OPC KepWare Server
En este apartado se muestra la configuración y puesta en marcha de un servidor OPC con conexión a los PLCs Omron y Siemens a través de sus distintas interfaces (excepto ProfiBus, que no se dispone de driver para la tarjeta en el PC). Este servidor se utilizará en aquellos casos en los que no exista una conexión directa entre un SCADA y cierto tipo de PLC.

El primer paso que se debe realizar es añadir un canal de comunicación (figura 10). Una vez seleccionada la opción adecuada de comunicación (driver), se debe añadir un dispositivo. Si se tiene un canal de comunicación que soporta comunicaciones multipunto, se pueden añadir varios dispositivos al mismo canal. El último paso consiste en ir creando las distintas variables (tags) para cada dispositivo, atendiendo al tipo de PLC y a su propio direccionamiento de variables.
En la Figura 11 se muestra la pantalla principal de configuración del sistema servidor.

 

Omron Toolbus
Para el protocolo de comunicación serie Toolbus se deben proporcionar distintos valores de configuración, como se muestra en la Figura 12.
En el caso de Toolbus, al ser un protocolo punto a punto, sólo se puede añadir un interlocutor en dicho canal. En la Figura 13 se muestra la selección del tipo de PLC e identificación en la red.

Conexión Ethernet con protocolo FINS
El servidor OPC multimarca, dispone de drivers para los distintos protocolos y tipos de PLCs. Para realizar la conexión Ethernet con un PLC Omron a través del protocolo FINS, se selecciona el protocolo adecuado y dispositivo concreto. En las Figuras 14 y 15 se muestra la selección realizada, así como la identificación única del dispositivo en la red.
Para cada protocolo se tienen más o menos parámetros adicionales de configuración, en este caso, el tamaño de la trama Ethernet a intercambiar con el equipo remoto, y la definición de parámetros FINS.

Conexión Siemens S7 MPI
Para el caso de la conexión de datos vía MPI con un PLC Siemens S7-300, se debe seleccionar el driver mostrado en la  Figura 16. Siendo la comunicación serie sólo existe dicho equipo en la red, debiendo parametrizar el puerto serie COMx.

Conexión Siemens TCP/IP Ethernet
Para ello, se debe configurar el canal de comunicaciones Ethernet TCP/IP y posteriormente ir incluyendo los diferentes interlocutores a monitorizar en dicha red (figura 17).
En este caso se deben proporcionar ciertos valores adicionales, indicando al driver de comunicaciones el slot que ocupa la CP de comunicaciones en el rack de la cpu S7-300, así como el tipo de codificación de los datos (figura 18).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Variables OPC
Una vez se han añadido los canales y dispositivos con sus respectivas configuraciones, sólo resta añadir las variables de cada dispositivo a las que se desea acceder por el canal al cual pertenece.
De esta manera, se proporciona al servidor OPC el nombre de las distintas variables, la dirección que ocupa en el rango de memoria del dispositivo (PLC), el tamaño (boolean, byte, long…) y el tipo (lectura ó lectura/escritura). En la Figura 19 se muestra una variable digital PULSO de un PLC Omron.
Finalmente, el proyecto tendrá una apariencia similar a la que puede verse en la Figura 20.

Cliente OPC
En el propio servidor OPC existe una aplicación cliente OPC que permite comprobar si la comunicación de variables configurada entre PLC y Servidor OPC es correcta (Figura 21).

SCADA WinCC
A la hora de realizar la conexión entre un PLC y WINCC se analizan las posibilidades de conexión disponibles en el PLC de forma directa. También se ha conectado empleando el servidor OPC KEPServerEx como pasarela entre PLC y WINCC.
En la Tabla I se muestra la distinta configuración del SCADA en función del canal de comunicación y PLC concreto.
Para un PLC Siemens se soportan todas las posibles conexiones de forma directa sobre el SCADA: la conexión vía serie a través del protocolo MPI, la conexión vía Ethernet con protocolo TCP/IP y la conexión mediante protocolo PROFIBUS.

