Software de diagnóstico
El software Valvesight de Flowserve, basado en la tecnología FDT/DTM, ofrece diagnósticos de válvulas de control gracias a la información obtenida de posicionadores inteligentes. Monitorea constantemente el estado de salud del conjunto válvula/actuador/posicionador y la muestra en una interface gráfica simple e intuitiva que permite visualizar el estado y reconocer posibles fallas.

 

¿Qué se puede hacer con una alimentación de 3,6 mA? Según Leo Hughes, gerente de capacitación y desarrollo de Baker Hughes, esta pregunta tan simple ha desafiado a algunas de las mentes más brillantes en este campo desde los años ’90.

En su presentación durante el 2018 Knowledge Forum de VMA (Valve Manufacturers Association), Hughes señaló que nos encontramos en la tercera década de posicionadores digitales alimentados por lazo y que ya se aprovechan al máximo las capacidades de desempeño que ofrecen sus diseños. Dentro de este contexto, recién en los últimos años se ha renovado el tema de los diagnósticos en válvulas de control.

 

Un poco de historia

Antes de los años ’80, todos los métodos de diagnóstico de válvulas eran manuales. Los técnicos solían usar dispositivos mecánicos de medición, calibres, manómetros y cosas por el estilo. La documentación era manual y, por lo general, los métodos dependían claramente de la experiencia del técnico. No había posibilidad alguna de diagnosticar en forma remota la salud de una válvula de control.

A partir de entonces, hicieron su aparición las computadoras personales (PCs), que se encargaban de la adquisición de datos conectándolas a la válvula. Fue la primera incursión en la recolección automática de datos desde una válvula de control, lo que permitía  ver qué hacía una válvula, su salud y cómo estaba funcionando. Esta tecnología fue adoptada primero en la industria nuclear por sus elevadas exigencias de exactitud.

En la mayoría de los casos, eran los fabricantes de válvulas de control quienes proveían este servicio. El tiempo era escaso, y todo estaba programado teniendo en cuenta cuánto tiempo llevaba diagnosticar, configurar y volver a poner todo en marcha. Si bien esto significaba una mejora respecto de las mediciones manuales, todavía no había monitoreo remoto, mientras el uso de las PCs y la capacidad de interpretar los datos obtenidos dependían en gran parte de la experiencia del técnico.

En 1994 aparecieron los posicionadores de válvula digitales. Hughes señaló que esta tecnología tuvo un comienzo difícil ya que todo era propietario, lo que dificultaba la posibilidad de comunicación entre sistemas para obtener diagnósticos. Los problemas llevaron a la necesidad de tener un protocolo estandarizado.

Esto llevó al advenimiento de HART (Highly Addressable Remote Transducer). Según Hughes, la idea detrás de este protocolo era la de usar las señales de comando de 4-20 mA existentes y superponer una firma digital a dichas señales. Las limitaciones de HART llevaron al desarrollo de fieldbus Foundation, tardando una década en acordar qué serían los protocolos totalmente digitales.

A partir del año 2000, fieldbus Foundation se convirtió en el estándar para nuevas plantas, mientras HART I/O se utilizaba para integrar información de válvulas con los sistemas digitales de control. La integración de un software PAM (Plant Asset Manage­ment) se fue generalizando y ahora es bastante estándar.

También apareció el software de diagnóstico online para validar el desempeño y la salud de una válvula de control mientras estaba en servicio. De esta forma, los diagnósticos se volvieron cada vez más independientes de la experiencia del técnico, además de ser más consistentes. El software puede ser programado para determinar qué podría hacer el mejor técnico a partir de los indicadores y elaborar una posible acción correctiva, incluyendo los repuestos necesarios.

 

Estándares industriales

El protocolo HART se convirtió en el estándar de facto en los mundos analógico e híbrido de antes, donde los instrumentos y los posicionadores de válvula instalados tomaban la información del campo y la enviaban de regreso.

En aplicaciones más recientes, la red completamente digital de fieldbus Foundation ofrece una amplia información y permite obtener datos extensos desde una gran variedad de dispositivos de campo.

Entre 2003 y 2010 hubo muchos intentos de instalar software en algunos de los principales sistemas de control distribuido (DCSs). Pero todos eran propietarios, por lo que, cada vez que había un cambio en el software de DCS, los fabricantes de válvulas se veían obligados a testear los cambios en sus sistemas.

