Diseño del sistema SCADA de un nuevo laboratorio en la Universidad de Almería

UNIVERSIDAD DE ALMERIA ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA TRABAJO FIN DE GRADO Cu so 2019/2020 Alumno/a: Isabel Robalo Cab e a Di ec o /es: Al edo Alcayde Ga cía Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía a AGRADECIMIENTOS A la Escuela Supe io de Ingenie ía de la Uni e sidad de Alme ía po concede me conocimien os en el ámbi o de la ingenie ía y en especial a Al edo po su di ección en es e p oyec o. Pe o sob e odo a mi amilia, a mis pad es y a mi he mano po o ece me su apoyo incondicional. Ellos son mi mayo uen e de ene gía. G acias Índice de con enido 3 ÍNDICE DE CONTENIDO RESUMEN ...................................................................................................................................... 7 ABSTRACT ...................................................................................................................................... 8 CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 11 1.1 MOTIVACIÓN ............................................................................................................... 11 1.2 OBJETO ........................................................................................................................ 13 1.3 CONTEXTO ................................................................................................................... 15 1.4 ESPECIFICACIONES GENERALES ................................................................................... 17 1.4.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 17 1.4.2 ENERGÍA EÓLICA .................................................................................................. 17 1.4.3 GENERADOR DE IMANES PERMANENTES ........................................................... 25 1.4.4 ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA ......................................................................... 27 1.5 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS ...................................................................................... 35 1.5.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 35 1.5.2 SISTEMAS SCADA ................................................................................................. 35 1.5.3 REDES DE COMUNICACIONES INDUSTRIALES ..................................................... 41 1.6 RESUMEN DE RESULTADOS ......................................................................................... 43 1.7 PLANIFICACIÓN TEMPORAL ........................................................................................ 45 1.8 ESTRUCTURA DEL DOCUMENTO ................................................................................. 47 CAPÍTULO II. MATERIALES Y MÉTODOS ...................................................................................... 51 2.1 EMPLAZAMIENTO ........................................................................................................ 51 2.2 EQUIPOS ...................................................................................................................... 55 2.3 SOFTWARE SCADA TWINCAT 3 ................................................................................... 69 CAPÍTULO III: RESULTADOS ......................................................................................................... 73 3.1 MAPA DE COMUNICACIONES ...................................................................................... 73 3.2 DISEÑO DEL SISTEMA SCADA ...................................................................................... 77 3.2.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 77 3.2.2 HOME .................................................................................................................. 77 3.2.3 CALIDAD DE SUMINISTRO ................................................................................... 79 3.2.4 DATOS EN TIEMPO REAL ..................................................................................... 80 3.2.5 MÁS DETALLES DE PRODUCCIÓN EÓLICA ........................................................... 82 3.2.6 MÁS DETALLES DE PRODUCCIÓN SOLAR ............................................................ 83 3.2.7 HISTÓRICO DE DATOS .......................................................................................... 84 3.2.8 ESTADO DEL SISTEMA.......................................................................................... 86 3.3 DEFINICIÓN DE VARIABLES .......................................................................................... 89 Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 4 3.4 GESTIÓN DE USUARIOS ............................................................................................. 101 CAPÍTULO IV. CONCLUSIÓN Y TRABAJOS FUTUROS .................................................................. 105 4.1 CONCLUSIÓN ............................................................................................................. 105 4.1.1 INTEGRACIÓN DE COMPETENCIAS .................................................................... 105 4.2 TRABAJOS FUTUROS .................................................................................................. 107 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................................ 109 Índice de igu as 5 ÍNDICE DE FIGURAS Figu a 1. Ae ogene ado de Johannes Jull ............................................................................................ 18 Figu a 2. Ag icco de Johannes Jensen y Poul Vinding ........................................................................... 18 Figu a 3. Ae ogene ado es de 1970 ...................................................................................................... 18 Figu a 4. Componen es de un ae ogene ado [4] ................................................................................. 19 Figu a 5. Tipos de u binas eólicas de eje e ical [5] ........................................................................... 20 Figu a 6. Dis ibución de Weibull en la Uni e sidad de Alme ía ........................................................... 22 Figu a 7. Dis ibución de ien os en la ubicación de la Uni e sidad de Alme ía .................................. 23 Figu a 8. Densidad de po encia media anual a 30 m de al u a en (W/m2) .......................................... 23 Figu a 9. Densidad de po encia media anual a 30 m de al u a en (W/m2) .......................................... 23 Figu a 10. Po encial eólico es imado en (GW) pa a la supe icie disponible ........................................ 24 Figu a 11. Pa es de una máquina sínc ona .......................................................................................... 25 Figu a 12. Ci cui o equi alen e de un al e nado ................................................................................. 27 Figu a 13. Pa es de un panel o o ol aico [10] .................................................................................... 28 Figu a 14. Unión PN en célula o o ol aica [11] .................................................................................... 29 Figu a 15. Clasi icación gene al de paneles o o ol aicos ..................................................................... 30 Figu a 16. Cu a I-V y pun o de máxima po encia (MPP) de panel o o ol aico [14] ........................... 31 Figu a 17. I adiancia global media en España (kWh/m2·día) en e 1983 y 2005 ................................ 32 Figu a 18. I adiancias global, di ec a y di usa en Alme ía en e 1983 y 2005 ..................................... 33 Figu a 19. Plani icación empo al .......................................................................................................... 46 Figu a 20. Plano de dis ibución en plan a ............................................................................................ 51 Figu a 21. Ae ogene ado Bo nay 1500 ................................................................................................ 55 Figu a 22. Con igu ación de ins alación mix a ...................................................................................... 56 Figu a 23. Cu as de Co ien e-Vol aje y Po encia-Vol aje pa a di e en es i adiancias ...................... 57 Figu a 24. Regulado de ca ga MPPT .................................................................................................... 58 Figu a 25. Con olado de ca ga Sma Sola MPPT 100/50 .................................................................. 59 Figu a 26. In e so Mul iPlus 12V ......................................................................................................... 60 Figu a 27. Conexión i ásica de in e so es .......................................................................................... 60 Figu a 28. Medido oZm ........................................................................................................................ 61 Figu a 29. Va iado de ecuencia de CA Powe Flex ............................................................................. 62 Figu a 30. PLC Beckho ......................................................................................................................... 62 Figu a 31. EK1100 | E he CAT Couple ................................................................................................. 64 Figu a 32. Ta je a EL1809 ...................................................................................................................... 64 Figu a 33. Ta je a EL2809 ...................................................................................................................... 64 Figu a 34. Ta je a EL3054 ...................................................................................................................... 64 Figu a 35. Ba e ías es aciona ias TOPzS ME ......................................................................................... 65 Figu a 36. Ba e ías de condensado es Va Se Easy ............................................................................... 66 Figu a 37. Fil os ac i os AFQe -4WF-030M-400 .................................................................................. 67 Figu a 38. Mapa de comunicaciones ..................................................................................................... 74 Figu a 39. Ven ana Home SCADA .......................................................................................................... 78 Figu a 40. Ven ana Calidad de Suminis o SCADA ................................................................................ 79 Figu a 41. Ven ana Da os en Tiempo Real SCADA ................................................................................ 80 Figu a 42. Ven ana de P oducción Eólica SCADA .................................................................................. 82 Figu a 43. Ven ana P oducción Sola SCADA ........................................................................................ 83 Figu a 44. Ven ana His ó ico de Da os SCADA ...................................................................................... 85 Figu a 45. Ven ana Es ado del Sis ema SCADA ..................................................................................... 87 Figu a 46. Ges ión de usua ios ............................................................................................................ 101 Resumen 7 RESUMEN El desa ollo de las uen es de ene gía eno ables p o oca que su in eg ación en sis emas de pequeña p oducción sea cada ez mayo . Con ello, c ecen las ins alaciones que poseen más de una uen e de p oducción pa a la alimen ación de sus consumos, añadidas al uso del suminis o eléc ico con encional. Es a mejo a de la ecnología sumada a una mayo conciencia social sob e el aho o ene gé ico y el ap o echamien o de los ecu sos hacen necesa ias soluciones lexibles que puedan maneja ins alaciones con más de una uen e de p oducción eléc ica di e en e, a la ez que se mues an accesibles al público in e esado en ges iona mejo su consumo eléc ico. Con es e escena io, en es e T abajo Fin de G ado se desa olla un sis ema de con ol y isualización SCADA, capaz de pe mi i la moni o ización cen alizada de los pa áme os más impo an es sob e la p oducción y consumo eléc icos de una ins alación. De es a mane a, se acili a el con ol sob e la ene gía eléc ica p oducida y la consumida, a la ez que es posible con ola los equipos de la ins alación desde un mismo luga , sin necesidad de ope a desde la ubicación del apa a o que se desea con ola . Se a a de la aplicación de una solución lexible y mode na a los nue os sis emas que apa ecen u o de los a ances ecnológicos en es e campo, y más conc e amen e al caso de la ins alación que se es udia en es e abajo écnico. Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 14 De es a o ma, se do a a la ins alación des inada al á ea de Ingenie ía Eléc ica de la Uni e sidad de un sis ema de con ol y isualización cen alizado desde el que se ac ua á sob e los elemen os del sis ema de mane a e icien e. Se a a, además, de un modelo a pequeña escala de lo que supone la ges ión de edes in eligen es “Sma G id”, cuyo obje i o es ges iona el suminis o eléc ico de una población. Capí ulo 1. In oducción 1.3 Con ex o 15 1.3 CONTEXTO El ap o echamien o del ecu so ene gé ico siemp e ha sido un e o pa a la ci ilización. Desde la Re olución Indus ial del siglo XVIII, hemos ido dependiendo cada ez más de la ene gía en nues as idas has a que en la ac ualidad, la ene gía eléc ica es la que posibili a la mayo ía de nues as ac i idades dia ias. De es a o ma, la ene gía y el ecu so ene gé ico son los p oblemas económicos, sociales y exis enciales más decisi os de nues o iempo. El desa ollo ecnológico ac ual en el campo de la p oducción eléc ica nos ab e paso a una ealidad donde exis en di e sas al e na i as a la o ma en la que p oducimos elec icidad. Sin emba go, se debe ene en cuen a que has a aho a la p oducción de ene gía eléc ica dependía o almen e de los combus ibles ósiles, y es amos acos umb ados a ello. Po eso, exis e una nega i a inicial a la modi icación de un sis ema que ha uncionado du an e décadas a ni el mundial. Aun así, muchos indi iduos se lanza on al uso de la p oducción eléc ica a pa i de uen es de ene gía eno able pa a el au oconsumo. Y ac ualmen e, algunos de ellos son sis emas de p oducción conec ados a la ed, de la que se puede ob ene elec icidad en caso de escasez de ecu so eno able. Un mo i o del g an desa ollo en es e campo es la ala ma del cambio climá ico cada ez más p esen e e in ensa. El consumo de ene gía, incluyendo la ene gía eléc ica, es á gene alizada y las emisiones p oducidas po es a ac i idad se inc emen an al depende de los combus ibles ósiles. Po ello, se es á en a izando cada ez más en la necesidad de educi las emisiones de gases de e ec o in e nade o pa a cons ui un u u o sos enible. Pe o es e no es el único mo i o que impulsa el desa ollo de la gene ación eléc ica eno able. La p oducción de ene gía a pa i del sol y del ien o son cada ez más ba a as y, desde el pun o de is a económico, ambién nos es amos di igiendo a una e a pos ca bono. Exis en es udios que se in e esan po la mode nización del sis ema ene gé ico, como la Ca bon T acke Ini ia i e [1], que de ine el escena io u u o del uso de los combus ibles ósiles a aíz de la mejo a de la p oducción de ene gía eléc ica eno able. Es a en idad indica que el descenso del p ecio en la gene ación de las ene gías sola y eólica p o oca á billones de dóla es en ac i os obsole os (combus ible ósil que no llega á a ex ae se) y golpea á a los pe o-Es ados que no log en ein en a se a sí mismos ni de ec a la elocidad de la ac ual ansición ene gé ica. Debido a es o, cua o de los p incipales sec o es esponsables del calen amien o global es án empezando a des incula se de la indus ia de los combus ibles ósiles. Es os son las ecnologías de la in o mación y las elecomunicaciones, el sec o de la mo ilidad y la logís ica, el sec o de la cons ucción y, po úl imo, el sec o eléc ico, al que se en oca p oyec o. Es a ac i ud demues a una decadencia na u al de la e a de los combus ibles ósiles a la que debemos de adap a nos, ein en ando nues a in aes uc u a. Po ello, un escena io ealis a en el es udio del ecu so eléc ico debe inclui las nue as o mas de p oducción eno able al sis ema eléc ico ac ual y ap ende a in eg a lo e icien emen e. Se á más sencillo comenza a implemen a una adap ación a los a ances ecnológicos mencionados es udiándolos en ins alaciones indi iduales pa a, más adelan e, se capaces de coo dina ca ias de ellas e incluso una población. Un escena io p o o ípico pa a el u u o se ía aquel donde exis ie an pequeñas uen es de p oducción indi iduales o po comunidades de ciudadanos, donde se consumi ía ene gía eno able como p ime a opción y cuyos exceden es se ían compa idos con el es o de las poblaciones a a és del sis ema. Con ello se elimina ían pé didas en el anspo e de la ene gía a la ez que se po encia ía un consumo e icien e, eno able e in eligen e con el obje i o de saca le pa ido a los a ances ecnológicos de los úl imos iempos. Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 16 Es conocido que, cuan o más se desa olla un campo, más es á p esen e en las idas de los ciudadanos y más se necesi an unos conocimien os básicos po los usua ios pa a u iliza los de la mejo mane a posible. De es a o ma, se obse a la necesidad de desa olla sis emas de ges ión y con ol de la p oducción eléc ica accesibles que acili en es a ac i idad lo máximo posible. En es e p oyec o se diseña á un sis ema que a iende a los a ances ecnológicos en el sec o eléc ico. La iloso ía pa a el desa ollo del p oyec o puede compa a se con la u ilizada en la logís ica del anspo e de me cancías. Igual que es e ec i o conoce dónde hay mayo á ico o la exis encia de amos en ob as en cada momen o pa a la ges ión y elección del camino más e icaz a la ho a del anspo e, pa a la ges ión de la p oducción eléc ica es impo an e sabe qué consumos se ienen en cada momen o y de qué ecu sos se dispone. Capí ulo 1. In oducción 1.4 Especi icaciones Gene ales 17 1.4 ESPECIFICACIONES GENERALES 1.4.1 INTRODUCCIÓN Es impo an e conoce los ecu sos eléc icos de los que dispone la ins alación pa a pode ealiza un co ec o con ol de es a. Además, pa a ob ene una mejo isión del conjun o comple o, es in e esan e analiza cómo se gene a la ene gía eléc ica en las di e en es uen es de p oducción a las que se ecu e. De es a o ma, se es udian las uen es de p oducción que se in eg a án en el sis ema de con ol y isualización SCADA del que a a el p oyec o. En e ellas se encuen an la gene ación eólica a pa i de ae ogene ado es, la p oducción sola o o ol aica a pa i de paneles o o ol aicos y la ene gía eléc ica p oceden e de la ed de dis ibución que alimen a las ins alaciones de la Uni e sidad de Alme ía. 1.4.2 ENERGÍA EÓLICA Los o ígenes del ap o echamien o de la ene gía p oceden e del ien o [2] se emon an a su uso en los ba cos de ela del an iguo Egip o. Más a de, en e los siglos XVIII y XIX, se cons uye on molinos de ien o pa a mole igo y o os g anos. Después, se u iliza on molinos de ien o pa a ope a bombas de i igación en g anjas. Has a que el c ecien e uso de la elec icidad en el siglo XX u o una g an in luencia en el desa ollo de ae ogene ado es, g acias ambién a los a ances en ae odinámica. El p ime ae ogene ado ue desa ollado po el danés Poul la Cou en la década de 1890, como pa e de la indus ialización. Se basó en el uncionamien o de los molinos que se empleaban en mole g anos de maíz, cambiando sus aspas po pale as ajus ables con bisag as y añadiendo o o de sus in en os, el “k a os a ”. Se a aba de un mecanismo de poleas y pesos con el que se ni elaba el accionamien o i egula del molino debido a las á agas in e mi en es de ien o, on el obje i o de ob ene una uen e de ene gía es able. La mejo a de es e diseño ue in en ada po dos ingenie os daneses en 1919, Johannes Jensen y Poul Vinding. Su ae ogene ado se llamó Ag icco y sus aspas ue on diseñadas como las alas de un a ión. Cada una de las aspas podía se gi ada en di e en es posiciones, lo que añadía egulación de inclinación. Además, disponía del accionamien o que le pe mi ía gi a au omá icamen e con la di ección del ien o. Has a la década de 1950 no se pe eccionó el modelo. La mejo a ino po uno de los ap endices de Poul La Cou , Johannes Jull. Su ae ogene ado enía un más il de 12 me os de al u a y dos palas de 8 me os de la go asociados a un gene ado de 10 kW. Es e ae ogene ado u ilizaba ce ca del 60% del posible e ec o ex aíble del ien o. Se empieza a pa ece a los ae ogene ado es u ilizados ac ualmen e. El desa ollo de la ene gía eólica como se conoce ac ualmen e su gió a pa i de los años 70, de i ada de la c isis del pe óleo. Se u ilizaban ag upaciones de a ios ae ogene ado es de es aspas pa a la p oducción de ene gía eléc ica y se c ea on algunas de las g andes emp esas del negocio como Ves as y LM Wind Powe . Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 18 Figu a 1. Ae ogene ado de Johannes Jull Figu a 2. Ag icco de Johannes Jensen y Poul Vinding Figu a 3. Ae ogene ado es de 1970 A con inuación, se es udia el uncionamien o básico de los ae ogene ado es mode nos del ipo de los que se emplean en la ins alación a la que se di ige el p oyec o, así como las pa es que lo componen y las unciones que ienen. Los ae ogene ado es mode nos es án o mados po un sis ema de dos o es palas colocadas a g an al u a [3], don de la elocidad del ien o es mayo . Las aspas son capaces de gi a siguiendo el mé odo de uncionamien o ae odinámico de las alas de un a ión, c eando zonas de al as y bajas p esiones a los lados de cada aspa, p o ocando el mo imien o de es as. Es a combinación de mo imien os pe mi e la o ación de las palas. Capí ulo 1. In oducción 1.4 Especi icaciones Gene ales 19 La góndola es donde se encuen an los componen es cla e del ae ogene ado , incluyendo eng anajes, o o y gene ado como elemen os p incipales. En ella ocu e la ans o mación de la ene gía mecánica en eléc ica de la siguien e o ma. El o o del ae ogene ado gi a g acias a la di e encia de p esiones c eada po el ien o en las aspas. Es e o o iene una elocidad de gi o igual a la de las aspas, po ello suele conoce se como el de baja elocidad. Pa a p oduci elec icidad, es necesa io inc emen a la elocidad de o ación pa a el gi o del gene ado eléc ico. Es a es la unción del mul iplicado o caja de cambios, que consigue su obje i o con un en de eng anajes. Es o pe mi e que la elocidad de gi o del o o del gene ado sea su icien e pa a p oduci co ien e eléc ica, en los ae ogene ado es de g an po encia es a elocidad suele se 1600 pm. El gene ado eléc ico si uado en la pa e ase a de la góndola p oduce elec icidad en co ien e al e na. Se debe con ola que la elocidad de gi o del o o del ae ogene ado no sea excesi a, ya que puede p o oca daños en el equipo po ien os ue es. Pa a ello, los ae ogene ado es de g an po encia inco po an un con olado pa a es a unción. En el caso en el que sea necesa io de ene el o o , la góndola albe ga un eno que ac úa mecánica, eléc ica o hid áulicamen e pa a es e in. A modo de p o ección en la pa e inal de la góndola de los ae ogene ado es de g an po encia suele ins ala se un pa a ayos. Además, suelen i p opo cionados de un sis ema de en ilación as el gene ado que e i e el aumen o de empe a u a y el mal uncionamien o de es e. Es impo an e ene en cuen a que la o ien ación del ae ogene ado pa a que cumpla su unción debe se de ca a al ien o, es deci , la di ección del ien o debe se desde el buje has a la pa e inal de la góndola. Pa a conoce es e pa áme o decisi o, se dispone de ele as y anemóme os que, además, p opo cionan da os sob e la elocidad del ien o. Conociendo cuál es la o ien ación ideal del ae ogene ado , el equipo p esen a un sis ema de gi o con el que eo ien a el buje y sis ema de palas. Figu a 4. Componen es de un ae ogene ado [4] Aunque los ae ogene ado es más u ilizados son los is os has a aho a, denominados de eje ho izon al, exis en o o ipo de ae ogene ado es, los de eje e ical. Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 20 Es os ae ogene ado es se u ilizan gene almen e pa a bajas elocidades de ien o y son ú iles pa a el bombeo de agua aún. Aún no p esen an an a capacidad de p oducción eléc ica como los de eje e ical, de ahí su poca popula idad. En la siguien e igu a se mues an los ipos de u binas eólicas de eje e ical siendo a) modelo Sa onius; b) modelo Da ieus- o o con diseño de “ba ido de hue os”; c) H-Da ieus con aspas en o ma de H; d) modelo con aspas en o ma cuchillas. Figu a 5. Tipos de u binas eólicas de eje e ical [5] Es udiado el uncionamien o de los ae ogene ado es mode nos, se puede obse a que la po encia eléc ica gene ada depende á di ec amen e de la elocidad del ien o que haga gi a las aspas. A con inuación, se analiza án las ecuaciones ca ac e ís icas de los ae ogene ado es. Pa a empeza , es de especial in e és conoce la po encia disponible del ien o. Toda po encia se calcula a pa i de la ene gía, siendo la po encia la de i ada de la ene gía en el iempo. La ene gía disponible del ien o pa a un ae ogene ado se conside a ciné ica. P= dE d = d(1 2·m· 2) d La ene gía ciné ica de una pa ícula de ai e que se mue e es p opo cional su masa y al cuad ado de su elocidad. Calcula la masa de una pa ícula de ai e puede esul a complicado y pa a acili a el desa ollo de la exp esión, se ep esen a á la masa como la densidad del ai e di idido en e su olumen. El olumen de ai e que se end á en cuen a pa a el desa ollo se á el de inido po el á ea ba ida po las aspas del ae ogene ado y po el espeso de es as. Es o se debe a que el espeso de las palas el eco ido en el que el ien o les cede á ene gía ciné ica. m= ρ· ol= ρ·A·e P= d(1 2·ρ·A·e· 2) d Capí ulo 1. In oducción 1.4 Especi icaciones Gene ales 21 P= 1 2·ρ·A· 3 P: Po encia disponible del ien o (W). E: Ene gía ciné ica de una pa ícula de ai e (J). m: Masa de una pa ícula de ai e (kg). 󰇍 : Vec o elocidad de una pa ícula de ai e (m/s). ρ: Densidad del ai e. Pa áme o de alo cons an e (kg/m3). ol: Volumen del ai e (m3). A: Á ea ba ida po las aspas del ae ogene ado (m2). Es a á ea a su ez es 2·π·l, siendo l la longi ud de las aspas. El á ea ba ida es pa áme o de alo cons an e. e: espeso de las aspas del ae ogene ado (m). Pa áme o de alo cons an e. La po encia máxima ex aíble del ai e depende, po an o, de la densidad de es e, el á ea ba ida po las aspas del ae ogene ado y la elocidad del ien o. Sin emba go, la po encia eal ob enida po el ae ogene ado se á meno , ya que se ex ae á la po encia máxima del ien o cuando la elocidad de es e sea ce o al pasa las aspas del ae ogene ado . Es e enómeno no es posible ya que supond ía una acumulación de masa de ai e as las palas del ae ogene ado , lo que es conocido que no ocu e en la ealidad. Pa a conoce la po encia máxima ob enida po una u bina eólica hab á que ene en cuen a es e enómeno y se es udia el pe il de elocidades y p esiones del eco ido de la masa de ai e con de alle. El obje i o del es udio es ob ene el alo máximo del coe icien e que de e mina á la po encia máxima ex aíble del ien o po una u bina eólica. Es e coe icien e se denomina coe icien e de po encia (Cp). Es udios que u ilizan las exp esiones de conse ación de la masa, conse ación de la ene gía (Be nouilli) y la P ime a Ley de New on como base, consiguen mos a el alo máximo de es e coe icien e pa a u binas eólicas. Es e alo es de 16/27 (dieciséis ein isie ea os). Al máximo alo posible del coe icien e de po encia se le llama Lími e de Be z y su alo se alcanza con ae ogene ado es de es palas. Es po es o po lo que no se en modelos de cua o palas. De es e modo, a pa i de la exp esión de la po encia máxima disponible del ien o y del alo del Lími e de Be z se ob iene la exp esión de la po encia máxima ob enida po una u bina eólica. P= 1 2·ρ·A·𝑣3·16 27 Se ha comp obado que la po encia ex aíble del ien o depende de su elocidad, po ello es usual es udia la ocu encia de ien os de de e minadas elocidades según la zona donde se quie e ubica el ae ogene ado . Pa a una buena p oducción de ene gía eléc ica, se necesi a que la elocidad del ien o que mue e las aspas sea lo más cons an e posible. Pa a el es udio de es a ca ac e ís ica se emplea la dis ibución de p obabilidad de Weibull. Se a a de una unción de densidad que es udia la p obabilidad de ocu encia de odas las elocidades de ien o en una zona de e minada. De es a o ma se pod á escoge el ae ogene ado cuya elocidad de diseño se ajus e más al ien o con más p obabilidad de se cons an e en esa zona. La unción se exp esen po cen aje (%) y se de ine de la siguien e mane a. Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 22 F( ,k,λ)={k λ·( λ)k−1 ·e− ( λ)k <0 0, ≥0 F: Función de Weibull (%). : Velocidad del ien o (m/s). k: Fac o de o ma. λ: Fac o de escala. Re e ido a la calidad del ien o. A la ho a de ep esen a la unción de Weibull, el eje de abscisas ep esen a los di e en es alo es de elocidad del ien o en m/s, y el eje de o denadas ep esen a las p obabilidades de ocu encia pa a cada uno de es os ien os, es deci , la unción dis ibución de p obabilidad. De es a o ma, la elocidad de ien o que se debe ene en cuen a a la ho a de escoge un ae ogene ado es a la que co esponda el pun o más al o de la g á ica de la unción de Weibull, es deci , el que p esen e mayo p obabilidad de man ene se cons an e en el iempo. Teniendo es o en cuen a, esul a de especial in e és conoce las ca ac e ís icas del ien o en Alme ía, y más conc e amen e en las coo denadas de la Uni e sidad de Alme ía, que es donde se encuen a la ins alación de es udio de es e p oyec o. Conoce las ca ac e ís icas del ien o en la zona es ú il pa a iden i ica con más acilidad anomalías en la p oducción eólica. U ilizando el ecu so p opo cionado po [6] es posible ob ene la unción de Weibull ca ac e ís ica del ien o en la zona de la Uni e sidad de Alme ía, así como la o ien ación de los ien os p edominan es en la zona. Pa a ob ene los esul ados, se han p opo cionado los da os de coo denadas geog á icas de la zona de es udio y de la al u a de los ae ogene ado es. T as es as especi icaciones, la he amien a mues a los siguien es esul ados, u ilizando la base de da os almacenados po MERRA-2 de la Na ional Ae onau ics and Space Adminis a ion (NASA). Figu a 6. Dis ibución de Weibull en la Uni e sidad de Alme ía Es a dis ibución mues a la p obabilidad de ien o cons an e en la zona es udiada, así como a qué alo co esponde en me os po segundo. Es a in o mación es de impo ancia ya que se necesi a de un ecu so eólico de alo lo más pe manen e posible pa a una co ec a p oducción de ene gía eléc ica a pa i de ae ogene ado es. Capí ulo 1. In oducción 1.4 Especi icaciones Gene ales 23 De modo que se puede obse a que el alo de ien o con más p obabilidad de se cons an e en la zona es á en e 1 y 2 m/s. La p obabilidad de ocu encia de es e enómeno se ap oxima a 0,14. Figu a 7. Dis ibución de ien os en la ubicación de la Uni e sidad de Alme ía Po o o lado, se ob iene la di ección p edominan e del ien o en la ubicación del p oyec o. Se mues a que la di ección p edominan e es WSW (Oes esu oes e). Una ez ob enida una idea de las ca ac e ís icas p incipales del ien o en la Uni e sidad de Alme ía, es in e esan e obse a los da os sob e la disponibilidad de ecu so eólico en Alme ía pa a conoce qué p oducción se pod ía llega a ob ene . Los da os se publica on en la e e encia [7] pa a odo el e i o io español y eniendo como e e encia la al u a de 30 me os pa a ae ogene ado es de pequeña po encia. En el caso de la ins alación que se es udia en es e p oyec o, la al u a de los ae ogene ado es es de 15 me os, así que se debe ene en cuen a es a di e encia a la ho a de in e p e a los mapas, que se án u ilizados me amen e como in o mación adicional. Figu a 8. Densidad de po encia media anual a 30 m de al u a en (W/𝑚2) Figu a 9. Densidad de po encia media anual a 30 m de al u a en (W/𝑚2) Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 30 ab icación más simple del c is al de silicio que no esul a en un único c is al uni o me; po úl imo, los paneles de capa ina que u iliza es capas de ma e ial en una misma base. Figu a 15. Clasi icación gene al de paneles o o ol aicos Una ez conocidas las p incipales ca ac e ís icas de los paneles o o ol aicos, es de in e és es udia las ecuaciones con las que ob ene los pa áme os más impo an es. De es a o ma, es impo an e conoce la ene gía que debe ene un o ón pa a que, al impac a con a un elec ón, sea capaz de libe a lo del enlace que lo une al á omo de silicio. Es a ene gía se conoce como anchu a de la banda p ohibida (Eg) y depende del ma e ial. Así, el silicio iene una anchu a de banda p ohibida a 0 K de 1,21 eV. Conociendo la ene gía que deben po a los o ones, es posible calcula la longi ud de onda de adiación con más p obabilidad de gene ación de co ien e eléc ica. Eg= h·c λ h: Cons an e de Planck (4,1361·10−15 eV·s). c: Velocidad de la luz en el acío (2,998·108 m/s). λ: Longi ud de onda (nm). Po o o lado, se ha mencionado como ca ac e ís ica de las p ime as células o o ol aicas la e iciencia. Es e pa áme o depende de la in ensidad de co ien e y ol aje en el pun o de máxima po encia de ope ación de la célula, de la i adiancia (ene gía sola po unidad de supe icie) y del á ea de la célula. η= Imp·Vmp A·E ·100 η: E iciencia (%). Imp: In ensidad en el pun o de máxima po encia (A). Vmp: Vol aje en el pun o de máxima po encia (V). Capí ulo 1. In oducción 1.4 Especi icaciones Gene ales 31 A: Á ea de la placa o célula o o ol aica (m2). E: I adiancia (W/m2). Es la adiación que incide en un ins an e sob e una supe icie de e minada [13]. Pa a conoce cuál es el pun o de máxima po encia del panel o o ol aico, se ep esen an los pa áme os de in ensidad y po encia en unción del ol aje de salida del panel pa a cada modelo. De es a o ma, a pa i de la ep esen ación g á ica pueden ob ene se los alo es de ol aje e in ensidad en el pun o de máxima po encia o o ol aica azando una e ical desde el pun o más al o de la cu a de po encia (MPP) has a co a el eje x y la cu a de in ensidad de la co ien e de salida del panel. Figu a 16. Cu a I-V y pun o de máxima po encia (MPP) de panel o o ol aico [14] Además de las ca ac e ís icas indi iduales del panel, es impo an e conoce los cálculos necesa ios pa a es ima la p oducción eléc ica espe ada, la p oduc i idad de la plan a o el endimien o global de la ins alación. EFV= PFV·HSP·PR EFV: Ene gía espe ada de la plan a (kWh). PFV: Po encia nominal de la plan a o o ol aica (kW). PR: Pe o mance a io o endimien o global del sis ema. Fac o de pé didas de endimien o de la plan a o o ol aica debidas a empe a u a, cableado o ans o maciones de co ien e con inua a co ien e al e na o de baja ensión a media ensión. HSP: Ho as sola es pico. Ho as cuya i adiancia co esponde a las condiciones es ánda de 1 kW/m2. Se ob iene di idiendo la i adiación sola en el emplazamien o (kWh/m2) en e es e alo es ánda , equi alen e a 1 kW/m2. YF= EFV PFV Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 32 YF: P oduc i idad del sis ema o o ol aico (kWh/kW). EFV: P oducción ene gé ica eal de la ins alación (kWh). PFV: Po encia nominal de la ins alación (kW). PR= YF 𝑌R PR: Pe o mance a io o endimien o global del sis ema. Rep esen a la elación en e la ene gía p oducida y la que eó icamen e de pod ía gene a con la adiación disponible. YF: P oduc i idad del sis ema o o ol aico (kWh/kW). YR: P oduc i idad de e e encia (HSP ó h/día). Se calcula di idiendo la i adiación en el emplazamien o de la ins alación (kWh/m2) en e la i adiancia en condiciones es ánda , equi alen e a 1 kW/m2. Pa a muchas de las ecuaciones desc i as se necesi a conoce la i adiancia o i adiación en el luga de la ins alación. Es e da o se puede ob ene g acias a los es udios de la Agencia Es a al de Me eo ología [15]. G acias a es a agencia, es posible ob ene los da os de i adiancia en la zona donde se ubica la ins alación de es udio y es posible compa a los con el es o del e i o io español. Además, p opo cionan los alo es de i adiancia global, di ec a y di usa conc e amen e en Alme ía du an e el anscu so de un año comple o y du an e cada uno de los doce meses. La disponibilidad del ecu so sola en la zona de la Uni e sidad de Alme ía es muy al a. Alme ía dispone de los mejo es alo es de i adiancia global del país, con un alo en o no a los 5,5 kWh/m2·día. Con es os da os se obse a el ca ác e ealis a de la u ilización del ecu so sola pa a la gene ación o o ol aica de pequeña po encia de mane a dis ibuida y accesible en la p o incia. Figu a 17. I adiancia global media en España (kWh/𝑚2·día) en e 1983 y 2005 Capí ulo 1. In oducción 1.4 Especi icaciones Gene ales 33 Figu a 18. I adiancias global, di ec a y di usa en Alme ía en e 1983 y 2005 Es bien conocida las buenas ca ac e ís icas de Alme ía pa a la u ilización del ecu so sola , pudiendo se es e e mosola o o o ol aico. Po ello, la ealización de es e p oyec o se e de g an u ilidad al dedica se a una ges ión de u ilización de los di e en es ecu sos disponibles en un luga pa a el consumo eléc ico. Es una o ma de consegui in eg a los di e en es ecu sos disponibles en un luga y acili a el máximo ap o echamien o de es os pa a el consumo eléc ico. Capí ulo 1. In oducción 1.5 Especi icaciones Técnicas 35 1.5 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS 1.5.1 INTRODUCCIÓN Es e apa ado se exponen dos concep os impo an es pa a el desa ollo de es e p oyec o, qué son los sis emas de con ol y isualización SCADA y qué son las edes de comunicación indus ial. P ime o, se exponen las ca ac e ís icas de los sis emas de con ol y isualización SCADA en el ámbi o indus ial, así como los modelos exis en es en la ac ualidad. Se debe ene en cuen a las condiciones del me cado ac ual pa a se capaces de escoge con mayo c i e io el so wa e adecuado pa a el p opósi o de es e p oyec o. Después, se es udia con de enimien o las ca ac e ís icas de las edes de comunicaciones indus iales, su clasi icación y los ipos más u ilizados en la ac ualidad. Es as edes anspo a án la in o mación necesa ia pa a el uncionamien o del sis ema de con ol y isualización de la ins alación. 1.5.2 SISTEMAS SCADA El ac ónimo SCADA iene del inglés “Supe iso y Con ol And Da a Acquisi ion”. Es o se aduce en que un sis ema de es e ipo iene como inalidad supe isa y con ola emo amen e una ins alación median e di e en es p o ocolos en un solo luga . Es as lec u as se ealizan en iempo eal. Los sis emas SCADA pueden conside a se como un conjun o de p og amas y equipos des inados a la adquisición de da os y ansmisión de comandos desde y hacia el p oceso [16]. De es a o ma asegu an el diálogo en e el ope ado y la ins alación, pudiendo gene a a isos sob e cuando se alcancen alo es c í icos pa a el sis ema o pudiendo c ea una base de da os que con enga los p incipales pa áme os que se debe ene en cuen a al ope a la ins alación. Se a a de una e olución de los sis emas de igilancia unido a la capacidad de con ola los equipos de los que se o ma la ins alación. Sis emas de con ol de p ocesos mode nos. Los sis emas SCADA pa a el con ol y isualización de sis emas eléc icos ienen las ope aciones p incipales de in o ma , en iempo eal, sob e el es ado de la ene gía disponible y/o gene ada, así como de los consumos que se deben sa is ace , y o ece la opción de pode ac ua sob e los elemen os del sis ema según el mejo c i e io. Las acciones de con ol más ele an es de los SCADA en ins alaciones eléc icas son las elacionadas con decisiones sob e la p oducción. Pode escoge cuándo la ene gía consumida en la ins alación o en el sis ema a a p o eni de ae ogene ado es, paneles o o ol aicos o de la ed eléc ica de al a ensión. La supe isión adecuada de una ins alación de dimensiones conside ables equie e conoce una g an di e sidad de pa áme os, que, al pode consul a se desde un mismo luga , se ayuda a plani ica el uso de la ene gía, omen ando el aho o ene gé ico. Po o o lado, los componen es p incipales de los sis emas de con ol y isualización SCADA son: Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 36 • Un PC con su pan alla, asignado a las unciones de supe isión, es deci , de la in e az homb e- máquina (HMI). Desde ellos se pod á ac ua sob e las dis in as pa es del sis ema como pun o cen al de igilancia y con ol. • Una se ie de pe i é icos que in e ac úan di ec amen e con el p oceso a a és de senso es y ac uado es, ál ulas. Los pe i é icos son disposi i os que pueden se con olados de mane a emo a a a és del cen o de con ol. En e es os apa a os se encuen an ambién los senso es y medido es que ecogen in o mación impo an e pa a oma decisiones sob e el es ado de la ins alación, como co ien e, ol aje, empe a u a o adiación. • Una ed de comunicación indus ial, capaz de ga an iza el co ec o in e cambio de in o mación en e los sis emas pe i é icos, con olado es del sis ema y PCs de supe isión en iempo eal [17]. Los medios de ansmisión pa a pasa los da os y las señales de con ol pueden se po cable o inalámb icos, y a su ez pueden se de ipo LAN (Local A ea Ne wo k, que se u iliza en un á ea limi ada) o WAN (Wide A ea Ne wo k, que se u iliza como sis ema global). Algunas de las edes de comunicación más comunes son E he ne , De iceNe , Modbus, Con olNe o P o ibus. Exis e una g an di e sidad de so wa e SCADA en el me cado disponibles pa a el con ol y isualización de ins alaciones. Cada uno p esen a sus peculia idades y a la ho a de escoge qué so wa e SCADA u iliza se deben ene en cuen a es as ca ac e ís icas, así como el g ado de complejidad del p opósi o de su uso, el endimien o que se equie a, el p esupues o disponible y las p e e encias pe sonales. Algunas de las emp esas que o ecen so wa e SCADA son Om on, Siemens o Schneide Elec ic. El so wa e SCADA de OMRON iene como nomb e Mo icon Nex [18] y p esen a las siguien es ca ac e ís icas p incipales. • Edi o de Windows 10 a Windows CE • Los p oyec os son a chi os XML, es deci , que se pueden edi a con cualquie edi o de ex o • Ta eas I/O: has a 100000 • Usua ios Clien es de Web has a 99 (HTML5 o APPs) • Con isualización 3D • Emiso y es adís ico de ala mas (has a 100000) con opción de SMS, oz y E-mail • P o ocolo de comunicación OPC UA y Modbus con d i e s • Conec i idad DA • Con Geo SCADA Po o o lado, el so wa e SCADA de SIEMENS se iden i ica como SIMATIC SCADA Sy em. Tiene di e en es e siones con dis in as p es aciones cuyas ca ac e ís icas se mues an a con inuación. 