanques de almacenamiento de una
forma mucho más real.
3) Se creó una barra de navegación mucho más amigable para los usuarios.
4) Se añadieron etiquetas que mostraban el volumen en tiempo real almacenado en
los tanques.
5) Se cambió el tiempo de actualización de la velocidad de cambio dependiendo del
comportamiento del nivel en los tanques. A los tanques que tenían variaciones
muy rápidas de nivel se les asignó un tiempo de actualización menor de velocidad
de cambio.
6) Se añadieron etiquetas que muestran información sobre el estado de las válvulas y
las bombas.
7) Se añadieron paneles de ayuda al usuario.
Reconocimiento
185
5.3 REGLAS QUE SE USARON PARA EL DISEÑO DE LA
IGU PROPUESTA
Para el diseño de la IGU propuesta se usaron las siguientes reglas que siguen los
estándares para el diseño de interfaces:
1) Se cambió el color de fondo marrón por color de fondo estándar el cual resulta de
una combinación de azul y verde en partes iguales.
2) Se usó un solo tipo de letra para los títulos y las etiquetas.
3) Las etiquetas de los títulos de los paneles de control se ubicaron en la parte
superior izquierda.
4) Se creó una barra de navegación que se ubicó en la parte superior derecha de los
paneles de control.
5) Se usaron tres tamaños de letra (10, 12 y 14).
6) En los estados de alarmas, se usó un sonido fuerte para las alarmas audibles y
cambios de color intermitente en los paneles de control.
7) Se usaron los siguientes cambios de color para los diferentes niveles de alarma:
a) Hihi o Lolo: Color rojo intermitente.
b) Hi o Lo: Color amarillo.
8) Para los estados de las válvulas se usaron los siguientes colores:
a) Abierta: Color Verde.
b) Cerrada: Color Rojo.
9) Para los estados de las bombas se usaron los siguientes colores:
a) Encendida: Color verde.
b) Apagada: Color rojo.
c) Inoperante: Color azul.
10) Se usaron colores consistentes para agrupar variables relacionadas.
11) Para mostrar información en pantalla se usó la misma terminología que utilizaban
los usuarios:
Reconocimiento
186
a) Forzar/Control: Para indicar el estado Manual/Automático en las válvulas y
bombas.
b) Abierta/Cerrada: Para indicar el estado de las válvulas.
c) Encendida/Apagada: Para indicar el estado de las bombas.
12) Se crearon comandos desde el teclado para efectuar con una mayor rapidez la
navegación entre paneles de control.
13) En los paneles de configuración de alarmas se validaron las entradas de los
usuarios.
14) Se usó el relleno de formas para la selección de los gráficos de tendencia histórica.
5.4 DISEÑO DE LA IGU PARA EL SISTEMA SCADA
AGUAS DE MÉRIDA USANDO LOOKOUT
Para el diseño del SCADA se usó el software de automatización industrial
Lookout versión 3.8 de la National Instruments, el cual puede ser instalado bajo las
plataformas de Windows 2000/NT/9X. Lookout requiere de una llave de software que
limita el número de puntos de estrada y salida (I/O). La llave que se utilizó para el diseño
permite hasta 50 I/O.
Las siguientes secciones describen los pasos básicos para el diseño del panel
General de Tanques, donde es realizada la supervisión de todo el sistema, y uno de los
Mímicos en los que se realizan las tareas de control del sistema.
5.4.1 Entorno de desarrollo de Lookout
Para iniciar una sesión en Lookout, se hace doble click en el icono de acceso
directo a Lookout que aparece en el escritorio de Windows. También se puede iniciar la
sesión desde Inicio→Programas→National Instruments→Lookout. Seguidamente
aparecerá la pantalla principal de Lookout que se muestra en la Figura 5-3.
Reconocimiento
187
Figura 5-3. Pantalla principal de Lookout.
Barra de Título
La barra de título muestra el nombre del programa y el nombre del archivo de
proceso (.LKP) que se esté ejecutando.
Barra de Menú
La barra de menú muestra todos los comandos disponibles. Desde esta barra se
puede abrir un archivo de proceso existente haciendo click en File→Open...
Barra de Estado
La barra de estado se encuentra en la parte inferior de la pantalla principal de
Lookout. Para comenzar a crear, modificar o conectar objetos, la barra de estado debe
cambiarse a modo de edición, usando la barra de menú haciendo click en Edit→Edit Mode,
o desde el teclado presionando el comando Ctrl-BarraEpaciadora. Cuando la barra de
estado cambia a color amarillo Lookout se encuentra en modo de edición, tal como lo
muestra la Figura 5-4.
Barra de Menú
Barra de Estado
Barra de Título
Reconocimiento
188
Figura 5-4. Barra de Estado en modo de edición.