Fue un gran desafío garantizar que el software y los diagnósticos de un determinado fabricante de válvulas pudieran funcionar en el sistema de control utilizado por el usuario. A modo de respuesta, surgieron dos sistemas estandarizados.

Uno fue FDT Group, que ofrece gráficos completos y que recibió una amplia aceptación por parte de los usuarios finales. El otro, EDDL, tiene gráficos limitados y una aceptación no tan amplia.

ISA 75.13 establece los criterios de desempeño de una válvula. Fue un buen comienzo, pero al haber tantas permutaciones de válvulas con actuadores, resultaba difícil conformar el estándar. Por su parte, ISA SP 75.26 definió pautas acerca de lo que se debería hacer en un test de diagnóstico.

 

Diagnósticos predictivos
Con cinco sensores de presión, el posicionador digital Logix 3800 permite a los operadores identificar y evaluar la severidad de los problemas que se van desarrollando en válvulas y actuadores para que puedan accionar antes de que se produzca un evento crítico.
• Alerta de presión de suministro – Monitorea la presión del suministro de aire de instrumentos.
• Alerta de fricción alta/baja – Monitorea el ajuste de empaquetadura y sellos.
• Alerta de fugas neumáticas – Monitorea un consumo excesivo de aire que indica fugas en el actuador o tubería.
• Error de posición a prueba de falla – Detecta problemas en el resorte del actuador a prueba de falla.
• Alerta de backlash – Monitorea el enlace del actuador con la válvula y detecta pérdida de conexiones.

 

Diagnósticos

En los años ’90, el problema pasaba por definir lo que podría o debería hacer un posicionador digital y qué se necesitaba del mismo. Con una alimentación limitada a 4 mA, los sistemas tenían que estar diseñados para elegir qué era lo más importante para la aplicación: ¿diagnósticos o performance? No se podía tener ambas cosas con una alimentación tan limitada.

Dentro de este contexto, los microprocesadores iban creciendo muy rápidamente, pasando de 8 bits a 16 bits y a 32 bits en muy poco tiempo, por lo que podían hacer mucho más que antes. Los fabricantes incorporaron mejores algoritmos de desempeño, además de diagnósticos y sensores de posición.

En sus comienzos, los sensores de posición en válvulas eran potenciómetros propensos a romperse, por lo que se pasó a sensores magnéticos sin contacto. A medida que la válvula se desplaza, la orientación del campo magnético también lo hace, de modo que estos sensores podían indicar cómo y adónde se estaba desplazando. También se comenzó a utilizar LEDs o LCDs con botones y menús, que aumentaban la capacidad de acceso y la confiabilidad.

Sin embargo, las características de diagnóstico permanecían relativamente sin cambios y los desafíos por obtener diagnósticos de una válvula de control no encontraban solución. El auto-monitoreo y las alarmas del posicionador hicieron posible realizar pruebas y tener diagnósticos continuos, pero muchas veces llevaban a una imagen incompleta de la causa raíz. No eran determinísticos.

Las firmas de diagnóstico offline también eran valiosas, pero sólo se podían implementar cuando el proceso estaba detenido, por lo que su cronograma solía estar basado en el mantenimiento de otros equipos. No tenían valor para el mantenimiento predictivo; tan sólo era posible determinar si la válvula había pasado mucho tiempo cerrada en el asiento, pero esto podía no tener mayor importancia para una aplicación en particular.

Así se llega al monitoreo de diagnósticos online. Requiere sólo un movimiento mínimo de la válvula y depende en gran medida de la integración del sistema de control a través de HART I/O o fieldbus Foundation. Las ventajas incluyen diagnósticos continuos, que es la primera línea de defensa en una estrategia escalonada de diagnósticos. También permite establecer tendencias en el entorno operativo de la válvula.

Los diagnósticos online ofrecen un análisis continuo mucho mejor. El posicionador puede indicar qué está pasando, estableciendo entonces tendencias en tiempo real. Permite monitorear las veces que se quiera y cuándo se quiera. También es posible iniciar un monitoreo programado o basado en condiciones en tiempo real.

Los problemas de las válvulas se pueden separar del desempeño del lazo de control o implementar un programa de gestión global de mantenimiento predictivo.

El almacenamiento de los datos de una válvula en la nube permite disponer de toda la información sobre materiales e historial de mantenimiento y reparaciones, lo que sirve para determinar si la válvula está realmente sana. Cada vez es más fácil acceder a los datos, lo que incluye el ciclo de vida completo de la válvula.

