Automatización Industrial (AIS7201)

1. Automatización Industrial (AIS7201) Prof. Christian Nievas Grondona.

2. Sesión 9: Human Machine Interface - HMI.

3. Indice • Sistemas SCADA. • Introducción a los HMI. • HMI – Software. • Labview (NI). • IFIX (GE/Fanuc). • HMI – Hardware. • Pantallas HMI.

4. SCADA • Introducción. • SCADA es el acrónimo de Supervisory Control and Data Acquisition (Supervisión, Control y Adquisición de Datos). • Es una sistema informático especialmente diseñada para funcionar sobre controladores en el control deprocesos, proporcionandocomunicación con los dispositivos de campo y controlando el proceso de forma automática desde la pantalla del ordenador. • También provee de toda la informaciónque se genera en el proceso productivo a diversos usuarios, tanto del mismo nivel como de otros usuarios supervisores dentro de la empresa.

5. SCADA • Introducción. • Entonces, damos el nombre de SCADA a cualquier software que permita el acceso a datos remotos de un proceso y permita, utilizando las herramientas de comunicación necesarias en cada caso, el control del mismo. • Atendiendo a la definición vemos que no se trata de un sistema de control, sino de una utilidad software de monitorización o supervisión, que realiza la tarea de interfase entre los niveles de control (PLC) y los de gestión a un nivel superior.

6. SCADA • Un sistema SCADA usualmente consiste de las siguientes subsistemas: • Interfaz Hombre/Máquina (HMI), es el dispositivo o herramienta gráfica que presenta los datos del proceso al operador. Además de, mediante este subsistema, manipular el proceso. • Sistema de Supervisión (Computador) que obtiene información del proceso y que envía ordenes al proceso. • Unidades Terminales Remotas (RTU) las que conectan los sensores del proceso, convirtiendo las señales en datos digitales y enviando esta infromación al sistema de Supervisión. • Controladores (PLC) Usados como elementos de campo, por su versatilidad, economía, flexibilidad y configuración. Para el control directo de los actuadores. • Red de Comunicación, la infraestructura necesaria para comunicar el sistema de supervisión con los RTUs.

7. SCADA Línea de extrusionado (realizado con WinCC, Siemens)

8. SCADA

9. HMI • Introducción. • HMI significa “Human Machine Interface”, es decir es el dispositivo o sistema que permite el interfaz entre la persona (operador) y la máquina (proceso). • Tradicionalmente estos sistemas consistían en paneles compuestos por indicadores y comandos, tales como luces pilotos, indicadores digitales y análogos, etc. • En la actualidad, es posible contar con sistemas de HMI bastantes más poderosos y eficaces, además de permitir una conexión más sencilla y económica con el proceso o máquinas.

10. HMI • Tipos de HMI: • Descontando el método tradicional, podemos distinguir básicamente dos tipos de HMIs: • Terminal de Operador, consistente en un dispositivo, generalmente construido para ser instalado en ambientes agresivos, donde pueden ser solamente de despliegues numéricos, o alfanuméricos o gráficos. Pueden ser además con pantalla sensible al tacto (touch screen) • PC + Software, esto constituye otra alternativa basada en un PC en donde se carga un software apropiado para la aplicación. Como PC se puede utilizar cualquiera según lo exija el proyecto, en donde existen los llamados Industriales (para ambientes agresivos), los de panel (Panel PC) que se instalan en gabinetes dando una apariencia de terminal de operador, y en general veremos muchas formas de hacer un PC, pasando por el tradicional PC de escritorio.

11. HMI • Software HMI: • Estos softwares permiten entre otras cosas las siguientes funciones: • Interfaz gráfica de modo de poder ver el proceso e interactuar con él. • Registro en tiempo real e histórico de datos. • Manejo de alarmas. • Al igual que en los terminales de operador, se requiere de una herramienta de diseño o desarrollo, la cual se usa para configurar la aplicación deseada, y luego debe quedar corriendo en el Controlador un software de ejecución (Run Time). • Por otro lado, este software puede comunicarse directamente con los dispositivos externos (proceso) o bien hacerlo a través de un software especializado en la comunicación, cual es la tendencia actual.

