Diseñador de pantallas para un sistema supervisorio industrial
Mujica Rodríguez Joel (1), y Custodio Ángel(2)
Resumen:
Se presenta un software que permite diseñar pantallas para mímicos, que consistió en un entorno grafico bajo software libre mediante páginas Web, donde se puede simular procesos para plantas de tratamiento de agua. El diseñador de pantallas resultante de este desarrollo, se divide en tres secciones: mímicos, tablas de señales y proyectos, los cuales poseen herramientas para su creación, edición y reproducción. La sección de mímicos permite crear pantallas que simulan los procesos para el tratamiento del agua, parcial o totalmente, consta de herramientas para la edición de los elementos que se van agregando y un método que admite asociarle señales, con el fin de brindar cierto dinamismo. La segunda sección se encarga de las tablas de señales, las cuales permite relacionar y organizar señales pertenecientes a un proceso, con el fin de mostrar los valores en campo. La sección de proyectos consiste en asociar mímicos con la finalidad de crear una estructura jerárquica a partir de niveles. Este diseño está destinado al uso industrial de plantas de tratamiento de agua con el fin de brindar una herramienta con la que se puedan actualizar sus procesos, haciéndolos eficientes y confiables.Palabras clave: SCADA/ Tratamiento de aguas/ Mímico de procesos industriales.
Windows design of the supervisory industrial system
Abstracts: It is un software windows design, that consisted of grafica surroundings under free software by means of paginas Web, where is possible to be simulated processes for plants of water treatment. The resulting designer of screens of this development, divides itself in three sections: mímicos, tables of signals and projects, which have tools for their creation, edition and reproduction. The section of mímicos allows to create screens that simulate the processes for the treatment of the water, partisan or totally, consists of tools for the edition of the elements which they are added and a method that it admits to associate signals to him, with the purpose of offering certain dynamism. The second section is in charge of the tables of signals, which allow to relate and to organize signals pertaining to a process, with the purpose of showing the values in field. The section of projects allows to associate mímicos with the purpose of creating a hierarchic structure from levels. This design is destined to the industrial use of plants of water treatment with the purpose of offering a tool which can be updated their processes, doing them efficient and reliable.
Key words: SCADA/ Water Treatment/ Industrial Process Windows Design.
I. INTRODUCCIÓN
Para la gestión óptima del agua es necesario contar con varios procesos entre ellos se mencionan: el proceso de potabilización de agua, proceso para aguas servidas y el proceso para aguas industriales. En el país se cuenta con ambos procesos, pero la mayoría operan de forma manual y en muchos de los casos no cuentan con sistemas de supervisión y control desarrollados específicamente para sus procesos, y usualmente los que lo hacen utilizan software propietarios que incrementan los costos [1-2]. Parte de esta situación pueden ser sustituida con el desarrollo de sistemas de control y supervisión bajo software libre, debido a que, disminuirían considerablemente los costos, daría propiedades de actualización y mejoras, que son posible mediante los sistemas implementados con software propietario siempre y cuando se haga la inversión para ello [3-7].
]]> En función de esta necesidad el Centro de Instrumentación y Control de la UNEXPO Puerto Ordaz pone en marcha el desarrollo del SCADA AGUA UNEXPO [8], propuesto para optimizar el funcionamiento de las plantas de tratamiento de aguas del país. Enmarcado en esta visión se encuentra el software diseñador de pantalla, el cual se desarrollará bajo software libre y permitirá al usuario definir el entorno de trabajo, mediante aplicaciones con orientación Web.Para la elaboración del diseñador de pantalla del SCADA
AGUA UNEXPO se utilizará HTML, PHP y JAVAScript para la interfaz visual y lógica de programación y MYSQL para la creación y manejo de la base de datos. El presente trabajo se estructura en tres fases: metodología, desarrollo y resultados. Y está basado en el trabajo de Tellerías [9] en la cual se presentó la estructura de la base de datos del sistema. Por lo que ese tema no será desarrollado en este trabajo.
