Qué es un sistema SCADA y su importancia dentro de la industria 4.0

En la era de la cuarta revolución industrial se hace imprescindible la automatización y digitalización de los procesos administrativos, de gestión y producción. De allí la importancia de un software que ayude a controlar y supervisar todo el proceso de producción como el sistema SCADA.

Además, con el software SCADA operadores, ingenieros u otros empleados logran analizar los datos que muestra el sistema, para la toma de decisiones acertadas. Por todo esto, favorece el aumento de la productividad, agiliza los procesos y ahorra costes que pudieran generarse por posibles fallos humanos.

¿Qué es un sistema SCADA?

SCADA es un sistema en dónde interviene tanto el software como el hardware de una forma armónica con la finalidad de obtener datos para mediante el monitoreo remoto lograr el control de los procesos industriales y optimizarlos.

Así, esta aplicación informática tiene como función principal la evaluación de datos para solventar posibles errores. Además, es una herramienta útil que puede ser usada a distancia, en el proceso de fabricación, para recopilar y analizar datos, controlar, supervisar y generar informes.

En un sentido más específico, tal como su nombre lo indica, Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) obtiene datos de los dispositivos instalados en puntos clave del proceso de producción y los transforma en información útil para tomar decisiones.

Los sistemas SCADA se introdujeron en la industria a mediados del siglo XX, pero el sistema ha ido evolucionando y adaptándose al desarrollo de las TI. Ya en la actualidad utiliza tecnologías web con las que el usuario puede acceder al sistema en tiempo real desde el móvil, tablet, ordenador o servidores.

¿Para qué sirve SCADA en una industria o fábrica?

Como ya se mencionó, es un sistema que sirve para mejorar y automatizar la productividad de una fábrica. Aunque, específicamente tiene diversas funciones que permiten a las empresas:

Control remoto o local

Permite controlar a nivel local o en ubicaciones remotas los procesos de fabricación de productos de la empresa. Ofreciendo a los operarios y técnicos, información relevante sobre los procesos que se están realizando.

En este sentido, logra realizar el control de maquinarias por medio de dispositivos mecánicos que se utilizan para actuar sobre otro dispositivo (actuadores). El sistema de supervisión envía señales a estos actuadores por medio de conexiones por módem, Ethernet, Wifi o fibra óptica.

Así, los empleados que están a cargo podrán tomar decisiones sobre cuándo parar la producción si el sistema detecta algún fallo, aumentarla o realizar el mantenimiento oportuno.

Recopilar y procesar datos en tiempo real

Esto lo hace mediante la comunicación entre los microprocesadores (RTU o PLC) y una gama de instrumentos, como maquinarias, HMI, sensores y dispositivos terminales. Luego, envía los datos obtenidos al software para que este procese, distribuya y muestre la información.

Todos los datos enviados por los sensores son transmitidos a los microprocesadores (RTU) o a los autómatas programables (PLC) que a su vez distribuyen esos datos al sistema de supervisión, quien los recopila y procesa por medio del software en tiempo real.

De esta forma se podrán tomar medidas oportunas de forma inmediata sin tener que esperar a que los diferentes departamentos de la empresa realicen acciones que puedan dilatarse en el tiempo. Como, por ejemplo, acudir al lugar para revisar válvulas o mecanismos.

Generar alarmas

El sistema es capaz de emitir alertas cuando ocurra alguna incidencia como sobrecalentamientos, baja de presión o presión excesiva, fallos de maquinas, entre otros. De esta forma, el usuario puede recibir la notificación inmediata por email, SMS o mensaje de voz además de una alarma sonora en planta.

Esto aumenta la posibilidad de que un evento sea atendido y mejora la conciencia de los usuarios acerca de la ocurrencia de alarmas.

Conectarse e Interactuar con dispositivos

La conectividad con los dispositivos es la que permite extraer la información de sensores, máquinas, actuadores, etc., para visualizarla en la interfaz gráfica mediante el software de la interfaz hombre-máquina (HMI).

Esta función es extremadamente importante porque permite la centralización de toda la información en una única plataforma. Así, se tendrá todo el material necesario para cotejar y analizar los resultados y poder mejorarlos.

Obtener informes

El sistema es capaz de llevar un registro histórico y a largo plazo de toda la información recolectada. Además, es posible construir gráficos dinámicos, seleccionar variables, parámetros y fechas.

