Driver de comunicaciones entre un controlador lógico programable (PLC) llamado SIBAS (Siemens Bahn Automation System) y un sistema SCADA (Sistema de Control y Adquisición de Datos) sobre plataforma de software libre, basado en los estándares de comunicaciones industriales

La compañía Drummond LTD llegó a Colombia para desarrollar un proyecto minero de clase mundial en medio del departamento del Cesar, particularmente en el área comprendida entre los municipios de El Paso, La Jagua de Ibirico y Chiriguaná, zona a la que se le denominó Mina Pribbenow. Para el desarroll...

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Autores:
Castillo Sierra, Claudia Patricia
López Cuadrado, Wilfrido Domingo
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2012
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/3471
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/3471
Palabra clave:
Free Software Engineering
Systems Engineering
Software management
Software application
Software Development
New technologies
Investigations
Teaching
Industrial processes
Benefits
Programming
Ingeniería de software libre
Ingeniería de sistemas
Gestión de software
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description La compañía Drummond LTD llegó a Colombia para desarrollar un proyecto minero de clase mundial en medio del departamento del Cesar, particularmente en el área comprendida entre los municipios de El Paso, La Jagua de Ibirico y Chiriguaná, zona a la que se le denominó Mina Pribbenow. Para el desarrollo de sus actividades mineras en el país, Drummond Ltd. ha realizado la importación de nuevas tecnologías entre ellas 4 palas eléctricas del fabricante Bucyrus, maquinaria que facilita de la manera más eficiente la extracción del carbón de las diferentes capas del subsuelo. En la actualidad la mayoría de las empresas del sector industrial buscan aprovechar al máximo las bondades de la tecnología que ha incrementado sus beneficios haciendo que los procesos industriales puedan ser operados y visualizados por medio de un PC con la ayuda de aplicaciones de monitoreo y control, con las que se obtienen información basada en una programación orientada a objetos, eliminando las arquitecturas basadas en texto. El propósito de esta tesis es implementar un driver de comunicación que nos permita leer la información del multiprocesador SiBAS que hace parte de la red de PLC y el sistema SCADA para el monitoreo de las palas Bucyrus. En el diseño del SCADA se seleccionó el software Ignition, porque ofrece un servidor OPC-UA, con diversos protocolos de comunicación capaces de trabajar en una plataforma de software libre como es Linux Debian, siendo importante porque la Pala dispone de un controlador de movimientos llamado SiBAS y un PLC Siemens S7-400 con una red Profibus que interconecta 9 nodos remotos más otros dispositivos de campo entre los cuales están el PQM de General Electric y el sistema contra incendio Fenwall. Finalmente, se implementa la plataforma SCADA siguiendo las directrices del diseño propuesto y cumpliendo con cada uno de los requisitos funcionales. Como resultado, se obtuvo un sistema capaz de monitorear las variables del proceso, generar alarmas, almacenar la información en una base de datos, generar históricos, histogramas y permite la comunicación a través de diferentes protocolos con muchos dispositivos de campo, todo esto de forma remota, sin importar la ubicación física de cada uno de los clientes. El sistema SCADA de monitoreo remoto permitirá a la empresa disminuir el costo asociado de operación y mantenimiento e incrementando la producción en la Mina Pribbenow.