II. DESARROLLO
1. Descripción de Proyecto
El software propuesto brindará a su usuario una interfaz gráfica que permita recrear en la pantalla del computador el proceso con el cual esté trabajando el SCADA AGUA en ese momento, por lo que en el mismo se podrán observar los diferentes valores adquiridos por los sensores, junto a los elementos que los constituyen. Debido a que los procesos y las maquinarias con los que trabajan las industrias que tratan el agua no son todos iguales, el software diseñador de pantalla deberá permitir agregar y editar dispositivos en su biblioteca de elementos, con lo que éste se podrá adaptar a las características y necesidades de las industrias que lo implemente, por esto se podrá decir que el software será robusto y muy flexible ante la inmensa cantidad de maquinarias y sensores que pueden intervenir en los procesos de tratamiento del agua.
El sistema en plataforma Web trabaja bajo el esquema de la Figura 1, en donde MySql se encarga de gestionar la base de datos llamada "scada", las páginas dinámicas están realizadas con código PHP, HTML y JAVAScript, el código PHP será procesado por el servidor Web Apache, todos estos servicios están administrados por el servidor, para luego estar a disposición de los usuarios en una red bien sea local o en Internet.
2. Descripción del software:
El software diseñador de pantalla está comprendido por 2 módulos, el módulo de creación y el de gestión, que permiten al usuario crear mímicos, proyectos, tablas de señales, editar sus características, modificar sus pantallas y eliminarlos de la base de datos del SCADA.
]]> El primer módulo es el encargado de crear nuevos mímicos, proyectos y tablas de señales, por medio de una pantalla con entradas de datos que permite asignarle un nombre, autor, observaciones y en el caso que lo requiera (mímico y tabla de señales) el tiempo de refrescamiento de la pantalla.El segundo módulo es el que se encarga de editar las características asociadas a los mímicos, proyectos y tablas de señales que se han creado por medio de cuatro componentes.
• Editor de pantalla, el cual proporciona las herramientas necesarias para:
o Editar la pantalla de un mímico.
El editor de pantalla o diseñador de pantalla de mímicos brinde al usuario una herramienta que permite simular algún proceso de tratamiento de agua, por lo que en el se puede modificar el aspecto de la pantalla asociada. El editor de pantalla consta de una galería de elementos asociados a plantas de tratamiento de agua, divididas por categorías o tipos (marco izquierdo de la Figura 2).
Referente a la figura 2, el marco de la izquierda donde se visualizan la lista de elementos son vínculos que envían un formularios al marco inferior derecho donde se muestran las imágenes de los elementos seleccionados, este último permite que el usuario seleccione una imagen en particular y la cargue a la pantalla del mímico (marco superior derecho). Cada categoría de elementos posee características que pueden ser modificadas en su ficha al hacer doble clic sobre el elemento en la pantalla de diseño, entre las características generales se pueden mencionar, nombre y descripción y entre las particulares, nombre TAG de la señal a asociar.
De manera general sobre los elementos asociados a la pantalla de un mímico (Figura 2, marco superior derecho) se pueden tomar ciertas acciones como se puede observar en la figura 3, gracias a eventos asociados a la pantallas, entre los más importante se mencionan onMouseUp, onMouseDow, onClick, lo que permite arrastrar los elementos y cambiar sus características.
o Modificar la estructura de un proyecto.
]]> En este editor el usuario puede modificar la estructura asociada a un proyecto, es decir, lo llevará a una página donde podrá agregar mímicos y organizarlo de acuerdo a un nivel, por medio de un formulario. El entorno de la pantalla se puede visualizar a continuación (Figura 4). 
El diagrama de acciones se presenta en la figura 5, si existen mímicos previamente creados se puede ir agregando a la estructura del proyecto seleccionándolos en la barra del editor de estructura (ubicado en la parte de arriba) y agregando un nivel, o se puede crear un nuevo mímico desde la misma barra.