También, por medio de un informe, muestra las alarmas activas en un lapso de tiempo, el promedio en que estuvo activa las alarmas, cuánto tardaron en desactivarse y más.

Todo esto permite al usuario realizar análisis complicados, que pudieran llevar a lógicas de predicción de eventos y tomar las previsiones necesarias.

¿Cómo funcionan los sistemas SCADA?

Básicamente, estos sistemas en la actualidad funcionan mediante un proceso que conecta a las diferentes maquinas de la empresa con el software. Esto mediante redes de comunicación y microprocesadores para la obtención y envío de datos.

Por otra parte, puede utilizarse tanto para obtener indicadores de cómo se está desarrollando el proceso, como también para controlar determinados equipos implicados en la producción. De esta forma, su funcionamiento se puede entender que tiene dos sentidos, enviar y recibir datos.

También, gracias a su capacidad de procesamiento, realiza evaluaciones de procesos, emite alarmas de errores o fallos, optimiza y logra conectarse a redes de comunicación. En líneas generales, la operatividad de los sistemas SCADAs se realiza en 4 niveles de la siguiente forma:

• Nivel 1: Los microprocesadores, autómatas lógicos programables o las terminales remotas reciben los datos, del comportamiento de la maquinaria y de los sensores. Así como también, de los activadores y arrancadores.
• Nivel 2: Se envían los datos obtenidos por los microprocesadores al ordenador que tiene el software SCADA. Este procesa la información para que el personal la pueda analizar y realizar las acciones pertinentes.
• Nivel 3: Dirigido a controlar o supervisar la producción.
• Nivel 4: Su objetivo es la programación de la producción por expertos, para ello se toma en cuenta los datos obtenidos por el sistema, las metas de la fábrica, la demanda y la competencia.

Tipos de sistemas SCADA

Existen cuatro tipos principales de sistemas SCADA:

1. SCADA Monolítico: Los primeros sistemas SCADA eran sistemas cerrados diseñados para operar de forma autónoma. Su funcionalidad estaba limitada a la supervisión y control de procesos simples.
2. SCADA Distribuido: Este tipo utiliza una red para conectar múltiples estaciones de control. Facilita la distribución de datos y permite la gestión centralizada de múltiples procesos.
3. SCADA en Red: Integra tecnologías de red y protocolos de comunicación estándar para mejorar la conectividad y la interoperabilidad entre diferentes sistemas y dispositivos.
4. SCADA basado en la Web: Utiliza tecnologías web para permitir el acceso remoto y la gestión de los sistemas SCADA a través de navegadores de internet, mejorando la accesibilidad y la flexibilidad.

Componentes de un sistema SCADA

Los procesos y elementos que lo constituyen se pueden resumir de la siguiente forma:

• Interfaz Hombre – Máquina (HMI): es un panel táctil donde se muestra la información ya procesada por el sistema y en el que se puede interactuar para controlar las acciones a realizar.
• Sistema de supervisión y control: alojado en un ordenador central, ejecuta el software SCADA que procesa los datos, genera informes y permite el control de los procesos.
• Controladores Lógicos Programables (PLC) y Unidades Terminales Remotas (RTU): recogen y procesan datos de los sensores y dispositivos del sistema, y envían comandos de control.
• Red de comunicación: conecta todos los componentes del sistema SCADA, permitiendo la transferencia de datos y comandos entre ellos. Utiliza diversos medios como Ethernet, Wifi, fibra óptica.
• Sensores y actuadores: Los sensores capturan datos del entorno físico, mientras que los actuadores ejecutan acciones específicas según las instrucciones del sistema.
• Arrancadores: estos son dispositivos eléctricos que logran arrancar o apagar un motor.

¿Por qué son importantes los sistemas SCADA en la industria 4.0?

Anteriormente, las industrias controlaban y supervisaban sus procesos por medio del factor humano. Pero, debido a la demanda de producción cada vez mayor, las operaciones se hicieron más complejas y por ello la expansión de la fábrica fue inminente.

Para darle solución a esta problemática de mayor producción, en menor tiempo y sin desmejorar la calidad, se desarrollaron los sistemas SCADA. De los cuales se puede decir que su mayor beneficio para la industria es la automatización del proceso de producción. Combinado con herramientas de monitorización de sistemas, el SCADA ofrece una visión integral y en tiempo real de toda la planta industrial.

