Diseño SCADA para condiciones climáticas extremas

Sparky ha estado hablando una y otra vez sobre sistemas SCADA. No puedo entender por qué está emocionado por volar a Minnesota, y al norte de Minnesota de todos los lugares. El informe meteorológico de esta semana no es bueno. Para el Día de Acción de Gracias del Norte, Minnesota estará congelada y enterrada en la nieve. Finalmente tuve que preguntarle, ¿qué significa SCADA y por qué estaba tan entusiasmado con él y el clima helado?

¿Qué significa SCADA?

Sistemas de control de supervisión y adquisición de datos referirse a los sistemas situados a distancia que recogen automáticamente datos sobre los equipos eléctricos para su supervisión y control. Los arreglos están diseñados para reducir el costo de tener a una persona leyendo físicamente los instrumentos y cambiando los ajustes de los controles de operación en estas áreas remotas. También permite este monitoreo/supervisión de múltiples sistemas en una ubicación central. Estos sistemas existían mucho antes de la informatización de las redes basadas en la nube y de los SOC, centros de operaciones de seguridad, para las redes informáticas.

¿Por qué el clima es un problema en el diseño de SCADA?

El tiempo es la razón por la que "Sparky" se estaba emocionando? Él me dice que estos sistemas tan remotos en lugares como el norte de Minnesota y climas similares alrededor del mundo tienen requerimientos de diseño únicos. Los equipos electrónicos y los sistemas informáticos necesarios para la vigilancia y el control de los dispositivos a distancia deberán poder funcionar en condiciones extremas de calor y frío. Dado que muchos de los recintos que contienen los equipos sensibles se encuentran en edificios controlados desde el punto de vista medioambiental, los dispositivos de protección necesarios deben ser relativamente compactos.

Sparky has been asked to go to the most remote locations in the iron ore mining area of Minnesota to research the conditions of the SCADA systems used by a mining company.  After then, he is going to Wyoming, Montana, and even more remote locations in Canada for methods used to monitor the natural gas production & pipeline controls. This research is how his company designs n

¿Qué tipo de aplicaciones utilizan SCADA?

Aplicaciones para sistemas de monitorización y control remoto subsistir en casi todos los sectores industriales, incluida la construcción de viviendas. Considere la seguridad y el monitoreo de su propia casa. Incluso el sistema primario es un excelente ejemplo de SCADA. Los métodos más nuevos permiten al propietario monitorear y controlar las luces, las puertas de garaje, la calefacción y el aire acondicionado, las cámaras de seguridad de video e incluso las cerraduras de sus puertas. Las aplicaciones domésticas no requieren mucha protección ambiental. Los dispositivos como cámaras o sensores montados en el exterior en el tiempo encerrados en carcasas que son resistentes a la humedad y a la intemperie. En condiciones realmente severas de frío o de luz solar directa, estos dispositivos podrían fallar. Debido a los gastos, no se utiliza nada más sofisticado que los recintos para protegerlos.

Aplicaciones industriales para SCADA

• Generación de energía
• Distribución de energía
• Instalaciones de gas y petróleo
• Gasoductos y oleoductos
• Molinos de viento
• Campos de energía solar
• Fábricas
• Manipulación de materiales 
• Presas Hidroeléctricas
• Instalaciones Nucleares
• Sistemas de seguridad

• Comunicaciones
• Protección de fronteras
• Plantas de agua y alcantarillado
• Satélites
• Exploración del espacio
• Tránsito masivo
• Cadenas de suministro logísticas
• Transporte Marítimo
• Señales de tráfico
• Edificios Comerciales
• cajeros
• Infraestructura pública y privada 
• Perforación Offshore
• Drones Militares y Comerciales

La ubicación, la ubicación, la ubicación del sistema es un factor clave. No todas las aplicaciones listadas incluyen la exposición a condiciones climáticas extremas, pero muchas de ellas se encuentran en lugares remotos. De esta lista, la mayoría de nosotros podemos imaginar las condiciones extremas en las que estos sistemas automatizados, en su mayoría computarizados, operan durante su vida útil.

