Sistema de Adquisición de Datos, Monitorización y Gestión de Alarmas para un Sistema LIMS del Laboratorio Químico de una Central Nuclear

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"Todo este sistema esta funcionando de forma satisfactoria en las dos Centrales Nucleares desde hace 2 años sin ninguna incidencia."

- Juan José Cabana González , CPI

The Challenge:
Sistema de Adquisición de Datos, Monitorización y Gestión de Alarmas para un Sistema LIMS del Laboratorio Químico de una Central Nuclear

The Solution:
La solución realizada consistió en la modernización de un sistema LIMS para el Laboratorio de Química de la Central Nuclear (CN) de Almaraz, realizado con tecnologías obsoletas y asumir las nuevas funcionalidades exigidas por la CN y por el Consejo de Seguridad Nuclear. Todo este trabajo se realizó manteniendo en todo momento el servicio al laboratorio que funciona de forma permanente sin paradas.

Author(s):
Juan José Cabana González - CPI
Pedro Luís Ruíz Aguado - CPI

Las Centrales Nucleares para la producción de energía eléctrica disponen de varios laboratorios de Química para el análisis de diferentes procesos donde la Química es fundamental para el funcionamiento y la seguridad de los sistemas. Estos laboratorios funcionan de forma permanente por turnos y deben realizar el seguimiento de los procesos por diferentes métodos, por ejemplo, mediante el análisis químico de muestras simples y múltiples en base a unos procedimientos complejos y también por el proceso de determinada información de equipos analizadores automáticos que funcionan conectados a los sistemas. La información que se debe gestionar es enorme e incluye los datos de muestras manuales, información del comportamiento de medidores de parámetros físicos de la CN y de analizadores automáticos, entre otra información.

Cada CN tiene sus propias características por lo que el LIMS debe ser suficientemente flexible y permitir la gestión de la información que proviene desde diversas fuentes del sistema físico. Actualmente el LIMS se encuentra instalado en la Central Nuclear de Almaraz y la Central Nuclear de Vandellós y en un futuro será instalado en otras Centrales Nucleares. Este LIMS es lo suficientemente flexible para ser instalado en otros Laboratorios Químicos, Bio-Químicos, Materiales, etc.

De estas instalaciones la más compleja es la de la Central Nuclear de Almaraz, que se diferencia de las otras por disponer de dos grupos generadores idénticos y de un Sistema de Adquisición de Datos (DAS) de parámetros del proceso y de analizadores automáticos. La sustitución de dicho DAS fue una de las tareas acometidas. El DAS antiguo estaba soportado por un sistema de la firma Agilent HP-3497A mediante el cual se adquirían unas 270 señales analógicas de 4-20 mA y de 200 señales bipolares industriales.

En todos los LIMS se brinda la capacidad (entre otras) de realizar gráficos complejos de magnitudes manuales, tiempo real, históricos, calculadas, etc., de forma interactiva y la presentación de paneles sinópticos con información que proviene del proceso y del laboratorio. Se permite la generación de alarmas visuales y de proceso que no solo informen de determinados estados de alarma sino también se realicen acciones sobre el sistema local del propio laboratorio como en la Sala de Control y Supervisión de la CN.

El LIMS en si mismo esta construido con tecnología Oracle 10g cliente-servidor e integra dentro de las interfaces del cliente los componentes de visualización de gráficos y los sinópticos. Toda la gestión del equipamiento del sistema DAS se realiza desde estas interfaces. El almacenamiento de la información de históricos que proviene de los sistemas automáticos como el DAS (Autómatas, OPC, etc.) se almacena en el gestor de bases de datos de históricos de procesos de GE FANUC iHistorian con volúmenes de información de varios Gigabytes por año. En la Figura 1 se presenta un diagrama del LIMS instalado en la CN de Almaraz.

El DAS de la CN de Almaraz se ha implementado con tecnología de National Instruments (NI) PXI-SCXI y esta constituido por dos chasis: Un chasis combinado PXI-SCXI modelo 1052 con una controladora PXI-8186 con Sistema Operativo Windows XP y un chasis de SCXI-1001. Ambos chasis son controlados por un multímetro digital PXI-4070. Estos chasis acomodan 6 interfaces de multiplexores con relés a estado sólido SCXI-1128 y 6 interfaces de entradas digitales industriales SCXI-1162HV. Se dispone de una interfase PXI con 16 relés SPST de salida. En la Figura 2 se presenta el DAS descrito

La adquisición de datos es gestionada por un programa realizado en LabVIEW 8 que utiliza los controladores NI-DMM y NI-DAQmx. Este programa se ejecuta como un servicio del sistema con alta prioridad y muestra en su interfase gráfica local todas las mediciones realizadas y otras informaciones de control del DAS. En la Figura 3 se presenta una de las ventanas de control.

El DAS se comunica con el LIMS por medio de un servicio de red TCP/IP y un protocolo específico, el DAS realiza la medición de todos los canales (192 analógicos, 192 digitales) cada un segundo y el LIMS realiza la solicitud de los datos de forma asincrónica por TCP/IP.

El DAS tiene una interfase de supervisión remota idéntica a la local en la controladora, para la visualización por medio de la red de su comportamiento.

Otro de los aspectos resueltos con tecnología de NI son la visualización de paneles sinópticos donde aparecen diagramas de los procesos con información superpuesta de las magnitudes medidas y su estado (valor, alarmas, etc.). Esto se realiza por medio de un programa escrito en LabVIEW 8 que realiza un acceso cada 15 segundos a la base de datos Oracle para adquirir la información necesaria, procesarla y ponerla a disposición de otros módulos en la red local. Este programa se ejecuta como un servicio de Windows de baja prioridad y exporta la información en la red local por medio del servidor de DataSocket de NI. Los programas de visualización de panales sinópticos se conectan al servidor de DataSocket para recibir la información y la presentan de forma gráfica. Los programas de paneles sinópticos se han implementado en LabVIEW 8 y el módulo Datalogging and Supervisory Control. En la Figura 4 se presenta un ejemplo de los paneles sinópticos.

Otro de los aspectos resueltos con componentes de National Instruments es la visualización de gráficas complejas directamente en la interfase gráfica de la aplicación construida con Oracle Forms 6i. Para este fin se construyó un componente servidor y contenedor COM utilizando NI Measurement Studio y Microsoft Visual Studio. Este componente contiene un objeto de gráficos Chart de NI y se controla desde la aplicación de Cliente de Oracle Forms. En la Figura 5 se presenta un ejemplo de gráficas con dicho componente.

Author Information:
Juan José Cabana González
CPI

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