5.4.2 Creación de Paneles de Control
El primer paso en el desarrollo de un archivo de proceso es crear un panel de
control. Los paneles de control son objetos utilizados para supervisar y controlar un
proceso. Para la creación de paneles se deben seguir los siguientes pasos (ver Figura 5-5):
1. Desde la barra de menú de Lookout se hace click en File→New. Lookout debe
presentar la caja de diálogo New Control Panel.
Figura 5-5. Caja de diálogo New Control Panel
2. En el campo Tag se asigna el nombre de la etiqueta con el cual se identificará al
panel.
3. En el campo Title se asigna el nombre que tendrá el panel.
4. Se hace click en OK.
5. El nuevo panel debe mostrarse en pantalla.
Reconocimiento
189
Desde la barra de menú de Lookout se pueden crear múltiples paneles de control
haciendo click en Insert→Control Panel...
Para la creación del panel General de Tanques se deben asignar los siguientes
valores en la caja de diálogo New Panel:
Tag: Panel_GT
Title: General de Tanques
Panel type: Normal
Para la creación del panel que contendrá el mímico del tanque de almacenamiento
Los Curos, se deben asignar los siguientes valores en la caja de diálogo New Panel:
Tag: Panel_T1
Title: Los Curos T1
Panel type: Normal
5.4.3 Creación de Objetos
Cada variable o dispositivo físico del sistema debe representarse en Lookout con
un objeto, el cual debe tener una funcionalidad similar a la de éstos. Por ejemplo, el objeto
Pot puede representar al valor de una variable analógica, como el Nivel o el Caudal de
entrada de un tanque de almacenamiento y el objeto Switch puede representar el comando
para abrir o cerrar una válvula de control o el comando de encender o apagar una bomba.
Pueden añadirse a los paneles de control diferentes objetos, como botones (para
enlazar paneles de control) o gráficos de tendencia histórica en los mímicos del proceso.
Reconocimiento
190
Creación de un objeto Pot
Para crear un objeto Pot se deben seguir los siguientes pasos (ver Figura 5-6):
1. Desde la barra de menú se selecciona Object→Create... A continuación se
mostrará la caja de diálogo Select Object Class.
Figura 5-6. Caja de diálogo Select Object Class.
En caja de diálogo Select Object Class se encuentran todas las clases de objetos
disponibles en Lookout. Existen objetos para realizar cálculos matemáticos o
estadísticos y objetos que pueden ser utilizados para establecer la comunicación
con algunos dispositivos de campo, como PLCs y RTUs.
2. Se hace click sobre Pot y luego sobre OK. Seguidamente se mostrará la caja de
diálogo New Potenciometer, en la cual se deben definir los parámetros del objeto
(ver Figura 5-7).
Reconocimiento
191
Figura 5-7. Caja de diálogo
New Potenciometer.
3. Se hace click en OK.
En el panel General de Tanque debe crearse un objeto Pot por cada una de las
variables asociadas los tanques de almacenamiento.
Para la variable Nivel del tanque de almacenamiento Los Curos se asignaron los
siguientes parámetros:
Tag: Nivel_T1
Minimum: 0
Maximum: 10
Resolution: 0.01
Para la variable Caudal de entrada asociada al tanque Los Curos se asignaron los
siguientes parámetros:
Tag: Caudal_T1
Minimum: 0
Maximum: 370
Resolution: 0.01
Reconocimiento
192
Creación de un objeto Switch
Un objeto Switch genera una señal lógica que puede ser recibida por otros objetos.
Pueden ser utilizados para enviar comandos a las RTUs de campos, como los comandos
para abrir o cerrar una válvula o encender o apagar una bomba.
Los pasos para crear un objeto Switch son (ver Figura 5-8):
1. Desde la barra de menú se selecciona Object→Create... A continuación se
mostrará la caja de diálogo Select Object Class.
2. En la caja de diálogo Select Object Class seleccione Switch y presione OK.
Seguidamente se mostrará la caja de diálogo New Switch.
Figura 5-8. Caja de diálogo New Switch.
3. Se asigna en el campo Tag, el nombre con que desea identificar al objeto.
4. En los campo Action Verification Messages se puede asignar, si se desea, un
mensaje de verificación entre comillas (" "). Por ejemplo, en el campo On se puede
introducir el siguiente mensaje: "¿Desea encender la Bomba?".
5. Haga click en OK.
Reconocimiento
193
Creación de un objeto Pushbutton
Cada tanque mostrado en el panel General de Tanques debe tener un botón de
enlace a su respectivo mímico. Para la creación de un objeto Pushbutton se deben seguir los
siguientes pasos (ver Figura 5-9):
1. Desde la barra de menú se selecciona Object→Create... A continuación se
mostrará la caja de diálogo Select Object Class.
