View
9
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
CAPITULO II Marco Teórico
11
A. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION :
Con el propósito de reforzar la presente investigación, se hizo necesario la
búsqueda de información de estudios realizados anteriormente referente al tema, a
pesar de no hallar específicamente el tema a investigar, manejan el ciertos criterios
sobre los sistemas de supervisión y control a distancia, necesarios para la realización
de esta investigación.
Al respecto cabe destacar la investigación presentada por Tamayo y Vielman
(1998) quienes realizaron un estudio para la Universidad Rafael Belloso Chacin
titulado “DESARROLLO DE UN SISTEMA DE SUPERVISION Y CONTROL
A DISTANCIA PARA UNA PLANTA COMPRESORA DE GAS UBICADA EN
EL LAGO DE MARACAIBO, CASO: JANTESA”. El fin de esta investigación
fue desarrollar un Sistema de supervisión y control a distancia para una planta
compresora de gas ubicada en el Lago de Maracaibo. Para ello, se realizo la
adecuación de los lazos de control en los diagramas de tuberías e instrumentos que
forman parte del sistema. Según el tipo de investigación es aplicada y explicativa.
Con el desarrollo de dicho sistema, se podrá recolectar la información de los
instrumentos de campo a través de la RTU y enviar dicha información vía radio a la
MTU ubicada en tierra, donde será presentada en pantalla a un operador, todo esto
con la finalidad de disminuir el tiempo de respuesta en caso de falla o avería.
CAPITULO II Marco Teórico
12
La semejanza de esta investigación, plantea el desarrollo de un sistema de
control para una planta compresora de gas ubicada en el Lago de Maracaibo, ya que
dicha planta posee ciertas variables a supervisar y luego controlar a distancia,
utilizaría una plataforma de automatización para toda esa información (data)
recolectada.
Por otra parte Laporte y Jreige (1999) efectuaron en la Universidad Simón
Bolívar una investigación denominada “MODELAJE DE UN SISTEMA SCADA
PARA EL DIAGNOSTICO Y PLANIFICACION DE CARGOS EN
PROCESAMIENTO”. En esta investigación se presentan los análisis y resultados
desarrollado dentro del marco del Proyecto de Automatización de Producción
(PRAP) de la División PDVSA-Occidente.
Como una primera aproximación se presenta una familiarización con el
SCADA OASyS y su operación, algunos procesos de producción, y el diseño y
funcionamiento de la Plataforma de Telecomunicaciones que soporta el intercambio
de datos entre el campo y el centro de control. La metodología empleada en esta
investigación es de tipo aplicada y de campo. En consecuencia dicho modelaje no ha
sido implantado en su totalidad, pero al impactar dicho modelaje lo que persigue es la
unificación de todas las operaciones de campo en su distintas áreas en una sola
plataforma (SCADA). La semejanza de esta investigación se encuentra muy ligada,
ya que ambas tratan de unir en una sola plataforma (SCADA) distintas áreas de
producción.
CAPITULO II Marco Teórico
13
En este mismo sentido, cabe destacar la investigación titulada
“DESARROLLO DE UN SISTEMA DE SUPERVISION PARA INTEGRAR
LOS PROCESOS DE EQUIPOS DE PERFORACION”, presentada por Sarno y
Boscan (1998). El propósito de esta investigación fue el desarrollo de un Sistema de
Supervisión para integrar los procesos de equipos de perforación.
La investigación fue de tipo aplicada, descriptiva y de campo, para lograrlo se
ideo una metodología propia constituida por tres fases: análisis de la situación
presentada en los equipos de perforación y las alternativas planteadas en el estudio,
desarrollo del sistema de supervisión que satisface los requerimiento del usuario,
incluyendo las características funcionales, técnicas y económicas, y un manual de
procedimiento que servirá de referencia para seleccionar y/o evaluar cualquier
sistema de supervisión propuesto y como fase final, la simulación que permitió
visualizar los beneficios económicos del sistema en la organización. En la fase del
análisis se propusieron tres alternativas posible de equipos de recopilación de data y
se estudio un software de manejo y transmisión de información.
Asimismo, Colmenares (1997), presenta una investigación titulada
“PROYECTO DE INTEGRACIÓN DE LOS SISTEMAS DE ADQUISICIÓN
DE DATOS, SUPERVISION Y CONTROL DE POZOS LACUSTRES Y
ESTACIONES DE FLUJO DE LA UNIDAD DE EXPLOTACIÓN
LAGOCINCO EN LA DIVISIÓN DE OPERACIONES DE PRODUCCIÓN DE
MARAVEN, S.A.”, realizada en La Universidad del Zulia. Actualmente, el sistema
monitor de cabezal de pozos (WHM, Well Head Monitor), encargado de la
CAPITULO II Marco Teórico
14
supervisión y control de la extracción de crudo en los pozos lacustre mediante el
método de levantamiento artificial por gas (Gas Lift), y el sistema de adquisición de
datos y control supervisorio de las estaciones de flujo (SCADA Lago) son entes
totalmente aislados y falsos, por ende de una visión global de ambos procesos
profundamente vinculados.
Este tipo de investigación es aplicada, proyectiva, transversal y descriptiva,
conformada con una metodología propia. El objetivo que persigue el investigador es
establecer una arquitectura de red industrial, tanto de telemetría y telecontrol como de
área local, que permita la integración de dichos sistemas.
Por otro lado, en el Instituto Universitario Politécnico de las Fuerzas
Armadas Nacionales (I.U.P.F.A.N.), Quero (1998), desarrollo un estudio titulado
“DISEÑO DE UN MODELO PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS SISTEMAS
DE COMUNICACION QUE ASISTEN LA AUTOMATIZACIÓN DE LAS
OPERACIONES DE PRODUCCIÓN DE PDVSA E&P EN OCCIDENTE”. La
plataforma de telecomunicaciones de los sistemas SCADA´s de Maraven y Lagoven
funcionan de manera independiente y separada, los procesos de supervisión y control
son efectuados de forma aislada acorde a las exigencias de cada empresa.
Posterior a la integración de estas filiales como PDVSA, se identifica la
oportunidad de unificar los sistemas de comunicación e implementar un medio que
permita el transporte de datos de telemetría en forma eficiente y aprovechando al
máximo los recursos. El tipo de investigación de aplicada, descriptiva y factible.
CAPITULO II Marco Teórico
15
En consecuencia la Gerencia de E&P de Occidente se plantea la posibilidad
de integrar y racionalizar los sistemas, para ofrecer una posible solución a dichos
planteamiento.
La presente investigación, al igual que las anteriores, estuvo orientada al
desarrollo de un sistema de supervisión local y/o remoto, permanentes y confiables
que garanticen máxima seguridad en los procesos supervisados, no obstante
aportando a su vez aporten beneficios en el área de producción.
B. BASES TEORICAS:
1. FILOSOFIA DE LABORATORIOS INTEGRALES DE CAMPO:
La necesidad de incrementar la tasa de recobro a corto y mediano plazo en
yacimientos altamente complejos y en avanzado estado de agotamiento, así como los
continuos incremento de los costos de producción e inversiones asociadas a los planes
de explotación, han llevado a realizar, los estudios de yacimiento para incrementar y
optimizar las tasas de recobro final de los mismos. Los Laboratorios Integrales de
campo (LICs), son la principal estrategia tecnológica de la corporación (PDVSA).