Todo esto avanza y hoy en día un técnico puede portar un casco inteligente que le permite hablar con alguien en la fábrica u otro experto en la materia. El experto remoto podrá ser consultado acerca de la válvula de control que interesa, ya que está en condiciones de ver lo que el técnico ve a través de las videocámaras instaladas en el casco.

Con este monitoreo remoto, la ciberseguridad pasa a ser un problema, de modo que es necesario incorporar las correspondientes protecciones. Una posible protección puede impedir mover o cambiar la válvula desde una ubicación remota de monitoreo.

 

Resumen

Los diagnósticos de válvulas online permiten que el personal de mantenimiento de planta o del servicio contratado pueda tomar decisiones informadas y proactivas acerca del mantenimiento de las válvulas.

Se trata de un panorama dinámico que, sin duda, seguirá firme en los años por venir.

 

Preparado en base a una presentación de  Leo Hughes, gerente de Baker Hughes, durante 2018 Knowledge Forum de VMA.

Los productos Valvesight y LOGIX 3800 son de Flowserve.

En la Argentina: Esco Argentina S.A.

La automatización de válvulas de control ha logrado importantes avances en los últimos años. Si bien las válvulas de control en sí mismas no se han modificado, se presta cada vez mayor atención a la automatización y posicionamiento preciso de estos dispositivos.

A continuación se describe la importancia de la automatización de válvulas de control en las modernas plantas de proceso y cómo se puede conseguir un desempeño óptimo de la válvula.

A la hora de elegir un dispositivo o tecnología para automatizar válvulas, son muchos los factores a tener en cuenta: requerimientos de la aplicación específica, certificaciones eléctricas, nivel de integridad de seguridad (SIL), protocolos digitales versus comunicación analógica tradicional y muchos más.

 

Introducción

Un posicionador de válvula es un componente crítico del elemento de control final de un ciclo de proceso, o sea de la válvula de control. Los posicionadores convierten las señales eléctricas en señales neumáticas para controlar el desplazamiento del actuador. De esta forma se consigue mantener la válvula en una determinada posición en respuesta a una señal de control de proceso variable.

Los fabricantes de posicionadores de válvulas de control deben cumplir con rigurosos requerimientos de eficiencia, confiabilidad y consumo reducido de energía y, al mismo tiempo, ofrecer dispositivos de costo económico que responden a los requerimientos industriales.

Por su parte, la necesidad de tener diagnósticos predictivos es una característica que no puede faltar en los posicionadores de válvulas. Es de fundamental importancia poder predecir fallas en la válvula, la señal de control y el posicionador antes de que se conviertan en un evento catastrófico y paren la planta.

 

Avances recientes

La industria de las válvulas de control no innova tan rápidamente como ocurre en otros campos tecnológicos. En lugar de grandes avances innovadores, los productos se van adaptando y mejorando lentamente en el tiempo, ofreciendo una tasa de progreso lenta pero constante.

En la última década, los desarrollos en posicionadores de válvula inteligentes y digitales han superado claramente la performance de los sistemas mecánicos y electroneumáticos. Mientras tanto, los avances en protocolos de comunicaciones digitales permiten que la tecnología de controladores inteligentes progrese e integre una funcionalidad más sofisticada.

Por ejemplo, los fabricantes de posicionadores se van alejando de los diseños que requieren un contacto directo con el vástago de la válvula para realimentación al posicionador a favor de la tecnología de sensores de efecto Hall sin contacto.

Asimismo, las mejoras en cuanto a diagnósticos de dispositivos tienen que ver con facilitar la transición del mantenimiento tradicional correctivo y programado al mantenimiento predictivo. Los diagnósticos con posicionadores de válvula son cada vez más sofisticados y ofrecen la posibilidad de testear válvulas para determinar si requieren mantenimiento o reemplazo.

Los protocolos de fieldbus digitales y las unidades de procesamiento central de baja potencia aceleraron la evolución del posicionador de válvula. Igual que los sensores y controladores de proceso que incorporaron capacidades inteligentes, los posicionadores y los controladores de válvula también siguieron por el mismo camino.

El advenimiento de posicionadores inteligentes de válvulas de control con capacidades internas de tendencias, diagnósticos, estados de alarma, etc., elimina, en muchos casos, la necesidad de un software externo. Esta solución es más segura en caso de fallas, ya que los cambios de configuración deben realizarse físicamente en el posicionador.