2. Se hace click sobre Pushbutton y luego sobre OK. Seguidamente se mostrará la
caja de diálogo Create Pushbutton.
Figura 5-9. Caja de diálogo
Create Pushbutton.
3. En el campo Button text se asigna el texto con el que será mostrado el objeto.
4. Se hace click en OK.
Para el Pushbutton asociado al tanque Los Curos se asignaron los siguientes
valores:
Reconocimiento
194
Tag: E_Panel_T1
Button text: LOS CUROS
Todos los paneles de los mímicos deben tener un enlace o conexión en el panel
General de Tanques, para poder efectuar la navegación entre paneles.
Para realizar la conexión entre Panel_T1 y E_Panel_T1 se deben seguir los
siguientes pasos (ver Figura 5-10):
1. En la barra de menú se hace click en Object→Edit Connections... A continuación
se mostrará la caja de diálogo Edit Object Connections.
Figura 5-10. Caja de diálogo
Edit Object Connections.
2. Se hace click en Panel_T1 y después en OK. Seguidamente se mostrará la caja de
diálogo de Panel_T1 connections (ver Figura 5-11).
Reconocimiento
195
Figura 5-11. Caja de diálogo Panel_T1 connections.
3. En el campo Writable members se hace doble click en maximize y en el campo
Signals seleccione E_Panel_T1 y después presione Accept.
4. Se hace click en Quit.
Creación de un objeto HyperTrend
El objeto HyperTrend es usado para crear un gráfico que combina los datos del
historial, almacenados en la base de datos Citadel, con los datos en tiempo real de cualquier
variable del proceso. Por ejemplo, si queremos mostrar la tendencia histórica de la variable
Nivel_T1, debemos seguir los siguientes pasos (ver Figura 5-12):
1. Desde la barra de menú de Lookout se hace click en Object→Create...
2. En la caja de diálogo Select Object Class, se hace doble click en HyperTrend. A
continuación aparecerá la caja de diálogo Create HypreTrend.
Reconocimiento
196
Figura 5-12. Caja de diálogo Create HyperTrend.
3. En el campo Tag se escribe un nombre para identificar al objeto, por ejemlo,
Trend_Nivel_T1.
4. Si queremos ver la tendencia histórica que ha tenido la variable Nivel_T1 en ocho
horas, debe asignarse al campo Trend width la constante de tiempo 8:00:00.
5. En el campo mostrado en amarillo se escribe el nombre de la variable que se desea
graficar, en este caso, Nivel_T1.
6. Se asigna cero (0) al campo Minimum y 10 al campo Maximum.
7. Se selecciona el color de línea de preferencia y se presiona OK.
Creación de un objeto Alarm
Para registrar eventos que puedan generar un estado de alarma, se puede utilizar el
objeto Alarm de Lookout. Los pasos a seguir para la creación de un objeto Alarm son los
siguientes (ver Figura 5-13):
1. Desde la barra de menú de Lookout se hace click en Object→Create...
2. En la caja de diálogo Select Object Class se hace doble click en Alarm. A
continuación se mostrará la caja de diálogo Create Alarm.
Reconocimiento
197
Figura 5-13. Caja de diálogo Create Alarm.
3. En el campo Tag se asigna el nombre con el que se identificará al objeto.
4. En el campo Messages se introduce el mensaje (entre comillas) que será
visualizado en el panel de alarmas si ocurre el evento.
5. Se seleciona Numeric alarm para asignar diferentes niveles de alarma a la variable
asignada al campo Signal.
6. Se hace click en OK.
Para la variable Nivel_T1 se asignaron los siguientes valores de alarma:
Tag: Alarm_Nivel_T1
Message: "NIVEL CRÍTICO. Tanque Los Curos T1"
Signal: Nivel_T1
Hihi level: 9.6
Hi level: 9.5
Lo level: 1
Lolo level: 0.1
Reconocimiento
198
5.4.4 Visualización de Objetos en los Paneles de Control
Lookout toma en cuenta el orden en que se introducen los objetos en los paneles
de control. Por esta razón se deben introducir primero los gráficos y el texto, de último los
objetos.
Para insertar gráficos o texto se debe seleccionar en la barra de menú de Lookout
Insert→Graphic o Insert→Text/plate/inset... respectivamente. Si no se consigue el gráfico
deseado, se pueden crear imágenes WMF o BMP e incorporarse a la carpeta Graphics que
posee Lookout. Las Figuras 5-14 y 5-15 muestran los gráficos insertados en el panel
General de Tanques y en el panel del tanque Los Curos respectivamente.
Figura 5-14. Gráficos insertados en el panel General de Tanques.
