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Leccion 1

Lección 1: Generalidades sobre la Administración

Título: SCADA Citect usando la Tecnología Citrix Metaframe Xpe.

Autores:

Ing. Freddy del Toro Leyva

Lic. Osirio Borges Columbié.

Año 2004.

INDICE

Páginas

Resumen……………………………………………………………….. 3

Introducción…………………………………………………………… 4

Desarrollo……………………………………………………………… 5

Conclusiones…………………………………………………………… 10

Bibliografía.......................................................................... 12

Anexos

RESUMEN

La solución implementada sobre la nueva tecnología de Citrix Metaframe consiste en distribuir la aplicación Citect con una misma licencia a mas clientes que lo que nos permite las veinte cinco (25) licencias Citect situada en el Servidor Principal con el consiguiente ahorro de costes en lo que respecta a gastos por concepto de compra de licencias para cada cliente en el que se desee hacer uso del Citect. Este trabajo actualmente esta aplicándose en nuestra fabrica y generalizándose cada día mas a cuantas Empresas necesiten del Metaframe para su trabajo. La aplicación del Citect sobre la tecnología Citrix ha provocado un ahorro a la empresa en cuanto a la compra de licencias para todos los usuarios (clientes) ascendiente hasta el momento a la cifra de $ 159,599.50 USD, hay que agregar que cada nuevo cliente que se agregue o que necesite usar el Citect por PC implica de hecho un ahorro de $ 2500 USD aproximadamente por encima del monto anterior. Conjuntamente se han implementado varias soluciones con citrix que brindan un gran ahorro de recursos y dinero como es el caso del acceso a las aplicaciones con PC de bajo coste como es el caso de las llamadas Thin client o clientes delgados y el acceso a las aplicaciones en el servidor Citrix con todas las funcionalidades corrientes mediante PC obsoletas sin la utilización del disco duro, esto ha conllevado a proteger la inversión inicial en tecnología de la información( hardware y software), ha permitido disponer de mas puntos para acceder a supervisar el proceso para un control mas eficaz y eficiente del proceso y mejorar la calidad del producto final en la producción, además que humaniza el trabajo y contribuye a evitar averías considerables, también permite realizar estudios sobre el proceso para evaluar el mismo y generar análisis estadísticos para discernir la tendencia y las relaciones de los distintos parámetros del proceso tecnológico.

La tecnología empleada es de una escalabilidad superior ya que esta preparada para crecer en números de usuarios y en números de aplicaciones, en variedad de dispositivos clientes ya que es independiente del hardware, es decir se puede emplear cualquier dispositivo de mano Palm, pocket PC, thin client, etc., se puede emplear cualquier sistema operativo en el cliente MSDOS, Windows CE, Windows XPe, Windos 9x, Windows XP, Linux, Unix, etc., se puede utilizar cualquier conexión sobre cualquier protocolo, Internet, dial-up, inalámbrica, LAN, WAN, etc.

Esta tecnología no solo se aplicó al SCADA CITECT sino también a un conjunto de aplicaciones entre las mas relevantes podemos citar Microsoft Office System 2003( toda la suite, Word, Excel, Visio, Outlook, Project, y otras ), utilidades como Acrobat Reader, Winrar, Conversor de Unidades, Traductor, Visor de planos AutoCad, etc.

INTRODUCCION

Al adquirirse el software de supervisión y Control de procesos Citect se compraron veinte cinco (25) licencias de clientes.

A medida que se inicia el proceso de integración de todos los proyectos de las diferentes plantas de producción, el SCADA se convierte en la aplicación más importante y usada de la empresa y muchos usuarios solicitaban permiso para acceder a la misma para logar mayor productividad en el trabajo y con vista a supervisar y corregir cualquier desviación de los parámetros del proceso productivo y a realizar estudios sobre diferentes equipos tecnológicos.

Ante la creciente solicitudes para usar Citect, las pocas licencias disponibles, el alto costo por licencias, y la elevada cantidad de horas usadas para instalar y mantener este Software a nivel empresarial nos dimos a la tarea de buscar una tecnología que permitiera utilizar una misma licencia para varios usuarios sin necesidad de adquirir nuevas licencias y disminuir la cantidad de horas, por mes, utilizadas para administrar el sistema.