Además de lo que se mencionó anteriormente se puede quitar un mímico de la estructura del proyecto haciendo clic sobre el borrador y se puede eliminar al mímico por completo de la base de datos del SCADA, es decir, se borra toda la información asociada al mímico.
o Modificar la estructura de una tabla de señales.
El editor de tabla de señales se refiere, al diseñador de la tabla. En este se pueden agregar señales pertenecientes a un proceso, se asigna un nombre (que bien puede ser el mismo nombre TAG de la señal), las unidades y las observaciones pertinentes.
La estructura del diseñador de tabla de señales es bastante similar al de diseñador de la estructura de proyectos, posee dos formularios, en la parte superior se encuentra ubicado el primero, una barra donde se selecciona la señal que se quiere agregar a la tabla y posee las entradas de datos que anteriormente se indico, las señales que se presentan se toman de la tabla datos correspondiente al trabajo con referencia [4] en la que se guardan las señales de la planta junto a sus datos. El segundo formulario se encuentra en la parte inferior de la pagina, muestra la tabla de señales que se esta creando y permite prescindir de alguna señal previamente asociada a la tabla.
• Editor de datos, por medio de esta se pueden alterar algunos de los datos asociados a los mímicos, proyectos o tabla de señales.
En cualquier momento puede ser necesario modificar los datos que se han suministrado al momento de crear un mímico, proyecto o tabla de señales, y precisamente esto es lo que hace esta sección, permite al usuario modificar la información que diferencia un mímico, proyecto o tabla de señales entre si, la única información que no se puede cambiar es la del nombre del autor, por cuestiones de seguridad.
]]> La información se modifica gracias a un formulario que al conectarse a la base de datos del SCADA altera la información deseada y varía de acuerdo a cada caso.• Eliminación, como su nombre lo indica permite eliminar de la base de datos toda la información relacionada a un mímico, proyecto o tabla de señales seleccionada.
Al eliminar un mímico, proyecto o tabla de señales se borra absolutamente toda la información de la base de datos asociada a cada uno de estos, desde los datos hasta los elementos asociados a su pantalla y toda su configuración, en el caso de que se elimine un mímico que esta asociado a algún proyecto se borra automáticamente de la estructura del proyecto.
Los mímicos, proyectos y tabla de señales que se crea poseen un identificador único, el cual se asocia a todos los elementos y datos que pertenecen al mismo. Cuando se desea eliminar alguno se realiza la conexión a la base de datos del SCADA y se procede a borrar todos los campos que estén asociados a este identificador.
• Reproducción, representa la ejecución de la configuración asociada a la pantalla de un mímico, proyecto o tabla de señales asociadas.
El módulo configurador de pantalla brinda a su usuario no solo una interfaz gráfica que permita crear en la pantalla del computador mímicos, proyectos y tabla de señales con el cual esté trabajando el SCADA AGUA en ese momento, si no también brinda herramientas para reproducir todo esto, con lo que se pueden observar los valores de los sensores y el dinamismo de los elementos que se han desarrollado.
En la reproducción de un mímico, proyecto o tabla de señales se hace lo necesario para acceder a la base de datos y adquirir toda la información necesaria para ejecutar dicho comando, la información indispensable es la de los sensores, requeridas primordialmente para dar la sensación de dinamismo al igual que el refrescamiento de las pantallas (figura 6).
III. RESULTADOS
La prueba del módulo de configuración fue realizada en el Centro de Instrumentación y Control usando la red interna. Para ello se utilizó una computadora Pentium IV con sistema operativo GNU Linux Debian 3.1 Sarge como servidor Web, En este servidor está alojado el Sistema Scada Agua en su totalidad, para comprobar el funcionamiento fue utilizada una computadora Pentium IV marca HP con sistema operativo Windows XP y navegador Web mozilla FireFox conectada a la red interna, y el servidor antes mencionado.