Reconocimiento
199
Figura 5-15. Gráficos insertados en el panel Los Curos.
Una vez que se han finalizado de insertar los gráficos, se deben insertar los objetos
que mostrarán en pantalla los valores en tiempo real de las variables del proceso. Los
objetos pueden ser mostrados como valores numéricos o en forma de barras mediante el
uso de expresiones. Las expresiones pueden utilizarse cuando queremos representar el valor
de un objeto de diferentes maneras.
Los pasos para insertar una expresión son (ver Figura 5-16):
1. En la barra de menú de Lookout se seleciona Insert→Expression... A continuación
se mostrará la caja de diálogo de Insert Expression.
Reconocimiento
200
Figura 5-16. Caja de diálogo Insert Expression.
2. Se hace doble click en el objeto que desee mostrar y se presiona OK.
Seguidamente se mostrará la caja de diálogo Display Numeric Signal.
Figura 5-17. Caja de diálogo Display Numeric Signal.
3. Se selecciona el estilo, el color y el formato con el que desea visualizar el objeto.
4. Se hace click en OK.
Otra forma de insertar objetos es seleccionando en la barra de menú de Lookout
Insert→Displayable object...
A continuación se presentan el diseño preliminar del panel General de Tanques y
del panel Tanque Los Curos (ver Figuras 5-18 y 5-19).
Reconocimiento
201
Figura 5-18. Diseño preliminar panel General de Tanques.
Figura 5-19. Diseño preliminar del panel Tanque Los Curos.
Reconocimiento
202
Debe señalarse que para el diseño de la IGU del sistema SCADA Aguas de Mérida
se crearon más de 600 objetos, sin contar con la innumerable cantidad de enlaces y
expresiones utilizados. Por este motivo no se presentó paso a paso el diseño completo de la
IGU propuesta y solamente se realizó un diseño los más sencillo posible de dos de los
paneles con que cuenta la interfaz.
5.4.5 Consultas realizadas a la Base de Datos S/3 SCADA Local
Historian
Lookout posee un objeto llamado SqlExec que utiliza el controlador ODBC (Open
Data Base Conectivity) para la conexión a cualquier base de datos que soporte ODBC. Con
objeto SqlExec se pueden realizar consultas por medio de comandos SQL estándar.
La base de datos S/3 Local Historian es una base de datos relacional Oracle, que
puede ser consultada fácilmente desde Lookout para obtener los datos históricos, como
nivel y caudal de los tanques de almacenamiento. La base de datos S/3 Local Historian está
implementada por tablas, tal como lo muestra la Tabla 5-1.
Reconocimiento
203
Tabla 5-1. Tablas de la Base de Datos S/3 Local Historian [9].
Tabla Columna Columna
Master GRP TAG
VARNAME TYPE
Averages GRP TAG
VARNAME TYPE
BEGIN BEGIN_EPOCH_SEC
BEGIN_EPOCH_MS INTERVAL
INTERVAL_SEC INTERVAL_MS
NUMBER_OF DATETIME
MS QUALITY
QUALITY_DESC MAX_VALUE
MIN_VALUE AVG_VALUE
Samples GRP TAG
VARNAME TYPE
BEGIN BEGIN_EPOCH_SEC
BEGIN_EPOCH_MS INTERVAL
INTERVAL_SEC INTERVAL_MS
NUMBER_OF DATETIME
MS CURRENCY
CURRENCY_DESC QUALITY
QUALITY_DESC SCAN_ENABLED
SCAN_ENABLED_DESC AUTO_MAN
AUTO_MAN_DESC MAN_ENTERED
MAN_ENTERED_DESC VARTYPE
VARTYPE_DESC REAL32_VALUE
REAL64_VALUE INT_VALUE
Reconocimiento
204
Tabla 5-1. Tablas de la Base de Datos S/3 Local Historian (Continuación 1).
Tabla Columna Columna
Except GRP TAG
AllPoints ALARMENABLE AVAILEVENTCLASS
AVAILEVENTTIME AVAILEVENTTIMEMS
AVAILEVENTTYPE BADCLASS
BADENABLE BADREPORT
DESCRIPTOR DISCONCLASS
DISCONENABLE DISCONREPORT
GRAPHIC GRP
IPN MODE
OLDCLASS OLDENABLE
OLDREPORT POINTFUNCTION
POINTTYPE PREVVALUEAVAIL
PREVVALUEEXTQUAL PREVVALUEQUA
PREVVALUETIME PREVVALUETIMEMS
PREVVALUEVALID QUALEVENTCLASS
QUALEVENTTIME QUALEVENTTIMEMS
QUALEVENTTYPE QUALEVENTVALUE
QUESCLASS QUESENABLE
QUESREPORT REXENABLEHIST
SCANENABLE STATUSVALID
SUMMARYEVENTCLASS TAG
UNAVCLASS UNAVENABLE
UNAVREPORT USERTAG1
USERTAG2 USERTAG3
USERTAG4 VALUE
VALUEAVAIL VALUEEXTQUAL
Reconocimiento
205
Tabla 5-1. Tablas de la Base de Datos S/3 Local Historian (Continuación 2).
