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El ABC de la Integración de Tecnologías de Automatización

Integrar significa “agregar una cosa o elemento para completar un todo”, y esta definición nos sirve para dar a entender la necesidad de este concepto en un sistema industrial automatizado. Los componentes de una solución de control, sean tangibles (hardware) o intangibles (software), son parte de un todo por lo que están estrechamente vinculados unos con otros para lograr un fin común.

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Entre los más importantes avances tecnológicos en la industria de la Automatización está el desarrollo de dispositivos y sistemas capaces de complementarse para formar un todo constituido por muchos componentes que nos entreguen un resultado. Es así como hemos sido testigos del advenimiento de los aparatos "inteligentes", y con ellos la masificación de las redes de comunicación industrial y de la informatización en la gestión de los procesos industriales, trayendo consigo un mejor control de plantas industriales y, como resultados directos, mejoras en la productividad, la calidad de productos, y en la seguridad en el control de variables críticas.


Logros de la Integración de Tecnologías

Ahora es posible aumentar las exigencias a la hora de definir criterios para especificar una solución de control y automatización. Entre los nuevos requerimientos, se encuentran:

Solución de control Híbrida (PLC/DCS): El sistema de control debe incluir características tradicionalmente asociadas con ambos: controladores lógicos programables (tales como programación con Lógica escalera y arquitectura con posibilidad de incluir E/S remotas) y sistemas de control distribuido (tales como control continuo complejo y avanzado, múltiple interfaces con el operador y redundancia sofisticada). Estas características deben residir en el controlador sin la necesidad de interfaces o "gateways" especiales. Además, el sistema debe poder integrar sin interfaces tanto control continuo como secuencial, así como Batch.

Redundancia de controladores: Además de soportar redundancia en los equipos mismos, dichos controladores deben estar separados en chasis independientes, para así disminuir las fallas potenciales por causa común. Dicha separación física debe incluir la colocación de controladores redundantes en gabinetes diferentes, incluso a distancias de varios cientos de metros. La redundancia de los mismos debe ser del tipo "Redundancia en Caliente", lo que significa que ambos controladores deben ejecutar la misma lógica en forma sincronizada en paralelo. De esta manera, se espera que al descubrirse un error en el CPU principal, el cambio para el CPU redundante debe hacerse en un tiempo nunca mayor a un par de decenas de milisegundos, con lo que el proceso no sería afectado.

Controlador: Dentro del CPU, debe poder almacenar una copia del programa de aplicación, que sea extraíble en una tarjeta de memoria intercambiable. En tanto, los controladores deben permitir la posibilidad de ejecutar 4 decenas de lazos de control PID, con una tasa de ejecución no mayor a 400 milisegundos. También deben posibilitar la modificación de tasas de barrido de ciertas partes del programa, para atender la necesidad de control de procesos críticos con mayor frecuencia y con un tiempo de barrido con valores bajos.

aie2.jpg (14682 bytes)Entradas y Salidas (E/S): Se deben poder instalar en un mismo chasis y en chasis remotos, para facilitar tanto la flexibilidad de la arquitectura como la optimización del cableado. En el caso de instalación en chasis remotos, son deseables aquellas plataformas que usen estándares abiertos en la comunicación o buses entre el CPU y los chasis remotos. Deben existir diferentes módulos o tarjetas remotas, para diversas aplicaciones (áreas clasificadas, sistemas críticos, señales especiales o dedicadas). El sistema debe permitir redundancia en las comunicaciones entre los módulos de E/S y el CPU. Dichas comunicaciones deben poder extenderse varios kilómetros.

Equipos de campo inteligentes: El sistema debe operar sin interfaces con los principales buses de campo asociados a instrumentación inteligente (como Foundation Fieldbus, Profibus PA, DeviceNet, ASI-Bus).

Desarrollo Ingeniería de Programa: La ingeniería y las herramientas para la configuración del controlador y la CPU, el diagnóstico y el direccionamiento simbólico de variables, deben estar integradas en una misma estación. Asimismo, el controlador debe permitir el uso de variados lenguajes de programación (al menos, se debe poder configurar el sistema en Lógica Escalera más 3 de la Norma IEC 1131-3). En el caso de la programación por Bloques Continuos (CFC), deben existir "Function Blocks", especialmente diseñados para trabajar con variables de instrumentación Foundation Fieldbus o Profibus PA.

Debido a lo extenso del proyecto, la plataforma de desarrollo debe permitir la "ingeniería concurrente" o por partes, pero en forma simultánea, para que los ingenieros puedan trabajar en el proyecto al mismo tiempo, pero de forma coordinada, utilizando redes de comunicación Ethernet. Las diferentes configuraciones deben poder ser "vaciadas" en el proyecto principal en forma sencilla.


Desarrollo de Ingeniería HMI

En este ámbito, hay cuatro aspectos principales:

Simbología: El sistema debe permitir la creación de símbolos globales para representar elementos de control de proceso previamente establecidos en el desarrollo del programa. La edición de un símbolo global debe propagar automáticamente el cambio a todas las instancias de la aplicación.

Relación de equipos con pantallas de operación: Los equipos o elementos deben asignarse en forma automática a las pantallas del proceso, basados en el lugar donde la lógica de control se encuentra en la configuración del controlador. No se debe requerir programación manual adicional.

Arquitectura Cliente-Servidor: El sistema HMI debe tener la capacidad de formar una arquitectura cliente-servidor, de modo de optimizar el control y supervisión de la planta en varias unidades (estaciones de operación, estaciones de ingeniería, estación de registros de datos).

Historiador: Debe incluir un historiador como parte del mismo, basado en Microsoft SQL Server u otra base de datos similar, que permita almacenar datos de proceso, eventos y alarmas, soportando redundancia completa (con otro PC) con sincronización automática.

Artículo Gentileza del Comité de Automatización de AIE. • Mayor información en www.aie.cl

Julio 2014
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