El concepto de Laboratorios Integrales de Campo (LICs) son plataformas de
evaluación acelerada de tecnologías para la explotación de yacimiento, esto
representa una tipología especifica de yacimientos y genera ejemplos que debe ser
agrupada y visualizada a todos los niveles operacionales de exploración y producción
y ser divulgado. Intranet PDVSA.
CAPITULO II Marco Teórico
16
Los LICs es un poco más amplio que la prueba piloto, pues es la conjunción
de ideas de:
Ø Evaluar un proceso de explotación de yacimiento.
Ø Evaluar las diferentes tecnologías de seguimiento y control factibles de aplicar en
el proceso.
Ø La visualización y simulación del mismo.
Ø Elaboración de base da datos integradas y sistemas de información inteligente que
permitan predecir cambios y actuar de maneras proactiva en el desarrollo de la
prueba.
Ø Ser un centro de adiestramiento del personal.
1.1. OBJETIVOS DE LOS LICS: Dicho Laboratorio tienen como único
objetivo incorporar e implantar tecnologías de vanguardia con el fin de garantizar la
supervisión, control y respaldo en tiempo real de los procesos de producción,
utilizaron sistema automatizados que incorporan la medición, instrumentación y
control en cada etapa del proceso, incluyendo esto la instrumentación del pozo
(sensores de fondo) y superficie (automatización de estaciones de flujo, sistemas de
inyección de agua ASP y estaciones de flujo), que serán visualizados a través de la
salas virtuales. Así mismo, los Laboratorios Integrales de Campo fueron desarrollado
a fin de incrementar la tasa de recobro de los yacimientos.
1.2. ÁREAS SELECCIONADAS: Estos laboratorios se enmarcan dentro de
distintas Unidades de Explotación , una de las áreas seleccionadas es VLA-6/9/21 de
Lagomar, principalmente por presentar características y condiciones similares a un
CAPITULO II Marco Teórico
17
gran número de yacimientos de crudos livianos, someros, sometidos a inyección de
agua y que presentan en la actualidad un alto grado de agotamiento. Del mismo
modo, la Unidad de Explotación Lagocinco ha sido una de las áreas más
intensamente sometida a recuperación secundaria, los bajos factores de recuperación
actual, indican que estos procesos no han sido muy efectivos y que, de continuar bajo
los esquemas actuales de explotación. Es por ello que se seleccionó un Cluster de
Lagocinco para el estudio de los LICs.
Asimismo, se seleccionó un área específica para la instalación del LICs en el
Cluster 2208 de Bachaquero, dicha área fue seleccionada principalmente por
presentar características y condiciones similares a un gran número de campos como
W6 donde se monitorean el bombeo mecánico, en D7 se verifica el control de
velocidad en el motor y en Bachaquero donde se manejan las variables para el control
de los balancines y las válvulas multipunto en las estaciones de flujo.
1.3. ARQUITECTURA: Ahora bien, la arquitectura se basa principalmente en
obtener la variable de campo y el envío de esta señal a los puntos donde se analizaran
y controlaran los datos. Sin embargo, mediante el control y supervisión en tiempo
real utilizado sistema automatizado, que será visualizado a través de la sala de control
de los LICs, se espera obtener un recobro final del orden de 50% con nuevas técnicas
de recuperación secundaria y tecnologías de avanzada tales como: Sensores de fondo,
sistema de inyección de agua y gas, prueba automática de pozo, inyección de vapor,
entre otros, toda estas puesta en practica en los LICs.
CAPITULO II Marco Teórico
18
Figura 1. Arquitectura de Telecomunicación del LIC Lagomar, Fuente: Castellano (1999, p.13)
Figura 2. Arquitectura de Telecomunicación del LIC Lagocinco, Fuente: Castellano (1999, p.14)
Servidor SCADA FIX de los LICS
Consola FIX Web Server
EL MENITO Torre C Piso 1
PDVNet
WS
WHM Lagocinco PI ZEUS
RADIO S
E/F 22-5 HRTU
VLE-773 VLE-1328 LPG-1462
VLE-1313 VLE-1342
Servidor SCADA FIX de los LICS
Consola FIX Web Server
EL MENITO Torre C Piso 1
PDVNet
WS
SCADA Lagomar PI ZEUS
RADIO S
E/F 11-1 BRISTOL
VLA-1329 VLA-1321
CAPITULO II Marco Teórico
19
Figura 3. Arquitectura de Telecomunicación del LIC Costa Bolívar, Fuente: Castellano (1999, p.15)
2. TECNOLOGÍAS INVOLUCRADAS:
Retomando la expresión de que dichos laboratorios tiene como único objetivo
incorporar e implantar tecnologías de vanguardia, las cuales están compuestas por
tecnología de producción y tecnología de automatización.
2.1. TECNOLOGÍAS DE PRODUCCIÓN: 2.1.1. ESTACIÓN DE FLUJO: Se entiende por estación de flujo a la
infraestructura donde se recolecta la producción de petróleo y gas que proviene de los
pozos conectados a ésta.
MISOA
RADIO
IDNX
IDNX
IDNX
RADIO
Servidor SCADA FIX
de los LICS
Consola FIX Web Server
CTL
EL MENITO Torre C Piso 1 El Menito C. Telecom.
Enlaces de Microondas
D7 LSE-5011
LSE-4491
LSE-4909
LSE-4121 LSE-4553
LSE-4456
LSE-5034 LSE-4427
LSE-4618
LSE-4282
LSE-5092
LSE-5093 LSE-5088
LSE-5085
LSE-5091
SAGD
CAPITULO II Marco Teórico
20
Los equipos con los cuales cuenta la estación de flujo son los siguientes:
Separadores de Producción y de Prueba, Tanques de Almacenamiento de Crudo,
Múltiples de Recolección, depuradores de Gas de Instrumentos, Calentadores,
Bombas de Transferencia de Crudo, Tableros de Control y Equipos Auxiliares.
Los pozos asociados a la estación de flujo envían el crudo y el gas los cuales
son recolectados por múltiples de producción; por lo general, los pozos fluyen a los
separadores de producción, con excepción de los pozos que van a medir o a probar,
los cuales fluyen a los separadores de prueba. En estos separadores de producción se
efectúan la separación del gas y el crudo, este ultimo es enviado a los tanques de
almacenamiento y luego se transfiere al oleoducto por medio de las bombas de
transferencia. Por otra parte el gas es transferido al sistema de recuperación de gas.
2.1.2. POZO OBSERVADOR: Pozo dedicado para medición y supervisión de
parámetros y actividades de subsuelo que permite: el monitoreo y/o la auditoria
continua del proceso o plan de explotación, reorientando o fortaleciendo las acciones
en la dirección adecuada a medida que el mismo se desarrolla, a través de la
supervisión y análisis de todas aquellas variables consideradas claves para estudiar y
evaluar el yacimiento. A través de este pozo se pueden observar las variables que nos
permiten caracterizar al yacimiento, como presión de formación, perfil de
temperatura y resistividad. Este requerimiento surge de la necesidad de datos de alta
calidad, para el modelamiento del yacimiento y un mejor análisis de la permeabilidad
de la formación.