]]> Procedimiento.● Se procedió a la conexión del cliente con el servidor: utilizando el navegador, el cliente accedió a la dirección: http://scada.cic.com/scada/
● Se accedió a la página de inicio del SCADA y se procedió a crear algunos mímicos, proyecto y tabla de señales.
● Se asoció algunas señales en las tablas de señales que se había creado.
● Luego se diseñó la pantalla de algunos mímicos insertando diferente tipos de elementos.
● Se asoció algunos mímicos a un proyecto.
● Se hizo la reproducción de los mímicos, proyecto y tablas de señales creadas.
● Se cerraron todas las ventanas y se volvió a ingresar al modulo con el fin de consultar y verificar que nada haya cambiado.
Este proceso de verificación es tipo procedimental y por tanto no hay resultados numéricos sino la confirmación de su funcionamiento adecuado. Lo cual fue satisfactorio (Tabla I).
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IV. CONCLUSIONES
1. Fue posible el desarrollo del diseñador de pantalla para un sistema supervisorio tipo SCADA utilizando herramientas de programación tales como HTML, PHP, JavaScript y MySQL.
2. El sistema funciona desde una página web, interactuando con una base de datos fija ubicada en el servidor principal.
3. El software esta diseñado con la estructura que facilita la inclusión de nuevos elementos para fortalecer y mejorar su desarrollo.
4. Este módulo funciona bajo los sistemas operativos: Windows y Linux. Las pruebas se realizaron en Centro de Instrumentación y Control utilizando computadoras bajo Windows XP Profesional sp2 y UBUNTU 6.06.
V. REFERENCIAS
1. Amer, A., Custodio, A. (2006). Desarrollo del sistema de instrumentación y control necesario para automatizar la planta de tratamiento de agua potable de CVG GOSH Planta Toro Muerto. Tesis de Grado, UNEXPO, Puerto Ordaz. [ Links ]
2. Hernández, F., Custodio, A. (2006). Ingeniería para la automatización de la planta de tratamiento de agua potable Macagua-San Félix de la empresa CVG GOSH. Tesis de Grado, UNEXPO, Puerto Ordaz. [ Links ]
3. Palacios, Y., Custodio, A. (2006). Desarrollo de un sistema supervisorio y de control a distancia para la planta
de tratamiento de agua servidas los olivos. Tesis de Grado, UNEXPO, Puerto Ordaz. [ Links ]4. Martínez, L., Santos, H., Otero, E. (2005). Impacto de algunas tecnologías en el desarrollo de los sistemas SCADA. Universidad Ciencia y Tecnología, Vol.9, nº.36, p.217-221. [ Links ]
5. Núñez, A., Zafra, A. (2001). Supervisión, monitorización y control de planta piloto mediante SCADA. XXII Jornadas de Automática, Barcelona, España, pp. 70-76. [ Links ]
6. Plaza, A., Granado, E., Torre, M. (2005). Diseño conceptual de un sistema SCADA basado en software de código abierto. Jornadas de Sistemas de Automatización y Control, Caracas, Venezuela, pp. 100-105. [ Links ]
7. Inserny, V., Aboul, A., Cañas, J., Custodio, A. (2008). Diseño de un sistema de supervisión centralizado para las plantas de tratamiento de agua de CVG GOSH, Ciudad Guayana. Universidad Ciencia y Tecnología, Vol.12, Nº.46, p.43-48. [ Links ]
8. Sánchez, G., Custodio, Á. (2007). Desarrollo de sistema SCADA para el control de caudal basado en LINUX. Universidad Ciencia y Tecnología, Vol.11, Nº.44, p.121-128. [ Links ]
9. Custodio, A. (2007). SCADA AGUA V1.0 Especificaciones Básicas. UNEXPO, Puerto Ordaz. [ Links ]
10. Tellería, G., Custodio, A. (2006). Desarrollar el módulo de configuración de un sistema de supervisión y control para una planta de tratamiento de agua. Tesis de Grado, UNEXPO, Puerto Ordaz. [ Links ] ]]>