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Para el desarrollo de sus actividades mineras en el país, Drummond Ltd. ha realizado la importación de nuevas tecnologías entre ellas 4 palas eléctricas del fabricante Bucyrus, maquinaria que facilita de la manera más eficiente la extracción del carbón de las diferentes capas del subsuelo. En la actualidad la mayoría de las empresas del sector industrial buscan aprovechar al máximo las bondades de la tecnología que ha incrementado sus beneficios haciendo que los procesos industriales puedan ser operados y visualizados por medio de un PC con la ayuda de aplicaciones de monitoreo y control, con las que se obtienen información basada en una programación orientada a objetos, eliminando las arquitecturas basadas en texto. El propósito de esta tesis es implementar un driver de comunicación que nos permita leer la información del multiprocesador SiBAS que hace parte de la red de PLC y el sistema SCADA para el monitoreo de las palas Bucyrus. En el diseño del SCADA se seleccionó el software Ignition, porque ofrece un servidor OPC-UA, con diversos protocolos de comunicación capaces de trabajar en una plataforma de software libre como es Linux Debian, siendo importante porque la Pala dispone de un controlador de movimientos llamado SiBAS y un PLC Siemens S7-400 con una red Profibus que interconecta 9 nodos remotos más otros dispositivos de campo entre los cuales están el PQM de General Electric y el sistema contra incendio Fenwall. Finalmente, se implementa la plataforma SCADA siguiendo las directrices del diseño propuesto y cumpliendo con cada uno de los requisitos funcionales. Como resultado, se obtuvo un sistema capaz de monitorear las variables del proceso, generar alarmas, almacenar la información en una base de datos, generar históricos, histogramas y permite la comunicación a través de diferentes protocolos con muchos dispositivos de campo, todo esto de forma remota, sin importar la ubicación física de cada uno de los clientes. El sistema SCADA de monitoreo remoto permitirá a la empresa disminuir el costo asociado de operación y mantenimiento e incrementando la producción en la Mina Pribbenow.Universitat Oberta de Catalunya UOCINTRODUCCIÓN 14 1.1 DISEÑO METODOLÓGICO 16 1.1.1 Actividades 16 1.2 ESTRUCTURA DEL TRABAJO 17 2. ESTADO DEL ARTE Y MARCO TEORICO 19 2.1 ESTADO DEL ARTE 19 2.2 REVISIÓN DEL ESTADO DEL ARTE DE LOS SISTEMAS SCADAS 21 2.3 ANÁLISIS DEL ESTADO DEL ARTE DE LOS SISTEMAS SCADAS 23 2.4 PALAS ELÉCTRICAS 27 2.4.1 Operación de las palas Bucyrus. 29 2.4.2 Sistema de monitoreo local. 29 2.4.3 Control electrónico de las palas BUCYRUS 495HR 30 2.4.4 Movimientos de las palas. 31 2.5 SiBAS 32 2.5.1 Procesador central ZR 33 2.6 COMUNICACIONES INDUSTRIALES DE LA PALA 34 2.6.1 Comunicaciones del SIBAS. 38 2.7 SISTEMA SCADA 40 2.7.1 Funciones del sistema SCADA 40 2.7.2 Componentes Básicos de los Sistemas SCADAS 41 2.7.3 Interconexión general de sistema SCADA a un proceso automático. 41 2.8 OPC – UA 43 2.9 AMBIENTES DE DESARROLLO 43 2.9.1 Características del Ignition 44 2.9.2 Módulos 45 2.9.3 Lenguaje de Programación Python. 45 2.10 CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE HMI 46 3. DISEÑO DE LA PLATAFORMA SCADA PARA MONITOREAR LAS PALAS ELÉCTRICAS 41, 42, 43 Y 44 EN LA COMPAÑÍA DRUMMOND LTD. 48 3.1 DEFINICIÓN DE REQUISITOS 49 3.2 ESPECIFICACIÓN DE REQUISITOS 50 3.3 DIAGRAMA UML 50 3.3.1 Diagrama de casos de usos 50 3.3.2 Diagrama de Actividad 55 3.3.3 Diagrama de Componentes 67 3.3.4 Diagrama de Despliegue 67 3.4 MODELO ENTIDAD RELACIÓN 68 3.4.1 Tablas 69 3.5 DISEÑO DE LA INTERFAZ DE USUARIO 72 3.5.1 Mapa de navegación del sistema SCADA 72 3.5.2 Descripción de las pantallas gráficas 73 4. IMPLEMENTACIÓN DE LA PLATAFORMA SCADA PARA MONITOREAR LAS PALAS ELÉCTRICAS 41, 42, 43 Y 44 EN LA COMPAÑÍA DRUMMOND LTD. 79 4.1 REQUERIMIENTOS 79 4.1.1 Requerimientos de hardware 79 4.1.2 Requerimientos de software: 80 4.2 HMI IMPLEMENTADO EN IGNITION 82 4.2.1 Configuración de Ignition gateway 82 4.3 ANIMACION DE LAS PALAS EN LA PANTALLA PRINCIPAL 99 4.4 DRIVER DE COMUNICACIÓN DEL PLC SiBAS 107 5. CONCLUSIONES 111 6. RECOMENDACIONES Y TRABAJOS FUTUROS 113 BIBLIOGRAFIA 114 ANEXO 1 115 ANEXO 2 119 