Por medio de este software, las empresas ya pueden estudiar y predecir cuidadosamente las respuestas óptimas a eventos inesperados. Además de implementar estas respuestas de forma automática.

También permite eliminar el error humano durante los procesos y automatizar las tareas que antes debían ser repetidas una y otra vez. Esta ventaja agregada aumenta aún más la productividad y permite una mejor gestión de los errores críticos en tiempo real.

Por todo esto, en la actualidad la mayoría de las industrias tienen SCADA para su mejor funcionamiento, lo que las hace aumentar la producción y calidad de sus productos manteniéndose siempre delante de sus competidores. Definitivamente, este software ofrece un aporte significativo y un paso hacia el proceso de consolidación de la industria 4.0. Si quieres ver cómo se traduce todo esto en un proyecto concreto, lo contamos en nuestra página de software SCADA industrial.

Aplicaciones y ejemplos de uso de los sistemas SCADA

Los sistemas SCADA tienen aplicaciones en diversas industrias:

• Energía y Utilidades: Supervisión y control de redes eléctricas, plantas de energía y sistemas de distribución de agua y gas.
• Manufactura: Gestión de líneas de producción, monitoreo de maquinaria y control de calidad para mejorar la eficiencia y reducir los tiempos de inactividad.
• Petróleo y gas: Monitoreo y control de oleoductos, refinerías y plataformas de perforación.
• Transporte: Gestión de sistemas de tráfico, monitoreo de infraestructura ferroviaria y control de operaciones aeroportuarias.
• Gestión de Edificios: Supervisión de sistemas de HVAC, iluminación y seguridad en edificios comerciales y residenciales.

SCADA, HMI, PLC, MES y DCS: qué hace cada uno

Es la confusión más habitual, y tiene consecuencias: muchos proyectos se piden mal porque se mezclan estas cinco piezas. La forma más clara de separarlas es por el nivel en el que trabajan y por la pregunta que responden.

• PLC (autómata programable): ejecuta el control. Es el que decide, en milisegundos, si abre la válvula o para el motor. Sin PLC no hay proceso; sin SCADA hay proceso, pero a ciegas.
• HMI (interfaz hombre-máquina): es la pantalla de una máquina o de una línea. Responde a «¿qué está haciendo esta máquina?». Suele ser local y estar limitada a su equipo.
• SCADA: es la supervisión de todo el conjunto. Responde a «¿qué está pasando en la planta?», centraliza los datos de muchos PLC, guarda el histórico y gestiona las alarmas. Un SCADA incluye funciones de HMI, pero un HMI no es un SCADA.
• MES (sistema de ejecución de la fabricación): trabaja un nivel por encima. Responde a «¿cómo va la orden de trabajo?»: lote, material consumido, rendimiento de turno, trazabilidad. Necesita que alguien le dé el dato de planta, y ese alguien suele ser el SCADA.
• DCS (sistema de control distribuido): es una arquitectura alternativa, típica de proceso continuo —química, petroquímica, papel—, en la que control y supervisión vienen integrados de fábrica en un mismo sistema. Frente al par PLC + SCADA, un DCS es más integrado y menos flexible; la frontera entre ambos mundos se ha ido difuminando.

Regla práctica para no equivocarse al pedir un proyecto: si la pregunta es sobre una máquina, es HMI; si es sobre la planta, es SCADA; si es sobre la orden de fabricación, es MES.

Protocolos de comunicación de un SCADA

Un SCADA no sirve de nada si no consigue hablar con lo que hay en planta, y en cualquier fábrica con algo de historia conviven equipos de varias generaciones. Estos son los protocolos que de verdad se encuentran en un proyecto:

• OPC UA: el estándar actual para comunicación industrial. Es independiente del fabricante, va sobre TCP/IP e incorpora seguridad y un modelo de información. Cuando el equipo lo soporta, es la vía preferente.
• OPC clásico (OPC DA): el predecesor, basado en tecnología COM/DCOM de Windows. Sigue muy presente en instalaciones antiguas, pero es frágil de configurar y difícil de atravesar por un cortafuegos.
• Modbus TCP y Modbus RTU: sencillo, viejo y universal. Sin seguridad propia, pero implementado por casi todo: variadores, contadores de energía, básculas, instrumentación.
• Protocolos de bus de campo (Profinet, Profibus, EtherNet/IP, EtherCAT): el nivel de comunicación entre el autómata y sus periféricos. El SCADA suele llegar a ellos a través del PLC o de un driver nativo, no directamente.
• MQTT: publicación y suscripción, muy eficiente en enlaces lentos o intermitentes. Es la opción habitual cuando hay muchas ubicaciones remotas o una arquitectura con capa edge, y el terreno común con los proyectos de IIoT.

