🚀 Aerospace SCADA System

Un sistema SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) completo desarrollado en Python para monitoreo y control de sistemas aeroespaciales en tiempo real.

🎯 Características Principales

🔧 PLC Virtual: Simulador de sistemas aeroespaciales con sensores de temperatura, presión y estados
📡 Comunicación Modbus TCP: Protocolo industrial estándar para comunicación en tiempo real
🌐 HMI Web Moderno: Interfaz gráfica accesible desde navegador con actualización automática
📊 Gráficos en Tiempo Real: Visualización de tendencias históricas con Plotly
⚡ Arquitectura Asíncrona: Manejo eficiente de múltiples conexiones simultáneas
🎛️ Monitor de Consola: Interfaz de línea de comandos para debugging y monitoreo

📁 Estructura del Proyecto

scada_programming/
├── README.md                   # Documentación del proyecto
├── requirements.txt            # Dependencias Python
├── run_hmi.py                 # 🌐 Interfaz Web Principal
├── test_connection.py         # 📟 Monitor de Consola
├── core/                      # 🔧 Módulos Principales
│   ├── __init__.py
│   ├── protocols/             # 📡 Protocolos de Comunicación
│   │   ├── __init__.py
│   │   └── modbus_client.py   # Cliente Modbus TCP
│   ├── simulation/            # 🎮 Simuladores
│   │   ├── __init__.py
│   │   └── virtual_plc.py     # PLC Virtual Aeroespacial
│   └── data/                  # 📂 Modelos de Datos
│       └── __init__.py
└── tests/                     # 🧪 Archivos de Prueba
    ├── simple_test.py         # Pruebas básicas de pymodbus
    ├── minimal_test.py        # Test de imports
    ├── simple_plc.py          # PLC simplificado para debugging
    └── debug_plc.py           # PLC con logging detallado

🛠️ Tecnologías Utilizadas

Backend

Python 3.13+ - Lenguaje principal
pymodbus 3.5.4 - Protocolo Modbus TCP/IP
asyncio - Programación asíncrona

Frontend/HMI

Dash 3.0+ - Framework web reactivo
Plotly 6.1+ - Gráficos interactivos
HTML5/CSS3 - Interfaz moderna

Datos y Análisis

pandas - Manipulación de datos
numpy - Computación numérica

🚀 Instalación Rápida

1. Clonar el Repositorio

git clone https://github.com/tu-usuario/scada_programming.git
cd scada_programming

2. Crear Entorno Virtual

# Crear entorno virtual
python3 -m venv scada_env

# Activar entorno (macOS/Linux)
source scada_env/bin/activate

# Activar entorno (Windows)
scada_env\Scripts\activate

3. Instalar Dependencias

pip install -r requirements.txt

🎮 Uso del Sistema

Iniciar el Sistema Completo

Terminal 1 - PLC Virtual:

python core/simulation/virtual_plc.py

🚀 Iniciando PLC virtual...
📡 Presiona Ctrl+C para detener
INFO: Iniciando simulación de sensores...
INFO: Server listening.

Terminal 2 - Interfaz Web:

python run_hmi.py

🚀 AEROSPACE SCADA HMI
🌐 Accede desde tu navegador: http://127.0.0.1:8050
📡 Conectando a PLC en 127.0.0.1:5020

Navegador:

http://127.0.0.1:8050

Monitor de Consola (Opcional)

Terminal 3 - Monitor:

python test_connection.py

Selecciona:

Opción 1: Prueba única de conexión
Opción 2: Monitor continuo en tiempo real

🎛️ Características del HMI Web

Panel Principal

🟢 Estado de Conexión: Indicador visual del estado del PLC
🌡️ Temperaturas: Motor 1, Motor 2, Cabina (°C)
🔧 Presiones: Hidráulica, Combustible, Aceite (bar)
💧 Estados de Sistemas: Bombas, Emergencia, Sistema General

Gráficos en Tiempo Real

📈 Tendencias de Temperatura: Últimas 100 lecturas
📊 Tendencias de Presión: Visualización histórica
🔄 Actualización Automática: Cada 2 segundos

Métricas Operacionales

✈️ Horas de Vuelo: Contador acumulativo
🔄 Ciclos Totales: Estadísticas de operación

🎯 Valores Simulados

Rangos de Temperaturas

Motor 1: 20°C - 150°C
Motor 2: 20°C - 150°C
Cabina: 18°C - 30°C

Rangos de Presión

Hidráulica: 180-220 bar
Combustible: 45-60 bar
Aceite: 70-90 bar

Estados Digitales

Bombas: ON/OFF con cambios aleatorios
Emergencia: Activación rara (0.1% probabilidad)
Sistema: Estado general del sistema

🧪 Pruebas y Debugging

Pruebas Básicas

# Verificar instalación de pymodbus
python tests/minimal_test.py

# Probar comunicación básica
python tests/simple_test.py

# PLC simplificado para debugging
python tests/simple_plc.py

Logs y Monitoring

El sistema incluye logging detallado:

Ciclos de simulación cada 10 iteraciones
Valores de sensores con timestamps
Estados de conexión y errores
Actualizaciones del datastore Modbus

🔧 Configuración Avanzada

Puertos y Direcciones

# PLC Virtual
PLC_HOST = '127.0.0.1'
PLC_PORT = 5020

# HMI Web
HMI_HOST = '127.0.0.1'
HMI_PORT = 8050

Mapeo de Tags Modbus

tag_map = {
    'engine_temp_1': {'address': 0, 'type': 'holding', 'scale': 0.1},
    'hydraulic_pressure': {'address': 10, 'type': 'holding', 'scale': 0.1},
    'pump_1_status': {'address': 20, 'type': 'coil'},
    # ... más tags
}

