Sistemas deMonitoreo, SCADA, Interfaces HMI, Salas de Control 4. API 1165 Ing. Nelson Yañez Recommended Practice for Pipeline SCADA Displays API RECOMMENDED PRACTICE 1165 FIRST EDITION, JANUARY 2007 Contenido 1 ALCANCE 2 REFERENCIAS 3 DEFINICIONES 4 CONSIDERACIONES DE INGENIERIA PARA LOS FACTORES HUMANOS EN EL DISEÑO DE PANTALLAS 5 EL HARDWARE DE LAS PANTALLAS 6 DISPOSICIÓN DE LA PANTALLA Y LA ORGANIZACIÓN 7 NAVEGACIÓN EN LA PANTALLA 8 OBJETOS 9 OBJECTOS DINAMICOS 10 CONTROL Y SELECION 11 ADMINISTRACIÓN 12 PANTALLAS DE EJEMPLO ALCANCE Esta práctica recomendada (RP) se centra en el diseño e implementación de las pantallas utilizadas para la visualización, monitoreo y control de la información de un Sistema de Supervisión, Adquisición y Control de Datos (SCADA). El propósito principal es documentar las prácticas de la industria que ofrecen orientación a una compañía de transportes por tubería o al operador que quiere seleccionar un nuevo sistema SCADA, o actualizar o expandir un sistema SCADA existente. Esta RP ayuda a las empresas de gasoductos y desarrolladores de sistemas SCADA en la identificación de los elementos que se consideran las mejores prácticas al desarrollar interfaces hombre-máquina (HMI). Los elementos de diseño que se discuten incluyen, pero no están limitados a, el hardware, la navegación, colores, fuentes, símbolos, técnicas de entrada de datos, y control / selección. Roske-Hofstrand. K.com. 205-235). R.V. (NUREG-0700. O.01. Helander (ed.S. 291-295). & Habinek. Version 2. Design of Menus. W. 11. North Holland: Elsevier Science Publishers B. July 28. Smith. Nuclear Regulatory Commission. (1984) “A multilevel menu-driven user interface: Design and evaluation through simulation. & Mosier. G. J. Perlman. Washington DC: U. 5. San Diego.) Handbook of HumanComputer Interaction (pp. 3. Paap. W.. (1988). and task complexity. 4. Making the right choices with menus. Kiger. J (2002) Human-system design review guidelines..I. AFSC. (1996). Galitz. Massachusetts: Electronic Systems Division. (pp. J. & Salvendy. & Paap. A. R. NY: John Wiley & Sons: Amazon.” In J. K. (1986). “Hierarchical menu design: breadth.. rev. 2. User-interface screen design. ASM Consortium Guidelines—Effective Operator Display Design. E. 20. I. 29(11). Brown. . (1984). (1993). 9.” Perceptual and Motor Skills. depth. 82. Schneider (Eds. In M. New York. 1187-1201. J. C.. K. J. R..” International Journal of man-machine studies. Jacko. S. Lewis. CA: Academic Press.” Ergonomics. 2000. Savage. 2). Norwood. J. G. H. W.REFERENCIAS 1. (1989). 201-213. 10.. L. “The depth and breath trade-off in the design of menu-driven user interfaces. (ESDTR-86-278) Hanscom Air Force Base. Guidelines for designing user interface software.) Human factors in computer systems. (pp. 165-186). J.: Ablex. & Blackman. R. (1984). “Cognitive networks as a guide to menu organization: An application in the automated cockpit. 7. Gilmore. D. Proceedings of INTERACT. 1301-1311. 8. N. (1986). Gertman. Thomas & M. & Perensky.J. O’Hara.S. User-computer interface in process control a human factors engineering handbook.. 6.E. P. 10 hidden text 3.DEFINICIONES 3.1 API 3.11 hot spot 3.13 Human Machine Interface (HMI.2 API Cybernetics Subcommittee: 3.9 Gestalt Principles of Perception 3. 3.17 navigation button 3.24 should 3.12 Human Factors Engineering (HFE) 3.) 