Además, el conservar datos históricos de la válvula en el posicionador en lugar de hacerlo en el software del sistema de control distribuido garantiza que no se pierda información valiosa si el posicionador llegara a ser retirado de servicio. Asimismo, la posibilidad de configurar localmente el posicionador elimina la necesidad de un dispositivo portátil costoso.

Algunas de las innovaciones más importantes en el monitoreo automatizado de válvulas tienen que ver con el aire de suministro (por ejemplo, medir y registrar la presión del suministro de aire al posicionador y enviar una alarma si cae por debajo de un valor predeterminado), el aire de salida (por ejemplo, medir y registrar la presión del aire de salida al actuador y enviar una alarma si no se hace presente después de un determinado período de tiempo), emisiones (por ejemplo, detectar una fuga en la sección de fuelle de la válvula de control y cerrar la válvula sin control externo si aparece una fuga), y solenoides de parada de emergencia (ESD) (por ejemplo, testear y determinar si el solenoide opera según lo requerido en caso de una emergencia).

Una mejora muy importante en la tecnología de válvulas automatizadas es el test de carrera parcial (PST), una característica incorporada en el posicionador que mueve una válvula ESD de la posición 100% abierta a una posición predeterminada (80%) y luego de vuelta a 100%. Esto indica que la válvula se moverá cuando sea necesario. Las nuevas técnicas permiten realizar el PST desde una fuente externa o automáticamente de acuerdo a un intervalo predeterminado, reportando los resultados de pasa-falla del test.

Además, la generación actual de posicionadores inteligentes puede utilizar entradas discretas y salidas discretas para disparar una salida a control, mientras que el monitoreo de la fricción de la válvula puede indicar el aumento o la disminución de la fricción en la válvula y el tipo de histéresis que está causando.

En cuanto a las mejoras en la salud de dispositivos y sistema, ahora es posible realizar tests de firma de válvula para evaluar con exactitud la condición de sus componentes internos, eliminando servicios de equipos, compras de repuestos y reemplazos innecesarios de válvulas. Es posible correr simultáneamente tendencias e histogramas para seguir el desempeño del posicionador, y entregar un listado de estados de alarma con el registro de las alarmas.

Todas estas características avanzadas permiten determinar la salud general de los activos e instrumentos y luego formular estrategias eficaces de mantenimiento.

También hay disponibles soluciones avanzadas para el monitoreo de emisiones fugitivas que evitan fallas en el sello de fuelle y empaquetadura de la válvula, con la potencial descarga de gases peligrosos. De esta forma,  el posicionador puede sensar internamente la carcasa del sello de fuelle, abrir o cerrar la válvula, o moverla a una posición predeterminada si la presión es demasiado grande. Si el posicionador detecta una fuga, puede enviar una alarma alertando a los operadores acerca del estado de la válvula. Gracias a la detección temprana de emisiones fugitivas mediante el monitoreo de fugas, las plantas pueden programar de inmediato un mantenimiento para minimizar la contaminación del aire y evitar multas.

Por último, el consumo de energía es una preocupación crítica en los equipos industriales. Los sistemas de control alguna vez se diseñaban con la fuente de alimentación entregando 1,5 veces los requerimientos de corriente para la alimentación de lazos individuales.

Con el tiempo, las plantas fueron  aumentando gradualmente sus demandas de consumo de energía en cada gabinete de E/S al punto de afectar los instrumentos de campo. Los fabricantes de instrumentos respondieron a esta situación desarrollando nuevos diseños de posicionadores con una mayor eficiencia energética. Los anteriores posicionadores requerían aproximadamente 2 a 3 watts (W) para operar, mientras que la generación actual de posicionadores requiere tan sólo 0,5 a 0,75 W para operar, incluso con características avanzadas.

 

Posicionador digital Logix 3800
Este posicionador digital de alta precisión simplifica la instalación gracias a una fácil configuración y calibración. También mejora el tiempo de operación del proceso, la confiabilidad y la productividad. Sus diagnósticos avanzados no sólo identifican problemas en la válvula de control, sino que también promueven acciones correctivas que aceleran el retorno a la operación.

 

Elegir la solución correcta

Los modernos diseños de posicionadores de válvulas de control permiten su uso como dispositivos on/off o en cualquier combinación de control para incluir regulación, modulación, mezcla o incluso aislación.

Los posicionadores son dispositivos de alta ingeniería y no deben ser tratados como productos básicos. No hay que olvidar que el desempeño de una válvula de control afecta directamente la eficiencia de una planta, la rentabilidad general y los costos del ciclo de vida de los activos.

