Ejemplo: microcervecería

Ejemplo completo de un proceso por lotes: una sala de cocción de 10 hl que trabaja por recetas, tres fermentadores cilindrocónicos y sus servicios. Es el complemento de la central hidroeléctrica, que es un proceso continuo, y el ejemplo de referencia para tres funciones:

• OPC UA cifrado hacia el PLC, con la confianza de certificados que exige una planta real.
• Usuarios y roles activados desde el primer arranque. Las recetas solo las modifica el maestro cervecero.
• Servidor OPC UA propio, para que un MES lea los datos del SCADA.

Incluye un PLC simulado con la física de la cocción y de la fermentación.

La planta

Agua caliente (HLT 30 hl) ─┬─▶ Macerador ─▶ Cuba filtro ─▶ Hervidor/whirlpool ─▶ Enfriador ─▶ FV1 · FV2 · FV3 (12 hl)
                           └──── agua de lavado ──┘            vapor                agua fría        camisas de glicol
Servicios: generador de vapor, depósito de agua caliente, enfriadora y depósito de glicol

El tiempo está comprimido: un minuto de receta dura un segundo en la sala de cocción y un día de fermentación dura un minuto en bodega. Una cocción completa tarda unos cuatro minutos y una fermentación entera, de 15 a 20.

Arranque

1. Abre abscada.exe y, en la pantalla de inicio, elige Microcervecería por lotes · La Tolva.
2. Deja marcado Arrancar también su PLC simulado: el programa arranca el PLC simulado de la cervecería por ti.
3. Cuando se abra Studio, pulsa Abrir runtime.

Si cierras el simulador, vuelve a arrancarlo desde Herramientas → Simuladores de PLC….

La primera vez hay que confiar en el certificado del PLC, igual que en una planta real. Las cuentas ya vienen con el proyecto.

Confiar en el certificado del PLC

El PLC solo ofrece puntos de conexión cifrados. La primera conexión falla a propósito: el certificado del PLC queda en Rechazados y el SCADA marca COM en rojo.

1. En Studio, abre Proyecto → Certificados OPC UA….
2. Comprueba que la huella del rechazado coincide con la que imprime el simulador al arrancar (Certificado del servidor: huella …).
3. Pulsa Confiar en el seleccionado. En el siguiente intento, el runtime conecta solo.

El simulador crea su certificado una vez por usuario, en la carpeta de estado de abSCADA (%LOCALAPPDATA%\abSCADA\simuladores\cerveceria). Mientras no lo borres, la confianza se mantiene. Igual que un PLC en puesta en marcha, el simulador acepta cualquier certificado de cliente.

Cuentas de demostración

El proyecto exige inicio de sesión. Sin sesión, el runtime funciona en solo lectura. Las cuentas forman parte del proyecto (users.json, solo con la huella scrypt de cada contraseña) y estas vienen ya creadas:

Son contraseñas públicas, de demostración. Si partes de este ejemplo para algo real, cámbialas en Proyecto → Usuarios y roles… → Cuentas (o crea cuentas nuevas y borra estas).

Roles y permisos

El permiso «Recetas y parámetros de proceso» (recipes) no lo pide ningún control por defecto. En este proyecto lo llevan las entradas del editor de recetas y sus botones GUARDAR y DESCARTAR ("permission": "recipes"). Cualquiera puede consultar las recetas, y elegir cuál se cocina es tarea del operador.

Cada orden queda en la auditoría con el usuario que la dio y su origen: HMI, OPC UA o script.

Pantallas

Convenciones de color

Fondo gris neutro y color solo cuando significa algo (ISA-101): verde en marcha, gris parado, ámbar retenido o pendiente del operador, rojo alarma y azul mandos y consignas editables. Las líneas de proceso se colorean mientras circulan: azul el agua, ámbar el mosto, dorado la cerveza y violeta el vapor.

Operación

Cocción. En Sala de cocción, elige la receta y un fermentador libre y pulsa INICIAR LOTE. Solo se habilita con vapor por encima de 4 bar y agua caliente a 70 °C o más. El PLC copia la receta en ese momento: si después alguien la modifica, el lote en curso no cambia.