ANEXO 3 125 ANEXO 4 133MaestríaThe Drummond LTD company arrived in Colombia to develop a world-class mining project in the middle of the Cesar department, particularly in the area between the municipalities of El Paso, La Jagua de Ibirico and Chiriguaná, an area known as the Pribbenow Mine. . For the development of its mining activities in the country, Drummond Ltd. has imported new technologies, including 4 electric shovels from the manufacturer Bucyrus, machinery that facilitates the most efficient extraction of coal from the different layers of the subsoil. Currently, most companies in the industrial sector seek to take full advantage of the benefits of technology that has increased its benefits by making industrial processes can be operated and viewed through a PC with the help of monitoring and control applications. with which information based on object-oriented programming is obtained, eliminating text-based architectures. The purpose of this thesis is to implement a communication driver that allows us to read the information from the SiBAS multiprocessor that is part of the PLC network and the SCADA system for monitoring Bucyrus blades. In the SCADA design, the Ignition software was selected, because it offers an OPC-UA server, with various communication protocols capable of working on a free software platform such as Linux Debian, being important because the Shovel has a movement controller called SiBAS and a Siemens S7-400 PLC with a Profibus network that interconnects 9 remote nodes plus other field devices among which are the General Electric PQM and the Fenwall fire protection system. Finally, the SCADA platform is implemented following the guidelines of the proposed design and complying with each of the functional requirements. As a result, a system was obtained capable of monitoring process variables, generating alarms, storing information in a database, generating histories, histograms and allowing communication through different protocols with many field devices, all this in a way remote, regardless of the physical location of each of the clients. The remote monitoring SCADA system will allow the company to reduce the associated cost of operation and maintenance and increasing production at the Pribbenow Mine.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaDriver de comunicaciones entre un controlador lógico programable (PLC) llamado SIBAS (Siemens Bahn Automation System) y un sistema SCADA (Sistema de Control y Adquisición de Datos) sobre plataforma de software libre, basado en los estándares de comunicaciones industrialesCommunications driver between a programmable logic controller (PLC) called SIBAS (Siemens Bahn Automation System) and a SCADA system (Control and Data Acquisition System) on a free software platform, based on industrial communications standardsMagíster en Software LibreBucaramanga (Colombia)UNAB Campus BucaramangaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaMaestría en Software Libreinfo:eu-repo/semantics/masterThesisTesishttp://purl.org/redcol/resource_type/TMFree Software EngineeringSystems EngineeringSoftware managementSoftware applicationSoftware DevelopmentNew technologiesInvestigationsTeachingIndustrial processesBenefitsProgrammingIngeniería de software libreIngeniería de sistemasGestión de softwareAplicación de softwareDesarrollo de SoftwareNuevas tecnologíasInvestigacionesEnseñanzaProcesos industrialesBeneficiosProgramaciónCastillo Sierra, Claudia Patricia, López Cuadrado, Wilfrido Domingo (2012). Driver de comunicaciones entre un PLC SIBAS y un sistema SCADA sobre plataforma de software libre. Bucaramanga (Santander, Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB, Universitat Oberta de Catalunya UOChttp://www.exif.cz/tde/open_drive/afe-tde.pdfhttp://www3.sea.siemens.com/step/templates/lesson.mason?ac_drives:4:1:8WOLFGANG, Mahnke.OPC Unified Architecture. 1ªed. Germany. Editorial Springer, 2009.337p. ISBN 978-3-540-8898-3.http://lintouch-ng.sourceforge.net/http://www.cintal.com.ve/tecnologia/argos/http://www.freescada.com/http://www.inductiveautomation.comPala para minería. Manual de mantención & Operación. Revisión de 2010. 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