Sistema para la gestión del mantenimiento para un control supervisorio basado en software libre

Velásquez Rodríguez Esther¹ y Custodio Ruiz Ángel²

Resumen: Un SCADA es un sistema basado en computadores que permite supervisar y controlar a distancia una instalación de cualquier tipo. Entre los módulos de un SCADA se encuentra el de Mantenimiento, el cual se encarga de controlar todas operaciones relativas al mantenimiento de los equipos de la planta o empresa. El mantenimiento de la empresa, constituye un elemento clave para el logro de los objetivos de la misma. Sin un adecuado mantenimiento la maquinaria interrumpe su operación con mucha frecuencia, alterando considerablemente los programas de producción y fallándole a los clientes. Por este motivo se diseñó el módulo de mantenimiento preventivo del SCADA AGUA que está siendo desarrollado por la UNEXPO, mediante la utilización de herramientas de programación basadas en software libre como son los programas: HTML, PHP, JAVA, MYSQL, a fin de que éste (el módulo) opere bajo los sistemas operativos Windows y Linux. Este módulo se encontrará dentro del SCADAAGUA y se podrá acceder a él a través de computadores conectados a la red del Centro de Instrumentación y Control (C.I.C) de la Unexpo Puerto Ordaz. La necesidad de este trabajo radica en que actualmente no existen sistemas basados en software libre dedicados exclusivamente a gestionar el mantenimiento de plantas de tratamientos de agua y que estén enlazados en un sistema general de supervisión y control de la planta (SCADA). Normalmente estos sistemas son propietarios y no se adaptan a las necesidades puntuales solicitados por las empresas hidrológicas. Por tanto, normalmente hay que contratar un servicio externo que permita su adaptación, o desarrollar software a medida. Con el presente proyecto se tendrá todo el código fuente ya que está basado en software libre, además que será flexible para su adaptación a las políticas de las empresas hidrológicas públicas.

Palabras Clave: SCADA/ Aguas residuales/ Software libre/ Mantenimiento/ Gestión

Key words: SCADA/ Black Water/ Free Software/ Maintenance/ Management.

En toda empresa es necesario mantener en buenas condiciones, la maquinaria, herramientas y equipos de trabajo, para lograr un mejor desenvolvimiento y seguridad, evitando así riesgos en el área laboral. El mantenimiento representa una inversión que a mediano y largo plazo acarreará ganancias no sólo para el empresario a quien esta inversión se le revertirá en mejoras en su producción, sino también el ahorro que representa tener trabajadores sanos e índices de accidentes bajos. El mantenimiento puede clasificarse en dos grandes grupos: Mantenimiento preventivo y mantenimiento correctivo [1-2]. El Preventivo es aquel que se realiza periódicamente con la finalidad de prolongar la vida útil de la maquinaria y prevenir fallas accidentales. El correctivo es aquel que se da cuando una maquinaria falla y es necesario repararla para que logre su funcionamiento normal. En la actualidad existen en el mercado una gran variedad de software destinados al mantenimiento, especialmente preventivo, de los equipos de una empresa [3-6]. Con su ayuda se pueden planificar las diferentes labores de mantenimiento, ya sean inspecciones de rutina, limpiezas y revisiones, llevando un control detallado de cada una de estas. El propósito general del mantenimiento preventivo es prever las fallas manteniendo los sistemas de infraestructura, equipos e instalaciones productivas en completa operación a los niveles y eficiencia óptimos; y su principal característica es la de inspeccionar los equipos y detectar las fallas en su fase inicial, y corregirlas en el momento oportuno.

En el marco del desarrollo del SCADA AGUA UNEXPO, propuesto por el Centro de Instrumentación y Control de la Unexpo Puerto Ordaz para optimizar el funcionamiento de las plantas de tratamiento de aguas residuales del país, se encuentra el sistema de mantenimiento preventivo [7, 8]. Este proyecto se basa en la utilización de herramientas de programación basadas en software libre, que permitan la operación en computadores en ambiente Windows ó Linux [9]. El proyecto SCADA AGUA UNEXPO es un sistema de adquisición de datos de plantas de tratamiento de agua, para su posterior procesamiento, supervisión y control de esas variables. Y por tanto esta formado por los siguientes módulos:

El objeto del proyecto es elaborar un módulo software para gestionar el mantenimiento de una planta de tratamiento de agua, insertado en el marco del proyecto global SCADA AGUA UNEXPO. Para la elaboración del módulo de mantenimiento del SCADA AGUA UNEXPO se utilizó HTML para la interfaz visual, PHP y JAVA para la lógica de programación y MYSQL para la creación y manejo de la base de datos.

El propósito de la investigación consiste en conocer el proceso de tratamiento de las aguas residuales y como se debe realizar el mantenimiento de los diversos equipos e instrumentos, y diseñar el software (parte del SCADAAGUA) que automatice dicho proceso, es decir, un software por medio del cual se puedan configurar las diversas rutinas de mantenimiento para cada equipo y/o instrumento y llevar un control de las mismas (Plan de mantenimiento, historial de mantenimiento de cada equipo, etc.).

En la Figura 1 se muestra el diagrama general del proyecto, en el cual se puede observar la ubicación del módulo en el servidor web del SCADA AGUA, al cual se podrá acceder a través de un computador cliente conectado a la red.

Como se observa en la Figura 2, el primer paso consiste en la elaboración del Diagrama General de la Planta, donde se mostrarán todas las secciones que componen la misma, luego se tendrían los listados de equipos que se encuentran en cada sección de la planta, con sus respectivas fichas técnicas (toda esa información se encuentra almacenada en la base de datos). Por ese medio se le pueden configurar las respectivas órdenes de mantenimiento a cada equipo y almacenarse en la base de datos para luego ser visualizadas en el panel de Plan Anual (Listado de rutinas), al cual se podrá acceder cuando se desee por el menú principal.

