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Especificación de SCADA para BMS y centros de motores

Qué incluir al especificar un SCADA o BMS que supervisa centros de control de motores: arquitectura, interfaces, puntos, alarmas, seguridad y aceptación.

Por Shadai García, CEO e ingeniero de protecciones de Tiza Group.

centro de controlIEC 104IHMred de estacióngatewayBCUcontroladorLR43barra8952líneaen servicio: selector en remotoel operador selecciona el 52el controlador revisa enclavamientosselección aceptadaejecutar: el controlador abre el 52la posición vuelve al IHM y al centroselector en local en la bahíaselección remota rechazadaselector en remoto: cierre con SBO52 cerrado y confirmadoIHMcontroladorinterruptorselectaceptadaoperateabrir 52posiciónselector en localselectrechazadaSBOcerrar 52mando con selección previa (SBO), IEC 61850IEC 61850IHMICSWICILOXCBR© tizagrp.comcentro de controlIEC 104IHMred de estacióngatewayBCUcontroladorLR43barra8952líneaen servicio: selector en remotoel operador selecciona el 52el controlador revisa enclavamientosselección aceptadaejecutar: el controlador abre el 52la posición vuelve al IHM y al centroselector en local en la bahíaselección remota rechazadaselector en remoto: cierre con SBO52 cerrado y confirmadoIHMcontroladorinterruptorselectaceptadaoperateabrir 52posiciónselector en localselectrechazadaSBOcerrar 52mando con selección previa (SBO), IEC 61850IEC 61850IHMICSWICILOXCBR© tizagrp.com
Sistema SCADA y HMI de subestación: mando con selección previa, enclavamientos y selector local/remoto. Ubicación en el sistema, principio de funcionamiento e IEC 61850. Ilustrativo: los valores reales salen de la placa y del manual del fabricante.
Respuesta corta

Una especificación de SCADA o de sistema de gestión de edificios (BMS) que supervise centros de control de motores debe fijar la arquitectura en capas, la autonomía de los controladores ante la pérdida de la supervisión, las interfaces con variadores y arrancadores, la lista de puntos, la filosofía de alarmas, la ciberseguridad y el procedimiento de aceptación. Lo que no se escribe en la especificación se negocia después, caro.

Un SCADA o un sistema de gestión de edificios (BMS) que supervisa bombas, ventiladores, enfriadores y centros de control de motores (MCC) se compra, en la mayoría de los proyectos, por especificación: un documento que describe lo que el sistema debe hacer, cómo se prueba y qué se entrega. Si ese documento es vago, cada oferente interpreta lo que le conviene, las ofertas no son comparables y las diferencias reaparecen como adicionales durante la obra.

Esta guía recorre los apartados que una buena especificación debe cubrir. Es un enfoque general que sirve tanto para edificios con sistemas de climatización como para plantas industriales y subestaciones de media y baja tensión con MCC. La arquitectura y los términos del SCADA se explican con más detalle en arquitectura SCADA y tags y en SAS, SCADA, DCS y HMI: diferencias.

Arquitectura en capas y autonomía

El primer apartado define las capas y qué debe seguir funcionando cuando falla la superior:

  • Supervisión: servidor, estaciones de operación, servidor web si lo hay, cortafuegos y la base de datos histórica.
  • Controladores de campo: controladores digitales directos, PLC o RTU, repartidos cerca de los equipos.
  • Equipos de campo: sensores, actuadores, variadores, arrancadores y relés de motor.

La especificación debe exigir que la oferta separe los tres bloques por precio y alcance, y que los controladores y equipos de campo funcionen de manera autónoma si falla la supervisión. Es una práctica que se ve en especificaciones de edificios: la pérdida del servidor no puede detener la climatización ni los motores. Los controladores guardan su programa, sus alarmas pendientes y la hora, y al volver el servidor se recupera lo ocurrido.

Conviene fijar también la alimentación de la capa de supervisión: una fuente ininterrumpida con autonomía suficiente para un apagado ordenado del servidor (UPS industrial), y la protección contra sobretensiones transitorias de todo el equipo de control.