 

 

Conexión con drivers Siemens: S7 protocol Suite
Después de crear el nuevo proyecto, se desea definir las variables haciendo clic con el botón derecho del ratón sobre “Administración de variables” en el árbol del proyecto, eligiendo el driver SIMATIC S7 Protocol Suite.chn (figura 22).
Una vez incluida la suite de protocolos Simatic S7se pueden realizar diferentes conexiones como MPI / ProfiBus / Ethernet. En la Figura 23 se muestra cada una de las selecciones a realizar para incluir dichos canales.
Al elegir “Nueva conexión…” se debe indicar el nombre de la conexión y los parámetros del enlace. En la Figura 24 se muestran los parámetros de la red MPI.
En la Figura 25 se muestran las configuraciones particulares para ProfiBus y Ethernet (TCP/IP).

Conexión vía OPC
Para los casos en los que el SCADA WinCC no proporciona un driver directo a cierto tipo de PLC, WinCC proporciona un canal de comunicación hacia un servidor OPC, como p.e. KEPServerEx, El servidor OPC hace de pasarela para el intercambio de datos entre ambos sistemas. Una vez elegido el driver OPC.chn, se pueden crear nuevas conexiones a servidores OPC a través de la creación de grupos de variables/ítems. Todo lo anterior, se muestra en la Figura 26.

Asignación de variables en WinCC
Por último, queda definir las variables de cada canal/dispositivo. Para ello, sobre la conexión creada se selecciona la opción “Variable nueva”. Se debe indicar el nombre de la variable, el tipo de dato y dirección de la variable (figura 27).
Para el caso de un servidor OPC, sería similar (figura 28)

SCADA Cx-Supervisor
Conexión con PLCs Omron
A la hora de realizar la conexión entre un PLC Omron y CX-Supervisor se ha optado por usar las dos posibilidades de conexión directa entre el PLC y el SCADA (vía serie con el protocolo Toolbus y vía Ethernet mediante protocolo FINS). Posteriormente se muestra la conexión usando como pasarela el servidor OPC KEPServerEx para otro tipo de PLCs.
En la Tabla II se muestra la distinta configuración del SCADA en función del canal de comunicación y PLC concreto.
Al iniciar el CX-Supervisor, lo primero será definir los distintos puntos o variables a comunicar. En la Figura 29 se muestra la configuración de una de ellas. Se necesita configurar el dispositivo del cual se tomarán los valores, indicando dispositivo y tipo de red (protocolo) para su acceso.
Se puede hacer uso de un servidor OPC, como se muestra en la Figura 30, modificando el parámetro de comunicación I/O y configurando el grupo/
ítem de intercambio de datos OPC.
Una vez que se han definido el servidor, el grupo y la variable, se tiene la conexión con la variable OPC (figura 31).

SCADA Vijeo Citect
Drivers de comunicación directo entre equipos de otros fabricantes
A la hora de realizar la conexión entre el PLC Omron CJ1M y el Vijeo Citect  se ha optado por usar las dos posibilidades de conexión directa entre el PLC y el SCADA (vía serie con el protocolo Sysmac Way y vía Ethernet mediante protocolo FINS) y también se ha realizado la conexión usando como pasarela el servidor OPC KEPServerEx. 
A la hora de realizar la conexión entre el PLC Siemens S7-300 y el Vijeo Citect  se ha optado por usar las tres posibilidades de conexión directa entre el PLC y el SCADA (vía serie con el protocolo MPI, vía Ethernet mediante protocolo TCP/IP y mediante protocolo PROFIBUS) y también se ha realizado la conexión usando como pasarela el servidor OPC KEPServerEx. 

En la Tabla III se muestra la distinta configuración del SCADA en función del canal de comunicación y PLC concreto.
Como se puede comprobar, el SCADA Vijeo Citect supera en conectividad al servidor OPC para esta configuración concreta. Ello se debe a que el SCADA Vijeo Citect ahora propiedad de un gran fabricante de PLCs como es Schneider Electric, fue una compañía de software independiente, por lo que se puede encontrar en el mismo, multitud de drivers integrados para otros fabricantes. Una vez que se ha creado el proyecto, se mostrarán los diferentes bloques de configuración, como se muestra en la Figura 32.
Para configurar las comunicaciones (carpeta “Comunicaciones”) se debe ir a “Configuración rápida de dispositivos de E/S”. En CitectSCADA se crea un servidor de E/S (canal de comunicaciones) y protocolo para cada tipo de PLC.