1. El p ime o de ellos es el SIMATIC WinCC P o essional [19]. • Comunicación no p opie a ia po OPC. • P o ocolos del SIMATIC WinCC RT P o essional: Capí ulo 1. In oducción 1.5 Especi icaciones Técnicas 37 o OPC UA (DE, HA) Se e 1.02. o OPC XML DA 1.0 Se e . o OPC UA DA Clien 1.02. o OPC XML DA 1.01 Clien . o OPC HAD 1.20 Se e (His o ical Da a Access). o OPC A&E 1.10 Se e . o WinCC OLE DB P o ide • Pe mi e moni o ización ía In e ne median e disposi i os mó iles a a és de HTML5. • Los da os his ó icos se almacenan como calo es WinCC en la base de da os SQL (pe mi e 500 a chi os ags que puede amplia se y has a 262.144 powe ags. Es os úl imos se e ie en a odas las a eas de un p oyec o que es án conec adas a un con olado ). • Con ol de ala mas. • So wa e pa a con ol del consumo de ene gía. • Sis emas ope a i os compa ibles: o Windows 7 P o essional/En e p ise/Ul ima e SP 1 (32 bi ) (only clien s). o Windows 7 P o essional/En e p ise/Ul ima e SP 1 (64 Bi ). o Windows Embedded S anda d 7 SP1 (64 Bi ) (only SIMATIC IPC). o Windows 10 P o Ve sion 1703 (OS Build 15063). o Windows 10 En e p ise Ve sion 1703 (OS Build 15063). o Windows 10 En e p ise 2016 LTSB (OS Build 14393). o Windows Se e 2012 R2 x64 S dE ( ull ins alla ion). o Windows Se e 2016 S anda d ( ull ins alla ion). 2. El segundo de ellos es el so wa e SCADA SIMATIC WinCC V7 [20]. • P o ocolos compa ibles con SIMATIC: o MPI. o So -PLC. o P o ibus. o Indus ial E he ne ISO L4. o Indus ial E he ne TCP/IP. • Da os de endimien o en sis ema g á ico. • A isos con igu ables po se ido : 150000 como máximo. • Sin lími e de iche os. • Campos de iche o po usua io: 500. 3. El e ce so wa e SCADA de SIEMENS es el SIMATIC WinCC Open A chi ec u e V3.1 [21]. • Sis emas ope a i os compa ibles: o Mic oso : Windows 10 (CB<SB), Se e 2016 y Se e 2019. o Linux: RedHa En e p ise Linux 8.x, Cen 0S 8.x, SUSE Linux En e p ise Se e (SLES) 15, SIEMENS Indus ial OS 2.0. • Nue as ac ualizaciones espec o de los an e io es: o P o ine /P o isa e d i e . o Mejo a en OPC UA. o Mejo a en Modbus. • Has a 255 angos de ala mas analógicas. Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 38 El so wa e SCADA de Schneide Elec ic iene como nomb e Wonde wa e [22] y p esen a las siguien es ca ac e ís icas p incipales. • Compa ibilidad OS: o Windows Se e 2012 Da a Cen e , S anda d o Windows Se e 2012 R2 Da a Cen e , S anda d o Windows 8.1 En e p ise (x64, x86) o P o essional (x64, x86) o Windows 10 P o essional o Windows 10 En e p ise (x64, x86), P o essional • Compa ibilidad con sis emas de ges ión de bases de da os: o SQL Se e 2012 S anda d Sp2 (x64, x86), En e p ise (x64, x86), Exp ess-SSMSE o SQL Se e 2012 S anda d SP2 (x64, x86), En e p ise (x64, x86), Exp ess-SSMSE (x64, x86) SP1 o SQL Se e 2012 S anda d SP2 (x64, x86), En e p ise (x64, x86), Exp ess-SSMSE (x64, x86) SP2 o SQL Se e 2014 S anda d (x64, x86), En e p ise (x64, x86), Exp ess-SSMSE (x64, x86) o SQL Se e 2014 S anda d (x64, x86), En e p ise (x64, x86), Exp ess-SSMSE (x64, x86) SP1 o SQL Se e 2016 S anda d, En e p ise, Exp ess • Compa ibilidad de la isualización: o Mic oso Hype -V: basada en la e sión de Windows o VMwa e 6.0 i ualiza ion wi h High A ailabili y and Disas e Reco e y (HA/DR) + VMWa e Sphe e 6.0 o VMwa e 5.0 Upda e 1 i ualiza ion wi h High A ailabili y and Disas e Reco e y (HA/DR) El so wa e SCADA de AVEVA iene como nomb e InduSo Web S udio 8.1, consul ado en las e e encias [23] y [24], y p esen a las siguien es ca ac e ís icas p incipales. • Acceso po pla a o ma mó il y lenguaje HTML5 • Sis emas compa ibes: o Windows 10 (incluyendo las e siones LTSC/LTSB) o Windows 8.1 o Windows 7 Se ice Pack 1 o Windows Se e 2016 o Windows Se e 2012 R2 o Windows Se e 2008 R2 Se ice Pack 1 o Windows 10 IoT En e p ise (solo la e sión LTSC/LTSB) o Windows Embedded 8.1 Indus y P o o Windows Embedded S anda d 7 Se ice Pack 1 • Es necesa io ene In e ne Explo e . • Has a 4000 ags en Windows, Windows Se e y Windows Embedded S anda d • Has a 64000 ags en Windows y Windows Se e Capí ulo 1. In oducción 1.5 Especi icaciones Técnicas 39 • Has a 10 millones de ags en Windows Se e (mul i-co e) • P o ocolos: OPC UA y OPC Classic (HDA y DA). Po o o lado, GE Digi al p esen a a ios sis emas SCADA, se mues an a con inuación las p incipales ca ac e ís icas de cada uno. 1. So wa e SCADA: CIMPLICITY 11 [25] • Requisi os So wa e. Uno de los siguien es sis emas: o Mic oso Windows 10 (32 bi o 64 bi ), P/E/U Edi ions o Mic oso Windows 10 IoT En e p ise (LTSB) – solo la e sión comple a IoT. No las e siones mó iles. o Mic oso Windows 8.1 (32 bi o 64 bi ), P/E/U Edi ions o Mic oso Windows Se e 2019 o Mic oso Windows Se e 2019 Clus e o Mic oso Windows Se e 2016 o Mic oso Windows Se e 2016 Clus e o Mic oso Windows Se e 2012 R2 • Requisi os Ha dwa e: o In el Co e 2 Duo 3.0 GHz o mejo o Mínimo 4 GB de RAM o Mínimo 40 GB de espacio de disco du o lib e • P o ocolos: OPC UA, SQL • P o ocolos abie os: ISA, IEC, OPC • Ex ensiones: VB, .NET, Rich APIs • Pe mi e conexión local emo a con LAN, WAN o conexiones a in e ne incluyendo VPN. 2. So wa e SCADA: iFIX 6.0 [26] • Requisi os so wa e: o Na egado es cuali icados HTML5 o Uno de los siguien es sis emas ope a i os: – Mic oso Windows 10 – Mic oso Windows 8.1 (32-bi o 64-bi ) – Mic oso Windows 7 Embedded S anda d, Se ice Pack 1, pa a iFIX 6.0 sólo licencias inco po adas. Las licencias inco po adas iFIX no ejecu a án en Windows 10 IoT u o os sis emas ope a i os. – Mic oso Windows 7 (32-bi o 64-bi ) – Mic oso Windows Se e 2016 – Mic oso Windows Se e 2012 R2 o So wa e in e az de ed pa a comunicaciones TCP/IP y d i e s I/O. o Un d i e I/O pa a se ido es SCADA. • P o ocolos: OPC UA y HTML5 • P o ee de una API pa a consumi con enido ex e no HTML5 • Pe mi e conexión local emo a con LAN, WAN o conexiones a in e ne incluyendo VPN. Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 46 10. Diseño de la ges ión de usua ios pa a el acceso al so wa e. El sis ema SCADA que se desa olla en es e p oyec o puede e se a ec ado si a ios usua ios dis in os hacen uso de sus unciones de mane a simul ánea. Po es e mo i o es impo an e ges iona los usua ios que ienen acceso al sis ema. 11. De inición de las a iables del sis ema SCADA. Es a a ea se en oca al ámbi o de la p og amación in e na del sis ema de con ol y isualización. 12. Redacción del documen o T abajo Fin de G ado. Es la úl ima a ea ealizada y donde se e leja el abajo in e ido en el p oyec o. Es la a ea que más iempo ha consumido, pe o con poca di e encia espec o de la p ime a a ea ealizada, la a ea de es udia el so wa e que se u iliza pa a el diseño del sis ema de con ol y isualización SCADA. Figu a 19. Plani icación empo al Capí ulo 1. In oducción 1.8 Es uc u a del documen o 47 1.8 ESTRUCTURA DEL DOCUMENTO Es e documen o sob e el T abajo Técnico p esen ado como T abajo Fin de G ado p esen a cua o capí ulos p incipales. Todos ellos son ele an es pa a una comp ensión sob e odos los aspec os que han lle ado a la ealización de es e p oyec o, las ases de desa ollo de es e y las conclusiones ob enidas a pa i del mismo. Es os capí ulos p incipales son: • Capí ulo I. In oducción Con iene aspec os como la mo i ación del p oyec o, el con ex o y el esumen de esul ados. Se a a de un apa ado necesa io pa a comp ende el en o no que odea la ealización de es e p oyec o. • Capí ulo II. Ma e iales y mé odos En es e capí ulo se en a más en de alle espec o a los componen es écnicos del p oyec o, los equipos que se in eg an con sus espec i as ca ac e ís icas y el ecu so so wa e empleado pa a el desa ollo del p oyec o. • Capí ulo III. Resul ados En él se p esen a con de alle odo lo ob enido a pa i del abajo ealizado sob e el p oyec o. Se de ine cada uno de los aspec os desa ollados. • Capí ulo IV. Conclusión y abajos u u os En es e úl imo capí ulo se discu e de o ma obje i a la uncionalidad del p oyec o y sus posibles mejo as. Además, se elaciona con los conocimien os adqui idos a lo la go del es udio del G ado en Ingenie ía Eléc ica y cómo es os conocimien os han sido ú iles pa a el desa ollo del p oyec o. Po úl imo, se plan ean p oyec os que pueden desa olla se a pa i de es e, mejo ándolo y ampliando el campo de es udio. A pa e de los cua o capí ulos p incipales, el documen o cons a de un índice de con enidos donde se obse an odos los apa ados y subapa ados del documen o, un índice de igu as pa a ubica las imágenes que se usan como apoyo al ex o du an e la edacción y un lis ado de e e encias bibliog á icas. Capí ulo 2. Ma e iales y mé odos 49 CAPÍTULO II MATERIALES Y MÉTODOS Capí ulo 2. Ma e iales y mé odos 2.1 Emplazamien o 51 2 CAPÍTULO II. MATERIALES Y MÉTODOS Es e capí ulo se di ide en es secciones p incipales. En la p ime a, se desc ibe el emplazamien o donde se ubica á el sis ema de con ol y isualización SCADA, se es udia la dis ibución de las di e en es zonas a ene en cuen a en el con ol de la na e. En el segundo apa ado se es udian las ca ac e ís icas de los equipos más ele an es pa a el sis ema y la ins alación. Po úl imo, se desc iben las unciones del p og ama so wa e escogido pa a el desa ollo del SCADA. De es a o ma se puede en a comple amen e en el con ex o de es e documen o, es deci , se conoce á el dónde y el con qué a la ho a de ealiza el p oyec o. 2.1 EMPLAZAMIENTO El p oyec o iene el obje i o de diseña el sis ema de con ol y moni o ización de una na e que o ma pa e del campus de la Uni e sidad de Alme ía. Es a uni e sidad iene su di ección en Ca e e a Sac amen o, s/n, 04120 La Cañada de San U bano, Alme ía. En su ecin o se encuen a la ins alación que se es udia en es e documen o. Se a a de un labo a o io des inado a la docencia e in es igación en el ámbi o de la ingenie ía eléc ica, y den o del campus de la Uni e sidad de Alme ía, se encuen a en la na e V del Ci e IV. Figu a 20. Plano de dis ibución en plan a La dis ibución del labo a o io se di ide en seis zonas des inadas a dis in as unciones. Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 52 1. La zona 1 es á des inada a la docencia. Se equipa con mesas y sillas pa a el alumnado, un equipo de p oyección pa a p esen a apoyo isual du an e las ho as lec i as y equipos in o má icos pa a se u ilizados po los es udian es. 2. La segunda zona es donde se encuen a el cen o de ans o mación del labo a o io. Es á compues a po un ans o mado que adap a á la ensión de suminis o desde la zona de al a ensión del cen o de ans o mación de la uni e sidad más ce cano pa a ob ene una ensión de 400 V que se di igi á al cuad o gene al de al a ensión. Es e cuad o ambién se encuen a en es a zona de la na e y su salida conec a con el cuad o gene al de baja ensión. Al cuad o gene al de baja ensión ambién se conec a la pa e de baja ensión del cen o de ans o mación de la uni e sidad más ce cano. Po úl imo, el cuad o gene al de baja ensión se enca ga de suminis a la ene gía eléc ica a la ins alación. Se á posible conec a lo y desconec a lo pa a in e umpi el suminis o. Po o o lado, en el caso en el que se suminis e, es a elec icidad pod á se de baja ensión o al a ensión, pe o nunca de las dos simul áneamen e. 3. La zona 3 es la zona de ene gías eno ables. En ella se encuen an los egulado es de ca ga de las gene aciones eólica y sola , que adap an la ene gía eno able p oducida po es as uen es has a una ensión de 12 V. Se ienen un o al de es egulado es pa a la ene gía eólica, uno pa a cada ae ogene ado , y es egulado es pa a la ene gía sola o o ol aica, uno pa a cada g upo de paneles. Cada g upo de paneles o o ol aicos con iene 6 paneles, y en o al se ienen 18 paneles o o ol aicos en la ins alación. La ensión de 12 V a la que adap an la elec icidad los egulado es de ca ga de la gene ación eno able co esponde a la ensión del bus de co ien e con inua del labo a o io, que es el que dis ibuye la elec icidad a es a ensión hacia las ba e ías y/o hacia los in e so es. Los in e so es son es equipos mono ásicos des inados a la adap ación de los 12 V de co ien e con inua en co ien e al e na des inada a los consumos de la ins alación. Es os pueden combina se pa a suminis a co ien e i ásica des asando sus ases 120° unas de o as. En es a zona ambién se encuen an los equipos des inados a mejo a la calidad del suminis o eléc ico. Es os son la ba e ía de condensado es y los il os ac i os. La ba e ía de condensado es se enca ga de disminui el consumo de ene gía eac i a en el labo a o io que a ec a di ec amen e al consumo de po encia de los equipos, mien as que los il os ac i os cen an su ac i idad en la eliminación de a mónicos en la señal con el obje i o de elimina los pe judiciales pa a la ansmisión de es a ene gía y pa a los apa a os. 4. La cua a zona es donde se encuen a la zona de consumos indus iales y mo o es. Son ca gas pesadas que consumen una can idad impo an e de ene gía eléc ica y que se án moni o izados con el obje i o de conoce las ca ac e ís icas del consumo en iempo eal. 5. La zona 5 con iene los consumos de ipo hoga . Es e ipo de consumos consumen menos ene gía eléc ica, luego son menos c í icos pa a la ins alación, pe o son los más comunes en las poblaciones. También se án moni o izados, al igual que los consumos de ipo indus ia. La zona es á o mada po es g upos hoga con ca gas que a ían en cada momen o y que se án de in e és de es udio pa a los alumnos que asis an a docencia en es a na e. 6. Es a úl ima zona es donde se ubica á el sis ema SCADA diseñado en es e p oyec o. Se a a de la zona de con ol y en ella se ubica á ambién el con olado lógico p og amable que ges iona la en ada y salida de in o mación, desde los consumos y p oducción has a el so wa e de con ol y isualización y ice e sa. Dispone de una pan alla de mayo dimensión desde la que Capí ulo 2. Ma e iales y mé odos 2.1 Emplazamien o 53 se pod á accede a los pa áme os de la ene gía p oducida y gene ada en el labo a o io, a la ez que se pod án con ola las pa es c í icas de la ins alación des inadas al suminis o de ene gía eléc ica. Po úl imo, es impo an e menciona que cada zona, excep o la 1 y la 6, dispond án de una cabece a con a je as de en adas de da os p epa adas pa a en ia la in o mación pe inen e a un con olado lógico p og amable (PLC) po el que se ges ionan los da os de en ada y salida del sis ema. El obje i o de equipa es as zonas con sus p opias cabece as y a je as es ag upa la in o mación sob e el es ado de la ins alación po á eas y ob ene así una mejo o ganización. Las unciones del PLC, las cabece as y las a je as de en adas y salidas de da os se desc iben con más de alles en la sección de “Equipos”. Capí ulo 2. Ma e iales y mé odos 2.2 Equipos 55 2.2 EQUIPOS En es e apa ado se es udian las ca ac e ís icas p incipales de los equipos que o man pa e de la ins alación que se quie e con ola . Son de especial in e és los apa a os gene ado es de ene gía eléc ica y los equipos de los que se ob iene la in o mación necesa ia pa a el diseña el sis ema de con ol y isualización SCADA. Se comenza á desc ibiendo las ca ac e ís icas de las uen es de p oducción de ene gía eléc ica eno ables p esen es en la ins alación. Ae ogene ado Bo nay 1500 [32] Figu a 21. Ae ogene ado Bo nay 1500 El labo a o io cons a de es ae ogene ado es de es e ipo. Con ellos es posible ob ene ene gía eléc ica a pa i de la ene gía ciné ica del ien o. Los ae ogene ado es gene an ene gía eléc ica i ásica a 220 V, que debe á se ans o mada po los egulado es de ca ga y los in e so es an es de llega a los consumos. Es os equipos se desc ibi án más adelan e en es e miso apa ado. Es e modelo de ae ogene ado p esen a di e sas especi icaciones, sin emba go, se p es a á especial a ención a las e e idas a é minos eléc icos y condiciones de elocidad del ien o, que son las que a ec an di ec amen e al con ol de la ins alación que se es udia en es e p oyec o. Especi icaciones eléc icas: • Al e nado i ásico de imanes pe manen es de neodimio. • Po encia nominal de 1500 W. • Vol aje de la co ien e al e na p oducida de 220 V. • Re oluciones admisibles de las aspas de 700 pm. Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 62 Figu a 29. Va iado de ecuencia de CA Powe Flex • Valo es de ensión que consume el sis ema. • Valo es de co ien e que consume el sis ema. • Po encia ac i a consumida. • Velocidad en pm del mo o con olado. • Como da os écnicos gene ales, caben des aca : • En ada analógica independien e del es o. • En adas digi ales, algunas de ellas p og amables. • En ada analógica seleccionable en e 0-10 V ó 0-20 mA. • Salida de elé que se u iliza pa a indica las condiciones del a iado , mo o o lógica. En el sis ema se end án a iado es de ecuencia pa a los mo o es del á ea de consumo indus ial. De ellos se ob end án los da os necesa ios de consumo a ene en cuen a en el SCADA a la ho a de oma decisiones de con ol. PLC CX5010 Beckho [36] El con olado lógico p og amable se enca ga de ecibi los da os de los equipos desc i os an e io men e pa a o ece los al PC desde donde se almacena án y en ia án al sis ema SCADA. Se a a del sumide o de in o mación de odos los da os ecogidos en p oducción y consumo. Figu a 30. PLC Beckho Capí ulo 2. Ma e iales y mé odos 2.2 Equipos 63 Además de llega a él la in o mación pe inen e conocida como da os de en ada, desde él se emi en las ó denes de con ol hacia los ac uado es ubicados en la ins alación. En el labo a o io se dispone de un PLC de es e ipo, que se á el enca gado de maneja el lujo de in o mación, es deci , de en adas y salidas del sis ema. Las p incipales ca ac e ís icas de es e con olado son: • Conexión di ec a a a és de comunicación Beckho Bus o po e minales E he CAT. • Con iene posibilidad de conexiones ipo: o PROFUBUS o CANopen o De iceNe o RS232, RS422/RS485 o E he ne /IP o PROFINET RT o E he CAT • P esen a cua o in e aces USB 2.0. • Sis emas ope a i os compa ibles: o Windows CE o Windows Embedded S anda d • Almacenamien o po a je a Compac Flash, espaldado po un SAI de 1 segundo en la ecopilación de da os. La memo ia in e na de es e ipo, ipo Flash, es de 128 MB. • Memo ia in e na p incipal: 512 MB RAM. • Fuen e de alimen ación: 24 Vcc pudiendo a ia en e -15% y +20%. • Suminis o de co ien e pa a los e minales en ada/salida (I/O): 2 A. • Máxima pé dida de po encia: 12 W. • Tempe a u a de ope ación: -25 a 60°C. • Puede u iliza se como un pode oso sis ema de con ol al pode se ope ado con o sin isualización u ilizando el so wa e TwinCAT. Es e es el so wa e u ilizado en es e p oyec o pa a el diseño del sis ema SCADA del labo a o io. Como se ha mencionado, el PLC es un puen e en e el sis ema de con ol y isualización SCADA y los pe i é icos ins alados en el labo a o io. Pa a el á ico de in o mación se u iliza el sis ema de pe i e ia descen alizada, es o quie e deci que la in o mación de en adas y salidas se ealiza desde a ios pun os del labo a o io y se comunican a a és de un bus de elecomunicaciones, no po cable ísico. La comunicación po bus de in o mación es simila a la u ilización de un cable de ed pa a hace que llegue el in e ne a los po á iles. En es e caso, se puede escoge accede a in e ne a a és del cable o po wi i. Es a analogía se u iliza pa a comp ende los buses de comunicación. Todos los elemen os del sis ema que o man pa e de la comunicación indus ial ansmi en in o mación en o ma de en adas o salidas digi ales. La única excepción es el caso de la in o mación pe inen e a los seguido es sola es ins alados en los g upos de paneles o o ol aicos. Pa a es os da os se u iliza án en adas y salidas analógicas. El PLC se equipa de una a je a pa a ealiza la lec u a y esc i u a de da os digi ales y analógicos pa a así pode ob ene in o mación sob e el es ado de la ins alación y ansmi i las ó denes de con ol a los ac uado es. La a je a es el modelo EK1100 | E he CAT Couple . En la ins alación se dispone de una cabece a de es e ipo pa a cada zona del labo a o io. El obje i o es pode ecoge da os de mane a descen alizada pa a luego en ia los odos al mismo PLC, de es a mane a cada cabece a ecoge á y emi i á los da os pe inen es a la zona donde se encuen e asociada. Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 64 Figu a 31. EK1100 | E he CAT Couple Es e EK1100 | E he CAT Couple se u iliza el p o ocolo E he CAT pa a sus comunicaciones indus iales. Algunas de sus ca ac e ís icas adicionales son: • Pe mi e una dis ancia en e las comunicaciones de 100 me os • Núme o de e minales E he CAT, has a 65534 • Tiempo de e aso en las comunicaciones de 1 mic osegundo • Tasa de ans e encia de da os de 100 Mbi po segundo • Requie e una uen e de alimen ación de 24 Vcc pe mi iendo un e o en e el -15% y el +20% Se dispone, po an o, de una cabece a EK1100 | E he CAT Couple pa a cada zona de la ins alación. Cada una de es as cabece as iene una a je a de en ada de da os digi ales y de salida de da os digi ales pa a en ia in o mación al PLC y ecibi in o mación de es e. Además, la cabece a de la zona de ene gías eno ables con iene una a je a de en adas analógicas. Es o se debe a la na u aleza analógica de los seguido es sola es. Las a je as de en adas digi ales u ilizadas son del ipo EL1809 | HD E he CAT. Disponen de 16 canales de en adas digi ales de in o mación con un ol aje de en ada de 24 Vcc. Figu a 32. Ta je a EL1809 Figu a 33. Ta je a EL2809 Figu a 34. Ta je a EL3054 Capí ulo 2. Ma e iales y mé odos 2.2 Equipos 65 Las a je as de salidas digi ales son del ipo EL2809 | HD E he CAT Te minal y ambién disponen de 16 canales, es a ez de salidas digi ales. Su ol aje necesa io son 24 Vcc y 0,5 A. Po úl imo, las a je as de en adas analógicas son del ipo EL3054. Disponen de cua o canales de en adas analógicas con una in ensidad desde 4 mA a 20 mA. Se ha decido u iliza es e PLC en la ins alación ya que es el más compa ible con la aplicación de con ol y isualización SCADA empleada pa a el p oyec o. Po o o lado, las a je as de en adas y salidas escogidas son básicas a la ez que son de al a densidad, es deci , p esen an un núme o de en adas y salidas ele ado. Es o es necesa io pa a la ins alación, donde se maneja g an can idad de da os. Ba e ías es aciona ias TOPzS anslucidas-Bo nay [37] Figu a 35. Ba e ías es aciona ias TOPzS ME El labo a o io dispone de 18 ba e ías ag upadas en módulos de 6 de modo que cada módulo p opo ciona una ensión de 12 V. Se iene un o al de es módulos de ba e ías de 12 V. Es os módulos son ca gados a pa i del bus de co ien e con inua y es decisión de los in e so es di igi esa co ien e del bus a las ba e ías. Las ca ac e ís icas esenciales de es e equipo son: • Capacidad nominal a 20°C: 265 Ah. • Sin limi ación de in ensidad máxima. • Tensión de lo ación de 2,23 V/celda con un e o del 1%. • Ca ga inicial en e 2,35 y 2,4 V po elemen o. • Ciclos de desca ga: 1200. • Elec oli o de ácido sul ú ico de densidad 1,24 g/m3. • Tempe a u a de uncionamien o en e 10 y 30°C. • Au o desca ga del 3% mensual a 20°C. Es impo an e ene en cuen a que en el manual de usua io se indica que deben de e i a se ca gas supe io es al 80% pa a p e eni el desgas e excesi o de las ba e ías. Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 66 Ba e ías de condensado es Va Se Easy [38] Figu a 36. Ba e ías de condensado es Va Se Easy En el labo a o io es udiado en es e p oyec o se encuen a ins alada una ba e ía de condensado es. Es a ba e ía se enca ga de disminui la can idad de po encia eac i a consumida en la ins alación. La po encia que se consume po los apa a os en el labo a o io es po encia ac i a y la componen e eac i a de la po encia apa ece cuando las ca gas induc i as aumen an el ac o de po encia. Cuan o mayo sea el ac o de po encia mayo se á la po encia necesa ia a suminis a pa a que los consumos ob engan la pa e de po encia ac i a que necesi an. Cuan o meno sea el ac o de po encia la po encia ac i a compond á la mayo pa e de la po encia suminis ada, con lo que disminui án las pé didas en la ene gía eléc ica anspo ada. Se necesi a, po an o, que cuando el ac o de po encia aumen e an o que la po encia eac i a suponga una pa e conside able de la po encia suminis ada a los consumos, exis a una o ma de compensa el sis ema pa a disminui el ac o de po encia. Es o se ealiza con la ba e ía de condensado es. Las ca ac e ís icas p incipales de es as ba e ías son: • Tensión asignada de 400 V i ásicos a 50 Hz • Tensión nominal del condensado : 415 V • Po encia: 17,5 W • Pé didas in e io es a 2,5 W/kVA • Con iene un au o ans o mado in eg ado de 400/230 V. Es o es de especial in e és ya que la ensión p opo cionada po un in e so mono ásico es de 230. Fil o ac i o pa alelo AFQe-4WF-030M-400 [39] La ins alación de es udio en es e p oyec o cons a de un equipo de il os ac i os. Es os il os, jun o con la ba e ía de condensado es, ienen el obje i o de esol e los p oblemas de calidad eléc ica del suminis o. La ba e ía de condensado es se enca ga de elimina la componen e eac i a de la po encia consumida en el labo a o io y los il os se enca gan se elimina los a mónicos pelig osos de la señal. Los a mónicos en la señal pueden su gi , po ejemplo, po dis o siones en la con e sión de ensión de al e na a con inua y ice e sa. P opo ciona a los consumos co ien e eléc ica con mucha in luencia de a mónicos puede daña los apa a os, hace sal a p o ecciones cuando no sea necesa io, Capí ulo 2. Ma e iales y mé odos 2.2 Equipos 67 sob eca ga los conduc o es po los que se ansmi e es a ene gía y p o oca la pé dida de endimien o de mo o es indus iales. El il o ac i o mejo a la calidad de la onda que llega a los consumos pa a que la calidad de la señal sea lo su icien emen e buena y los apa a os engan una mejo ida ú il, educiendo las a eas de man enimien o. Figu a 37. Fil os ac i os AFQe -4WF-030M-400 Las ca ac e ís icas p incipales de es os il os son: • Capacidad de il ado a co ien es de 30 A • P epa ado pa a ins alaciones de es hilos como es el caso de la ins alación, donde la combinación de los es in e so es puede p opo ciona co ien e i ásica • Rango de ecuencia en e 50 y 60 Hz • Reducción de a mónicos has a 2500 Hz, es deci , el de o den 50 • P esen a un sis ema de equilib ado de co ien es de ase pa a asegu a que la ensión suminis ada po las ases i ásicas sean lo más simila es posibles • Pe mi e la posibilidad de compensa la ene gía eac i a que se consume en la ins alación. Es a úl ima ca ac e ís ica pod ía supone p escindi de la ba e ía de condensado es pa a la compensación de la po encia eac i a cuando el ac o de po encia sea demasiado ele ado. Sin emba go, la ba e ía de condensado es puede o ece es e se icio con mayo capacidad y p ecisión. Po expe iencia se conoce que es más e ec i o u iliza un apa a o especialmen e des inado pa a la unción que se diseña que u iliza un único equipo de múl iples unciones, pe o de meno calidad. Po ello se ha decidido emplea el il o ac i o pa alelo pa a la eliminación de a mónicos de la señal exclusi amen e, mien as que la ba e ía de condensado es se emplea á pa a la compensación de po encia eac i a. Es ación me eo ológica Da is Van age P o2 Plus inalámb ica [40] La es ación me eo ológica ecoge el es ado de las a iables me eo ológicas que a ec an, sob e odo, a las uen es de p oducción eno able del labo a o io. Las a iables que es capaz de medi son: • Velocidad y di ección del ien o. • Tempe a u a y humedad in e io y ex e io . Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 68 • Tempe a u a de sensación y pun o de ocío. • Llu ia ac ual y acumulada dia ia, mensual y anual. • In ensidad de llu ia. • P esión a mos é ica ac ual y endencia. • Radiación sola . • E apo anspi ación. • Radiación e índice UV. • P onós ico me eo ológico. • Fase luna y ho a de pues a y salida del sol. Además, es posible con igu a más de 70 ala mas simul áneas pa a ale a , po ejemplo, sob e ien os ue es que a ec en al co ec o uncionamien o de los ae ogene ado es. Capí ulo 2. Ma e iales y mé odos 2.3 So wa e SCADA TwinCAT 3 69 2.3 SOFTWARE SCADA TWINCAT 3 En es e úl imo apa ado se mues an el so wa e escogido pa a el diseño del sis ema de con ol y isualización SCADA del labo a o io que se es udia en es e p oyec o [41]. Desde el sis ema SCADA se mos a á la in o mación ecogida po las cabece as EK1100 de inidas an e io men e y colocadas en cada una de las zonas de la ins alación. Es a in o mación pasa á p ime o po el con olado lógico p og amable que debe á se compa ible con el sis ema SCADA. Po ello, una de las azones po las que se ha escogido la u ilización de es e so wa e es que se a a del so wa e p opio de Beckho , el ab ican e del PLC u ilizado en el labo a o io pa a la ges ión de en adas y salidas de in o mación en e los ni eles supe io e in e io de comunicación. Po o o lado, el único eque imien o del sis ema pa a pode u iliza el so wa e TwinCAT 3 es que enga un sis ema ope a i o Windows a pa i de Windows 7 o su e sión Windows Embedded. Es impo an e ano a que Windows XP y Windows Embedded Compac no son compa ibles con es e so wa e. El so wa e es compa ible con Windows ya que se basa en la pla a o ma Visual S udio de Mic oso . Además, o a ca ac e ís ica de es e so wa e es que posibili a la comunicación con casi odos los ab ican es de buses de comunicación indus ial. Es os son, po ejemplo: E he ne , E he ne /IP, Modbus o E he CAT. Es as comunicaciones indus iales son las eque idas po los equipos que se encuen an en el labo a o io, po ello es necesa io que el so wa e sea compa ible con odos ellos. También es necesa io ene en cuen a el lenguaje de p og amación u ilizado en el so wa e pa a es ablece las con igu aciones y aplicaciones necesa ias. El so wa e TwinCAT 3 pe mi e p og ama en lenguaje C, C++ y Ma lab®/Simulink®, además de pode adqui i lib e ías ex e nas pa a ob ene nue as he amien as de isualización. Es os lenguajes de p og amación esul an especialmen e amilia es po se los que se han es udiado du an e el g ado uni e si a io. Es a es o a azón más pa a escoge es e so wa e. Po o o lado, la u ilización de es os lenguajes de p og amación implica que el so wa e TwinCAT 3 pe mi e el uso de p og amación de al o ni el, con lenguajes conocidos po la mayo ía, que acili a el desa ollo y el uso de es e so wa e y de su comunicación con el con olado lógico p og amable de la ins alación. O a ca ac e ís ica impo an e de es e so wa e es que p esen a una a qui ec u a basada en PCs. Es o quie e deci que, si se necesi a u iliza o denado es más po en es pa a u u as aplicaciones complejas, es posible hace lo median e la adquisición de una licencia ap opiada. También es impo an e ano a que el so wa e TwinCAT 3 es g a ui o, o a azón más pa a decan a se po es a opción. Po úl imo, TwinCAT 3 o ece la opción de ins ala un se ido web con el que se ía posible obse a la in e az homb e máquina (HMI) del sis ema de con ol y isualización SCADA desde e minales ác iles es ánda . Es os pueden se po ejemplo able as o mó iles. Es a úl ima ca ac e ís ica llama especialmen e la a ención po su lexibilidad y mode nidad. En el ámbi o en el que se diseña el sis ema SCADA, se p e é que sea consul ado y u ilizado po un núme o conside able de pe sonas, alumnos y docen es, po lo que es a úl ima opción esul a ía de g an ayuda pa a el con ol de la ins alación desde múl iples disposi i os accesibles. Capí ulo 3. Resul ados 71 CAPÍTULO III RESULTADOS Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 78 Figu a 39. Ven ana Home SCADA En la pan alla se obse an los da os gene ales de consumo y suminis o de o ma sepa ada. En la pa e supe io izquie da se mues a el alo de la po encia ac i a, en a ios, consumida en iempo eal po odos los consumos. Luego, sob e el icono de cada g upo consumido se mues a el alo en iempo eal de la po encia ac i a consumida. Es os g upos son el g upo de hoga es, el g upo de indus ia y el g upo de mo o es. Po o o lado, bajo los consumos se mues an los alo es de la po encia apo ada a la ins alación po la ed pública de dis ibución de la uni e sidad y de la po encia gene ada po las uen es de p oducción eno ables, ambas en a ios. G acias a es os da os, es posible conoce qué acción de la ene gía que llega a los consumos es eno able y qué acción es p oceden e de la ed. En la g á ica Balance de suminis o se obse a la compa ación de es os alo es, pudiendo ob ene cuán o se aho a cada día y a lo la go del mes g acias a las uen es de gene ación eólica y sola o o ol aica. En la esquina in e io de echa se mues an los da os en iempo eal de las magni udes ecogidas po la es ación me eo ológica, así como los his ó icos de es os alo es en el úl imo día, semana, mes o ango de echas escogida en el calenda io de o ma manual. Es os alo es son: • Tempe a u a en g ados cen íg ados (°C) • Velocidad del ien o en me os po segundo (m/s) • Radiación sola en a ios po me o cuad ado (W/m2) • P esión en kilo pascales (kPa) • Da os sob e p ecipi aciones en milíme os po ho a (mm) • Humedad en po cen aje (%) Po úl imo, a la misma al u a que las uen es de p oducción, se encuen an los da os sob e la calidad de suminis o, es deci , sob e el es ado de la ba e ía de condensado es y los il os ac i os. Los dos pilo os colocados sob e el cuad o de ex o indican si se encuen an ope a i os es os sis emas de ec i icado. Po o o lado, en la pa e in e io se puede pulsa el bo ón Ve de alles pa a ab i la siguien e en ana. Capí ulo 3. Resul ados 3.2 Diseño del sis ema SCADA 79 3.2.3 CALIDAD DE SUMINISTRO En es a pan alla se mues an los da os cla e de la ins alación que se deben conoce an es de oma la decisión de ac i a o desac i a la ba e ía de condensado es o los il os ac i os. La ba e ía de condensado es se u iliza pa a co egi el consumo de po encia eac i a de la ins alación. Es a po encia p o oca el aumen o de la po encia consumida sin u iliza se pa a abas ece los consumos, po ello in e esa que la po encia eac i a sea la mínima posible. Po o o lado, los il os ac i os se u ilizan pa a ob ene una o ma de onda lo menos desigual posible, eliminando los a mónicos p oblemá icos pa a el uncionamien o de los apa a os consumido es en la ins alación. Ambos equipos se u ilizan pa a mejo a la calidad del suminis o de ene gía eléc ica en el labo a o io. Figu a 40. Ven ana Calidad de Suminis o SCADA Po un lado, en la sección de ba e ía de condensado es se incluyen las siguien es uncionalidades: • Valo es en iempo eal del ol aje e in ensidad de la co ien e suminis ada, así como el ángulo de des ase en e ellos. • G á ico de los alo es en los úl imos minu os de la po encia ac i a y eac i a consumida en la ins alación. • No i icación de allo en la ba e ía de condensado es con el co espondien e pilo o que se enciende cuando hay uno o más allos y se apaga al soluciona se es os. • Bo ón de encendido y apagado de la ba e ía de condensado es con su espec i o pilo o indicado . Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 80 Po o o lado, en la zona de il os ac i os, se mues an los da os que se necesi an pa a oma la decisión de ac i a los o desac i a los u ilizando el bo ón pe inen e en la esquina supe io de echa. Es os da os que se mues an son: Además, ambién p esen a una unción de no i icaciones de allo, al igual que la pa e de la ba e ía de condensado es. 3.2.4 DATOS EN TIEMPO REAL La siguien e pan alla con su bo ón accesible en el pie de pan alla es la en ana de da os en iempo eal. Es a sección mues a los ecogidos cada co o pe iodo de iempo, po ejemplo, cada minu o, de las uen es y consumos de ene gía de la na e. La pan alla se encuen a di idida po la mi ad sepa ando la zona de p oducción y la zona de consumos. Figu a 41. Ven ana Da os en Tiempo Real SCADA A con inuación, se explican los da os que pueden obse a se a pa i de es a pan alla y en cada una de las secciones en las que se di ide. PRODUCCIÓN EN TIEMPO REAL Al a ensión Se mues an los pa áme os de ol aje (V), in ensidad (A) y po encia (kW) de la ene gía que se es á consumiendo p o enien e del cen o de ans o mación de la na e. De es e cen o se ob iene elec icidad a 400 V. No se puede consumi simul áneamen e de al a ensión y baja ensión, po ello se indica si se es á consumiendo de al a ensión o no en el indicado de ON/OFF en la esquina supe io Capí ulo 3. Resul ados 3.2 Diseño del sis ema SCADA 81 de echa de la p oducción de al a ensión, es e indicado es un pilo o que se ilumina en el caso de es a suminis ando ene gía a pa i del suminis o de la ed pública de la uni e sidad. Baja ensión Se mues an los pa áme os de ol aje (V), in ensidad (A) y po encia (kW) de la ene gía que se es á consumiendo p o enien e del cen o de ans o mación de la Uni e sidad más ce cano a la na e. No se puede consumi simul áneamen e de al a ensión y baja ensión, po ello se indica si se es á consumiendo de baja ensión o no en el indicado de ON/OFF en la esquina supe io de echa de la p oducción de baja ensión. Eólica Se mues an los pa áme os de ol aje (V), in ensidad (A) y po encia (kW) de la ene gía que se es á consumiendo p o enien e de los ae ogene ado es del sis ema. Como en los casos an e io es, se indica si se es á consumiendo de es os o no g acias al indicado ON/OFF en la esquina supe io de echa de la p oducción eólica. La p oducción eólica se compone de es ae ogene ado es, luego el bo ón indica á OFF cuando no se es é consumiendo ene gía de ninguno de los es. Pa a obse a los de alles de cada ae ogene ado , se puede accede median e el bo ón de e de alles bajo el icono de la p oducción eólica. Sola Se mues an los pa áme os de ol aje (V), in ensidad (A) y po encia (kW) de la ene gía que se es á consumiendo p o enien e de los paneles o o ol aicos del sis ema. Como en los casos an e io es, se indica si se es á consumiendo de es os o no g acias al indicado ON/OFF en la esquina supe io de echa de la p oducción sola . La p oducción sola se compone de dos paneles, luego el bo ón indica á OFF cuando no se es é consumiendo ene gía de ninguno de los dos. Pa a obse a los de alles de cada panel, se puede accede median e el bo ón de e de alles bajo el icono de la p oducción sola . Ba e ías Se mues an los pa áme os de ol aje (V), in ensidad (A) y po encia (kW) de la ene gía que se es á consumiendo de las ba e ías del sis ema. Como en los casos an e io es, se indica si se es á consumiendo de es os o no g acias al indicado ON/OFF en la esquina supe io de echa de la sección de ba e ías. El icono de la ba e ía es cambian e, es deci , se mues a un icono di e en e pa a los po cen ajes en e 0-25%, 25-50%, 50-75% y 75-100%. Bajo el icono indicado de la ca ga de las ba e ías, se mues an los da os conc e os del po cen aje de ca ga de las ba e ías y del es ado de ca ga, es deci , si las ba e ías es án ca gando, desca gando o no se es án u ilizando. CONSUMO EN TIEMPO REAL Hoga Se mues an los pa áme os de ol aje (V), in ensidad (A) y po encia (kW) de la ene gía que se es á consumiendo en la zona de consumos de hoga de la na e. Como en los casos an e io es, se indica si se es á consumiendo en el hoga o no g acias al indicado ON/OFF en la esquina supe io de echa del consumo en hoga . Indus ia Se mues an los pa áme os de ol aje (V), in ensidad (A) y po encia (kW) de la ene gía que se es á consumiendo en la zona de consumos de indus ia de la na e. Como en los casos an e io es, se indica si se es á consumiendo en la indus ia o no g acias al indicado ON/OFF en la esquina supe io de echa del consumo en indus ia. Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 82 Mo o es Se mues an los pa áme os de ol aje (V), in ensidad (A) y po encia (kW) de la ene gía que se es á consumiendo en la zona de consumos de mo o es de la na e. Como en los casos an e io es, se indica si se es á consumiendo en los mo o es o no g acias al indicado ON/OFF en la esquina supe io de echa del consumo en mo o es. INFORMACIÓN SOBRE ESTACIÓN METEOROLÓGICA Se obse an los da os más ele an es pa a la p oducción eólica y sola . Es os da os son los alo es de adiación en W/ m2, la elocidad del ien o en m/s y la di ección del ien o median e una b újula que mues a su di ección en cada momen o. Po úl imo, a pa i de es a en ana se puede accede a los de alles sob e la p oducción eólica y sola , pa a cada ae ogene ado o pa a cada g upo de placas. Las en anas son las siguien es. 3.2.5 MÁS DETALLES DE PRODUCCIÓN EÓLICA En es a en ana se obse an los da os de p oducción conc e os pa a cada uno de los es ae ogene ado es que p opo cionen ene gía eléc ica a la ins alación. A es a en ana solo es posible accede desde la en ana de da os en iempo eal, an e io men e desc i a. En el pie de pan alla se acili a la opción de e ocede a la pan alla an e io , pa a acili a la uel a a la pan alla Da os en iempo eal en caso de no eco da la pan alla a a és de la que se accedió a es a de da os sob e odos los ae ogene ado es. Figu a 42. Ven ana de P oducción Eólica SCADA Capí ulo 3. Resul ados 3.2 Diseño del sis ema SCADA 83 La in o mación y opciones que se o ecen pa a cada ae ogene ado son: • En iempo eal se obse an los alo es de ol aje (V), in ensidad (A), po encia en (kW) y elocidad de gi o ( pm). • En la g á ica se mues a el his ó ico de los diez úl imos minu os de cualquie a de las magni udes medidas en iempo eal. Es elección del usua io. • No i icación de allos en el ae ogene ado a a és del pilo o de allo. Es e se encende á cuando haya un allo en de ec ado en el ae ogene ado y no se apaga á has a soluciona los. Los allos pueden consul a se a a és del bo ón de Fallos si uado debajo de es e pilo o. • Es posible acciona o pa a los mo o es de cada ae ogene ado pulsando sob e el bo ón de Powe , a la de echa de cada en ana. El pilo o encendido indica á que es á ac i o el ae ogene ado . Po o o lado, en la esquina supe io de echa se mues an los da os de la es ación me eo ológica ele an es pa a la p oducción eólica. Es os son el alo de la elocidad del ien o en m/s y la di ección del mismo g acias a la b újula pe inen e. 3.2.6 MÁS DETALLES DE PRODUCCIÓN SOLAR En los de alles de p oducción sola hay una pan alla pa a cada g upo de seis paneles sola es. En el labo a o io se dispone de dos seguido es sola es, luego hay un g upo de placas de las que no se puede con ola la o ien ación. Es a si uación puede se ú il a la ho a de compa a alo es de p oducción de los dis in os g upos y es udia el e ec o de la o ien ación de las placas en la p oducción de ene gía eléc ica. Figu a 43. Ven ana P oducción Sola SCADA Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 84 La in o mación o ecida y las con igu aciones posibles pa a cada g upo de placa son: • Valo es en iempo eal del ol aje de p oducción eléc ica a a és de los paneles o o ol aicos del g upo en V, in ensidad de la p oducción en A, po encia de la p oducción en W y o ien ación del g upo de paneles en g ados. • En la g á ica se pueden mos a el his ó ico de los da os del ol aje, in ensidad o po encia p oducidas en los úl imos diez minu os. • Los bo ones de manual y au omá ico pe mi en deja la eo ien ación de los paneles hacia el pun o de mayo po encia en manos del sis ema au omá ico o modi icándolo manualmen e. Cuando alguna de es as dos opciones es é habili ada se encende á su pilo o co espondien e. • En el caso del modo manual, se á posible modi ica la o ien ación de los paneles in oduciendo el alo co espondien e en el alo de la o ien ación. En el caso en el que, g acias a la b újula, se obse e que no se ha llegado con la su icien e p ecisión a ese alo , se pueden u iliza los bo ones de gi o ho a io y an iho a io pa a modi ica len amen e la o ien ación. Se puede obse a que un g upo de paneles no dispone de la opción de o ien ación manual. Es o es po que se cuen a únicamen e con dos mo o es pa a el gi o de las placas, luego un g upo de placas no p esen a posibilidad en la a iación de la o ien ación. • No i icación de allos en el g upo de paneles a a és del pilo o de allo. Es e se encende á cuando haya un allo de ec ado en el g upo y no se apaga á has a soluciona lo. Los allos pueden consul a se a a és del bo ón de Fallos si uado a la izquie da de es e pilo o. • Es posible acciona o pa a el consumo de la gene ación o o ol aica década g upo de paneles pulsando sob e el bo ón de Powe , a la de echa de cada en ana. El pilo o encendido indica á que es á ac i o el ae ogene ado . Po o o lado, en la pa e in e io de la en ana se mues a el da o más ele an e de la es ación me eo ológica pa a la p oducción o o ol aica, el da o de adiación sola en W/m2. Po úl imo, en la pa e de echa del pie de pan alla se acili a la opción de e ocede a la pan alla an e io , pa a acili a la uel a a la pan alla Da os en iempo eal en caso de no eco da la pan alla a a és de la que se accedió a es a de da os sob e odos los g upos de paneles o o ol aicos. 