El consejo de ingeniería, aprendido a base de sustos: comprueba el driver y la versión de firmware concretos antes de comprometer un plazo. «Soporta Modbus» y «soporta el mapa de registros de tu equipo con ese firmware» no son la misma frase.

Ciberseguridad en sistemas SCADA

Los sistemas SCADA se diseñaron cuando la red de planta estaba físicamente aislada. Esa premisa ya no se cumple: hoy hay acceso remoto, informes que salen hacia la oficina y proveedores que se conectan para dar mantenimiento. Un SCADA es, además de una herramienta de producción, una superficie de ataque que puede parar la fábrica.

Las medidas que consideramos mínimas en cualquier instalación que tocamos:

• Segmentar la red OT de la red IT. La red de planta y la de oficinas no deberían ser la misma red plana. Cortafuegos entre zonas y una zona desmilitarizada para lo que tenga que cruzar.
• Ningún equipo de control expuesto a internet. Ni un PLC, ni un HMI, ni el propio servidor SCADA. El acceso remoto se da por VPN con doble factor, nunca abriendo un puerto.
• Usuarios nominales y permisos por rol. Nada de la cuenta compartida del turno con la contraseña pegada al monitor. Cada operación debe quedar asociada a una persona.
• Registro de auditoría. Quién cambió qué consigna y cuándo. Es útil para la seguridad y también para entender una incidencia de producción.
• Actualizaciones planificadas. Un SCADA sin parchear durante años es un riesgo conocido. Hay que reservar ventanas de mantenimiento, aceptando que en planta no se puede actualizar cuando se quiere.
• Copias de seguridad probadas. Del proyecto SCADA, de la configuración y de la base de datos histórica. Y probadas de verdad: una copia que nunca se ha restaurado no es una copia.

Merece la pena tener presente el marco normativo: la directiva NIS2 amplía las obligaciones de ciberseguridad a más sectores industriales europeos, y la norma IEC 62443 es la referencia técnica para seguridad en sistemas de automatización y control. Si tu empresa entra en el ámbito de NIS2, el SCADA va a estar en el alcance de la auditoría.

Cómo elegir un software SCADA

La mayoría de las comparativas de plataformas empiezan por la lista de funcionalidades, y es el orden equivocado: casi todas las plataformas serias hacen lo mismo. Estas son las preguntas que de verdad separan una elección buena de una mala, en el orden en que conviene hacérselas:

• ¿Cómo se licencia? Por número de señales, por clientes conectados o por servidor. Es la pregunta que más dinero decide, sobre todo si la instalación va a crecer: en unos modelos ampliar una línea es una decisión técnica y en otros es una petición de presupuesto.
• ¿Dónde queda el histórico? En una base de datos estándar que puedas consultar o en un almacén propietario. De esto depende que tres años después puedas montar analítica o tengas que comprar una pasarela.
• ¿Qué hay instalado en planta? Si todos los autómatas son de una marca, el SCADA de ese fabricante ofrece una integración difícil de igualar. Si hay cuatro marcas y equipos de tres décadas, conviene una plataforma agnóstica.
• ¿Cuánta gente tiene que ver la información? Si la respuesta es «bastante», el cliente web y el modelo de licencia de clientes pasan a primer plano.
• ¿Quién lo va a mantener? Un SCADA vive diez años y el integrador puede cambiar antes. Lo que protege es que el proyecto esté documentado y sea tuyo: nomenclatura de tags, plantillas y modelo de datos en tu poder, con control de versiones.
• ¿Se puede probar antes? Una prueba de concepto sobre una línea real, con tus autómatas y tu firmware, es la única forma fiable de descubrir los problemas de driver antes de firmar.

Así es como planteamos nosotros la fase previa de un proyecto: está desarrollado en nuestra página de software SCADA industrial.