🚀 Próximos Pasos

Funcionalidades Planeadas

Escritura de Variables: Control bidireccional de actuadores
Sistema de Alarmas: Alertas por valores fuera de rango
Base de Datos: Almacenamiento histórico con InfluxDB
Autenticación: Login de usuarios y permisos
Configuración Dinámica: Editor de tags en tiempo real
Reportes: Generación automática de informes
OPC-UA: Soporte para protocolo OPC-UA
Docker: Containerización del sistema completo

Mejoras Técnicas

Tests Automatizados: Suite completa de pruebas unitarias
CI/CD Pipeline: Integración y despliegue continuo
Documentación API: Swagger/OpenAPI
Performance: Optimización para > 1000 tags
Redundancia: Servidor de respaldo automático

🤝 Contribución

Desarrollo Local

Fork del repositorio
Crear rama feature: git checkout -b feature/nueva-funcionalidad
Commit cambios: git commit -am 'Añadir nueva funcionalidad'
Push a la rama: git push origin feature/nueva-funcionalidad
Crear Pull Request

Reporte de Bugs

Usa GitHub Issues con:

Descripción detallada del problema
Pasos para reproducir
Logs relevantes
Configuración del sistema

📄 Licencia

Este proyecto está bajo la Licencia MIT - ver el archivo LICENSE para detalles.

📚 Sobre Este Proyecto

Este proyecto fue desarrollado como parte de un proceso de aprendizaje integral sobre sistemas SCADA, desde los fundamentos hasta la implementación práctica. El objetivo es demostrar todos los componentes necesarios para construir un sistema SCADA profesional desde cero.

🎓 Propósito Educativo

Aprender haciendo: Implementación práctica de conceptos teóricos SCADA
Tecnologías reales: Uso de protocolos industriales estándar (Modbus TCP)
Arquitectura escalable: Base sólida para proyectos industriales reales
Mejores prácticas: Código limpio, documentación y testing
Aplicación aeroespacial: Contexto realista para motivar el aprendizaje

👥 Autores y Colaboradores

[Alonso Isidoro Román] - Desarrollador Principal - @alonsoir
- Implementación del sistema completo
- Arquitectura del proyecto
- Testing y validación
Claude (Anthropic) - Mentor Técnico y Arquitecto de Sistemas
- Diseño de la arquitectura SCADA
- Guía en protocolos industriales y mejores prácticas
- Revisión de código y optimizaciones
- Documentación técnica y educativa

🤝 Metodología de Desarrollo

Este proyecto siguió una metodología de pair programming educativo:

Análisis de requisitos: Definición de un sistema SCADA realista
Diseño arquitectónico: Estructura modular y escalable
Desarrollo iterativo: Implementación paso a paso con explicaciones
Testing continuo: Validación en cada etapa del desarrollo
Documentación: Código autodocumentado y README completo

🎯 Aprendizajes Clave

Conceptos SCADA Cubiertos

Supervisión: Monitoreo en tiempo real de procesos industriales
Control: Interfaces para actuación sobre sistemas físicos
Adquisición de Datos: Protocolos de comunicación industrial
HMI: Interfaces Humano-Máquina modernas y responsivas

Tecnologías Industriales

Modbus TCP/IP: Protocolo de comunicación industrial estándar
PLCs Virtuales: Simulación de controladores lógicos programables
Sistemas en Tiempo Real: Manejo de datos críticos con baja latencia
Arquitecturas Distribuidas: Comunicación cliente-servidor asíncrona

🙏 Agradecimientos

Comunidad pymodbus por el excelente protocolo Modbus Python
Equipo Plotly/Dash por el framework web reactivo y accesible
Industria aeroespacial por la inspiración del dominio de aplicación
Anthropic por crear herramientas de IA que facilitan el aprendizaje técnico
Comunidad open source por las librerías que hacen posible este proyecto

🎓 Para Estudiantes y Educadores

Este proyecto sirve como:

📖 Tutorial completo de sistemas SCADA desde cero
🔧 Ejemplo práctico de arquitectura industrial
💡 Base de conocimiento para proyectos más avanzados
🏗️ Plantilla para sistemas SCADA personalizados

¿Quieres aprender SCADA? Este proyecto te llevará desde los conceptos básicos hasta una implementación funcional completa.

⭐ Si este proyecto te ayuda, ¡dale una estrella en GitHub!

📞 Soporte

¿Necesitas ayuda?

📧 Email: alonsoir@gmail.com
💬 Issues: GitHub Issues
📚 Wiki: Documentación Completa

Name		Name	Last commit message	Last commit date
Latest commit History 11 Commits
config		config
core		core
scapy		scapy
services		services
tests		tests
.env.example		.env.example
.gitignore		.gitignore
LAUNCH_OPTIONS.md		LAUNCH_OPTIONS.md
LICENSE		LICENSE
Makefile		Makefile
README.md		README.md
capture.pcap		capture.pcap
dev_start.py		dev_start.py
launch_scada.py		launch_scada.py
pantallazo.png		pantallazo.png
requirements.txt		requirements.txt
requirements_backup.txt		requirements_backup.txt
run_hmi.py		run_hmi.py
run_hmi_backup.py		run_hmi_backup.py
run_hmi_with_alarms.py		run_hmi_with_alarms.py
start.bat		start.bat
start.sh		start.sh
test_connection.py		test_connection.py

License

alonsoir/scada_programming

Folders and files

Latest commit

History

Repository files navigation