3.4 client server architecture 3.23 SCADA Controllable 3.7 dialog box 3.5 control center 3.25 Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) 3.18 offscan 3.21 pop-up 3.26 static 3.16 Monitor 3.22 remote 3.15 Liquid Crystal Display (LCD 3.6 controllers 3.27 tag .19 operator 3.14 invalid 3.3 Button Bars 3.8 display(s): The visual presentation of text and objects on a monitor.20 poke 3. de visualización pueden ser únicos para cada pantalla. y en el lugar designado. y las indicaciones obvias de interrelaciones. Se puede variar ampliamente. las pantallas deben tener una ordenada y espaciosa apariencia. dependiendo de la función que está siendo realizada por la pantalla. dependiendo de la función principal de la pantalla. los requisitos de diseño. de una manera bien organizada. El diseño de las pantallas deben ser realizadas para proporcionar una transferencia óptima de la información al usuario. una forma sencilla de navegar a través del sistema. . La información deberá presentarse de manera sencilla y consistente. Por lo tanto.CONSIDERACIONES DE INGENIERIA PARA LOS FACTORES HUMANOS EN EL DISEÑO DE PANTALLAS Diseño de pantalla se refiere a la forma que se arregla la información y se presenta en un monitor. En términos generales. Similitud objetos .CONSIDERACIONES DE INGENIERIA PARA LOS FACTORES HUMANOS EN EL DISEÑO DE PANTALLAS El diseño de la pantalla debe estar guiada por los principios de la psicología de Gestalt. Balance . un término que hace referencia a las teorías de la percepción visual: La proximidad . como el tamaño. La presentación de los materiales en ángulo recto y en agrupaciones verticales y horizontales es más fácil mirar que las imágenes visuales curvas o angulosas. Además.sistema de percepción humana intenta organizar los objetos en grupos si están cerca uno del otro en el espacio.el sistema de percepción visual humana intenta completar las figuras y establecer partes completas significativas. o el brillo. orientación en el espacio.son percibidos como un grupo o conjunto si comparten visualmente propiedades comunes. Cierre . Figuras incompletas u objetos o símbolos.Los seres humanos prefieren la estabilidad en el entorno visual percibido. el diseño de visualización debe incorporar los principios generales de Ingeniería de Factores Humanos (HFE) discutidos en las próximas secciones. pueden ser percibidos como partes completas. color. . CONSIDERACIONES DE INGENIERIA PARA LOS FACTORES HUMANOS EN EL DISEÑO DE PANTALLAS MEMORIA A CORTO PLAZO PROPORCION SEÑAL-RUIDO PATRON DE LECTURA RAPIDA CONSISTENCIA CODIFICACIÓN . DISPOSITIVOS DE MONITOR • Tipos de dispositivos • Numero de Monitores por consola de controlador • Monitores Externos or Remotos RESPUESTA DEL MONITOR DISPOSITIVOS DE ENTRADA DEL COMPUTADOR . Esta tecnología ha demostrado ser rentable.EL HARDWARE DE LAS PANTALLAS Los sistemas SCADA modernos suelen utilizar la red conectada a computadores y estaciones de trabajo locales para el sub-sistema interface hombre-máquina primario. escalable y fácilmente actualizado a medida que cambian las necesidades. DISPOSICIÓN DE LA PANTALLA Y LA ORGANIZACIÓN CONSIDERACIONES GENERALES HERARQUIA DE DESPLIEGUE TEMAS DE ADMINISTACION DE VENTANAS • • • • • • Numero de Ventanas Abiertas Tamaño Ubicación Capas (Unas sobre otras) Ampliar la imagen a monitores paralelos Guardador de Pantalla . Debe ser plenamente comprendido el uso de la ventanas.NAVEGACIÓN EN LA PANTALLA CONSIDERACIONES GENERALES El Diseño de Navegación es fundamental para el uso exitoso del sistema SCADA por el controlador. Una planificación significativa se requiere basado en la capacidad del software y de funcionamiento del sistema SCADA. Un primer paso en este proceso podría incluir la información y capacitación del proveedor respecto a la capacidad de su software y las técnicas de navegación disponibles. capas (Unas sobre otras) y las capacidades de menú antes del proceso de diseño. Se debería adquirir información al respecto de los desarrolladores y los controladores. . Un elemento clave en el diseño de esquemas de navegación es proporcionar múltiples métodos de acceso a cualquier pantalla. A veces los botones del ratón se utilizan para realizar diferentes funciones sobre la base de las técnicas de navegación utilizadas. pero no se limitan a. puntos calientes. las barras de botones.NAVEGACIÓN