CAPITULO II Marco Teórico
21
2.1.3. POZO INYECTOR: Pozo dedicado a inyectar para incrementar las
presiones del yacimiento. A través de estos pozos se pueden evaluar los distintos
tipos de inyección que variaran según el yacimiento que se desee estimular, para
incrementar el recobro de petróleo adicional por efecto de la mejora en la eficiencia
del barrido.
2.1.4. POZO PRODUCTOR: Pozo usado para la producción, como en los
campo tradicionales, lo cuales son equipados con censores para la medición de
variables. Estos pozos permiten recuperar el petróleo adicional con la utilización de
nuevas tecnologías de producción, tales como:
Ø Producción conjunta de diferentes arenas.
Ø Fracturamientos de pozos.
Ø Levantamiento por Gas Lift.
Ø Optimización de producción con técnicas de I/A.
Ø Estimulación a través de diferentes técnicas: Gas, Agua, ASP, Químicos,
Nitrógeno, Baterías, etc.
CAPITULO II Marco Teórico
22
Figura 4. Estructura de los Pozos. Fuente: Intranet PDVSA
2.1.5. PROCESO INYECCIÓN CONTINUA DE VAPOR (ICV): En el
proceso de Inyección Continua de Vapor se dedican pozos para inyectar o producir.
El calor del vapor inyectado reduce la viscosidad del petróleo a media que el fluido
inyectado desplaza el petróleo del inyector al productor.
2.1.6. PROCESO INYECCIÓN ALTERNADA AGUA-GAS (AGA): El
proceso AGA utiliza los mecanismos principales de recuperación son; disminución de
las razones de modalidad G/P y A/P, esto genera incrementos en las eficiencias
arenales y verticales de barrido, y a la vez genera una mayor estabilidad del frente de
desplazamiento. Mejoramiento del perfil de inyección, donde el agua dispersa al gas
u lo obliga a penetrar en zona de baja permeabilidad.
CAPITULO II Marco Teórico
23
2.1.7. PROCESO DE INYECCIÓN DE ALCALINOS SULFATANTES Y
POLÍMEROS (ASP): El sulfatante al mezclarse con la salmuera y el crudo residente
en la formación forma una microemulsión, la cual tiene una tensión interfacial del
orden de 10-6 a 10-5 Dinas/cm y al estar en contacto con el petróleo residual lo
libera, aumentando de esta manera el recobro. Tanto el tamaño del tapón como la
concentraciones son criticas, si son muy bajas no se recupera petróleo adicional, si es
muy alta la economía del proyecto se ve amenazada.
2.1.8. PROCESO DE INYECCIÓN OPTIMIZADA DE AGUA (IOA): De
esta manera, se identifica los volúmenes porosos inyectados, se incrementa la
eficiencia de barrido y se disminuye el tiempo requerido para barrer el área del
arreglo.
2.1.9. EL MÉTODO DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR SAGD:
Tiene como principio fundamental levantar los fluidos del reservorio a la superficie,
mediante la transmisión de energía al reservorio utilizando inyección de vapor seco.
Su nombre en ingles quiere decir “Steam Assisted Gravity Drainage Process” que
traducido al español significa “Proceso de Drenaje por Gravedad Asistida por
Vapor”.
En este proceso, el movimiento de petróleo al pozo productor es causado por
la fuerza de gravedad, y la geometría es de tal forma que el petróleo se mueve
aproximadamente paralelo a la interfase que forma la frontera de una zona saturada
CAPITULO II Marco Teórico
24
de vapor creciendo continuamente, que se conoce como cámara de vapor y que se
ilustra a continuación:
Figura 5. Sección transversal de un pozo SAGD. Fuente: Intranet PDVSA.
El SAGD permite la remoción de bitumen o petróleo pesado en una manera
sistemática con el objeto de obtener un mayor recobro de lo que es posible en
procesos convencionales de inyección de vapor, donde el petróleo se mueve
desplazado por los fluidos inyectados. Al inyectar vapor por encima, cerca del pozo
de producción que se completa en la base del yacimiento, el vapor tiende a subir y los
condensados descienden conjuntamente con el petróleo calentado. De esta forma el
petróleo y los condensados son removidos continuamente a través del pozo productor.
2.2. TECNOLOGÍAS DE AUTOMATIZACIÓN:
Estas tecnologías de automatización involucran tanto los procesos de
producción y integración a los sistemas SCADAS, las cuales se describen
seguidamente:
Petróleo Calentadofluye al Pozo
Drenaje continuo dePetróleo y Condensados
Inyección Continua deVapor a la Cámara
Vapor fluye a la Interfasey se Condensa
CAPITULO II Marco Teórico
25
2.2.1. INTEGRACION DE SISTEMA DE PRODUCCION
AUTOMATIZADO
El termino automatización se empleaba en los años cuarenta para describir
aquellos procesos en los cuales se utilizaban mecanismo para ejecutar tareas que
anteriormente requerían la atención y control humano. Desde entonces, la
automatización se aplica en una gran variedad de maquinaria y en los sistemas de
control, especialmente donde se hayan desplazado operaciones manuales por
controladores mecánicos o eléctricos. Manual de Automatización Halliburton (1997,
p.4.25)
Figura 6. Pirámide de Automatización, Fuente: Intranet PDVSA
La integración en el área de automatización de procesó de producción implica
que cada uno de los sistemas que se integran es capaz de regular y controlar su
proceso de forma coherente y coordinada con los demás, de acuerdo con las
Lagoven´s Level of Automation
Figure 1 Rev AAttatchment1
Operational InformationLevel
CrudeTreatmentSupport
CrudeMovement,Treatment,Handling
WaterTreatmentSupport
IntegratedWater
Injection
Data BaseMaintenance &User Interface
Optimization Level
Gas LPModel
Gas Allocation
Oil Well TestSequence &
Duration
Oil Well Curves
Oil ProblemAnalysis
Supervisory Control Level
Facility ModelingWater, Gas, Crude
Facility ModelingMulti-Phase
Leak DetectionWater, Gas, Crude
Process Control Level
Data BaseMaintenance
& UserInterface
FinancialModel
GasProblemAnalysis
GasEconomic
Model
Reconciliation,Smoothing,Filtering
Central DataManagement
ArchivingProduction &
Injection History &Reconciled Data
CorporateInformation
Level
Centinela
SIAL Workover
Lagarto
Western Division SCUs
DistrictOffices
DivisionOffice
DistrictOffices
Eastern Division SCUs
Tele
com
mun
catio
ns
System &Network
Management
Wide AreaDistributed Network
Level
DivisionOffice
Operational Coordination Level
Ethernet
Ethernet
Ethernet Ethernet
Ethernet Ethernet Ethernet Ethernet
EthernetEthernet
RTU's & PLC'sDCS-ACSSCADA-ACS RTU's & PLC'sDCS-ACSSCADA-ACS
MasterRecollector
ProtocolConverter
ProtocolConverter
MasterRecollector
ProtocolConverter
ProtocolConverter
BackupSCU
DivisionSCU
DivisionSCU
BackupSCU
WAN
CAPITULO II Marco Teórico
26
relaciones existentes entre ellos y los lineamientos de producción establecidos. Por lo
tanto, la integración de sistemas permite el establecimiento de estrategia de
producción, planificación y coordinación de las operaciones, y la ejecución de las
acciones de control.