El parque de computadoras con que contábamos, muchas de ellas 486 dx2 8mb ram, no tenían los requerimientos necesarios para montar el cliente Citect, ni para usar las nuevas aplicaciones de uso en la ECG. Para resolver este problema se alargó la vida útil de estas PC utilizándolas incluso sin disco duro, iniciando desde un floppy.

El medio agresivo de nuestra planta de Níquel como es la corrosión y contaminación producida por diferentes sustancias en el medio ambiente produce un deterioro constante y muy frecuente de varias partes de la PC tradicional, disco duro, motherboard, unidades de disco floppy, CD, y otras esto hace encarecer el mantenimiento y elevar el costo total de propiedad. Para reducir los gastos se implementa por primera vez en nuestra Red las llamadas PC de bajo coste (Thin Client o Clientes ligeros) que junto a las antiguas PC sin uso trabajaban desde el servidor todas las aplicaciones como si fuera un PC normal, de este modo dio como resultado un significativo ahorro de recursos materiales en piezas de repuesto, mantenimiento, dinero y una gran estabilidad de los Clientes y Servidores Citrix.

DESARROLLO

En el año 2000 se decide implementar en nuestra empresa el software SCADA Citect que viene de las siglas de "Supervisory Control And Data Acquisition", es decir: adquisición de datos y control de supervisión. Se trata de una aplicación software especialmente diseñada para funcionar sobre ordenadores en el control de producción, proporcionando comunicación con los dispositivos de campo (controladores autónomos, RTU, autómatas programables (PLCs), etc.) y controlando el proceso de forma automática desde la pantalla del ordenador. Además, provee de toda la información que se genera en el proceso productivo a diversos usuarios, tanto del mismo nivel como de otros supervisores dentro de la empresa: control de calidad, supervisión, mantenimiento, etc.

En este tipo de sistemas usualmente existe un ordenador, que efectúa tareas de supervisión y gestión de alarmas para su análisis y toma de decisiones en tiempo real sobre el proceso, así como tratamiento de datos y el control del proceso. La comunicación se realiza mediante buses especiales Standard o redes LAN. Todo esto se ejecuta normalmente en tiempo real, y están diseñados para dar al operador de planta la posibilidad de supervisar y controlar dichos procesos.

Dentro de las posibilidades y funcionalidades de este SCADA tenemos las siguientes:

Visualización grafica del proceso a través de la interfase Hombre/Maquina.
Gestión Avanzada de las alarmas en línea detallando el momento de activación, reconocimiento, desactivación y anulación de la misma.
Registro e histórico de las tendencias de las variables en tiempo real.
Generación de reportes estadísticos por hora, turno y día a voluntad del operador de control.
Ejecutar acciones de control iniciadas por el operador, tales como abrir o cerrar válvulas, arrancar o parar bombas, etc.
Alertar al operador de cambios detectados en la planta , tanto aquellos que no se consideren normales (alarmas) como lo que se produzcan en la operación diaria de la planta(eventos). Estos cambios son almacenados en el sistema para su posterior análisis.
Posibilidad de asignar de animación de imágenes a objetos (cambio de color, visualizar, cambio de posición, rotación) en función de la variación de una determinada variable.
Seguridad y Control de acceso al Sistema.
Funciones de Servidor Web.

Arquitectura del SCADA Citect. Ver anexo 1.

Al plantearse la implementación de un SCADA para un proceso, así como la explotación y análisis de los datos recogidos, es importante conocer cuales son las diferentes estaciones de trabajo que la componen y las funciones que cada una de ella en el sistema en general.

Módulos de SCADA Citect:

Servidor de Entrada/Salida (I / O Sever ) : Gestiona y optimiza las comunicaciones con los dispositivos de control conectados (PLC,DCS,RTU,etc) a través de un driver al bus de campo en cuestión.
Servidor de Alarmas (Alarm Server): Gestiona y monitoriza todo tipo de condiciones de alarma en el sistema.
Servidor de informes (Report Server): Controla, programa y ejecuta operaciones de información a través de informes o reportes.
Servidor de Curvas de Tendencias (Trend Server) : Recoge, registra y gestiona datos de las curvas de tendencias y los históricos.
Visualización en Pantalla (Display Client): Gestiona la visualización en pantalla de los parámetros de los dispositivos, es la interfaz hombre maquina donde interconecta con otras tareas manteniendo la visualización actualizando los datos en pantalla y ejecutando comandos.