Plataformas SCADA del mercado

Sin ánimo de ser exhaustivos, estas son las plataformas que aparecen una y otra vez en los proyectos industriales en España:

• Ignition, de Inductive Automation. Licencia por servidor sin límite de tags ni de clientes, cliente web nativo e histórico en base de datos SQL estándar. Es la plataforma con la que trabajamos como partner integrador, y la explicamos a fondo en qué es Ignition.
• WinCC, de Siemens. En realidad una familia de productos —WinCC en TIA Portal, WinCC Unified, WinCC V7 y WinCC OA—, con una integración con los autómatas S7 que ninguna plataforma externa iguala. Comparativa en Ignition vs WinCC.
• AVEVA (el antiguo Wonderware: InTouch y System Platform). Enorme base instalada y un modelo de objetos muy maduro para instalaciones multiplanta. Comparativa en Ignition vs Wonderware.
• FactoryTalk View, de Rockwell Automation. La opción natural en plantas construidas alrededor de autómatas Allen-Bradley.
• Plataformas de código abierto, como ScadaBR o Rapid SCADA. Coste de licencia cero y sin soporte del fabricante: encajan en instalaciones pequeñas o en proyectos donde hay capacidad técnica propia para sostenerlas.

Cuánto cuesta un sistema SCADA

No hay una cifra honesta que dar sin conocer el alcance, pero sí se puede explicar en qué se reparte el gasto, que es lo que permite leer un presupuesto y detectar si falta algo:

• Licencias de plataforma. Según el modelo del fabricante: por tramos de señales, por clientes o por servidor. Suele ser la partida más visible y no siempre la mayor.
• Ingeniería de implantación. Levantamiento de señales, arquitectura, modelo de datos, sinópticos, alarmas, informes y puesta en marcha. En la mayoría de los proyectos esta partida es mayor que la de licencias.
• Infraestructura. Servidor o máquina virtual, base de datos, red, y en su caso redundancia si el proceso no admite paradas.
• Instrumentación y comunicaciones. Lo que haya que añadir para que las máquinas mudas den datos: pasarelas, sensores, contadores.
• Mantenimiento y soporte anual. Actualizaciones, soporte y evolución del proyecto. Un SCADA vivo cambia todos los años.

Dos errores de presupuesto que vemos a menudo: comparar solo el precio de entrada en lugar del coste a cinco años, y olvidar la partida de ingeniería, que es la que determina si el sistema sigue siendo útil cuando la planta cambie. Si quieres una estimación por tramos para tu caso, cuéntanos el alcance.

Preguntas frecuentes sobre sistemas SCADA

¿Qué significan las siglas SCADA?

Supervisory Control and Data Acquisition: supervisión, control y adquisición de datos. Las tres palabras describen bastante bien lo que hace: mira el proceso, permite actuar sobre él y guarda lo que ha pasado.

¿Cuál es la diferencia entre SCADA y HMI?

El HMI es la pantalla de una máquina o una línea; el SCADA supervisa el conjunto de la planta, centraliza datos de muchos equipos y guarda el histórico. Un SCADA hace funciones de HMI, pero un HMI no llega a SCADA.

¿Puedo conectar un SCADA a máquinas antiguas?

Casi siempre. Con OPC UA o Modbus si el autómata lo soporta, con una pasarela industrial si no, y con instrumentación mínima —un contador, un sensor de estado— cuando la máquina no ofrece ningún dato hacia fuera. Sustituir el equipo es casi nunca la primera opción.

¿Un SCADA sustituye a un MES?

No. Trabajan en niveles distintos y se complementan: el SCADA mira la máquina y el proceso, el MES mira la orden de trabajo y el lote. Lo habitual es que el MES se alimente del dato que le da el SCADA.

¿Se puede llevar el SCADA a la nube?

El control y la supervisión deben quedarse en planta: si se cae la conexión, la producción no puede depender de un servidor remoto. Lo que sí tiene sentido en la nube es la capa de consulta, informes y analítica sobre el histórico. La arquitectura sensata es híbrida.

¿Cuánto tarda en implantarse?

Depende del número de señales y de cuántas máquinas haya que instrumentar, pero el orden de magnitud de un proyecto de una línea son semanas, y de una planta completa, meses. La fase que más se subestima no es el desarrollo, es el levantamiento inicial de señales.

¿Quieres controlar y supervisar todo lo que ocurre en tu fábrica? Mira cómo implantamos un software SCADA o escríbenos directamente aquí abajo.