Dos de las bases fundamentales en la integración de los sistemas de
producción automatizados son la ínter conectividad o capacidad de los dispositivos de
procesamiento de datos para establecer comunicación entre ellos y transferir
información, sin garantizar el uso efectivo de esta en el equipo destino, y la
interoperabilidad o capacidad de diferentes sistemas de computadoras, redes y
aplicaciones de trabajar conjuntamente y compartir información.
2.2.2. PLATAFORMA DE AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL:
Esta se caracteriza en describir el sistema SCADA, sus componentes, arreglo,
protocolos, entre otros, la cual se sintetiza seguidamente:
2.2.2.1. SISTEMAS SCADA: La palabra SCADA fue tomada del ingles
“Supervisory Control And Data Adquisitión” (Control Supervisorio y Adquisición de
Datos) son sistemas que permiten la captura y control de variables de diferentes
puntos de medición en lugares remotos, inaccesible o inconvenientes.
Un numero bastante amplio de empresas en la actualidad utilizan un sistema
de estaciones que se encuentran disgregadas geográficamente, por lo cual utilizan un
sistema de control Supervisorio que pueda controlar un numero variado de remotas de
CAPITULO II Marco Teórico
27
manera eficiente y en menor tiempo, de forma de que se eviten daños y a su ves se
obtengan mayores beneficios económicos.
2.2.2.2. FUNCIONES DE LOS SISTEMAS SCADA: La función primordial
de un Sistema SCADA es: primero detectar una situación que puede presentar un
peligro para la seguridad del sistema (función supervisora) y luego tomar las acciones
correctivas necesarias para mantener el estado de seguridad de la operación. Manual
del SCADA. (1996, p.I-3).
a). FUNCIÓN SUPERVISORA: Es la revisión continua de las variables del
proceso (presión estática de gas, temperatura, presión diferencial de gas, presión
separadora, flujo de nivel) y detectar las posibles situaciones de peligro tales como
alarmas y paradas en los equipos del sistema.
b). FUNCIÓN DE CONTROL: A través del Sistema SCADA, un operador
puede cambiar los limites de las alarmas, ajustar el modo de suprimir y realizar
operaciones tales como, abrir y cerrar válvulas individualmente.
c). FUNCIÓN DESPLIEGUE Y ALARMA: Este subsistema es el
encargado de presentar las alarmas al operador, construyendo el mensaje,
categorizando la alarma y prensentandola mediante el medio adecuado.
2.2.2.3. COMPONENTE DE LOS SISTEMAS SCADA: Según el Manual
del SCADA (1996, p.I-5) entre los componentes de un sistema SCADA se
encuentran:
CAPITULO II Marco Teórico
28
a). MAESTRA (MTU): Esta normalmente configurada por un sistema
redundante formado por dos computadoras, donde una de ellas opera como maestra y
la otra como respaldo (sistema redundante). La computadora de respaldo se mantiene
normalmente energizada y con la información (Base de Datos) actualizada, lo cual le
permite asumir el completo control del sistema al ocurrir una falla en la computadora
maestra. Este tipo de configuración permite maximizar la disponibilidad y
contabilidad del sistema.
La unidad maestra sirve como interfaz inteligente entre el operador y el
proceso o planta a supervisar y/o controlar. Entre sus múltiples tareas figuran la
comunicación con la unidades remotas, ubicadas en sitios distantes y el
procesamiento de la información suministrada por estas, su impresión en pantalla e
impresión de reporte y alarmas. También convierten las entradas (comando)
efectuados por el operador en los teclados, a data que es transferida vía las líneas de
comunicación a los RTUs y finalmente al equipo a ser controlado.
b). UNIDAD TERMINAL REMOTA (RTU): Ubicadas entre los elementos
sensores o primarios en el campo y el computador, convierten parámetros analógicos
a su equivalente digitales, para que el computador pueda procesar la información. En
algunos casos se ejecuta un procesamiento local por medio de ellas y existe la
capacidad de implementar lazos de control.
En los Sistemas SCADA se usan dos tipos de remotas RTUs, las cuales son
remotas dedicadas e IRTUs (unidades terminales remotas inteligentes) que son
CAPITULO II Marco Teórico
29
remotas basadas en microprocesadores (microcomputadora con capacidad de
procesamiento y almacenamiento de datos) y además tiene la capacidad de toma de
decisiones.
La diferencia fundamental entre ambas es la forma mediante la cual reportan
la información de campo: para cualquier cambio en el campo, una RTU reportara
todos los puntos monitoriados, cada ves que sean interrogada (SCAN) por la unidad
maestra para actualizar la información (Base de Datos), una IRTU puede efectuar
reportes por excepción, es decir que solamente la data que a sufrido un cambio en el
campo, fuera de los rangos permitidos desde el ultimo barrido, será reportada en la
unidad maestra.
Figura 7. Diagrama de una Remota. Fuente: Manual del SCADA. (1996, I-6)
Radio Módem Modulo de
Comunicaciones
Entradas Discretas
Fuente de Poder
24V DC
Voltaje de alimentación Sincronización
Puerto de comunicación
auxiliar
Antena Procesador y Memoria
Salidas Discretas
Entradas Analógicas
Salidas
Analógicas
Entradas Contadores
Entradas Bajo Nivel
Banco de Baterías
CAPITULO II Marco Teórico
30
El propósito de una IRTU es reducir la cantidad de procesamiento de data que
la MTU debe efectua r para manejar un gran numero de puntos, ya que al efectuarse
parte de estas funciones en la IRTU, la MTU puede comportarse mas como un
sistema de computadoras convencionales. Además de permitir la reducción de la
cantidad de comunicación necesaria entre la MTU y la RTU.
La MTU es capaz de acceder la data exacta que requiere, evitando así perdida
de tiempo recibiendo información no necesaria por medio de varios modos mediante
las cuelas la RTU puede acceder data de un punto en particular, de un grupo de
puntos o de la base de datos completa de la IRTU.
Dado que la IRTUs continuamente interrogan a los puntos físicos y almacenan
el resultado en su memoria, la data requerida por la RTU puede ser obtenida sin
retardo. La habilidad de hacer que las IRTUs efectúen diferentes funciones o
propósito combinando su programación las hace lo suficientemente flexible para
cubrir la mayoría de las aplicaciones de adquisición de datos remotos.
MODULO DE ENTRADA: Tiene como función adquirir la
información de campo suministrada por los transductores y acondicionar a los
niveles de operación. Este modulo debe permitir el manejo de la información
tanto analógico como digital, aunque cada uno sea distinto. La información
descrita normalmente es tomada directamente y representada por los niveles de
voltaje, convirtiéndose en información digital en el modulo de entrada a fin de ser
procesado por el modulo de control. La información analógica se representa por
CAPITULO II Marco Teórico
31
señales de 1 a 5 voltios o por corriente de 4-20mili Amperio. La entrada procesa
esta información por medio de un convertidor analógico digital (A/D) para
recibir la información binaria que pueda ser procesada por el modulo de control.
GENERADOR DE PROTOCOLO: Este modulo se encarga de
codificar a información recibida del campo y de la estación maestra para ser
transmitida por los canales de comunicación. La información codificada se refiere
de forma idónea, incluyendo métodos de detección de errores a fin de lograr una
correcta transmisión.
