Análisis, diseño y programación de un conjunto de componentes ligeros de supervisión para un sistema SCADA multiplataforma con arquitectura CORBA

Abstract

Análisis, diseño y programación de un conjunto de componentes ligeros de supervisión para un sistema SCADA multiplataforma con arquitectura CORBA es un título que describe concretamente el objetivo del proyecto. Toda planta industrial necesita un sistema de control para su correcto funcionamiento. Los controles han ido evolucionando junto a las plantas, desde simples mecanismos hasta complejos sistemas de supervisión y adquisición de datos. La labor del control es sencilla, regular el funcionamiento de la planta según unas pautas establecidas y la evolución de la planta. En estos últimos años, el sistema SCADA (Supervisory Control And Data Adquisition) se ha convertido en el sistema que más se adecua a las necesidades de control de las plantas. La idea es sencilla, adquirir datos de todos los puntos de la planta que se necesite, concentrarlos, procesarlos como se desee y si es necesario enviar órdenes a los actuadores para que operen sobre la planta. Los sistemas de control de plantas industriales tienen una característica muy importante que siempre se ha tenido en cuenta: su robustez. Sólo se implantan sistemas de control con probado correcto funcionamiento y resistentes a fallos. Eso ha impedido durante estos últimos años que las nuevas tecnologías se apliquen a las plantas industriales de forma inmediata. La consecuencia inmediata de esta necesidad de robustez es que los sistemas de control son muy celosos y cerrados, y con un entorno muy poco amigable para el hombre. Este es un gran inconveniente, ya que cualquier técnico que deba encargarse de la supervisión de una planta tiene que estar presente delante del sistema de control en la planta, y además aprender a manejar un entorno nada intuitivo. Con la incorporación de las nuevas tecnologías y la demostración de que ya se puede conseguir que funcionen correctamente y a prueba de fallos surge la resolución a estos problemas de los sistemas de control. Aquí es donde empieza el ámbito de este proyecto. Gracias a proyectos anteriores, se tiene un sistema SCADA que se comunica con una base de datos en tiempo real (OMS: Object Management System) funcionando sobre Windows 2000 (que aún no siendo un sistema operativo orientado al tiempo real, consigue muy buen rendimiento) y un servidor que permite la conexión de aplicaciones remotas (OrnsORB). Lo que se ha dearrollado en este proyecto es un componente ligero, cliente, que gracias a las nuevas tecnologías de la Internet permiten un MMI (ManMachine Interface) mucho más amigable, con gráficos dinámicos, representaciones de datos más intuitivas ... Y una movilidad del técnico usuario absoluta. Eso es, el usuario podrá informarse del estado de la planta y controlarla, ya no sólo desde el centro de control, sino desde cualquier máquina en cualquier parte del mundo a través de la Internet. Y no necesariamente desde un equipo pesado. La característica principal de un componente ligero es precisamente esa, que puede ser ejecutado desde un cliente ligero, un cliente muy sencillo. Un browser es el cliente ligero por excelencia y el applet el componente ligero perfecto. Para conseguir esa portabilidad, se ha elegido el lenguaje de programación rnultiplatafonna por excelencia en la actualidad, el Java. Y para tener la movilidad deseada, se pensó en implementar los clientes en applets para que fuesen embebidos en páginas HTML y así poder ser descargadas del servidor desde cualquier máquina con conexión a la Internet. Al final se optó por generar una aplicación, debido a graves problemas de comunicación y seguridad surgidos al utilizar la arquitectura CORBA. Una vez elegido el lenguaje de programación debemos detenermos en la elección de cómo se van a programar los componentes ligeros para que además de la portabilidad y la interfaz amigable se siga manteniendo la integridad y la robustez del sistema. La arquitectura que más fiabilidad nos da en este sentido es la arquitectura CORBA (Common Object Request Broker Architecture). Una arquitectura cliente-servidor orientada al objeto, que además presenta la ventaja de ser multilenguaje, lo que permitiría en un futuro integrar nuevas aplicaciones, tanto clientes como en el servidor, escritas en cualquier lenguaje de programación que soporte CORBA. Este tipo de aplicaciones empiezan a poder verse en la Internet, aunque parece que por ahora son de una extrema sencillez o funcionan con bastante lentitud, debido a la gran transacción de datos que se produce. Otra ventaja de la arquitectura COREA es que la cantidad de datos que viaja por la red se reduce considerablemente. Además de ello, el cliente desarrollado OmsGUI no tiene que estar a la espera de cambios en el servidor mediante un polling sino que mediante callbacks el cliente es refrescado automáticamente por el servidor. El servidor sólo avisa de los cambios de los datos en los cuales el cliente está interesado, y estos son los únicos que envia. Otra característica importante del componente ligero OmsGUI es su adaptabilidad. El diseño de la interfaz gráfica y su dinamismo se describe en un archvio SVG - Scalable Vectorial Graphics, un estándar de gráficos vectoriales de OMG que sigue el estándar XML. En ese archivo se define el gráfico representativo de la planta, de libre diseño, y de qué forma se quiere que cambie en función de los valores de los TAGS de la base de datos en tiempo real que controla la planta. Así cuando cambia alguna característica de la planta, cualquier programador o usuario que conozca el estándar SVG-XML podrá modificar la interfaz gráfica convenientemente y sin dificultad. Gracias a las potentes APIs de Java2D, que se encargan de la renderización a pantalla, la salida soporta todo el estándar SVG. La vistosidad y lo intuitivio que sea el uso del cliente de supervisión dependen enteramente de la pericia del diseñador de la interfaz gráfica. Por último cabría comentar las perspectivas futuras de este proyecto. La implementación de SVG y el motor de renderización que se han usado son del Apache Batik Project. Este proyecto evoluciona constantemente, tanto en cantidad de objetos SVG implementados como en optimización.