RETENER congela la secuencia (calentamientos, trasiegos y tiempos) y REANUDAR la continúa. ABORTAR pide confirmación y manda a desagüe todo el mosto de la sala de cocción, y el del fermentador si se estaba llenando.

Fermentación. Cada fermentador sigue la receta del lote: fermentación a su temperatura hasta alcanzar los días y la densidad final, reposo de diacetilo (el glicol cierra y la temperatura sube libremente), cold crash hasta la temperatura de guarda, guarda y listo para envasar. En «Mando…» puedes pasar la temperatura a consigna manual o, al final, TRASEGAR A ENVASADO para dejar el fermentador libre.

Al arrancar, el FV1 tiene una IPA en fermentación y el FV2 una Rubia en guarda. El FV3 está libre.

Recetas

El editor sigue el patrón habitual de un gestor de recetas en PLC. Al elegir una receta, se carga en un búfer; las modificaciones se escriben en ese búfer y GUARDAR lo copia a la receta almacenada. Los valores fuera de rango se recortan al guardar, así que el PLC nunca almacena una receta imposible.

Servidor OPC UA para el MES

El proyecto activa el servidor OPC UA de abSCADA en el puerto 4850: opc.tcp://<equipo>:4850/abscada, con firma y cifrado y sin acceso anónimo. Publica todas las variables en Objects/abSCADA. Para leerlas con un cliente OPC UA:

1. Conecta con la cuenta mes. Su rol solo tiene «Acceso por OPC UA», así que el acceso es de solo lectura.
2. La primera vez, el certificado del cliente queda en Rechazados de Proyecto → Certificados OPC UA…. Confía en él y el cliente también tendrá que confiar en el del SCADA.

Para escribir desde OPC UA, el rol necesita además «Mandos y consignas».

Ejercicios con el panel del instructor

1. Inicia sesión como operador. En Sala de cocción, elige Tostada, el FV3 e INICIAR LOTE.
2. Confirma la malta en el empaste y los lúpulos cuando lo pida el aviso ámbar.
3. Durante el hervido, activa Espuma en el hervor. Reconoce la alarma y observa cómo el PLC baja el vapor del 70 al 40 %.
4. Con el lote ya en bodega, activa Fallo de la enfriadora de glicol. El glicol pasa de 0 °C, los fermentadores se desvían de su consigna y saltan sus alarmas.
5. Como operador, intenta cambiar una receta: abSCADA te pide una sesión con el permiso de recetas. Hazlo como maestro.
6. Activa Levadura inactiva en un fermentador que esté en fermentación: al cabo de un día (un minuto), salta Fermentación parada.
7. Cuando un fermentador llegue a Listo para envasar, trasiégalo desde su «Mando…».

Mapa de comunicaciones

Las direcciones salen de src/abscada/simulators/brewery_map.py, que comparten el generador del proyecto y el simulador.

Cada variable es un nodo nsu=urn:latolva:plc;s=<objeto>.<campo>, por ejemplo nsu=urn:latolva:plc;s=FV1.Temperatura. La forma nsu= resuelve el índice del namespace al conectar, así que el enlace sigue siendo válido aunque el servidor reordene su tabla de namespaces. Los tipos son los de un PLC: REAL como Float, DINT como Int32, BOOL y STRING.

Las órdenes (Orden…) son pulsos: el PLC las lee y las vuelve a poner a falso.

Para una planta real, cambia el endpoint y adapta los NodeId al programa del PLC. Las pantallas no necesitan cambios.

Simplificaciones

Este ejemplo muestra cómo es un SCADA cervecero; no es un sistema certificado.

• Los tiempos están comprimidos (1 min de receta = 1 s y 1 día de fermentación = 1 min).
• El modelo es didáctico. La atenuación sigue una curva de primer orden y el calor de fermentación, el glicol y el CO₂ siguen balances sencillos, sin pretender reproducir una levadura concreta.
• abSCADA no es una función de seguridad. Las válvulas de seguridad, los enclavamientos de vapor y las protecciones viven en el PLC y en el campo, nunca en el SCADA.