En la Figuras 33 se muestra la selección y configuración de las comunicaciones serie y Ethernet con un PLC Omron.
Para la configuración de una conexión vía MPI o ProfiBus con un equipo Siemens S7-300, se debe disponer en el PC donde reside la aplicación CitectSCADA de una tarjeta de comunicaciones a tal fin (figura 34).
En el caso de una red Ethernet basta con la tarjeta normal del ordenador. De forma similar, para realizar la selección del canal OPC se debe tener instalado y en funcionamiento el servidor OPC que proporcionará los datos (figura 35).

Una vez finalizado la creación de canal/dispositivo, se deben configurar las variables o “Tags”. A la hora de definir los tags, nótese la diferente numeración e identificación de las direcciones de memoria en los distintos PLCs. Para un PLC Omron o Siemens (figura 36).
En este caso, la definición del tipo de variable a intercambiar con el servidor OPC depende de dicha aplicación, conteniendo la información de la variable ubicada en el PLC. El tipo de datos y dirección se definen en el espacio de grupos e ítems del servidor (figura 37).

Conclusiones
En el presente trabajo se ha realizado un análisis de las diferentes posibilidades que un diseñador/ingeniería dispone para abordar la creciente problemática de equipamiento multimarca. En la Figura 38 se muestra la conectividad de cada uno de los SCADAS y servidor OPC respecto a los PLCs Omron y Siemens y sus distintos canales de comunicación configurados.
Como conclusión se puede decir que parte importante de la elección de un sistema de supervisión SCADA debe ser la posibilidad de interoperabilidad con otros sistemas, dado que posiblemente en el futuro se tenga equipos de otros fabricantes. El coste de licencia de un software servidor OPC propietario o multimarca puede determinar la compra de uno u otro equipamiento, o bien mermar la funcionalidad de monitorización al no contar con dichos datos  en el SCADA.

Agradecimientos
Este trabajo ha sido posible gracias al uso de las instalaciones de automatización disponibles en los laboratorios del departamento de Electrónica en la Escuela Politécnica Superior de la Universidad de Alcalá. También agradecer el apoyo y formación brindada por los distintos fabricantes mencionados en el artículo, porque de alguna u otra manera nos han permitido abordar este trabajo y posibilitar el análisis de sus diferentes equipos y sistemas.

Referencias
[Mackay et al., 2004]
Steve Mackay y otros. “Practical Industrial Data Networks: Design, Installation and Troubleshooting (IDC Technology)”. Oxford - Newnes, 2004. 421 pág. ISBN: 075065807X
[Garcia et al., 2007]
Andrés García Higuera, Fernando J. Castillo García. “CIM, el computador en la automatización de la producción”  Ediciones Universidad Castilla-La Mancha, 2007. España. ISBN: 84-8427-444-6
[Guerrero et al., 2006]
Guerrero, Vicenç, Yuste, Ramon,  Martínez, Luis. “COMUNICACIONES INDUSTRIALES”. Editorial: MARCOMBO, S.A. ISBN: 9788426715746. Páginas: 410
[Aquilino, 2007]
Aquilino Rodríguez Penin. “SISTEMAS SCADA” Editorial: MARCOMBO, S.A. ISBN: 9788426714503. Páginas: 44. Edición: 2ª. Año Publicación: 2007
[Gordon et al., 2004]
Gordon R. Clarke,Deon Reynders,Edwin Wright (B.Sc.). “Practical modern SCADA protocols: DNP3, 60870.5 and related systems”. IDC Publicaciones. 2004. ISBN: 07506 5799 5
[Pigan et al.,2008]
Raimond Pigan, Mark Metter. “Automating with PROFINET: Industrial communication based on Industrial Ethernet”. ISBN: 978-3-89578-294-7. 462 pages. Pub. Wiley. October 2008.

Autor:

Alfredo GARDEL, Ignacio BRAVO, José Luis LÁZARO

Dpto. Electrónica – Universidad de Alcalá

Edificio Politécnico. Campus Universitario. Alcala de Henares. 28871. (MADRID)

Tel/fax: +34-918856585/91 e-mail: Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.