Comunicaciones y protocolos abiertos

La especificación debe nombrar los protocolos aceptados en cada nivel:

  • Entre controladores y supervisión: un protocolo abierto sobre Ethernet. En edificios es habitual BACnet (norma ASHRAE 135, también ISO 16484-5); en entornos industriales, OPC UA o Modbus TCP (qué es OPC UA, Modbus RTU y TCP).
  • Hacia variadores, arrancadores y relés de motor: el protocolo nativo del equipo, descrito en comunicación de variadores.
  • Hacia sistemas de terceros (enfriadores, detección de incendio, iluminación, medidores): interfaces de lectura y, si procede, de escritura, con la lista de puntos acordada.

Dos requisitos evitan problemas: que el oferente suministre todo el hardware y software necesario para las interfaces con terceros, y que los puntos de esos sistemas queden integrados en las pantallas, las tendencias y los programas horarios del SCADA como cualquier otro punto. Una pasarela sin integración completa deja un sistema paralelo que nadie mira.

Si la red es Ethernet, aplican las reglas habituales: plan de direccionamiento y VLAN, segmentación por zonas y sincronización de hora común, de modo que los eventos de todos los controladores se ordenen en una misma línea de tiempo.

Lo que se pide del MCC

Cada salida del MCC es una fila de la lista de puntos. Un conjunto razonable por motor es:

TipoPuntos habituales
EstadosEn marcha, parado, selector en local o remoto, disponible, interruptor cerrado
AlarmasFalla general, disparo térmico o de sobrecarga, falla de comunicación, falla de arranque
ÓrdenesArranque, parada, reposición de falla, en variadores la consigna de velocidad
MedidasCorriente, tensión, potencia, factor de potencia, energía, frecuencia de salida, velocidad realimentada
ContadoresHoras de operación, número de arranques

Para variadores y arrancadores suaves, la especificación puede listar explícitamente lo que el sistema debe leer y escribir: orden de arranque y parada, control y realimentación de velocidad, falla, alarma general, horas de funcionamiento y medidas eléctricas. Referencias útiles son arrancador suave frente a variador y selección de un arrancador por aplicación.

Dos principios conviene escribirlos sin ambigüedad:

  • La seguridad no pasa por el SCADA. La parada de emergencia y los enclavamientos de protección de personas o de equipo se mantienen cableados o en lógica de seguridad certificada. Sobre las funciones de seguridad de los variadores, véase STO y SS1.
  • Una orden remota se acepta solo en modo remoto. Con el selector en local, el SCADA lee pero no manda. Y toda orden debe tener confirmación: si el motor no responde dentro de un tiempo, se alarma.

Alarmas, eventos e histórico

La especificación debe exigir una filosofía de alarmas, no una lista caótica: prioridades definidas, textos claros, reconocimiento por el operador, registro del evento con fecha y hora, y un criterio para evitar avalanchas. La referencia es ANSI/ISA-18.2, cuya contraparte internacional es IEC 62682. También debe definir cuánto histórico se guarda, con qué resolución y cómo se respalda, porque el servidor es parte del sistema que más se llena y más se olvida.

Ciberseguridad

Un SCADA conectado a internet o a la red corporativa necesita requisitos explícitos: cortafuegos, antivirus compatible con el sistema, cuentas individuales con permisos por rol, registro de accesos y un procedimiento para parches. Los criterios generales están en ciberseguridad industrial: IEC 62443 y, para el acceso de proveedores, en acceso remoto seguro.