Todas estas tareas son independientes, realizando su propio procesamiento. Debido a esta exclusiva arquitectura se tiene control sobre las PC del sistema que realicen cada tarea. Por ejemplo, se puede asignar una PC para realizar las tareas de visualización, y de informes, mientras que el segundo PC realiza las tareas de visualización, E/S y Curvas de tendencias (Registros).

La arquitectura del Sistema permite la redundancia de las estaciones de operación y los Servidores Centrales de esta aplicación consistiendo en un sistema activo de backup automático, es decir, cuando una servidor de control queda fuera de servicio, la segunda estación (standby) toma el control completo de la situación, de forma automática y transparente, convirtiéndose en el nuevo servidor de control y partiendo del mismo estado en que se encontraba la estación servidora averiada. Ver anexo 1.

Existen otros módulos de software que están enlazados con los servidores de control pero no están en comunicación directa con los dispositivos de campo donde su tarea esta en brindar información a modo de visualización (E/S, Registros, Alarmas, Informes) donde su base de datos trabaja alimentándose de las estaciones que si están conectadas a los dispositivos que controlan el proceso. Ver anexo 1

El SCADA Citect posee en una arquitectura Cliente-Servidor donde cada tarea trabaja ya sea en la misma PC o en computadoras distribuidas en una red LAN como un modulo cliente y/o servidor bien diferenciado, desarrollado su función especifica y enlazándose con otras tareas por medio de la relación cliente Servidor.

En el SCADA Citect existen en dependencia de la función para la cual se use diferentes tipos de licencia del software tales como:

Licencia Servidor y Cliente: Esta licencia se colocan en las estaciones I/O Server, es decir las estaciones que están conectadas a los PLCs y también en las estaciones que sirven a los clientes finales del Citect llamadas Servidor Primario y/o Secundario (standby). Con esta licencia se pueden leer datos de otro servidor conectado en la red.
Licencia de Cliente: Sirve para propósitos de visualización de todas las variables o puntos y puede ejecutar acciones y/o mando sobre el proceso y reconocer alarmas.
Licencia de Manager: Sirve para propósitos de visualización de todas las variables o puntos pero no puede ejecutar acciones y/o mando sobre el proceso.

Estas licencias son por hardware, se ubican en el puerto paralelo de la PC donde esta instalado el SCADA aunque existen las llamadas licencias flotantes que también otorgan el derecho de uso del Citect en las estaciones donde está instalado, pero de esta forma no hay que colocarle en cada PC la llave o licencia solo en una sola PC.En el caso que nos ocupa hemos adquirido una licencia manager para 25 usuarios /PC que esta colocada en el Servidor Principal Citect de la Empresa .Ver anexo 1.

Esta licencia da acceso concurrente a 25 usuarios clientes con una capacidad de ver o acceder hasta 5000 variables o parámetros del proceso de produccion. Desde que se implementó el CITECT hasta la actualidad se ha aumentado el interés de los usuarios en acceder al CITECT para realizar análisis de los datos, ver los históricos de las variables y tomar decisiones en los distintos niveles por lo que la cantidad de usuarios que inicialmente adquirimos resultaba insuficiente para la creciente demanda que existía. Anteriormente cada usuario que necesitaba acceder al Citect deberíamos instalar en cada computadora el SCADA Citect y cargar junto a esto todos los proyectos de todas las plantas en dicha maquina (Ver Anexo 1), con el uso de la Tecnología Citrix Metaframe XP el SCADA Citect solo se instala en el 2 Servidores Citrix y los clientes acceden mediante el Internet Explorer a la interface Web del Citrix (Pagina Web) que una vez ingresado el nombre de usuario y contraseña tiene acceso al Citect y las otras aplicaciones que están publicadas como ejemplo: Office, AutoCad, Traductores, Utilitarios, etc. (Ver Anexo 2).