EN LA PANTALLA TECNICAS DE NAVEGACIÓN Técnicas de navegación son las diversas formas en que un controlador puede interactuar con las pantallas SCADA. los menús. Ejemplos de técnicas de navegación incluyen. una acción individual (por ejemplo. al navegar por disposición jerárquica. y debe permitir navegar a través de pantallas con un solo dispositivo de entrada. y los botones de navegación. Las teclas del teclado se pueden utilizar de una manera similar. . clic con el ratón) podría permitir al usuario navegar a otro nivel de visualización. Por ejemplo. Una sola acción también podría permitir que el usuario alterne entre las dos últimas pantallas. El controlador debe ser capaz de acceder a las pantallas necesarias con un número mínimo de pulsaciones de teclas o clics del ratón. PANEO Y SOBREPOSICIONES Se debe considerar la densidad de información y / o el número de símbolos en una pantalla gráfica para permitir que un controlador pueda ver fácilmente lo que está pasando. Estas técnicas permiten al controlador elegir un nivel de detalle en función de sus necesidades. Funciones de acercamiento y paneo se suelen asignar a un botón del ratón.NAVEGACIÓN EN LA PANTALLA ACERCAMIENTO. paneo. Pantallas de tendencia son un ejemplo típico de la prestación de acercamiento debido a la cantidad de datos disponibles. lo que mejora la capacidad de interpretar la tendencia. . mientras que las capas y superposiciones son llamados por botones. Cuando la densidad de la pantalla es demasiado alta. El acercamiento permite que el controlador pueda reducir el número de puntos de una tendencia. el uso del acercamiento. capas y técnicas de superposición pueden ser considerados para ciertos tipos de pantallas tales como mapas y tendencias. etc . tamaño. forma. relleno. símbolos. los objetos se definen como cualquier tipo de símbolo o de texto que transmite información al controlador. Debe haber una clara diferencia entre objetos controlables y no controlables. El cuidado diseño y planificación de un buen conjunto de pantallas deben incorporar una combinación adecuada de estos diferentes tipos de objetos. bordes. que se utilizan para mejorar o fortalecer el significado al controlador. etc. poner de relieve. Esto se puede hacer con el color. Cada objeto tiene atributos o características tales como el color. fuentes.OBJETOS CONSIDERACIONES GENERALES En las pantallas SCADA. OBJETOS COLOR El uso del color es una forma eficaz de aumentar la recopilación de información y capacidad de procesamiento de un controlador y puede dramáticamente mejorar las tareas de búsqueda e identificación. cuando se aplica correctamente. El color es muy eficaz para poner de relieve los datos relacionados que se distribuirán a través de una pantalla. Las siguientes son algunas pautas a considerar al elegir el color: Numero de colores Selección del Color Significado de los Colores Redundancia . en todos los sistemas. Un ejemplo sería el uso de un símbolo de relleno (lineal o de área) proporcional al valor del dato. tal como un volumen de recipiente que se muestra proporcional el relleno de un símbolo de botella. Consistente tamaño del símbolo debe utilizarse en todas las pantallas y las imágenes elegidas deben ser identificables desde la distancia máxima y bajo las condiciones mínimas de iluminación ambiental. La creación de un estándar.OBJETOS SIMBOLOS Y FORMAS El uso de símbolos ayudan a la comprensión y la detección más que un simple texto sin formato. . procesos u operaciones que representan. Deben tener significados evidentes y ser diseñado para parecerse a los objetos. Los símbolos deben ser usados para representar los componentes del equipo y el flujo del producto. Los símbolos se dibujan típicamente como formas sólidas. Bibliotecas de símbolos estándar deben ser utilizados en el desarrollo de todas las pantallas. Los símbolos