Cómo se asigna cada punto del MCC en la especificación
  • ¿El punto es una función de seguridad (parada de emergencia, enclavamiento de protección)?
    • Sí: Se mantiene cableado o en lógica de seguridad; el SCADA solo lo monitorea
    • No: ¿Es una orden (arranque, parada, consigna)?
      • Sí: Solo en modo remoto, con confirmación de estado y alarma por falta de respuesta
      • No: ¿Es una medida o un contador?
        • Sí: Lectura por comunicación, con escala, unidad y período definidos
        • No: Estado o alarma, con prioridad y texto definidos en la filosofía de alarmas

Documentos, pruebas y aceptación

La especificación termina fijando lo que se entrega y cómo se recibe:

  • Antes de instalar: lista de puntos de entrada y salida, descripciones de la secuencia de operación, planos de montaje y fichas técnicas de todos los componentes.
  • Pruebas de fábrica: demostración de la base de datos, las pantallas y las interfaces antes del envío. Para el criterio general, véanse las pruebas FAT y SAT y las pruebas punto a punto de señales.
  • Puesta en servicio: ajuste de cada lazo, registro de los valores de ajuste y demostración ante el ingeniero responsable de la operación completa del sistema, incluyendo la pérdida de comunicación con la supervisión.
  • Entrega final: planos como construido, manuales de operación y mantenimiento, licencias de software, copias de seguridad del proyecto y, cuando el negocio lo justifique, un acuerdo de custodia del código fuente de los programas personalizados.
  • Capacitación por etapas, con sesiones antes de la aceptación y refuerzos durante la garantía.
  • Garantía y repuestos, con el periodo y el porcentaje de repuestos definidos por escrito.

Errores frecuentes

  • Pedir «todo abierto» sin nombrar protocolos. Cada oferente cumple con su propia versión de «abierto».
  • Lista de puntos al final. Se firma el contrato sin conocer el número y tipo de puntos y se discute cada uno después.
  • No exigir autonomía de los controladores. Una falla del servidor detiene la operación.
  • Mezclar funciones de seguridad con el SCADA. Una orden de software no sustituye a un circuito de seguridad.
  • Olvidar la hora común. Sin ella, la secuencia de eventos tras una falla no se puede reconstruir.

Cómo le ayudamos

En Tiza Group apoyamos la redacción y la revisión de especificaciones de control y SCADA, la configuración de la integración con SCADA y gateways y las pruebas de aceptación en fábrica y en sitio. Si va a licitar un sistema de supervisión o tiene ofertas para comparar, le cotizamos la revisión técnica.

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Referencias

  • ASHRAE 135 (ISO 16484-5): protocolo de comunicación para redes de automatización y control de edificios (BACnet).
  • ANSI/ISA-18.2 e IEC 62682: gestión de sistemas de alarmas.
  • IEC 62443: seguridad para sistemas de automatización y control industrial.
  • IEC 61131-3: lenguajes de programación de controladores programables.
  • IEC 61439-2: conjuntos de aparamenta de baja tensión, de potencia y de mando.

Preguntas frecuentes

¿Qué es un MCC y qué debe poder hacer el SCADA con él?

Un centro de control de motores (MCC) es un tablero que agrupa los arrancadores, variadores y protecciones de varios motores. El SCADA debe poder ver el estado y las alarmas de cada salida, enviar órdenes de arranque y parada cuando el selector está en remoto y leer las medidas de corriente, energía y horas de operación. Las funciones de seguridad, como la parada de emergencia, no dependen del SCADA y se mantienen cableadas.

¿Qué debe pasar con los motores si el servidor del SCADA falla?

Nada que afecte la seguridad ni el servicio básico. La especificación debe exigir que los controladores y los equipos de campo operen de forma autónoma, con sus secuencias y enclavamientos, y que al volver la supervisión se recupere la información y se resincronicen los estados. Lo que se pierde durante la falla es la visualización, el histórico y las órdenes remotas.

¿Es mejor Modbus o BACnet para comunicar el SCADA con el MCC?

No hay una respuesta única. BACnet es común en sistemas de gestión de edificios y en sus controladores; Modbus, junto a Profibus, Profinet o Ethernet industrial, es habitual en variadores, arrancadores y relés de motor. La especificación debe nombrar los protocolos aceptados, exigir una lista de puntos por equipo y prever una pasarela cuando el SCADA y los equipos hablen idiomas distintos.

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