Existen muchos beneficios palpables como es: elimina la demora que implica ir de una PC de un usuario a otro para instalar o cambiar y/o actualizar los proyectos cuando se hagan cambios en los mismos, reduce la cantidad de ingenieros especializados a usar, elimina el gasto de combustible y uso del transporte por desplazamiento del técnico cuando exista un cambio en los proyectos CITECT o de otras aplicaciones si se tiene en cuenta que la planta mas lejana esta a 8 Km., y la mas cercana esta a 500 metros, es por tal motivo nos vimos en la necesidad de buscar una variante para poder centralizar todo la administración del Citect y distribuir la información del Proceso mediante este SCADA a mas usuarios y al menor costo posible. Ver anexo 2.

El primer intento de realizar nuestros propósitos fue la utilización del sistema operativo en RED Microsoft Windows NT 4.0 Terminal Server Edition, este sistema operativo tiene incluida la tecnología MultiWin de Citrix, la misma permite que cada usuario inicie una sesión remota e independiente en el servidor, es decir convierte al NT en un sistema operativo multiusuario. Citect fue instalado sobre Windows NT Terminal Server 4.0 y usado por un tiempo. Cuando Microsoft decide dejar de dar soporte técnico a NT se migra el sistema operativo a Windows 2000 Advanced Server pero con la variante que se utiliza la aplicación basada en servidor Citrix MetaFrame versión 1.8.

Se ha introducido alrededor de 28 Terminales Windows o thin client (Clientes Ligeros) que es una novedosa tecnología que las misma son PC de bajo coste que solo poseen un pequeño procesador CPU, una RAM y una ROM mas las interfase del teclado , Mouse ,Monitor y tarjeta de Red (No usan partes móviles, Disco Duro, CD-ROM , disquetera 3 ½), en ellas existe un pequeño sistema operativo (.NET CE, XPe) que es el encargo de conectarse con los servidores Citrix y correr las aplicaciones desde este Microsoft Office System 2003( toda la suite, Word, Excel, Visio, Outlook, Project, y Otras ), utilidades como Acrobat Reader, WinRar, Conversor de Unidades, Traductor, Visor de planos AutoCad, etc.), como si estuviéramos sentados frente al Servidor Citrix.

En estos últimos años se ha ido actualizando la versión del Metaframe. Hoy se tiene montado el SCADA Citect sobre dos servidores con Windows 2000 Advanced Server service pack 4 y Citrix Metaframe xp 1.0 Feature Release 3 y service pack 3.

Citrix Metaframe Xp es en esencia un conjunto de tecnologías encaminadas a brindar soporte al modelo informática basada en servidor. En este modelo cliente- servidor las aplicaciones se despliegan, administran, soportan y ejecutan totalmente en servidores centrales, liberando de carga el procesador del dispositivo cliente. Emplea un sistema operativo de múltiples usuarios y un método de envió de la presentación de la interfaz al dispositivo cliente.

Metaframe usa la tecnología “arquitectura de computación independiente” (ica) y la tecnología MultiWin que permite el acceso simultaneo multiusuario a las aplicaciones que corren en el servidor. Entre el cliente y el servidor solo viajan los eventos que producen las pulsaciones del teclado y los movimientos del Mouse lo que provoca un ahorro considerablemente de ancho de banda.

En la nueva arquitectura planteada ( ver anexo 2 ) se utilizaron dos servidores Metaframe XP en balance de carga y redundantes. En cada servidor Citrix se instaló y configuró Citect en modo cliente del servidor primario. Además se utilizó un servidor para la interface Web de Citrix y dos llaves físicas de 5000 variables. Incluimos todos los proyectos de todas las plantas de producción y el proyecto de monitoreo eléctrico en cada servidor Metaframe.

Para que un usuario pueda acceder al SCADA Citect basta con tener Internet Explorer y hacer una conexión al sitio principal de nuestra intranet donde existe un enlace o vinculo al portal web de Citrix desde el cual el usuario con ingresar la cuenta de dominio y la contraseña puede tener acceso a la aplicación Citect alojada en los servidores Metaframe. El cliente desde el cual se accede a Citect ya no tiene que tener instalado el SCADA eliminando así la dependencia de los requerimiento en cuanto a hardware y sistema operativo que debe tener la PC del usuario donde se instale el Citect. Con la tecnología Citrix se puede usar en la estación del usuario cualquier sistema operativo tales como: MS-DOS, Linux, Windows 95/98/NT/Me/2000/XP, otros y es posible acceder a las aplicaciones publicadas en los servidores Citrix a través de conexión a la red intranet (LAN), Internet, Red Inalámbrica (WLAN), Dial-Up, WAN , etc.