MODULO DE CONTROL: Tiene como función principal el registro,
transmisión y recepción de los comandos proveniente de la maestra o sistema
Supervisorio.
c). MÓDEM: Es un modulador-demodemodulador, que permita la interfaz de
la remota con la maestra. Su función es convertir la información digital proveniente
del sistema a una señal de tomas requeridas por el medio de comunicación usada
(parte modulador). En el otro extremo de la línea de comunicación se encuentra la
parte demoduladora, que convierte la señal en tomas a una salida digital. Por lo tanto
se necesita dos módem para el proceso, una en cada extremo.
d). SENSORES: Los parámetros hacer monitoriados por el sistema son
medidos y transformado por diferentes tipos de sensores los cuales son determinados
por el proceso o medio a monitorear. La señal de salida de los sensores es
CAPITULO II Marco Teórico
32
suministrada a la RTU en donde se convierte al tipo de señal requerida por la unidad
para su procesamiento.
e). CANAL DE COMUNICACIÓN: La unidad muestra y la remota se
comunican entre si por cables telefónicos o canales de radio y por medio o líneas de
transmisión como VHF, UHF, Satélite y/o Microondas que están relacionados a las
comunicaciones del proceso a supervisar, esto es, dispersión geográfica y facilidades
de comunicación existen.
La recolección de información se realiza automáticamente a intervalos de
tiempo preestablecidos en el Software del sistema, a excepción de las alarmas que son
reportadas cuando se producen. Todos estos canales de transmisión están limitados en
el ancho de banda de la frecuencia. Esta limitación proviene de las propiedades
físicas del medio (canal) o de las limitaciones derivadas de la prevención deliberada
de interferencia con otros canales.
Se puede establecer que la capacidad máxima de un canal ideal es:
bits/segRP
1LnWC
−×=
P: Potencia (Watt)
R: Potencia del ruido (Watt)
W: Ancho de banda (Hz)
TRANSMISOR: Una ves que la información proveniente del proceso
a sido recolectada y procesada por la remota ya que en condiciones de ser
CAPITULO II Marco Teórico
33
transmitida y entonces, es colocada en el modulo o interfase de comunicaciones
de la remota, la cual esta conectada a un equipo transmisor (módem + equipo
transmisor). La primera etapa del transmisor la constituye el módem
(modulador/demodulador), el cual se encarga de preparar la señales para su
transmisión a través del canal. En forma general, el módem esta incluido como
una tarjeta electrónica en la unidad remota, mientras que el equipo transmisor se
encuentra físicamente separado.
Es necesario recalcar que el transmisor invierte su rol a receptor cuando la
comunicación se realiza desde la MTU.
CANAL O ENLACE DE TRANSMISIÓN: La información recolectada
debe ser transmitida de manera rápida y confiable a la MTU. Además, la MTU
debe transmitir a las remotas, comandos de control y datos de manera usualmente
confiable. La cantidad en la transmisión de estos mensajes depende
principalmente de la naturaleza del canal de comunicación utilizado. Entre los
canales de comunicación mas utilizados en los Sistemas SCADA, tenemos: radios
de alta frecuencia, microondas, cable telefónico, transmisión por onda portadora,
fibra óptica, etc.
La tendencia moderna, cuando es posible el enlace vía cable, hacia la
utilización de fibra óptica pues se obtienen ventajas significativas en cuanto a la
velocidad de transmisión e inmunidad a los factores causante de ruido.
CAPITULO II Marco Teórico
34
RECEPTOR: El receptor esta constituido básicamente por los mismo
elementos de transmisión, solo que en sus funciones opera en forma inversa. De
esta manera, el mensaje, que a viajado a lo largo del canal, es captado por un
dispositivo de acoplamiento que lo transfiere a un módem que realiza el proceso
de demodulación y acondicionamiento del mensaje. Este se entrega al subsistema
de procesamiento de dato, el cual se encargara finalmente de procesar la
información y de presentarla al operador a través del subsistema de comunicación
hombre maquina.
PROTOCOLO: En un Sistema SCADA el protocolo de comunicación
permite la interacción entre los equipos de comunicación. El mismo esta
constituido por un conjunto de reglas para agrupamiento de mensajes, distinción y
corrección de errores, y para secuencia de control. Por supuesto, la reglas del
protocolo están perfectamente coordinadas en las rutinas de sondeo o
interrogación. El agrupamiento o empaquetamiento de los mensajes es una
característica que varia ampliamente entre los diferentes protocolos utilizados.
Los mas utilizado en los Sistemas SCADA tenemos: Binary Synchronism
Code (BSC), High Data Link Control (HDLC) Modbus, Conitel, BSAP, etc.
Las técnicas de verificación de errores que generalmente se encuentra en
los sistema de comunicación son: Verificación de redundancia vertical (RV),
verificación de modulación longitudinal (VRL), verificación de modulación
cíclica (VRC).
CAPITULO II Marco Teórico
35
f). PROGRAMA (SOFTWARE): Es un conjunto de programas o series de
instrucciones que se ejecutan en el computador. El Software de redes permite la
comunicación ínter CPU (primario-secundario). Así mismo permite el intercambio de
datos con otros Sistemas SCADA y con los Sistemas de Información Gerenciales.
g). EQUIPOS PERIFÉRICOS: Las unidades periféricas conforman los
equipos de soporte a la maestra. Están integrados por impresoras, pantalla, teclados y
RTU, de los que se obtiene reportes impresos, mensajes de alarma y eventos,
despliegues al operador y mensajes de esta.
h). OPERADOR DE SALA DE CONTROL: El operador interpreta la
información procedente del campo para tomar las decisiones pertinentes en le caso en
que no se disponga de proceso de control automático.
Figura 8. Componentes del Sistema SCADA. Fuente : Manual de SCADA. (1996, p.I-17)
SCADA Maestras
RTU
RTU
RTU
Unidades Terminales Remotas Equipos a ser Moni toreados
Medio de Comunicación: • Radio • Líneas dedicadas
• Microondas • Fibras Ópticas, etc.
CAPITULO II Marco Teórico
36
i). SUPERVISOR SCADA: Es el encargado de coordinar, asesorar, guiar y
asistir al personal de operaciones y de mantenimiento en el desarrollo de la funciones
relacionada con el Sistema SCADA.
2.2.2.4. FORMAS DE ESTABLECER LA COMUNICACIÓN EN LOS
SCADA: El sistema SCADA se puede clasificar de acuerdo a la forma como se
establece la comunicación en:
Polling. Es el sistema en el que la maestra interroga a cada remota para
constatar si se ha dado algún cambio desde la ultima vez que se interrogo, si se
detecta un cambio la maestra debe pedir data inmediatamente.
Scanning. En este sistema la maestra controla todo el intercambio de
información, su estado normal es una comunicación repetitiva con las estaciones
remotas.
Update Continuo. Es un sistema en el que la estación remota actualiza
continuamente la indicación de la estación maestra y esta en espera de una acción
tomada por la maestra.
Quiescent. Es un sistema que esta alerta normalmente y transmite
información solamente cuando un comando de operación se inicia desde la
maestra o cuando ocurre un cambio en la señal recibida en la estación remota.
2.2.2.5. SISTEMA DE COMUNICACIÓN: El modelo conceptual de un
sistema de comunicación consiste, básicamente en una fuente, un canal y un destino.
Su propósito es reproducir en el destino un mensaje seleccionado en la fuente.