Tabla Columna Columna
AllPoints VALUEQUAL VALUETIME
VALUETIMERS VALUEVALID
EGUTAG EXPRESSIONSTRING
LOVALUE LOLOVALUE
HIVALUE HIHIVALUE
VALUESTRING
Groups NAME POINTCOUNT
SystemInfo REDUNDAT ROLE
NODENAME COMPUTERNAME
PARTNERROLE PARTNERNAME
MCDTIME
La tabla Samples es la que almacena los datos históricos de las variables que se
están adquiriendo de las RTUs MOSCAD. Para realizar una consulta a esta tabla utilizando
el objeto SqlExec debemos seguir los siguientes pasos (ver Figura 5-20):
1. Desde la barra de menú de Lookout se hace click en Object→Create...
2. En la caja de diálogo Select Object Class, se hace doble click en SqlExec. A
continuación se mostrará la caja de diálogo Create Sql.
Reconocimiento
206
Figura 5-20. Caja de diálogo Create SQL.
3. En el campo Tag se asigna el nombre con el cual identificará al objeto.
4. En el campo Data Source se introduce entre comillas el nombre de la base de
datos de la siguiente manera:
"DSN=S/3 SCADA Local Historian"
5. En el campo SQL se introduce entre comillas los comandos de SQL estándar para
consultar cualquier columna de la tabla Samples.
6. Se hace click en OK.
Reconocimiento
207
5.5 PANELES DE LA IGU PROPUESTA PARA EL
SISTEMA SCADA AGUAS DE MÉRIDA
La Interfaz Gráfica de Usuario (IGU) propuesta para el sistema SCADA Aguas de
Mérida, posee 28 paneles de navegación en los cuales se podrán realizar diferentes tareas,
entre las cuales se pueden mencionar:
Supervisión en tiempo real de cada uno de los valores de las variables (nivel,
caudal, presión, cantidad de cloro) adquiridas por los sensores de campo.
Supervisión de los estados de las válvulas en los tanques de almacenamiento y los
estados de las bombas en las estaciones de bombeo.
Control de Apertura o Cierre de las válvulas de entrada a los tanques de
almacenamiento del sistema.
Control de Encendido o Apagado de las bombas en las estaciones de bombeo.
Reconocimiento y configuración de Alarmas.
Impresión de la tendencia histórica de variables (Reportes).
En las siguientes secciones se presenta una explicación resumida de algunos
paneles de la IGU propuesta para el sistema SCADA Aguas de Mérida.
5.5.1 Panel Principal
Es el panel de presentación del sistema SCADA y en él se muestra un mapa del
estado Mérida donde se detalla la ubicación de los tanques de almacenamiento y plantas de
tratamiento.
Reconocimiento
208
Figura 5-21. Panel Principal IGU Propuesta.
5.5.2 Panel General de Tanques
Este panel es utilizado para realizar la supervisión de todo el sistema SCADA. En
el se muestran los valores en tiempo real de las variables: nivel y caudal de todos los
tanques de almacenamiento, además de las presiones y estados de las bombas de una de las
estaciones de bombeo. El panel General de Tanque brinda información sobre las cotas y
capacidades de los tanques de almacenamiento y sobre la tendencia histórica del acumulado
total de agua potable existente en el sistema. Desde este panel se podrá tener acceso a cada
uno de los mímicos de los tanques de almacenamiento y estaciones de bombeo para
efectuar tareas de forzado de válvulas y bombas del sistema.
Reconocimiento
209
Figura 5-22. Panel General de Tanques IGU Propuesta.
5.5.3 Panel Diagrama Hidráulico
Este panel muestra el diagrama hidráulico de la red principal de distribución de
todo el sistema, en el cual se detallan las conexiones hidráulicas entre los diques, plantas de
tratamiento, tanques de almacenamiento y estaciones de bombeo. También se detallan las
válvulas principales existentes en la red principal de distribución.
Reconocimiento
210
Figura 5-23. Panel Diagrama Hidráulico IGU Propuesta.
5.5.4 Panel Detalle Geográfico
Este panel muestra la ubicación geográfica de la Red Principal de Distribución. Al
hacer click sobre cualquiera de los tanques y estaciones de bombeo se mostrará un zoom
del sitio en particular.
Reconocimiento
211
Figura 5-24. Panel Detalle Geográfico IGU Propuesta.