¿Cómo funcionan los sistemas SCADA? 

Nunca aprenderé. Cometí el error de preguntarle a Sparky cómo funcionan los sistemas SCADA. Comenzó la explicación con una historia de sus días en la universidad. Parece que un compañero estudiante de ingeniería que era veterinario del Ejército le habló de este trabajo en la universidad donde podían estudiar durante ocho horas por noche! Parece que el colegio estaba buscando "tipos mecánicos" para monitorear las calderas de vapor y los sistemas de energía del colegio en el turno de noche.

El trabajo era sencillo. Una vez por hora, uno de los "mecánicos" tenía que recorrer y registrar las lecturas de los instrumentos de presión, volumen y flujo montados en todos los tanques, calderas, tuberías y sistemas de energía. Había dos personas en cada turno porque una tenía que permanecer frente a una pared llena de pantallas de vídeo. Estas pantallas eran de cámaras que vigilaban todas las entradas de los edificios del campus. Si alguien quería acceder fuera de horario, se le identificaba y se le permitía entrar en uno de los muchos edificios del campus.

En el turno de 11 a 7 de la mañana, no había mucho que hacer, especialmente los fines de semana. Los dos estudiaban ingeniería y matemáticas toda la noche entre 10 minutos para leer los instrumentos. Por otra parte, esto dio como resultado que ambos obtuvieran una A en todos los cursos. El punto de la historia es esencialmente un SCADA manual, control de supervisión y sistema de adquisición de datos. Los sistemas han avanzado considerablemente desde principios de los años 70.

Los sistemas modernos utilizan una miríada de dispositivos de detección para recoger datos de los sistemas operativos. Esta información es recogida y acumulada para su transmisión en la ubicación remota por software de adquisición de datos y ordenadores. Dependiendo de la red, algunos de los datos se registran y procesan en el sitio remoto. En otros sistemas, toda la información es enviada de vuelta a una estación central de monitoreo y control. En ambos casos, los parámetros preprogramados en las operaciones indicarán las condiciones de alarma o los requisitos para los ajustes de las válvulas u otros actuadores. Cuando se produce el error o la condición de fallo, se envía una señal local o desde la estación central para realizar los ajustes necesarios en los dispositivos de control.  

Los sistemas de hoy en día van más allá de lo que nadie se había imaginado con la llegada de la IO, la evolución de Internet de las cosas.  El valor de estos sistemas es la reducción del tiempo de respuesta, los costos de mano de obra, la mejora de la eficiencia operativa y la minimización del desperdicio de materiales.

¿Cómo se diseñan los sistemas SCADA para condiciones extremas?

Las aplicaciones industriales que requieren la teledetección se encuentran a menudo en lugares inhóspitos tan diversos como el desierto, las regiones septentrionales y el fondo del océano. Incluso la temperatura en la parte superior de un edificio en Chicago podría alcanzar los 60 grados bajo cero de frío por el viento durante los meses de invierno.  

Los lugares con altas temperaturas utilizan ventiladores y sistemas de refrigeración. Los límites de temperatura de la electrónica industrial pueden oscilar entre -45 y 85 grados C. Con el aumento o la disminución de la temperatura, el coste sube con estos componentes. No siempre es práctico o rentable diseñar con las piezas más caras para contrarrestar las altas o bajas temperaturas. Las aplicaciones SCADA también pueden requerir una mezcla de componentes y dispositivos, lo que hace necesario un diseño para los dispositivos que toleran la temperatura media o más económica.

Todos estos sistemas se alojan en recintos diseñados para el medio ambiente, pero a menudo requieren consideraciones especiales para su ubicación. Véase nuestro anterior post sobre “Condensación en cajas electrónicas" o "Calentadores de inmersión".

DBK USA ofrece una amplia gama de Dispositivos de calentamiento PTC para ayudar a proteger los dispositivos electrónicos de las temperaturas frías y los controles para mantener las temperaturas deseadas. Muchos son productos listos para usar que se pueden pedir en línea para probar o instalar directamente en sus sistemas SCADA.