CAPITULO II Marco Teórico
37
Un transistor emplea símbolos codificados que luego transmite a través de un
canal hacia el receptor. El mensaje, que viene de una fuente al transmisor, por lo
general es previamente codificado por un receptor antes de que lo pueda entender el
destinatario. No siempre el canal conduce el mensaje codificado a la perfección
debido al ruido al ruido y a la dis torsión. Esta ultima se origina en una operación
conocida y se puede corregir por una operación inversa. El ruido es el tono o una
interferencia no predecible.
Figura 9. Sistema de Comunicación en general. Fuente: Manual del SCADA (1996, p.III-21)
2.2.2.6. COMPONENTES DEL SISTEMA DE COMUNICACIÓN: Para la
transmisión sobre un canal de comunicación, la señal de dato digital, debe ser
transcrita en una señal de frecuencia. Esta técnica de convertir una señal digital a una
señal de frecuencia es conocida como modulación. Las diferentes técnicas de
modulación mas comúnmente conocidas son:
• Modulación de Amplitud.
• Modulación de Frecuencia.
• Modulación de Fase.
FUENTE TRANSMISOR CODIFICADOR
CANAL RECEPTOR DECODIFICADOR
DESTINO
RUIDO Y DISTORCION
CAPITULO II Marco Teórico
38
En el terminal de recepción la información, previamente modulada, es
demodulada y regenerada en su formato original de bits binarios y adecuado para el
computador de la estación maestra realice la interpolación de la data.
La información modulada es fácilmente transmitida sobre el canal de
comunicación, dado que estos canales han sido diseñados para la transmisión de
señales de frecuencia, valores análogos tales como la transmisión de señales de voz
sobre una línea de telefónica o sobre un radio. Los componentes del sistema de
comunicación requeridos para la transmisión de datos hacia y desde un lugar remoto
se muestran a continuación.
Figura 10. Comunicación entre Estación Maestra/RTU. Fuente: Manual del SCADA (1996,p.III-5)
Además, las estructuras de los mensajes y la transmisión de datos y
protocolos de datos en los sistemas SCADA son únicas a cada sistema suministrado,
estos formatos han sido establecidos en torno a un mensaje palabra digital de 16, 24,
ó 32 bits. La figura 11 muestra un formato de palabra de 16 bits, consistente de bits
DIGITAL
INTERFAZ EIA
RS-232C
DIGITAL
INTERFAZ EIA
RS-232C
RTU MTU MODEM MODEM
SISTEMA
DE COMUNI-CACIÓN TX/RX
SISTEMA
DE COMUNI-CACIÓN TX/RX
MEDIO DE COMUNICACIÓN
FRECUENCIA FRECUENCIA CANAL DE
VOZ (0-4 KHz)
CAPITULO II Marco Teórico
39
de datos, detección de errores (bits de paridad) y bits de sincronismo. Como es de
notar, todos los suministradores de Sistemas SCADA han desarrollado su propia
palabra, mensaje y protocolo para la transmisión de datos, y la mayoría de estas
compañías consideran sus técnicas de transmisión de datos como información
confidencial de ellos y de sus clientes.
Figura 11. Formato Digital de Palabra. Fuente: Manual de SCADA (1996, p.III-27)
Nota: Todos los surtidores de sistemas SCADA usan propio protocolo, formato y palabra de datos.
2.2.2.7. LÍNEAS DE COMUNICACIÓN: Las líneas de comunicación tales
como cables, líneas telefónicas y/o canales de radio (UHF, VHF o microondas)
permiten conectar la computadora principal con sus remotas, teniendo en cuenta la
distancia existente entre estas ultimas al igual que las condiciones del proceso a
supervisar y a las facilidades de comunicación que se presenten.
2.2.2.8. FUNDAMENTOS DE LA TRANSMISIÓN DE DATOS: La
operacionalidad, facilidad y efectividad de los Sistemas SCADA depende de la
transmisión de datos desde una estación maestra hasta una unidad remota (RTU) y
viceversa. Para que la estación maestra y la RTU envíen datos a otro sitio o
dispositivos, esta dos unidades digitales computarizadas debes de estar provistas de
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
BITS DE DATOS
BITS DE DETECCION DE
ERRORORES
SINC. SINC.
CAPITULO II Marco Teórico
40
medios de comunicación inteligentes y fidedignos, estos deben de comunicarse con
otro sobre cualquier forma de medio de comunicación. Las comunicaciones desde
una estación maestra, ubicada en una locación central, hacia una unidad terminal
“remota” (note el énfasis en remota), son algunas veces difícil de acceder desde líneas
telefónicas no extendidas a todas las locaciones.
Diferentes compañías suplidoras del sistema SCADA emplean variados
protocolos de transmisión, existiendo muy poca estandarización en la estructura del
mensaje ( DATOS, protocolo de datos). No obstante, existe estándares americanos e
internacionales que rigen las interfaces de datos entre el Hardware del Sistema
SCADA y los equipos de transmisión de datos (Módem) convierten las señales
digitales del SCADA en señales analógicas, o señales equivalentes de voz, para la
transmisión sobre el medio de comunicación suministrado. Al otro extremo, otro
módem, regenera la señal digital para la entrada al RTU.
El medio de comunicación es, por tanto, extremo al SCADA, y es muy raro
que este medio sea suministrado con el sistema SCADA y por ello se requiere como
parte de un proyecto clave para dicho sistema.
Sin embargo, las compañías suministradoras del sistema SCADA deben
proveer la interfaz Hardware y Software necesario para todos los tipos de medios de
comunicación, algunas de las cuales se citan a continuación:
• Líneas Telefónicas.
• Radio en VHF y UHF.
CAPITULO II Marco Teórico
41
• Radio Microondas.
• Radio Dispersión Troposferica.
• Cableado Directo.
• Fibra Óptica.
• Cables Submarinos.
Estos medios de comunicación proveen el alcance necesario cubriendo
largas distancias con microondas (con sitios repetidores), satélites, etc., y para áreas
locales con una facilidad de procesamiento utilizan cableado directo, cable coaxial,
fibra Óptica, etc.
Un sistema de SCADA consiste en todo el hardware de adquisición de datos y
de control y módem. Pero no incluye el medio de comunicación.
Aun cuando una estación maestra tiene éxito en la transmisión de datos con
todas las RTU’s en el SCADA, esto puede requerir comunicación con cualquiera o
con todos los siguientes sistemas computadoras digitales:
• Controlador Lógico Programable.
• Sistema Medidor de Nivel de Tanques.
• Sistema de Medición de Fluido.
• Cromatografo/Analizador.
• Otro Sistema de Adquisición de Datos/ Sistema de Control.
• Procesamiento de Datos por Computador (Local o Remoto).
• Sistema Automatizado de Cargado de Camiones.
CAPITULO II Marco Teórico
42
• Estación de Operaciones Remotas:
Ø Oficina del Gerente.
Ø Oficina de Inventario de Oleoductos.
Ø Centro de Mantenimiento (local o remoto).
• Sistema Computarizado de Movimiento de Petróleo y Aceite.
• Red de Área Local (personal de computador).
El procesamiento integrado de información y sistema computarizado de
SCADA provee un sistema de Adquisición de Información, para actualizar los
reportes de producción de petróleo y gas, inventario, control/monitoreo y
contabilidad.