A medida que se desarrollen nuevos proyectos de automatización, los mismos se integrarán en los Citect de los servidores de modo tal que desde una sola ventana el usuario pueda acceder a cualquier área de la Empresa.

Muchos son los ejemplos, anécdotas, trabajos científicos y estudios de nuestros usuarios finales que se pueden mencionar.

Nos referiremos a algunos:

Casos de Éxitos

“ El sistema de Citect nos brinda la información de operación de la mayoría de los equipos fundamentales y los parámetros técnicos de operación como son Presión, temperaturas, flujos, nivel, amperaje, densidad, presión de vacío, etc. Hemos podido evitar averías llevando control de estas variables del proceso”

Ing. Jacinto Téllez Pérez.

Técnico en Mtto Industrial.

“ El Citect es una herramienta importante para el trabajo diario de superv isión del proceso”

Ing Nolberto Moreno Rojas

Tecnólogo de Procesos Químicos.

“El CITECT es un sistema que ha permitido que los operadores de controles y J´turnos tengan una herramienta muy útil que le permite controlar el proceso operativo de las distintas áreas de la Empresa de forma rápida y sencilla. En el proceso ocurren operaciones defectuosas y erróneas que pueden ser detectados por el CITECT, de manera que de esa forma se evitan muchas negligencias y se detectan falta de preparación del personal de operaciones.El seguimiento de la operación de una planta, sistema y equipo, así como de pruebas puede ser llevado por el CITECT con una buena eficacia”.

Ing. Lino Chaviano Rodríguez

Especialista principal producción

Oficina Ingeniería de producción.

Ahorro en la Utilización de las thin client o Terminales Windows:

Con la aplicación de este trabajo se logran muchos resultados positivos. Es necesario considerar costos no presupuestables, tales como el tiempo dedicado por el usuario final a la comprensión y aprendizaje de un software siempre cambiante, o el tiempo que algún usuario final dedica a dar soporte informal a otros usuarios finales. A estos costos, debe añadirse los costos de pérdida de tiempo del usuario final por efecto de caídas, ya sea del propio PC, como de la red, las comunicaciones o los servidores y hosts a los cuales el usuario accede.

Se ha llegado a concluir que más de un 30% de los costos son ocultos e imposibles de presupuestar. Por otra parte, respecto de los costos presupuestables, mas de un 60% corresponde a gastos no directamente relacionados con la compra de equipos o software, si no con tareas de administración, de soporte, desarrollo, comunicaciones, servicios y otros.

CONCLUSIONES

Tomando en cuenta que cada día debemos ser más eficientes y competitivos para insertarnos en un mercado cada vez más globalizado hemos aplicado con rotundo éxito y aceptación para los usuarios finales la distribución de la aplicación Citect sobre la base de la tecnología basada en servidor Citrix Metaframe XPe.

El mayor éxito de este trabajo consiste en la aplicación, con resultados positivos, de una tecnología de avanzada al SCADA Citect; proceso este desconocido por nosotros y sin poder contar con alguna referencia pues no se conoce de la aplicación de esta tecnología al caso especifico del Citect en alguna parte y la generalización a otras aplicaciones, elementos estos, que nos han dado la base para seguir estudiando y realizando análisis y pruebas de laboratorio para otras aplicaciones específicas que no hayan sido recomendadas por el fabricante Citrix.