5.5.5 Mímicos
Los tanques de almacenamiento y estaciones de bombeo poseen un mímico, que
no es más que un diagrama hidráulico en el cual se pueden realizar las tareas de
supervisión, control, generación de reportes de las variables del procesos, reconocimiento y
configuración de alarmas.
Reconocimiento
212
Figura 5-25. Panel Tanques Vuelta de Lola IGU Propuesta.
Reconocimiento
213
CONCLUSIONES
1. El diseño de la IGU propuesta cumple con las necesidades y requerimientos de los
operadores del Centro de Control de Operaciones de Aguas de Mérida. Cada operador
realizó una evaluación de la IGU propuesta para poder dar un criterio propio de
aceptación.
2. Se comprobó que Lookout es una herramienta poderosa para el desarrollo de IGU para
sistemas SCADA a corto plazo.
3. La versión 3.8 de Lookout no posee los controladores necesarios para establecer la
comunicación con el MCP-T, lo cual impide el envío de señales de control a las
unidades MOSCAD en los sitios automatizados.
4. El diseño obtenido cumple con los estándares internacionales que se utilizan para el
diseño de cualquier IGU.
Reconocimiento
214
RECOMENDACIONES
1. El diseño de la IGU propuesta puede ser desarrollado en cualquier software de
automatización industrial.
2. Una vez que se tenga la estructura de red necesaria para la integración de la compañía
Aguas de Mérida, la IGU propuesta puede ser implementada en formato HTML
(HyperText Markup Language), para que pueda ser llevada a cualquier nivel de la
compañía que lo requiera.
3. Exigir el software de programación y las rutinas API del MCP-T necesarias para
establecer la comunicación con las unidades MOSCAD.
4. La IGU propuesta puede servir como base para desarrollar nuevos paneles a medida que
el sistema vaya creciendo en número de tanques de almacenamiento y estaciones de
bombeo.
Reconocimiento
215
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
[1] http://www.webproforum.com Interfaces Gráficas de Usuario.
[2] http://www.mot.com/LMPS/RNSG/moscad/. Unidades Terminales Remotas MOSCAD.
[3] http://www.gses.com/. Software de desarrollo para automatización industrial S/3.
[4] FIGUERAS SOLÉ, Enric. Diseño de Aplicaciones SCADA con LabView.
Universidad Autónoma de Barcelona. Enero 1999.
[5] NATIONAL INSTRUMENTS. Lookout Reference Manual. March 1998 Edition.
Part Number 321254B-01.
[6] TAHAL CONSULTING ENGINEERS LTD. Informe de Factibilidad Mérida.
Volumen 1, Abastecimiento. Noviembre 1998.
[7] TAHAL CONSULTING ENGINEERS LTD. Manual del Sistema de Control
Operacional. Noviembre 1999.
[8] MOTOROLA. MDLC Gateway for TCP/IP - Owner's Manual. Motorola
Publication Nº 68P02943C55.
[9] NARCISO, Flor. Interfaz Gráfica de Usuarios y Ambientes Virtuales: Apuntes 1999
(Curso de Postgrado). Universidad de Los Andes, Mérida-Venezuela.
[10] S/3 SCADA V 4.5. Notas relacionadas (Pre-release). Abril 1998.
Reconocimiento
216
GLOSARIO
A Acero.
AC: Asbesto Cemento.
API: Application Programming Interface.A: H HD: Hierro fundido dúctil.
HF: Hierro fundido gris.
HG: Hierro galvanizado. I IGU: Interfaz Gráfica de Usuarios.
IP: Protocolo Internet.
ISO: Organización Internacional de Estándares. L LAN: Red de Área Local. M MDLC: Enlace de Comunicación de Datos Motorola. MCP-T: Procesador de Comunicaciones Motorola para TCP/IP.
O ODBC: Conectividad de Bases de Datos
Abiertas.
OSI: Interconexión de Sistemas Abiertos. P PEAD: Polietileno de alta densidad.
PLC: Controlador Lógico Programable.
PVC: Polivinil Cloruro. R RTU: Unidad Terminal Remota. S SCADA: Adquisición de Datos y Control Supervisorio.
T
TCP: Protocolo de Control de
Transferencia de Información.
Reconocimiento
ccxvii
ccxvii
ANEXOS
Reconocimiento
ccxviii
ccxviii
ANEXO 1
LEYENDA DEL DIAGRAMA HIDRÁULICO DE LA RED PRINCIPAL
DE DISTRIBUCIÓN
Figura A-1. Leyenda del Diagrama Hidráulico de la Red Principal
de Distribución.
Reconocimiento
ccxix
ccxix
ANEXO 2
ESPECIFICACIONES DE ALGUNOS SENSORES Y ACTUADORES
Sensor de Presión Marca Druck Serie PTX 500
• Rangos desde 1 psig hasta 10.000 psig y de 5 psia hasta 10.000 psia.