El requerimiento fundamental de Sistema SCADA es transmitir información
digital, por ejemplo en un formato de palabra de 16 bits, desde la estación maestra
hasta la RTU y viceversa. La palabra de datos trasmitida debe ser recibida en la
misma secuencia de “1” y “0” o la RTU responderá con la palabra incorrecta. Por
tanto, toda la información trasmitida debe ser protegida asegurada que no exista la
perdida de cualquier bit o grupo de bits. Esto es logrado mediante la aplicación de
técnicas de detección de errores. Normalmente es suficiente detectar errores y
devolver el mensaje con una respuesta que solicite la retransmisión del mensaje.
2.2.2.9. MODO DE TRANSMISIÓN DE DATOS: El intercambio de mensaje
entre dos locaciones remotas puede ocurrir en tres modos distintos: Simplex, Half
Duplex y Full Duplex. El modo Simplex de transmisión permite que la transmisión se
CAPITULO II Marco Teórico
43
realice de una sola dirección y ofrece limitadas capacidades de comunicación. El
modo Half Duplex permite la transmisión en ciertas direcciones pero solo en una
dirección a la vez. El modo Full Duplex permite la transmisión de dalos en ambas
direcciones simultáneamente.
El SCADA, por naturaleza de las direcciones/respuestas, la secuencia de
intercambio de mensajes entre la estación maestra y la RTU, se realizan por sistemas
half duplex, y los pares de líneas telefónicas podrían ser adecuados para esos
sistemas. Las comunicaciones por radio utilizan el modo full duplex, separando los
canales de transmisión y recepción, además las secuencias e intercambio de mensajes
del sistema SCADA es solamente half duplex.
2.2.2.10. PROTOCOLO DE COMUNICACIÓN DE DATOS: Protocolo es la
denominación que reciben los procedimientos y las reglas de Software y Hardware
para que pueda realizarse la transferencia de datos entre el emisor y el receptor de
forma tal que el flujo de información sea controlado.
2.2.2.11. EVOLUCION DE LOS PROTOCOLOS DE SCADA: La primera
generación de protocolos eran patrones fijos donde cada campo representaba un
numero fijo de bits; su funcionalidad era limitada por el numero de códigos de
operación. Se hacia imposible agregar nuevas funciones sin tener que modificar el
hardware (Tabla 1).
CAPITULO II Marco Teórico
44
Tabla 1. Primera Generación de Protocolos
F.S. Dirección Código de operación Bit de Información
Código de operación
F.S.
Fuente: Manual del SCADA (1996, p.III-40)
La segunda generación de protocolos SCADA utiliza campos fijos tales como
Frame-Sync (F.S.), direccionamiento y códigos de operación, pero usa bytes en lugar
de bits, proveyendo apoyo a mensajes de larga variable. Su funcionalidad se limita al
numero predefinido de códigos de operación (Ver Tabla 3).
Tabla 2. Segunda Generación de Protocolos
Datos
F.S. ADD ADD OP. CODE OP. CODE SEC. F.S.
Fuente: Manual del SCADA. (1996, p.III-40)
La tercera generación de protocolos son los de niveles, los cuales no toman en
cuenta el tipo de datos de aplicación que están transmitiendo a través del protocolo.
Se basa en el principio de separar el proceso de comunicación en siete tareas
definidas (Ver Tabla 3), donde el nivel de aplicación es solo uno y los otros niveles
operan independientemente a la aplicación.
Las tareas usuales en la comunicación (Dirección, CRC, Retransmisiones,
integración de la información y otros) son parte de los niveles estandarizados pero no
la aplicación. No todas las tareas de aplicación son función del protocolo como por
CAPITULO II Marco Teórico
45
ejemplo controles de transmisión, estados, contadores, diagnostico remoto, Up/Down
loading de programas y parámetros.
Entre los protocolos de SCADA que se encuentran en el mercado destacan:
• BSAP.
• Conitel (RTU).
• Modbus (ASCII/RTU).
• DNP 3.0.
Tabla 3. Modelo OSI de 7 Niveles
Nivel Nombre del Nivel (Nivel OSI) Descripción
7 Aplicación El contenido actual, la idea o instrucción en forma de mensaje es
enviado al recipiente.
6 Presentación Conversión del formato, compresión de datos, encripcion y
autentificaron.
5 Sesión Sesión de control, mensaje simples y mensajes de sincronismo.
4 Transporte Control de flujo de datos punto a punto, secuencia de los
paquetes, aceptación de los datos, múltiples canales lógicos.
3 Red Ruta de los datos, manejo de las fallas de comunicación.
2 Enlace Secuencia de paquetes, reconocimientos de destino y fuente de
paquetes y sincronismo de paquetes.
1 Físico Codificación y decodificación o niveles bit/byte, CRC, acceso al
canal, canales de interfaz (Radio,RS -232, RS48S, LAN, etc.)
Fuente: Manual del SCADA. (1996, p.III-42)
CAPITULO II Marco Teórico
46
En la siguiente tabla se muestra las características de los modos de
transmisión RTU y ASCII ( Ver Tabla 4).
Tabla 4. Transmisión ASCII y RTU
Características ASCII (7-bit) RTU (8-bit)
Sistema de Código Hexadecimal 8-bits binario
Numero de Bits por carácter:
Bits de inicio
Bits de datos
Paridad (opcional)
Bits de parada
1
7
1
1 ó 2
1
8
1
1 ó 2
Chequeo de errores LCR (Chequeo de Redundancia
Longitudinal)
CRC (Chequeo de Redundancia
Cíclica
Fuente: Manual del SCADA. (1996, p.III-44)
2.2.2.12. METODO DE REDUNDANCIA CICLICA: el método de
redundancia cíclica es un código de seguridad que “funciona mediante el acople de la
trama de datos a grupo de bits calculados por el terminal transmisor. El algoritmo de
calculo es básicamente la división de la trama del mensaje entre un código que
corresponde a un polinomio generador:
1xxxxxxxxxx 56891011131416 ++++++++++
El resto de la división en base 2 es anexado a la trama a enviar para su futuro
procesamiento en el extremo receptor, el cual divide la trama recibida entre el
CAPITULO II Marco Teórico
47
polinomio generador y verifica el resto. Si el resto obtenido en el extremo receptor es
cero la trama recibida se considera sin errores”. Manual del SCADA. (1996, p.III-48).
El poder de detección de este código permite que la probabilidad de errores no
dectetados en un mensaje de longitud máxima será de 10101 −x , para un enlace de
comunicación con un VER de 4101 −x .
2.2.2.13. MÉTODO DE DETECCIÓN DE ERRORES: En un sistema de
comunicación pueden ocurrir dos tipos de errores, a saber, errores de transmisión o
errores de operación. Para detectar estos errores existen varios métodos:
• Métodos de detección basados en el uso de la paridad, tanto lineal como en
bloque.
• Métodos basados en el uso de códigos especiales.
• Métodos de chequeo por redundancia cíclica.
2.2.3. TELEMETRIA:
La telemetría esta definida como una técnica de transmitir mediciones y datos
mediante un medio electro-magnético y la recepción de los datos en un punto distinto.
Un sistema SCADA permite la conversación entre dos dispositivos (intercambio de
mensaje).
Cada intercambio de mensaje comienza con el computador principal en la
unidad terminal maestra (MTU), transmitiendo un mensaje al dispositivo remoto de
adquisición de datos (RTU) sobre un canal o línea de comunicación entre ambos.