deben ser tan simple como sea posible para reducir la distorsión. con un conjunto coherente de símbolos es esencial al diseño de pantalla eficaz y comprensible. Consideraciones se pueden tener como el uso de patrones y rellenado para demostrar detalle adicionales. Los ejemplos incluyen barras de tamaño variable para lecturas analógicas de nivel de los tanques y seguimiento de lotes. ya que puede ser una distracción para el controlador. sin embargo. Se debe tener en cuenta lo siguiente: • • • • • Formato Contenido Etiquetas Mensajes Abreviaciones . tales como valores analógicos y de estado. Animación simple. TEXTO Dos factores relevantes a tener en cuenta para la legibilidad y comprensión de textos son en formato del texto y el contenido. forma. El uso de la animación es a menudo restringido. El contenido incluye lo que debe mostrarse mientras el formato describe la mejor manera en que se debe presentar el texto. orientación y el movimiento de un objeto atado a variables en el sistema SCADA.OBJETOS ANIMACIÓN Animación para pantallas SCADA se refiere a los cambios dinámicos en el tamaño. puede ser usado efectivamente en ciertas situaciones. Es una práctica común en la industria utilizar el color y el texto como las características de los objetos primarios para mostrar objetos dinámicos. Características de los objetos que pueden ser alterados para reflejar diferentes valores / estados y atributos de datos incluyen el color. llenado de la línea.OBJECTOS DINAMICOS CONSIDERACIONES GENERALES Lo dinámico de un objeto hace referencia a los cambios en las características de un objeto asociados con cambios en el punto (s) de la base de datos vinculada a ese objeto. forma. textura. Sin embargo. otras características podrían ser considerados. . tales como relleno de línea para visualizar el nivel en un tanque. y el texto. estos cambios del punto de la base de datos puede consistir en cambios en el valor / estado y los cambios en los atributos de los datos relacionados con el punto. En general. superficie. o al menos el último estado conocido o valor. estados o valores. Para los puntos que utilizan varias características de objeto a indicar. mientras que otros. por lo menos una de las características debe persistir cuando se aplican los atributos de datos. como estados. Es importante que el estado o valor actual. Algunos puntos. como los análogos. tienen un valor numérico.OBJECTOS DINAMICOS VALORES DE DATOS Cada punto de base de datos tiene un estado o valor. acumuladores y depósitos. de un punto de la base de datos se muestre y que sea reconocible por el controlador. Se tienen los siguientes tipos de datos: • • Puntos de la base de datos de estados discretos Puntos de la base datos numéricos . tienen dos o más estados discretos. Visualización de todos los atributos de datos para cada punto no es práctico. Estado de Datos La lista de los estados de datos: • On-scan / Off-scan • Alarma / Normal • Falla de Comunicación/ Comunicación Normal • Alarma Inhibida / Alarma Activada • Sin Reconocimiento/ Reconocido • Información Tag / No Tag Jerarquía de atributos de dados y técnicas de despliegue Un enfoque coherente para mostrar los atributos de datos es importante. .OBJECTOS DINAMICOS ATRIBUTOS DE DATOS Cada punto de la base de datos dentro de un sistema SCADA tiene muchos datos posibles atributos más allá de su valor real. Un atributo de datos se refiere a una cualidad o característica del punto. Todas las pantallas deben utilizar la misma técnica para cada atributo de datos cuando sea factible. Es importante que un controlador puede ver fácilmente tanto el valor de los datos y los atributos de los datos en una pantalla. sobre todo los atributos de datos que indican que el valor de puntos / estado es poco fiable. debe considerarse la posibilidad de crear una jerarquía de atributos de datos de