3.2.7 HISTÓRICO DE DATOS La siguien e pan alla a la que se puede accede desde el pie de en ana es la pan alla His ó ico de da os. En es a pan alla se pueden obse a las g á icas que ep esen an los da os de p oducción, consumo, ba e ías y es ación me eo ológica ecogidos en dis in os pe iodos de iempo. Es impo an e di e encia es a pan alla de la de Da os en iempo eal. A con inuación, se explica qué es posible ob ene en cada sección de es a en ana. Capí ulo 3. Resul ados 3.2 Diseño del sis ema SCADA 85 Figu a 44. Ven ana His ó ico de Da os SCADA HISTÓRICO DE PRODUCCIÓN P oducción eólica En la g á ica se pod án mos a los da os sob e la ene gía p oducida po los ae ogene ado es de ol aje (V), in ensidad (A) y po encia (kW), además de la elocidad de gi o de es os ( pm). Puede elegi se mos a uno de es os da os o a ios, en el caso en el que se desee compa a esul ados. Así mismo, se puede escoge ep esen a los da os de p oducción del ae ogene ado 1, 2, 3 o la combinación deseada. Se deja a elección del usua io la can idad de da os manejables en una misma g á ica. Po úl imo, los da os seleccionados pueden mos a se en dis in os pe iodos de iempo, pudiendo se de un día, una semana, un mes o la elección del pe iodo con la opción de calenda io. P oducción sola En la g á ica se pod án mos a los da os de ol aje (V), in ensidad (A) y po encia (kW) de la ene gía p oducida po los paneles o o ol aicos. Puede elegi se mos a uno de es os da os o a ios, en el caso en el que se desee compa a esul ados. Así mismo, se puede escoge ep esen a los da os de p oducción del panel 1, 2 o ambos simul áneamen e. Se deja a elección del usua io la can idad de da os manejables en una misma g á ica. Po úl imo, los da os seleccionados pueden mos a se en dis in os pe iodos de iempo, pudiendo se de un día, una semana, un mes o la elección del pe iodo con la opción de calenda io. HISTÓRICO DE CONSUMOS Consumo en hoga En la g á ica se pod án mos a los da os de ol aje (V), in ensidad (A) y po encias ac i a y o al (kW) de la ene gía consumida po es a zona de la ins alación. Puede elegi se mos a uno de es os da os o a ios, en el caso en el que se desee compa a esul ados. Los da os seleccionados pueden mos a se en dis in os pe iodos de iempo, pudiendo se de un día, una semana, un mes o la elección del pe iodo con la opción de calenda io. Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 86 Consumo en indus ia En la g á ica se pod án mos a los da os de ol aje (V), in ensidad (A) y po encias ac i a y o al (kW) sob e la ene gía consumida po es a zona de la ins alación. Puede elegi se mos a uno de es os da os o a ios, en el caso en el que se desee compa a esul ados. Los da os seleccionados pueden mos a se en dis in os pe iodos de iempo, pudiendo se de un día, una semana, un mes o la elección del pe iodo con la opción de calenda io. Consumo en mo o es En la g á ica se pod án mos a los da os de ol aje (V), in ensidad (A) y po encias ac i a y o al (kW) sob e la ene gía consumida po es a zona de la ins alación. Puede elegi se mos a uno de es os da os o a ios, en el caso en el que se desee compa a esul ados. Los da os seleccionados pueden mos a se en dis in os pe iodos de iempo, pudiendo se de un día, una semana, un mes o la elección del pe iodo con la opción de calenda io. INFORMACIÓN SOBRE BATERÍAS El icono de la ba e ía a cambiando según su es ado de ca ga, eniendo 4 es ados desde el de sin ba e ía has a el de ba e ía comple a. Pa a ene una in o mación más conc e a sob e su es ado de ca ga se mues a el po cen aje de ca ga del conjun o de ba e ías a la de echa del icono. También se mues a, bajo es a úl ima opción, si las ba e ías se encuen an ca gando, desca gando o si no se es án empleando en el momen o. El his ó ico de da os de la ba e ía se pod án mos a los da os de ol aje (V), in ensidad (A) y po encia (Kw) consumidas de la ba e ía a lo la go del iempo. Puede elegi se mos a uno de es os da os o a ios, en el caso en el que se desee compa a esul ados. Los da os seleccionados pueden mos a se en dis in os pe iodos de iempo, pudiendo se de un día, una semana, un mes o la elección del pe iodo con la opción de calenda io. INFORMACIÓN SOBRE ESTACIÓN METEOROLÓGICA En la g á ica se pod án mos a los da os de empe a u a en g ados cen íg ados, elocidad del ien o (m/s), adiación (W/m2), p ecipi aciones (mm), p esión (kPa) y humedad (%). Puede elegi se mos a uno de es os da os o a ios, en el caso en el que se desee compa a esul ados. Los da os seleccionados pueden mos a se en dis in os pe iodos de iempo, pudiendo se de un día, una semana, un mes o la elección del pe iodo con la opción de calenda io. 3.2.8 ESTADO DEL SISTEMA En es a úl ima en ana se mues a un esumen del es ado de los p incipales componen es que a ec an al uncionamien o de la ins alación. Po un lado, se mues a cuáles de los es ae ogene ado es es án en uncionamien o con su espec i o bo ón Powe y su pilo o asociado. También en cuan o a p oducción, se mues an cuáles de los g upos de seis paneles sola es se encuen an inyec ando co ien e eléc ica al sis ema en el momen o median e el mismo ipo de indicado que pa a la p oducción eólica. Respec o a la p oducción o o ol aica, se puede consul a la o ien ación de los dos g upos de paneles mó iles en la pa e in e io de la pan alla, así como se puede modi ica desde aquí su alo . Capí ulo 3. Resul ados 3.2 Diseño del sis ema SCADA 87 Desde es a en ana ambién es posible acciona o pa a la p oducción de cualquie ae ogene ado o g upo de paneles o o ol aicos. Figu a 45. Ven ana Es ado del Sis ema SCADA Po úl imo, en la pa e de la de echa de es a en ana, se puede decidi el encendido del cuad o gene al de baja ensión, con el que se comenza ía a suminis a ene gía eléc ica a odo el labo a o io. Además, se puede deci la na u aleza de la ensión p opo cionada, pudiendo se al a ensión o baja ensión, así como se escoge la o ma de dis ibución de es a ene gía en la ins alación. Es a dis ibución puede se en línea o en anillo. Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 94 A con inuación, se mues an en de alle los ipos de a iables c eados pa a ag upa in o mación en las a iables globales. Es e ipo de a iables se llaman DTUs en el so wa e TwinCAT 3. Un ejemplo es el caso de los ae ogene ado es, cada ae ogene ado de inido como a iable global es del ipo ae ogene ado . Es e ipo de a iable ag upa la in o mación pe inen e sob e un ae ogene ado . Una ez acla ada es a e minología, se mues an las a iables DTUs de inidas en es e abajo écnico. Va iable ipo Ae ogene ado : Va iables in e nas Tipo Desc ipción ension REAL Mues a el alo de ensión de gene ación del ae ogene ado in ensidad REAL Mues a el alo de in ensidad de gene ación del ae ogene ado pm REAL Velocidad de gi o del ae ogene ado po encia REAL Mues a el alo de po encia de gene ación del ae ogene ado enable BOOL Indicado de si el ae ogene ado es á ac i o o no his o icoae oindi ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico del alo que se desee sob e un ae ogene ado indi idual, pudiendo se es os alo es de ensión, po encia, in ensidad o elocidad de gi o his o icoTension ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de ensión de gene ación del ae ogene ado his o icoIn ensidad ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de in ensidad de gene ación del ae ogene ado his o icoPo encia ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de po encia de gene ación del ae ogene ado his o icoRPM ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de elocidad de gi o del ae ogene ado allo BOOL Indicado de allo en el ae ogene ado Va iable ipo Panel: Va iables in e nas Tipo Desc ipción ension REAL Mues a el alo de ensión de gene ación del g upo de paneles o o ol aicos in ensidad REAL Mues a el alo de in ensidad de gene ación del g upo de paneles o o ol aicos Capí ulo 3. Resul ados 3.3 De inición de a iables 95 po encia REAL Mues a el alo de po encia de gene ación del g upo de paneles o o ol aicos o ien acion REAL O ien ación del g upo de paneles manual REAL Indicado del es ado de si se encuen a con igu ada la o ien ación del g upo de paneles en modo manual o no au oma ico BOOL Indicado del es ado de si se encuen a con igu ada la o ien ación del g upo de paneles en modo au omá ico o no jogho a io BOOL Indicado de si se es á modi icando la o ien ación median e el bo ón manual jog en sen ido ho a io o no jogan iho a io BOOL Indicado de si se es á modi icando la o ien ación median e el bo ón manual jog en sen ido an iho a io o no enable BOOL Indicado de si el g upo de paneles es á ac i o o no his o icosola indi ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico del alo que se desee sob e un g upo de paneles indi idual, pudiendo se es os alo es de ensión, po encia o in ensidad his o icoTension ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de ensión de gene ación del g upo de paneles o o ol aicos his o icoIn ensidad ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de in ensidad de gene ación del g upo de paneles o o ol aicos his o icoPo encia ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de po encia de gene ación del g upo de paneles o o ol aicos allo BOOL Indicado de allo en el g upo de paneles o o ol aicos Va iable ipo Ba e ia: Va iables in e nas Tipo Desc ipción ension REAL Mues a el alo de ensión de suminis o de las ba e ías de la ins alación in ensidad REAL Mues a el alo de in ensidad de suminis o de las ba e ías de la ins alación Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 96 po encia REAL Mues a el alo de po encia de suminis o de las ba e ías de la ins alación ca ga REAL Po cen aje de ca ga disponible de las ba e ías enable BOOL Indicado de si las ba e ías se encuen an ac i as o no es ado STRING Es ado de las ba e ías: ca gando, suminis ando o ninguna de las dos his o icoTension ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de ensión de suminis o de las ba e ías de la ins alación his o icoIn ensidad ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de in ensidad de suminis o de las ba e ías de la ins alación his o icoPo encia ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de po encia de suminis o de las ba e ías de la ins alación Fo o25 BOOL Imagen de ba e ía oja cuando quede menos del 25% de la ca ga disponible Fo o50 BOOL Imagen de ba e ía na anja cuando quede en e un 25% y un 50% de la ca ga disponible Fo o75 BOOL Imagen de ba e ía ama illa cuando quede en e un 50% y un 75% de la ca ga disponible Fo o100 BOOL Imagen de ba e ía e de cuando quede más del 75% de la ca ga disponible Va iable ipo Casas: Va iables in e nas Tipo Desc ipción ol aje REAL Mues a el alo de ensión consumida po pa e del consumo ipo hoga in ensidad REAL Mues a el alo de in ensidad consumida po pa e del consumo ipo hoga po encia REAL Mues a el alo de po encia consumida po pa e del consumo ipo hoga enable BOOL Indicado de si el consumo hoga se encuen a ac i o o no his o icoTension ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de ensión consumida po pa e del consumo ipo hoga his o icoIn ensidad ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de in ensidad consumida po pa e del consumo ipo hoga Capí ulo 3. Resul ados 3.3 De inición de a iables 97 his o icoPo encia ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de po encia consumida po pa e del consumo ipo hoga Va iable ipo Indus ia: Va iables in e nas Tipo Desc ipción ol aje REAL Mues a el alo de ensión consumida po pa e del consumo ipo indus ia in ensidad REAL Mues a el alo de in ensidad consumida po pa e del consumo ipo indus ia po encia REAL Mues a el alo de po encia consumida po pa e del consumo ipo indus ia enable BOOL Indicado de si el consumo indus ia se encuen a ac i o o no his o icoTension ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de ensión consumida po pa e del consumo ipo indus ia his o icoIn ensidad ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de in ensidad consumida po pa e del consumo ipo indus ia his o icoPo encia ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de po encia consumida po pa e del consumo ipo indus ia Va iable ipo Mo o es: Va iables in e nas Tipo Desc ipción ol aje REAL Mues a el alo de ensión consumida po pa e del consumo ipo mo o in ensidad REAL Mues a el alo de in ensidad consumida po pa e del consumo ipo mo o po encia REAL Mues a el alo de po encia consumida po pa e del consumo ipo mo o enable BOOL Indicado de si el consumo mo o se encuen a ac i o o no his o icoTension ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de ensión consumida po pa e del consumo ipo mo o Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 98 his o icoIn ensidad ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de in ensidad consumida po pa e del consumo ipo mo o his o icoPo encia ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de po encia consumida po pa e del consumo ipo mo o Va iable ipo Al a Tensión: Va iables in e nas Tipo Desc ipción ol aje REAL Mues a el alo de ensión de suminis o del ipo al a ensión in ensidad REAL Mues a el alo de in ensidad de suminis o del ipo al a ensión po encia REAL Mues a el alo de po encia de suminis o del ipo al a ensión enable BOOL Indicado de si el suminis o de al a ensión se encuen a ac i o o no Va iable ipo Baja Tensión: Va iables in e nas Tipo Desc ipción ol aje REAL Mues a el alo de ensión de suminis o del ipo baja ensión