El Departamento de Ingeniería Química y Bioprocesos de la Universidad Católica implementó en sus laboratorios una plataforma Simatic PCS7. Se trata de una completa solución de control y automatización de procesos industriales, que asegura la capacidad de ampliación y permite la comunicación con otros equipos y sistemas a través de redes estandarizadas, como Ethernet Industrial y Profibus.

Para este proyecto se utilizó equipamiento estándar Siemens para soluciones de control de procesos, específicamente para su red de instrumentación inteligente Profibus PA. Asimismo, se implementó una interfaz de hardware y software llamada "HMS AnyBus X DP/FF Link", para integrar los dispositivos Foundation Fieldbus a la red de comunicación Profibus DP.

Profibus-DP comunica las señales de campo descentralizadas conectándolas al sistema de automatización central. También es posible comunicar a través de este protocolo componentes de diversos fabricantes. Por su parte, Profibus-PA, variante de Profibus-DP ampliada con funciones de seguridad intrínseca, permite integrar dispositivos de campo en el sistema de automatización corporativo que abarca las funciones de control y regulación.

En la Figura 1 se pueden ver los componentes del sistema en cuestión: La red Profibus DP, el segmento Foundation Fieldbus, el DP/FF Link (el puente entre ambos) y una estación de configuración.

Figura 1: Arquitectura del Sistema de Prueba.

Las redes de comunicación en sí siguen siendo las mismas con todas sus características y potencialidades. Las tramas DP y FF son una estructura de datos que contienen valores de I/O y status. El puente DP/FF Link traduce los datos desde I/O FF a su equivalente en Profibus DP, funcionando a la vez como un esclavo Profibus DP y como Foundation Fieldbus Link Active Master Scheduler (LAS). De esta manera, se logra controlar toda la comunicación de los dispositivos conectados al bus FF.

En cuanto a la capa física o conexión física, este bridge DP/FF Link obedece al estándar IEC 61158, que es el mismo para Profibus PA y Foundation Fieldbus.

La estación de configuración conectada al segmento FF-H1 establece en el módulo DP/FF Link un mapa de memoria que se compatibiliza con el mapa de memoria del sistema de control, de modo que el módulo DP/FF Link lee los datos de los dispositivos FF y los mapea a la memoria de salida del mismo módulo cuya interfaz es Profibus DP.

Mapa de memoria establecido para intercambiar señales entre el sistema de control e instrumentos FF utilizando Profibus DP.

Desarrollo de pruebas

Se desarrollaron cinco aplicaciones, las cuales han sido probadas para dar confiabilidad al lector:

• Lectura, escritura y comisionamiento para acceder a señales FF desde la plataforma Simatic PCS7.

• Configuración de lazo de control en PCS7 (PID) con instrumentación de I/O Foundation Fieldbus.

• Configuración de lazo de control en PCS7 (PID) con entradas de instrumentación Profibus PA y salida hacia actuadores Foundation Fieldbus.

• Comisionamiento y puesta en marcha de lazo de control bajo concepto "Control Anywhere".

• Ensayos y comprobación de diagnósticos en dispositivos Foundation Fieldbus utilizando la plataforma PCS7.

Algoritmo PID programado en el controlador del DCS PCS7 con instrumentación I/O Foundation Fieldbus.

Conclusiones

Con esto, pretendemos dejar precedentes documentados para potenciales nuevos usuarios que requieran dicha aplicación:

• Establecemos que es factible la integración de segmentos de Fieldbus H1 en Profibus DP y, con esto, al DCS Simatic PCS7.

• Comprobamos que es posible implementar lazos de control utilizando señales tradicionales (tipo 4…20 mA) de instrumentos inteligentes con Profibus PA o Foundation Fieldbus, y también una mezcla entre ellas.

• Se establece que es posible aplicar la importante característica de los instrumentos Foundation Fieldbus conocida como "Control Anywhere" y su interoperabilidad con el sistema de Control PCS7.

• Experimentamos la utilización de las posibilidades de diagnóstico (Byte de Status) entregadas por los instrumentos Foundation Fieldbus y su aplicación en la detección de fallas.

• Definimos, en base a la experiencia descrita, la integración sin complicaciones de FF a Profibus DP bajo una plataforma PCS7, la que actualmente se encuentra operativa en el laboratorio de la Universidad.