tal manera que el controlador sólo vería los atributos más importantes. Por lo tanto. Debería considerarse la posibilidad de diferenciar los objetos que se pueden controlar y cuáles no. es el control que se coloca en la parte superior de un objeto que causa que ocurra una acción cuando se hace clic. Un “punto de selección” que es demasiado pequeño puede conducir a la frustración al intentar seleccionar un objeto.CONTROL Y SELECION SELECCIÓN DE OBJETO El término "punto de selección" como se usa en este documento. . La acumulación de puntos de selección no es una buena idea. El área de los “puntos de selección” debe ser de tamaño suficiente para que los objetos o botones puedan ser precisamente seleccionados. el cambio de la la forma del puntero del ratón cuando se coloca sobre el objeto. Algunas técnicas utilizadas en la en la industria incluyen hacer la etiqueta del objeto de un color si es controlable y otro color si no lo es. ya que puede dar lugar a resultados impredecibles. o la aplicación de un borde al objeto. y las etiquetas de objeto cian para dispositivos controlables. un dispositivo puede ser operado desde muchas pantallas. Muchas veces. También es importante identificar y verificar si el dispositivo ha sido correctamente seleccionado. Por ejemplo. . Esta pantalla es generalmente una pantalla de tipo pop-up que identifica los comandos disponibles para el dispositivo asociado con el objeto.CONTROL Y SELECION SELECCIÓN DE OBJETO CONT… Los ejemplos en el Apéndice A1-2 y A1-3 utilizan etiquetas de objetos blancos para dispositivos que no son controlables. Tenga en cuenta la situación de otros dispositivos relacionados para determinar si el dispositivo principal debe ser controlable desde una pantalla que no contenga esos dispositivos relacionados. Típicamente. la selección de un punto de selección para un objeto es la navegación a otra pantalla. una bomba puede ser iniciado desde una pantalla de tuberías general o una pantalla de gradiente hidráulico. También es una práctica común para requerir dos clics del ratón en una pantalla de control emergente para ejecutar un comando. Una técnica común es seleccionar-antes de-operar donde se selecciona un dispositivo de un pantalla y luego se requiere otro clic del ratón en otro lugar para operar el dispositivo. . Por ejemplo.CONTROL Y SELECION EJECUCIÓN DE COMANDOS El control de los dispositivos de un ducto debe requerir dos o más acciones antes de enviar un comando al dispositivo de campo. Esto evita que un fuera de lugar o clic del ratón pueda operar un dispositivo de campo. se puede seleccionar una válvula primero y luego se selecciona un botón de apertura para emitir una orden de apertura a la válvula. el control emergente puede requerir un botón de apertura o cierre a seleccionar y luego un botón de ejecución para ser seleccionado. Por ejemplo. después de que una válvula ha sido seleccionada. El fracaso de un comando podría estar indicado por un mensaje de alarma. a continuación. el símbolo del dispositivo parpadea en un color único. Un ejemplo es una consigna analógica. dos o más acciones deberían ser requerida antes de enviar la consigna al campo.CONTROL Y SELECION EJECUCIÓN DE COMANDOS Algunos comandos pueden requerir el ingreso de datos. Al igual que con otros comandos. Una técnica común es seleccionar el valor analógico. o el texto al lado del símbolo del dispositivo. El éxito de un comando podría ser indicado por el símbolo del dispositivo y el estado del texto cambiar al nuevo estado. introduzca el nuevo valor a través de un emergente y. Retroalimentación apropiada debe ser proporcionada para indicar el éxito o el fracaso de un comando de controlador. seleccione el botón de ejecución. . . La interfaz debe permitir la corrección y recuperación fácil al mismo tiempo proteger la aplicación de errores de usuario