in ensidad REAL Mues a el alo de in ensidad de suminis o del ipo baja ensión po encia REAL Mues a el alo de po encia de suminis o del ipo baja ensión enable BOOL Indicado de si el suminis o de baja ensión se encuen a ac i o o no Va iable ipo Red: Va iables in e nas Tipo Desc ipción ension REAL Mues a el alo de ensión de suminis o po pa e de la ed de la uni e sidad in ensidad REAL Mues a el alo de in ensidad de suminis o po pa e de la ed de la uni e sidad Capí ulo 3. Resul ados 3.3 De inición de a iables 99 po encia REAL Mues a el alo de po encia de suminis o po pa e de la ed de la uni e sidad enable BOOL Indicado de si el suminis o po pa e de la ed de la uni e sidad se encuen a ac i o o no his o icoPo encia ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de alo es de po encia suminis ada a la ins alación po pa e de la ed de la uni e sidad Va iable ipo Ba Condensado e: Va iables in e nas Tipo Desc ipción ension REAL Tensión que egis a la ba e ía de condensado es in ensidad REAL In ensidad que egis a la ba e ía de condensado es des ase REAL Des ase o ac o de po encia en la ins alación pac i a REAL Po encia ac i a egis ada po la ba e ía de condensado es p eac i a REAL Po encia eac i a egis ada po la ba e ía de condensado es enable BOOL Indicado de si se encuen a ac i a o no la ba e ía de condensado es allo BOOL Indicado de allo en la ba e ía de condensado es Va iable ipo Fil os: Va iables in e nas Tipo Desc ipción ol aje REAL Tensión que egis a el il o ac i o sob e el suminis o de ene gía a la ins alación in ensidad REAL In ensidad que egis a el il o ac i o sob e el suminis o de ene gía a la ins alación enable BOOL Indicado de si se encuen a ac i o o no el il o ac i o allo BOOL Indicado de allo en el il o ac i o Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 100 Va iable ipo Es acionme eo: Va iables in e nas Tipo Desc ipción adiacion REAL Mues a el alo de adiación egis ado po la es ación me eo ológica del labo a o io ien o REAL Mues a el alo de elocidad del ien o egis ado po la es ación me eo ológica del labo a o io empe a u a REAL Mues a el alo de empe a u a egis ado po la es ación me eo ológica del labo a o io humedad REAL Mues a el alo de humedad egis ado po la es ación me eo ológica del labo a o io p esion REAL Mues a el alo de p esión egis ado po la es ación me eo ológica del labo a o io llu ia REAL Mues a el alo de llu ia egis ado po la es ación me eo ológica del labo a o io his o icoRadiacion ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de adiación egis ados po la es ación me eo ológica del labo a o io his o icoV ien o ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de elocidad del ien o egis ados po la es ación me eo ológica del labo a o io his o icoTempe a u a ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de empe a u a egis ados po la es ación me eo ológica del labo a o io his o icoHumedad ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de humedad egis ados po la es ación me eo ológica del labo a o io his o icoP esion ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de p esión egis ados po la es ación me eo ológica del labo a o io his o icoLlu ia ARRAY [1..100] OF REAL His ó ico de los alo es de llu ia egis ados po la es ación me eo ológica del labo a o io Capí ulo 3. Resul ados 3.4 Ges ión de usua ios 101 3.4 GESTIÓN DE USUARIOS Es e apa ado es especialmen e ele an e debido a la can idad de pe sonas que pueden accede al sis ema de con ol y isualización SCADA. Se ha diseñado un sis ema de ges ión de usua ios pa a decidi quiénes pod án ealiza ac i idades de con ol y quiénes sólo de isualización. Las ope aciones de con ol son las e e idas a la modi icación de la con igu ación de la ins alación. Pudiendo se la pues a en ma cha y pa o de las uen es de ene gía eno ables, la conexión o desconexión de la ba e ía de condensado es y il os ac i os, la decisión sob e si la alimen ación de la ins alación se á en al a o baja ensión o si la dis ibución de la ene gía eléc ica po el labo a o io se ealiza á en o ma de línea o anillo. Figu a 46. Ges ión de usua ios Los ipos de usua ios de inidos son los siguien es: • Adminis ado : Pod á ealiza ope aciones de con ol sob e p oducción eno able, il os ac i os y ba e ías de condensado es y con igu ación de la dis ibución. Además, pod á modi ica los usua ios exis en es y de ini nue os. Tiene pleno con ol sob e el sis ema SCADA, incluyendo la modi icación de las isualizaciones, la dis ibución de la disposición de la in o mación, la modi icación en la de inición de a iables y la asignación de es as a iables a los bo ones e in e up o es del sis ema SCADA. Además, se ha es ablecido un iempo lími e en el que, si no se ha ce ado sesión del usua io adminis ado , se ce a á au omá icamen e en es ho as. Es o e i a que o os usua ios puedan accede a las ca ac e ís icas que p esen an los adminis ado es en cuan o a con ol y isualización de la ins alación sin el debido pe miso. • Visualización: Los usua ios de es e ipo sólo pod án isualiza los da os mos ados po el sis ema SCADA. Pod án na ega po odas las en anas, pe o no pod án ealiza acciones de con ol. El obje i o de de ini es e ipo de usua io es que, cuando se acceda al SCADA desde más de un moni o y po pe sonas di e en es, no se modi ique la con igu ación de la ins alación simul áneamen e desde a ios equipos, ya que p o oca ía el mal uncionamien o de es a. • Man enimien o: Es e úl imo ipo de usua io pod á ealiza odas las acciones de con ol, al igual que el adminis ado , pe o no pod á modi ica las a iables del sis ema ni las isualizaciones del SCADA. Es o signi ica que solo se le pe mi e conec a o desconec a las uen es de p oducción y modi ica la con igu ación de la ins alación desde sus espec i os in e up o es en la pan alla. Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 102 Además, se han de inido a modo de ejemplo a ios usua ios de los di e en es ipos pa a pode accede al SCADA con di e en es p es aciones. De es a mane a, los usua ios Isabel y Docen e son del ipo Adminis ado , Alumno es del ipo Visualización y Man enimien o es del ipo Man enimien o. Capí ulo 4. Conclusión y abajos u u os 103 CAPÍTULO IV CONCLUSIÓN Y TRABAJOS FUTUROS Diseño del sis ema SCADA de un nue o labo a o io en la Uni e sidad de Alme ía 110 [16] A. G. C is ian D agoş Dumi u, «SCADA based so wa e o enewable ene gy managemen sys em,» P ocedia Economics and Finance , ol. 3, pp. 262-267, 2012. [17] aula21, «Qué son las edes de comunicación indus ial,» aula21, cen o de o mación écnica pa a la indus ia, [En línea]. A ailable: h ps://www.cu sosaula21.com/que-son- las- edes-de-comunicacion-indus ial/. [Úl imo acceso: 23 04 2020]. [18] OMRON, «Mo icon Nex da ashee ,» [En línea]. A ailable: h ps://asse s.om on.eu/downloads/da ashee /en/ 6/mo icon_nex _da ashee _en.pd . [Úl imo acceso: 22 04 2020]. [19] SIEMENS, «Sys em o e iew,» [En línea]. A ailable: h ps://c4b.gss.siemens.com/ esou ces/images/a icles/d a-i10492-00-7600.pd . [Úl imo acceso: 23 04 2020]. [20] SIEMENS, «In o mación gene al e ins alación,» [En línea]. A ailable: h ps://cache.indus y.siemens.com/dl/ iles/740/109760740/a _962133/ 1/WinCC_Gen e alIn o_Ins alla ion_Readme_es-ES_es-ES.pd . [Úl imo acceso: 23 04 2020]. [21] SIEMENS, «SCADA Sys em,» [En línea]. A ailable: h ps://asse s.new.siemens.com/siemens/asse s/api/uuid:d2bb4a78-e3da-472c-b621- 6bc 1b922035/ e sion:1581935528/b - echnical-p oduc -desc ip ion-3-17-en.pd . [Úl imo acceso: 23 04 2020]. [22] Schneide Elec ic, «Wonde wa e Sys em Pla o m 2017,» [En línea]. A ailable: h ps://sw.a e a.com/hub s/pd /b ochu es/Da ashee _SE-LIO- Wonde wa e_Sys emPla o m2017_05-17.pd . [Úl imo acceso: 25 04 2020]. [23] InduSo Web S udio, «InduSo Web S udio Documen a ion,» [En línea]. A ailable: h p://www.induso .com/Documen a ion. [Úl imo acceso: 25 04 2020]. [24] InduSo Web S udio, «InduSo Web S udio Li e a u e,» [En línea]. A ailable: h ps://www.induso .com/Resou ces/Lib a y/Li e a u e. [Úl imo acceso: 25 04 2020]. [25] GE Digi al, «CIMPLICITY 11 om GE Digi al,» [En línea]. A ailable: h ps://www.ge.com/digi al/si es/de aul / iles/download_asse s/cimplici y-11- om-ge- digi al.pd . [Úl imo acceso: 26 04 2020]. [26] GE Digi al, «iFIX 6.0 om GE Digi al,» [En línea]. A ailable: h ps://www.ge.com/digi al/si es/de aul / iles/download_asse s/i ix-6do 0- om-ge- digi al-da ashee .pd . [Úl imo acceso: 26 04 2020]. [27] Igni ion, «Sol ing SCADA Pain Poin s,» [En línea]. A ailable: El so wa e SCADA de AVEVA iene como nomb e InduSo Web S udio 8.1, consul ado en las e e encias [23] y [24], y p esen a las siguien es ca ac e ís icas p incipales.. [Úl imo acceso: 27 04 2020]. [28] induc i e au oma ion, «Igni ion SCADA So wa e,» [En línea]. A ailable: h ps://induc i eau oma ion.com/scada-so wa e/. [Úl imo acceso: 27 04 2020]. [29] GENESIS64, «GENESIS64,» [En línea]. A ailable: h ps://www.elma k.com.pl/uploaded/ma e ialy/iconics/Ka y%20Ka alogowe/GENESIS6 4%20P oduc %20B ie .pd . [Úl imo acceso: 28 04 2020]. [30] incibe-ce , «Ca ac e ís icas y segu idad en PROFINET,» 16 02 2017. [En línea]. A ailable: h ps://www.incibe-ce .es/blog/ca ac e is icas-y-segu idad-p o ine . [Úl imo acceso: 24 04 2020]. Bibliog a ía 111 [31] E he CAT Technology G oup, «E he CAT - el bus de campo E he ne ,» [En línea]. A ailable: h ps://www.e he ca .o g/es/ echnology.h ml. [Úl imo acceso: 24 04 2020]. [32] Bo nay Ae ogene ado es, slu, «Ae ogene ado Bo nay 1500 Manual de Usua io,» [En línea]. A ailable: h ps://www.monsola .com/pd /ae ogene ado _b1500_manual_usua io.pd . [Úl imo acceso: 16 05 2020]. [33] Ame isola , «AS-6P39 Polyc ys aline Module,» [En línea]. A ailable: h ps://au osola .pe/pd /AMERISOLAR-270W.pd . [Úl imo acceso: 16 05 2020]. [34] ic on ene gy, « ic on ene gy Sma Sola cha ge con olle s Manual,» [En línea]. A ailable: h ps://www. ic onene gy.com/upload/documen s/Manual-Sma Sola - cha ge-con olle -MPPT-100-30---100-50-EN-NL-FR-DE-ES-SE.pd . [Úl imo acceso: 20 05 2020]. [35] Allen B adley, «Va iado de CA de ecuencia ajus able Powe Flex se ie 520 Manual de Usua io,» [En línea]. A ailable: h ps://li e a u e. ockwellau oma ion.com/idc/g oups/li e a u e/documen s/um/520- um001_-es-e.pd . [Úl imo acceso: 18 05 2020]. [36] Beckho , «Ha dwa e Documen a ion,» [En línea]. A ailable: h ps://download.beckho .com/download/documen /ipc/embedded-pc/embedded-pc- cx/cx5000_hwen.pd . [Úl imo acceso: 20 05 2020]. [37] Bo nay, «Ba e ías es aciona ias TOPzS ME,» [En línea]. A ailable: h ps://www.bo nay.com/es/p oduc os/ba e ias-me/ba e ias-es aciona ias- opzs-me. [Úl imo acceso: 22 05 2020]. [38] Schneide Elec ic, «Compensación de Ene gía Reac i a,» [En línea]. A ailable: h ps://download.schneide - elec ic.com/ iles?p_enDocType=Ca alog&p_File_Name=ESMKT02005B20_Ta i a+Compe nsaci%C3%B3n+de+Ene g%C3%ADa+Reac i a+y+Fil ado+de+A m%C3%B3nicos.pd &p_ Doc_Re =ESMKT02005E18_PDF. [Úl imo acceso: 23 05 2020]. [39] Ci cu o , «Fil o Ac i o Pa alelo Mul i unción AFQe o MANUAL DE INSTRUCCIONES,» [En línea]. A ailable: h p://docs.ci cu o .com/docs/M102B01-01.pd . [Úl imo acceso: 23 05 2020]. [40] au ocumulo, «Es ación me eo ológica Da is Van age P o2 Plus inalámb ica,» [En línea]. A ailable: h ps://www.al ocumulo.com/p oduc o/es acion-me eo ologica-da is- an age-p o2-plus-inalamb ica/. [Úl imo acceso: 22 05 2020]. [41] BECKHOFF, «Manual So wa e P o ec ion TwinCAT 3,» [En línea]. A ailable: h ps://download.beckho .com/download/Documen /au oma ion/ winca 3/So wa e_P o ec ion_EN.pd . [Úl imo acceso: 24 05 2020]. [42] H. G. K. Sayed, «SCADA and sma ene gy g id con ol au oma ion,» de SCADA and sma ene gy g id con ol au oma ion, Oshawa, ON, Canada, O'Reilly Media, Inc., 2017. a Resumen/Abs ac GRADO EN INGENIERÍA ELÉCTRICA , cu so 2019/2020 El desa ollo de las uen es de ene gía eno ables p o oca que su in eg ación en sis emas de pequeña p oducción sea cada ez mayo . Con ello, c ecen las ins alaciones que poseen más de una uen e de p oducción pa a la alimen ación de sus consumos, añadidas al uso del suminis o eléc ico con encional. Es a mejo a de la ecnología sumada a una mayo conciencia social sob e el aho o ene gé ico y el ap o echamien o de los ecu sos hacen necesa ias soluciones lexibles que puedan maneja ins alaciones con más de una uen e de p oducción eléc ica di e en e, a la ez que se mues an accesibles al público in e esado en ges iona mejo su consumo eléc ico. Con es e escena io, en es e T abajo Fin de G ado se desa olla un sis ema de con ol y isualización SCADA, capaz de pe mi i la moni o ización cen alizada de los pa áme os más impo an es sob e la p oducción y consumo eléc icos de una ins alación. De es a mane a, se acili a el con ol sob e la ene gía eléc ica p oducida y la consumida, a la ez que es posible con ola los equipos de la ins alación desde un mismo luga , sin necesidad de ope a desde la ubicación del apa a o que se desea con ola . Se a a de la aplicación de una solución lexible y mode na a los nue os sis emas que apa ecen u o de los a ances ecnológicos en es e campo, y más conc e amen e al caso de la ins alación que se es udia en es e abajo écnico. The de elopmen o enewable ene gy sou ces causes ha hey a e inc easingly being in eg a ed in o small-scale p oduc ion sys ems. Thanks o his, he numbe o ins alla ions ha ha e mo e han one p oduc ion sou ce o eed hei consump ion along wi h he use o con en ional elec ici y supply, is g owing. This imp o emen in echnology, oge he wi h a g ea e social awa eness o ene gy sa ing and esou ce u iliza ion, makes i necessa y o ind lexible solu ions ha can handle ins alla ions wi h mo e han one di e en elec ici y sou ce while, a he same ime, being accessible o he public in e es ed in be e managing hei elec ici y consump ion. Wi h his scena io, in his bachelo hesis a SCADA con ol and isualiza ion sys em is de eloped, capable o allowing he cen alized moni o ing o he mos impo an pa ame e s on he elec ical p oduc ion and consump ion o an ins alla ion. The con ol o e he p oduced and consumed elec ical ene gy is acili a ed, while i is possible o con ol he equipmen o he ins alla ion om he same place, wi hou he need o ope a e om he loca ion o he de ice o be con olled. This is he applica ion o a lexible and mode n solu ion o new sys ems ha appea as a esul o echnological ad ances in his ield, and mo e speci ically o he case o he ins alla ion being s udied in his bachelo hesis.