Una vez implementado el Citect SCADA a través de Metaframe hemos obtenidos los siguientes logros:

Ahorro en lo referente a las licencias que usaría cada cliente para conectarse al servidor Citect principal.
Ahorro por concepto de instalación, configuración y mantenimiento de Citect en mas de 102 computadoras clientes.
Ahorro de tiempo debido a la administración centralizada ya que una vez que se realicen las instalaciones, actualizaciones o modificaciones en el servidor no hay que hacerlo cliente por cliente como se hacía anteriormente sino que estos trabajos realizados se publican automáticamente para cada usuario y dispositivo cliente.
No solo se aplico al SCADA Citect sino que se generalizo esta tecnología para otras aplicaciones de usuarios como el Office System 2003( toda la suite, Word, Excel, Visio, Outlook, Project, y Otras ), utilidades como Acrobat Reader, WinRar, Conversor de Unidades, Traductor, Visor de planos AutoCad con excelentes resultado y ahorro de mantenimiento a estos por este concepto.
Se ha ampliado y se seguirá extendiendo a un mayor número de usuarios la información del proceso en tiempo real para su análisis y toma de decisiones sobre el mismo.
Mayor disponibilidad de los datos del proceso. Esto esta dado ya que existen dos servidores Citrix redundantes, si uno cae el otro asume la función principal. En cada servidor existe una licencia por hardware de modo que si una falla la otra queda disponible. También los usuarios pueden acceder desde fuera de la empresa sin la necesidad de tener una licencia en sus computadoras de escritorios o portátiles.
Visualización integrada de todos los proyectos e integración del SCADA al entorno Web de la empresa.
Independencia del Hardware, dispositivo cliente y del sistema operativo cliente. Esto esta dado debido a que esta tecnología permite acceder desde dispositivos tales como computadoras de mano( Palm ), computadoras de bolsillo( Pocket PC ), thin client(clientes finos o Terminales Windows, etc otros sistemas operativos como Linux, MSDOS, Windows CE .NET, Windows XPe, etc.
Posibilidad de acceder desde cualquier lugar, ejemplos: Intranet, Extranet, Internet, Acceso Remoto vía telefónica (RAS), red inalámbrica (Wi-Fi) permitiendo movilidad del personal que usa esta tecnología.
La utilización de esta tecnología ha repercutido positivamente en la estabilidad de la producción al tener más usuarios accesando al CITECT y analizando la información en tiempo real y tomando decisiones precisas ante cualquier desviación de algunos parámetros de los valores deseados.
Nos ha permitido seguir usando modelos antiguos de computadoras que prácticamente ya no se usaban debido a los requerimientos de las aplicaciones actuales.
Ahorro por concepto de compras de discos duros ya que las computadoras obsoletas que se le aplica esta tecnología no es necesario ponerle un disco duro
Ahorro significativo en dinero al comprar e implementar los thin client o Terminales Windows con respecto a un PC normal debido a que no usan disco Duro, CD-ROM, Disquetera Floppy y no necesita mantenimiento, ni reparación, ni instalación.
Las actualizaciones de las aplicaciones se realizan en el Servidor Citrix y no en cada una de las estaciones de los usuarios obteniéndose un notable ahorro en tiempo e integridad del sistema.
Se ha logrado que en la empresa se renueven el hardware cuando tengan que hacerlo y no ante la necesidad de hacer correr una aplicación.
Con la computación thin/client Server, Citrix logró el acceso universal
a las aplicaciones pues no interesa si el
hardware es nuevo o antiguo, ni el dispositivo que se utilice, porque
todos los requisitos están en el servidor.
Protegen al máximo la inversión de la empresa o negocio en medios de computación, debido a que permiten la utilización de hardware, que de otro modo sería obsoleto.
Los clientes ligeros o thin Client tienen un tiempo de vida mayor y son más confiabilidad, ya que no tienen partes mecánicas móviles, como discos duros o CD, lo cual permite que el tiempo medio entre fallas sea mucho mayor al de una PC. Disminuye los costos totales de mantenimiento, actualización de software y hardware, soporte, en comparación con los sistemas de escritorio convencionales.
Se requiere un número inferior de ingenieros para desarrollar y mantener sistemas HMI (SCADA-Citect) y otras aplicaciones.
Se ha logrado una mayor seguridad debido a que toda la información se encuentra centralizada en el servidor, los thin client no almacenan archivos que puedan ser copiados o sacados de la empresa, disminuye los ataques de virus, ya que la actualización, parches y antivirus se instalan en el servidor. La información no viaja por la red.
Se logró la máxima estabilidad del Sistema Citrix con la versión XPe 1.0 con respecto a la versión 1.8.
Se puede aplicar a otros SCADAs que existen en el mercado que sean compatibles con Windows 2000/2003 tales como Intouch,Genesis,Factory link,Fix/Fix32,etc.