Cada rutina de mantenimiento efectuada será almacenada en la base de datos para construir lo que será la historia de los equipos, en donde se encontrará para cada uno en particular todas las operaciones que se le hayan realizado, junto con la fecha, el responsable, el costo y otros datos de interés para los encargados de la sección de mantenimiento de la planta.

El diagrama mostrado en la Figura 2 fue implementado utilizando diferentes lenguajes de programación, tanto para realizar las operaciones de configuración de las rutinas de mantenimiento como para la creación de la interfaz visual.

En la Figura 3 se muestra un diagrama que representa la arquitectura general del software, con los bloques o secciones más importantes que lo constituyen.

Para acceder a las diferentes secciones del módulo se debe contar con el nivel de acceso adecuado; para ello existen tres (3) niveles de acceso:

● Nivel de acceso 1: con todos los privilegios.

● Nivel de acceso 2: no puede ejecutar ni configurar órdenes de mantenimiento, ni borrar o editar datos, pero puede imprimir informes, historiales, fichas técnicas, etc.

● Nivel de acceso 3: es el de menos privilegios, sólo puede  observar la información, no puede realizar ninguna otra actividad.

Inicialmente se muestra el diagrama de la Planta. Una vez ubicado, se pueden seleccionar partes de la planta para ir a sub-páginas más detalladas de esas áreas. Luego se pueden seleccionar los equipos instalados en esas sub-áreas. Cada equipo tiene una ficha técnica donde aparecen diversos datos específicos. Al iniciar el sistema, para cada equipo se debe configurar las tareas de mantenimiento, osea, tipo de mantenimiento, frecuencia y fecha de ejecución. Una vez terminado esto se guarda. Y cada vez que haya que ejecutar el mantenimiento puede revisarse el "Historial de Equipos", en el cual se podrá observar los mantenimientos ejecutados por cada equipo y las actividades pendientes o planificadas: esto es el Listado de Tareas. Cada vez que se va a ejecutar las tareas para cada equipo, se abre la opción "Ejecución de las Tareas", los cuales son formularios donde se especifica paso a paso las actividades que se deben seguir para realizar el mantenimiento, y el registro del mismo. Finalmente, se pueden imprimir o generar los archivos de reportes de mantenimientos (Informe de Mantenimiento).

A continuación se describen brevemente cada una de las secciones del módulo de mantenimiento del SCADAAGUA.

En la Figura 4 se muestra la página de inicio: lo primero que hace el programa es revisar en la base de datos si el usuario se encuentra registrado para acceder al módulo de mantenimiento; si es así se le permite el acceso, sino muestra un mensaje de alerta donde indica que no está autorizado a ingresar en esa página. Si el usuario tiene permiso de entrar al módulo pasa a la siguiente fase del programa donde se examina en la base de datos si hay alguna labor de mantenimiento pendiente para ese día. Si es así, muestra un mensaje recordatorio y mientras no se ponga en ejecución esa tarea, el programa sigue mostrando el mensaje; si no hay tareas pendientes entra directamente a la página principal mostrando el diagrama general del proceso (Figura 5).

● Página de inicio.

Es la página inicial que da al usuario la bienvenida al módulo.

Es la página principal, a donde es redireccionado el usuario luego de entrar al módulo. Una vez en la página principal, el usuario puede acceder a cualquiera de las secciones del módulo (dependiendo de su nivel de acceso) a través del menú y a cualquiera de las secciones de la planta gracias al diagrama general que se encuentra en esta página.

● Listado de equipos

● Ficha técnica de equipos

Desde el listado de los equipos se puede acceder a su ficha técnica (Figura 6), realizando, igual que en el caso anterior, consultas a la base de datos sobre un equipo en particular, en otra página se muestran todos los datos técnicos del mismo. Desde aquí el usuario podrá dirigirse a la sección de configuración de mantenimientos y/o imprimir los datos del equipo.

● Configuración de las rutinas de mantenimiento

Para configurar o programar las diferentes rutinas de mantenimiento se procede a insertar a la base de datos toda la información relacionada con los mismos como fecha, frecuencia, encargado, etc. Desde la sección de configuración de las rutinas de mantenimiento el usuario puede acceder al historial del equipo o al plan anual. Si lo que desea es configurar una rutina de mantenimiento al equipo, primero debe tener el nivel de acceso correcto y luego llenar el formulario respectivo. Para poder ingresar la información relativa al mantenimiento de forma correcta, el programa debe realizar una serie de cálculos previos relativos a las fechas en que se realizaran las tareas y el número de orden de las mismas; esto debido a que el módulo se basa en un plan anual de mantenimiento en el cual se tienen diferentes frecuencias para la realización de las tareas:

● Diaria       ● Mensual

● Semanal   ● Trimestral   ●  Anual

● Quincenal ● Semestral

● Historial del equipo

● Plan Anual.

Para mostrar el Plan Anual de la planta, lo que se hace es consultar a la base de datos y mostrar todos los equipos a los cuales se les haya programado una rutina de mantenimiento. En el caso del Plan Anual de cada equipo por separado, la consulta se realiza buscando el nombre del equipo en la base de datos, específicamente en la tabla de configuraciones y se muestran todas las filas que contengan ese equipo. Los colores de los cuadros que aparecen en la columna de estado expresan el estado actual de la tarea (Figura 8):