12. HMI Ejemplo de HMI basado en Software

13. HMI Ejemplo de HMI - Terminales

14. HMI • Desarrolladores de Software HMI. • National Instruments (LabView). • Siemens (WinCC). • GE Fanuc (IFIX / Cimplicity). • Omrom (SCS). • Allen-Bradley (RS-View). • Wonderware (InTouch).

15. Labview • Introducción. •  Es una herramienta gráfica para pruebas, control y diseño mediante la programación. • El lenguaje que usa se llama lenguaje G, donde la G simboliza que es lenguaje Gráfico. • Este programa fue creado por National Instruments (1976) para funcionar sobre máquinas MAC. Ahora está disponible para las plataformas Windows, UNIX, MAC y Linux. 

16. Labview • Utilización. • Comunicación y control de instrumentos de cualquier fabricante. • Automatización industrial y programación de PLCs. • Diseño de controladores: simulación, prototipaje rápido, hardware-en-el-ciclo (HIL) y validación. • Control y supervisión de procesos (SCADA). • Robótica • En 2008 el programa fue utilizado para controlar el LHC, el acelerador de partículas más grande construido hasta la fecha.

17. Labview • Panel frontal • Controles = entradas • Indicadores = salidas • Diagrama de bloque • Programa de acompañamiento para el panel frontal • Componentes “cableados” entre si

18. Labview Panel Frontal Barra de herramientas del panel frontal Icono Control Booleano Leyenda del gráfico Gráfico de Forma de onda Leyenda de la escala Leyenda de La grafica

19. Labview Diagrama de Bloques Barra de Herramientas Del diagrama de Bloque Funcion de dividir SubVI Terminal grafica Cableado de datos Estructura While loop Constante numerico Funcion de tiempo Terminal de control booleano

20. Labview Sub VIs

21. Labview

22. Labview

23. IFIX • Introducción. • Proficy iFIX es una plataforma HMI/SCADA de funcionalidad completa que le permite desarrollar una amplia gama de aplicaciones. • Es conocida por la robustez de su motor, flexibilidad y potencia para responder a las aplicaciones más exigentes. • Ampliamente utilizado en sectores energéticos de los E.E.U.U.

24. IFIX • Características: • Flexibilidad y fiabilidad de los datos de conexión y presentación. • Escalabilidad desde un sensor aislado hasta la integración de toda la empresa. • Análisis líder de información. • Gestión y control de datos en tiempo real. • Conformidad con los estándares de la industria para mejorar la consistencia y calidad.

25. IFIX Pantalla Principal – Editor Gráfico.

26. IFIX Aplicación de administración de Base de Datos

27. IFIX

28. IFIX Sistema orientado a Supervisión Centralizada.

29. HMI - Hardware • Introducción • Son dispositivos avocados a la tarea de generar una interfaz al operador. • A diferencia de los software, son subsistemas dentro de un entorno SCADA. • Generalmente se necesita un programa editor para generar la configuración del proceso. • Son compatibles con una gran variedad de elementos de automatización y de redes de comunicación.

30. HMI - Hardware • Tipos: • Generalmente se pueden diferencia 5 tipos de dispositivos HMI. • Push Button Panels • Basados sólo en accionadores e indicadores luminosos. • Mobile Panels • Basados con pantallas en procesos que se requieren visualizaciones móviles, no estáticas. • Micro Panels • Paneles de pequeñas dimensiones basados generalmente en pantallas LCD monocromáticas, para datos alfanuméricos. • Panels • Paneles con botoneras o táctil, que entrega información dinámica y gráfica de las variables de un sistema. • Multi Panels • Sistemas con más de una pantalla, para operar y supervisar varios procesos en un mismo tiempo.

31. HMI - Hardware • Principales fabricantes: • Allen Bradley.

32. HMI - Hardware • Principales fabricantes: • National Instruments.

33. HMI - Hardware • Principales fabricantes: • GE Fanuc.

34. HMI - Hardware • Principales fabricantes: • Omron.

35. HMI - Hardware • Principales fabricantes: • Siemens.

36. HMI - Hardware • Principales fabricantes: • Delta.

37. Consultas y Contacto Christian Nievas Grondona. cnievas@ing.uchile.cl