• 2 Salidas de 4-20mA.
• Precisión: ±0.15% FS BSL
• Estabilidad: ±0.1% FS por año.
• TEB ±1%FS desde -5° hasta +176°F
• 400% FS sobre presión.
• Compatible con partes NACE Hastelloy y SS.
• RFI protegido.
Sensor de Caudal Marca KROHNE Modelo DWM-2000
• Salida de 4-20 mA.
• Partes inmóviles, sostenimiento libre.
• Unidad electrónica reemplazable en condiciones de humedad.
• Bajo poder de contacto.
• Partes de acero y cerámica.
• Diseño con protección IP 66, equivalente al NEMA 4 y 4X.
• Para tuberías >= DN 50 ó >= 2".
• Temperaturas de procesos: 150°C ó 300°F.
• Temperatura ambiente: -25 a +60°C / -13 a +140°F.
• Presión de operación: 25 bar ó 360 psig.
Reconocimiento
ccxx
ccxx
Válvula de Control Hidráulico Serie 700 BERMAD
La válvula de control hidráulico serie 700 BERMAD permite alta eficiencia en el
control y regulación de presión, caudal, nivel de agua, sistemas de bombeo y aplicaciones
adicionales en plantas de tratamiento, en sistemas industriales y también en redes de riego.
La válvula de control hidráulico serie 700 BERMAD, está complementada por una
línea de válvulas pilotos y otros accesorios de control para facilitar una completa
flexibilidad en una amplia gamma de aplicaciones y soportan presiones de trabajo de hasta
35Kg/cm2 (500psi). Las normas de presión son de acuerdo a los estándares ISO, ANSI, BS
y JIS.
A continuación se dan algunas especificaciones de la válvula de control hidráulico
serie 700:
• Tipo de válvula: "Y" o ángulo.
• Tamaños: 2''-20''.
• Conexiones:
2''-3'': Roscado BSP/NPT.
2''-20'': Bridado ISO/BS/ANSI
• Rango de temperatura: Agua hasta 80C (180F).
• Materiales: Cuerpo principal de la válvula/actuador, hierro fundido cubierto con
polyester.
• Asiento de la válvula: Acero inoxidable y bronce.
• Diafragma y empaques: Neopren reforzado con malla de nylon.
• Opciones: Nitrilo, Buna-N, EPDM.
Reconocimiento
ccxxi
ccxxi
Figura A-2. Diagrama Hidráulico Válvula de Control Hidráulico
Serie 770 BERMAD.
Figura A-3. Apertura de la Válvula vs Caudal.
Reconocimiento
ccxxii
ccxxii
ANEXO 3
ESPECIFICACIONES DEL MOSCAD-L
Tabla A-1. Especificaciones del MOSCAD-L ESPECIFICACIONES
Módulo de suministro de poder
Voltaje de entrada
Voltaje/Corriente de
Salida
Desde 117V ac hasta 230V ac.
5V dc / 0,6A; 14,3V dc / 2A; 24V dc / 0,25A.
Módulo CPU Procesador
Memoria
Reloj
Puertos Seriales
Puertos de
Comunicación
Motorola 68LC302 (16/32 bits) CMOS; Reloj de16,6MHz.
1024kB, 256kB RAM.
Reloj de software que soporta años, meses, días, horas,
minutos y segundos.
Puerto 1: RS-485.
Puerto 2:RS-232.
1200 bps DPSK / 600bps Intrac, para radio interno o externo.
RS-232 Asincrónico ó Sincrónico sobre 57,6kbps.
Radio bidireccional Radio Externo
Convencional
Truncado
136-174 MHz, 5 watt de poder de salida.
806-869 MHz, 3 watt de poder de salida.
Reconocimiento
ccxxiii
ccxxiii
ESPECIFICACIONES DEL MCP/T
Tabla A-2. Especificaciones del MCP/T ESPECIFICACIONES
CPU Procesador
Memoria
68360, Reloj de 25MHz.
4 Mb DRAM, 1 Mb flash.
Puertos Puerto 1
Puerto 2
Puerto 3 (std) y Puerto 4 opcional
Ethernet base 10 ó Ethernet AUI, 10 Mbps.
RS-232 Asincrónico. RS-485 sobre los 19,2 kbps.
Comunicación radial DFM: 4,8 kbps o FSK; 2,4 kbps ó DPSK,
RS-232 Asincrónico sobre 19,2 kbps.
Indicadores 22 LEDs.
Protección física Caja
Suministro de poder
Acero 38 x 38 x 8,25 cm. NEMA-4.