catastróficos.CONTROL Y SELECION GESTIÓN DE ERROR Mostrar las técnicas de diseño deben incluir la gestión de errores. Los mensajes de error son mensajes alfanuméricos que deben mostrar un valor incorrecto cuando se introduce o una mala selección se realiza. La gestión de los errores más efectivo es un diseño de la interfaz que minimiza las entradas no válidas. Puede cometer errores. y la interfaz funcional deben incluir disposiciones para la gestión de errores y equivocaciones relacionados con tareas funcionales realizadas por el usuario. CONTROL Y SELECION GESTIÓN DE ERROR CONT… Por ejemplo. . Un mensaje de error podría identificar el valor fuera de rango y solicitar un nuevo valor de ajuste. Este mensaje de advertencia podría permitir que el controlador tenga la oportunidad de cancelar el comando antes de su emisión al dispositivo de campo o para proceder a la ejecución de comandos. Estos mensajes se generan normalmente basadas en un comando en ejecución. el mensaje de error sería mostrar el intervalo de entrada válido. un controlador puede introducir un valor de ajuste de una descarga que se encuentra fuera del rango de operación válida. Idealmente. El diseño de la pantalla también debe apoyar los mensajes informativos y de advertencia. Por ejemplo. el envío de un comando puede generar un mensaje de advertencia de que el comando viola un procedimiento operativo. no todos los elementos de esta práctica recomendada pueden ser aplicables. COHERENCIA ENTRE CENTROS DE CONTROL Y LUGARES REMOTOS Para evitar confusiones y mejorar la comunicación entre el personal de control de centros y personal de campo. La documentación debe ser revisada periódicamente por precisión y ser actualizada según sea necesario. pantallas. nombres de las emisoras. y otros indicadores que se utilizan en ambas ubicaciones deben ser consistentes. . texto y etiquetas. y otros identificadores entre el centro de control y lugares remotos deberán estar normalizados. Una consideración importante es asegurar que la interface para el operador proporcione la mayor coherencia posible en la funcionalidad y la apariencia. es importante que las normas de la interface de operador de la empresa sean documentadas. DOCUMENTACIÓN Debido a que las interfaces de operador SCADA pueden ser extensas y detalladas. Convenciones de nombres incluyendo etiquetas de equipos. símbolos. por lo tanto. Esto podría incluir.ADMINISTRACIÓN CONSISTENCIA DENTRO DE UNA EMPRESA En este documento se reconoce que cada compañía de ductos puede tener un enfoque diferente para la implementación de sistemas SCADA y. colores. paneles de control. pero no limitarse a. “OPS Advisory Bulletin ADB-03-09” resalta algunas de las preocupaciones con un control inadecuado de los cambios del sistema SCADA: • Mantenimiento y Pruebas • Administración de la versión .ADMINISTRACIÓN MOC (GESTIÓN DEL CAMBIO) Todos los cambios de presentación deben seguir un proceso de Gestión del Cambio (MOC). Los tipos de pantallas utilizadas son una función de el uso previsto del sistema SCADA. . la complejidad de la operación del ducto.PANTALLAS DE EJEMPLO El contenido del Apéndice A de esta norma proporciona muestras de varios tipos de pantallas que podrían ser considerados en el diseño de interfaces de SCADA. y filosofía de operación de la empresa. El juego de símbolos de muestra y pantallas muestran tener en cuenta la información proporcionada en este documento y proporciona ejemplos de pantallas basadas en las técnicas aceptadas por la industria de ductos de líquidos. PANTALLAS DE EJEMPLO . PANTALLAS DE EJEMPLO . PANTALLAS DE EJEMPLO . PANTALLAS DE EJEMPLO . PANTALLAS DE EJEMPLO . PANTALLAS DE EJEMPLO . PANTALLAS DE EJEMPLO . PANTALLAS DE EJEMPLO . PANTALLAS DE EJEMPLO . PANTALLAS DE EJEMPLO . PANTALLAS DE EJEMPLO . PANTALLAS DE EJEMPLO . PANTALLAS DE EJEMPLO . PANTALLAS DE EJEMPLO .