CAPITULO II Marco Teórico
48
Deberá existir únicamente una MTU en la línea de comunicación, pero podrán existir
tantas RTUs como las características físicas de la línea y/o sistema lo permitan.
La topología de la red consiste en ramales múltiples conectados a la MTU en
una configuración estrella. Cada ramal están individualmente caracterizada y pueden
estar compuesta con varias RTUs.
C. DEFINICION DE TERMINOS BASICOS:
A/D (Analógico / Digital): Termino usado para referirse a un convertidor de señales
analógicas en señales digitales. Barriola (1996, p. A.1)
Ancho de Banda: Es la diferencia entre los limites de frecuencia de una banda que
contiene los componentes útiles de frecuencia de una señal. Strembler (1998, p.55)
Backbone: Estructura que permite conectar todos los segmentos de red como una
única red. CIED (1997, p.15)
Binary Sychronism Code (BSC): Protocolo de transmisión orientado a byte (la
longitud de la data debe ser de byte). La longitud de transmisión no puede exceder de
256 bytes y generalmente no es transparente, es decir, que no puede enviar cualquier
secuencia de bits. Márquez (S/A, p. 7)
CPU (Control Process Unit): En un microprocesador denominarse CPU la unidad
de procesamiento principal, la cual controla y ejecuta las instrucciones. Barriola
(1996, p.II-4)
Contador: Dispositivo que se usa para determinar la cantidad de eventos ocurridos.
Cuando un controlador no puede ser inicializado (reset) se dice que es "Rollover"
CAPITULO II Marco Teórico
49
Márquez (S/A, p. 9)
Controlador: Instrumento que compara la variable controlada con un valor deseado
y ejerce automáticamente una acción de corrección de acuerdo con la desviación.
Creus (1993, p. 727)
Control Supervisorio: Sistema de control en el cual los bucles de control operan
independientemente sujetos a acciones de corrección intermitente a través de su
puntos de consigna. Creus (1993, p. 726)
Convertidor: Instrumento que recibe una señal estándar y la envía modificada en
forma de señal de salida estándar. Creus (1993, p. 727)
D/A (Digital / Analógico): Termino para referirse a un convertidor de señales
digitales en analógicas. Barriola (1996, p. II-4)
Digital: Valor o magnitud física, dispositivo, etc., cuya variación se produce por
impulsos de valor constante y forma discontinua. Barriola (1996, p. II-5)
E&P: Exploración y Producción. PDVSA
E/F: Estación de Flujo.
GUI: Interfaz gráfica de usuario (Graphic User Interface)
Hardware: Constituye todo los componentes físicos de un computador. Manual
Windows (1986, p.3)
High-level Data Link Control (HDLC): Protocolo de transmisión orientado a bit
(la longitud de la data por transmitir es variable y múltiplo de bit), y diseñado para
efectuar transmisiones sincronas de secuencia de bits independiente. El protocolo es
transparente, es decir que se puede transmitir cualquier combinación de bits sin
CAPITULO II Marco Teórico
50
efectuar la transmisión. Márquez (S/A, p. 13)
Interfaz: Circuito o conector que enlaza dos elemento de hardware. Márquez
(S/A, p. 13)
LICs: Laboratorios Integrales de Campo tienen como único objetivo incorporar e
implantar tecnologías de vanguardia con el fin de garantizar la supervisión, control
en tiempo real de los procesos de producción. Castellano (1999, p. 2)
MTU: Unidad Terminal Maestra. (Master Terminal Unit) La unidad maestra sirve
como interfaz inteligente entre el operador y el proceso o planta a supervisar y/o
controlar. CIED (1992, p. 27)
OASyS: Sistema de arquitectura abierta. ( Open Architecture System)
OSI: Interconexión de Sistema Abierto. (Open System Interconnection)
PROTOCOLO: Método empleado para lograr el dialogo efectivo entre equipos
electrónicos que cumplen una función especifica. Nava y Quintero (1997, p. 136)
PDVnet: Red de PDVSA.
PLC: Controlador Lógico Programable. (Programmable Logic Controller)Un PLC o
automática programable, es cualquier maquina electrónica diseñada para controlar en
tiempo real y en medio de procesos industriales secuenciales. CIED (1992, p. 30)
PLATAFORMA: Es una instalación petrolera contentiva de equipos mecánicos,
eléctricos, auxiliares, todo ello colocado sobre una estructura metálica en el lago.
Ing. Carlos Silva (1998)
Sistemas: Es una combinación de componentes que actúan conjuntamente y
cumplen un determinado objetivo. Ogata (1993, p. 4)
CAPITULO II Marco Teórico
51
Sistemas de Control: Es una interconexión de componentes que forman una
configuración del sistema que proporcionara una respuesta deseada del sistema.
Ogata (1993, p. 4)
SCADA: Control Supervisorio y Adjunción de Datos.
SCU: Unidad de Control Supervisorio.
Software: Programas o secuencias de instrucciones y comandos que ejecuta un
computador. Manual Windows (1986, p. 6)
Sala de Control: Consta de estaciones de trabajo e impresoras que facilitan la
operación y supervisión de procesos. CEPET (1989, p.29)
CAPITULO II Marco Teórico
52
D. SISTEMAS DE VARIABLES
1. Impacto:
Definición Conceptual: Choque de un Proyectil en el blanco. Huella o señal
que en el deja. Traza o cintilación producida por una reacción sobre una pantalla.
Diccionario Enciclopédico QUILLET. (1990, p.189)
Definición Operacional: Es la repercusión que puede ocasionar el masificar
las tecnologías de dichos laboratorios sobre el sistema de supervisión (SCADA)
existente.
2. Tecnologías Emergentes de los LICs:
Definición Conceptual: Se define como automatización de proceso de
producción, mediante el monitoreo permanente de los pozos permitiendo así la
caracterización del yacimiento para incrementar la taza de producción y el recobro de
los mismo, disminuyendo al mismo tiempo la transferencia data entre las diferentes
tecnologías. Castellano. (1999, p.2)
Definición Operacional: Se puede describir como incorporar e implantar
tecnologías de vanguardia con el fin de garantizar la supervisión, control y respaldo
en tiempo real de los procesos de producción, utilizando sistemas automatizados, que
incorporan la medición, instrumentación y control en cada etapa del proceso,
incluyendo esto la instrumentación del pozo (sensores de fondo) y superficie
CAPITULO II Marco Teórico
53
(automatización de estaciones de flujo, sistemas de inyección de agua, ASP y
estaciones de flujo), que serán visualizados a través de salas virtuales.
3. Plataforma de Automatización Industrial (SCADA):
Definición Conceptual: Se define como un sistema computarizado el cual
monitorea o supervisa, plantas y equipos localizados en sitios remotos, expandidos
geográficamente, o que en general no resulte practica la visita regular por parte del
personal. Manual del SCADA. (1996, p.I-4)
Definición Operacional: El Sistema Maestro Global (SCADA), es el sistema
utilizado en la industria petrolera nacional PDVSA, como parte de la integración de
los procesos de producción, es decir, este sistema es capaz de supervisar, controlar y
visualizar dichos procesos, aun si estas áreas se encuentren en las zonas muy
distantes, por medio de una comunicación bien sea vía radio, satelital, entre otros, que
esta prevalecerá entre la maestra con los esclavos. Al mismo tiempo debe conformar
una arquitectura modular y abierta en todos sus componentes bajo el sistema
operativo.
Recommended