SCADA para Smart Cities

Según Wikipedia, “La gestión de infraestructuras es la disciplina que gestiona elementos utilizados como base de una economía, tales como carreteras, agua, energía eléctrica, etc.”…”La inversión en este tipo de activos se realiza con la intención de que los beneficios mejoren las condiciones de vida y traigan prosperidad.”

Los objetivos son comunes con los de cualquier modelo de Smart City, por lo tanto, mediante una gestión automática y eficiente de infraestructuras y servicios, podemos mejorar el bienestar de los ciudadanos y hacer competitiva nuestra ciudad.

Precisamente la Automática es uno de los 5 módulos que realizamos en nuestro Postgrado en Smart Cities de La Salle, en el cual estamos inmersos actualmente y que pretende dotarnos de los conocimientos prácticos para comprender las necesidades que se presentan en el ámbito de la gestión de infraestructuras.

En nuestra primera sesión sobre Automática, recibimos una perspectiva general sobre el Control y Gestión de Infraestructuras Automatizadas por parte de José Mohedano, Ingeniero de proyectos de automatización de la empresa Enco Operations Management.

En primer lugar, nos expuso el gran número de retos a los que se enfrenta una ciudad en ámbitos como la eficiencia energética, la integración de múltiples instalaciones heterogéneas o la monitorización de procesos. También, las propuestas que ofrecen los sistemas de gestión mediante diversas funcionalidades y cómo los estándares ISA 88 y 95 nos ayudan a ordenar, contextualizar y explotar la información que manejamos.

Exploramos cómo cada nivel de la pirámide ISA debe estar diseñado para ser independiente del resto de capas y  así conseguir la máxima escalabilidad y conocimos las diferentes tecnologías utilizadas en cada nivel ISA para la gestión de infraestructuras. El Nivel 1 realiza la monitorización y el registro remoto de parámetros obtenidos mediante los equipos de campo (sensores, contadores, móviles, inspectores,...) y transportados con diferentes sistemas de comunicación. El Nivel 2 se refiere al intercambio de información entre servidores y clientes (sistemas SCADA, estándar de comunicación OPC y equipos PLC, entre otros). El Nivel 3 incluye los sistemas de alto nivel como son las plataformas de gestión energética, transporte, agua, servicios al ciudadano o meteorología. Por último, el Nivel 4 ERP se define como la red de información de procesos de negocio (soluciones SAP). Acabamos la sesión aplicando todo lo anterior en un proyecto ejemplo de gestión de una infraestructura real, siguiendo sus etapas de diseño, desarrollo e implantación.

La segunda sesión del módulo de Automática trató sobre la tecnología OPC, estándar de comunicación desde el punto de vista de conectividad y perteneciente al nivel 2 ISA. Para exponernos su funcionamiento y aplicaciones, nos acompañó Arkaitz Gaztanaga como responsable de área técnica de Matrikon.

Descubrimos cómo los sistemas que utilizan OPC disminuyen considerablemente su flujo de datos y, como consecuencia, liberan carga de trabajo de los dispositivos. OPC trabaja en entorno Windows con arquitectura Cliente/Servidor. El cliente OPC (HMI, aplicaciones avanzadas de control de procesos) es el maestro, solo habla con servidores OPC y crea la demanda.  El servidor OPC (PLC, DCS, básculas, bases de datos) actúa como una fuente de datos esclavo, sólo responde a solicitudes de cliente OPC y cumple la demanda, no la crea. Como principales ventajas destacan la estandarización de la tecnología, no del producto, y su conectividad abierta.

Continuamos las siguientes clases del actual módulo de Automática con Óscar Dieste, Ingeniero de proyectos de automatización de la empresa Enco Operations Management, que nos presentó el sistema SCADA (Control, Supervisión y Adquisición de Datos) mediante Cimplicity, potente solución HMI/SCADA basada en una arquitectura cliente/servidor.

El empleo cada vez más generalizado de los sistemas SCADA constituye una realidad en la infraestructura de muchas ciudades y para afrontar este nuevo reto las Smart Cities deben estar preparadas. La importancia de los sistemas SCADA en el control del suministro de servicios críticos, como la energía eléctrica o el agua potable, hace que se conviertan en sistemas estratégicos.

Para que un sistema de monitorización y control adquiera la denominación de SCADA debe soportar protocolos de comunicaciones normalizados (OPC) e implementar capacidades de gestión de alarmas e históricos de las variables de proceso. Es necesario también que incluya gestión de usuarios y permisos, a la vez que potentes editores gráficos de pantallas y generación de informes.

Hemos comprobado el funcionamiento de este sistema realizando 3 sesiones prácticas de diseño sobre el Workbench de Cimplicity. Realizamos la configuración del proyecto, administramos su seguridad, establecimos una lista de puntos y definimos los puertos de comunicación y los dispositivos de campo. Continuamos conociendo y configurando los tipos de alarmas, como las producidas por eventos del sistema (fallos en los dispositivos, startups o cierres del sistema, caída de las comunicaciones, etc) o las establecidas por el usuario cuando se produzca un valor fuera del rango previsto. Acabamos utilizando las clases y objetos, característicos de Cimplicity y que facilitan considerablemente el trabajo de diseño y configuración.

Gestionar de manera centralizada las cámaras de vigilancia de una ciudad, los semáforos y el control de tráfico, las redes inalámbricas, los consumos y suministros energéticos, así como los servicios públicos y de atención al ciudadano, supone un avance necesario en el funcionamiento de las ciudades inteligentes. En las siguientes sesiones de nuestro Postgrado veremos cómo los sistemas de gestión de Nivel 3 ofrecen soluciones avanzadas en el análisis de la información obtenida, definiendo objetivos e indicadores, optimizando los recursos y planificando nuevas actuaciones.