Dual: 117V dc o 230V ac a 50-60 Hz.
Ambiente Temperatura
Humedad
0 - 60 oC
0 a 90%. +50ºC.
Reconocimiento
ccxxiv
ccxxiv
ANEXO 4
FORMATO DE LAS ENTREVISTAS REALIZADAS
Para conocer al usuario y extraer su inteligencia, se realizaron las siguientes preguntas:
1) Nombre y Apellidos.
2) Edad.
3) Grado de Instrucción.
4) Cargo que tiene actualmente en el CCO.
5) Tipo de personalidad.
6) Características físicas, salud, etc.
7) Motivación y metas.
8) ¿Qué conocimiento tiene Ud. sobre la IGU actual?.
9) ¿Qué tipo de información necesita Ud. obtener del sistema?.
Para conocer el tipo de tareas que se realizan en el contexto de trabajo, se realizaron
las siguientes preguntas:
10) Trabajo (tareas) que realiza en el CCO.
11) Frecuencia de trabajo y frecuencia de uso de la IGU actual.
12) Tarea (o las tareas) que realiza más frecuentemente.
13) ¿Cuál tarea tarda más tiempo en realizarse?.
14) ¿Debe memorizar algunos comandos para realizar una tarea?
Reconocimiento
ccxxv
ccxxv
15) ¿Qué tipo de errores se pueden cometer realizando una tarea? Explique.
16) ¿Qué tipo de eventos que ocurren en el contexto de trabajo?.
17) ¿Qué terminología se utiliza en el contexto de trabajo?.
Para conocer las necesidades y requerimientos de los usuarios, se realizaron las
siguientes preguntas:
18) ¿Qué tipo de problemas piensa Ud. que se tienen con la IGU actual?.
19) ¿Qué le mejoraría Ud. a la IGU actual?.
20) ¿Cree Ud. que la IGU actual cumple con los objetivos del sistema?.
21) ¿Qué tipo de colores prefiere y cuáles no?.
22) ¿Le gusta la forma de navegación entre pantallas?.
23) ¿Le parecen legibles todos los datos en pantalla?.
24) ¿Cómo le parece la distribución de los datos en pantalla?.
25) ¿Cuáles son sus necesidades primordiales?.
RESULTADOS OBTENIDOS DE LAS ENTREVISTAS
Ambiente de Trabajo
El Centro de Control de Operaciones (CCO) de la Planta de Tratamiento Dr. Eduardo
Jáuregui esta adscrito al Departamento de Operaciones el cual incluye la parte operativa del
sistema metropolitano. El CCO funciona las 24 horas del día durante los 365 días del año y
esta a cargo de 4 Operadores más 1 Operador de Avance, los cuales tienen un horario de
trabajo de 8 horas continuas de servicio.
Reconocimiento
ccxxvi
ccxxvi
El CCO cumple la siguiente función:
Monitoreo en tiempo real de las alarmas y eventos del sistema.
Monitoreo de las variables adquiridas en los sitios remotos.
Diagnóstico de comunicaciones.
Almacenamiento de valores históricos de alarmas y datos.
Elaboración de reportes.
El ambiente de trabajo del CCO posee el siguiente mobiliario:
2 estaciones de trabajo o computadoras con monitor de alta resolución..
1 mesa de conferencias (capacidad para 6 personas).
3 escritorios ejecutivos.
8 Sillas ejecutivas.
1 VideoBin.
1 Aire acondicionado.
1 Radio Motorola.
1 RTU MOSCAD-L.
1 MCP/T.
En este CCO se realizan también reuniones, conferencias y exposiciones. Cuenta con
una buena ventilación e iluminación. No existen perturbaciones de sonido que puedan
afectar el entorno de trabajo.
Perfiles de Usuarios Obtenidos
Perfil de Trabajo del Jefe del CCO:
• Debe ser capaz de dirigir las tareas que se lleven a cabo en el CCO.
• Debe tener experiencia con los sistemas hidráulicos y la calibración de éstos.
• Debe ser capaz de realizar simulaciones en redes hidráulicas.
• Tiene que tener la capacidad de tomar decisiones para llevar a cabo operaciones.
Reconocimiento
ccxxvii
ccxxvii
Perfil de Trabajo de un Operador del CCO:
• El Operador del CCO debe conocer por completo todo el sistema de distribución de
agua del estado Mérida.
• Un Operador del CCO debe ser capaz de distribuir de la mejor forma el agua
potabilizada a la población.
• Debe vigilar que el sistema funcione sin problemas.
• Debe ser capaz de tomar decisiones que no afecten en forma significativa la economía
de la empresa.
• Debe manejar datos estadísticos de producción.
• Debe ser capaz de analizar datos históricos sobre el comportamiento del sistema.
Reconocimiento