Las plantas de proceso plantean dos requerimientos básicos para las válvulas de control: facilidad de uso y rentabilidad. Sin embargo, a la hora de elegir un dispositivo para automatizar válvulas, también entran en juego otros factores importantes:

  • Requerimientos específicos de una aplicación
  • A prueba de explosión
  • Seguridad intrínseca
  • Montaje remoto
  • Alta temperatura
  • Baja temperatura
  • Certificaciones eléctricas
  • FM
  • CSA
  • ATEX
  • Especificación SIL
  • Sistema de seguridad

La comunicación fomenta la automatización en instalaciones industriales complejas. Al respecto, los posicionadores de válvulas de control deben ser capaces de comunicarse con todos los protocolos reconocidos de dispositivos de campo, que van desde los tradicionales analógicos a HART, Mod­bus, PROFIBUS, fieldbus Foun­da­­tion y Ethernet Industrial.

Un posicionador de válvulas que integra comunicaciones digitales ofrece a los operadores de planta una mayor visibilidad y control sobre activos críticos. Los posicionadores inteligentes tienen una mayor capacidad y brindan beneficios prácticos como consecuencia de una mejor performance de la planta y mayores eficiencias operativas.

La principal razón que explica la popularidad de los posicionadores digitales es que pueden hacer mucho más que controlar la posición de la válvula.

Los posicionadores más recientes también pueden recolectar datos sobre la válvula para alertar automáticamente a los usuarios acerca de su desempeño y montaje.

 

Posicionador inteligente LOGIX 3200MD
El posicionador LOGIX 3000MD de Flowserve cuenta con certificación para uso en áreas clasificadas, a prueba de explosión e intrínsecamente seguras (FM, ATEX, IEC, INMETRO, entre otras). Puede utilizarse en válvulas lineales y rotativas con actuadores de simple y doble efecto. El posicionador cuenta con un botón de autocalibración QUICKCAL que permite su puesta en servicio en unos segundos y también el ajuste local de ganancia para variar la respuesta sin modificar los parámetros del lazo. Como opcionales cuenta con realimentación de posición con salida de 4-20 mA, cerramiento totalmente en acero inoxidable para instalación en ambientes adversos y montaje remoto para aplicaciones con muchas vibraciones.

 

Mirando hacia el futuro

Una respuesta lógica a las crecientes presiones económicas, ambientales y competitivas es modernizar la tecnología de automatización, por lo que muchas empresas invierten en dispositivos de control de última generación.

Ya hay tecnología que permite simplificar las operaciones y hacerlas más eficientes. Los proveedores de soluciones con válvulas automatizadas incorporan ahora características que permiten responder a los cambiantes requerimientos de la industria. Van apareciendo nuevas formas de comunicación, así como también herramientas para responder a requerimientos adicionales de diagnóstico.

La posibilidad de cambiar válvulas de control lineales neumáticas por válvulas de control lineales eléctricas ya está en el horizonte.

Las válvulas de control son una opción lógica para la inteligencia digital y suelen ser uno de los elementos más importantes a la hora de establecer una estrategia exitosa de gestión de activos de planta. Además, al disponer de capacidades de automatización de válvulas más inteligentes, los usuarios finales podrán diagnosticar y reparar mejor un problema antes de que ocurra una falla.

 

Conclusión

Una mayor automatización de las válvulas de control permite mejorar continuamente la eficiencia del proceso y la calidad del producto al tiempo que protege personas, plantas y medioambiente.

Con la más reciente generación de posicionadores de válvulas de control inteligentes, es posible tener más diagnósticos a nivel local y comprender mejor el desempeño de una válvula a un menor costo.

Cualquier decisión de usar un posicionador en una válvula debe hacerse con especialistas experimentados en válvulas de control, quienes podrán asesorar sobre el tipo más adecuado de posicionador y técnica de instalación a fin de optimizar la válvula de control.

 

Representante de Flowserve en Argentina: Esco Argentina S.A.

Los controladores programables y los sistemas de control basados en PC han tomado completa relevancia en los entornos industriales, cada uno aportando diferentes beneficios que permiten acelerar la producción y mejorar la eficiencia.

En consecuencia, los operadores de planta que logren integrarlos de manera eficiente podrán obtener ventajas importantes en su desempeño.

Cuando las PCs y los PLCs trabajan integrados, es posible alcanzar sin inconvenientes niveles superiores de procesamiento y control. Y esto es importante en aplicaciones industriales donde corren en paralelo múltiples funcionalidades.

 

PCs y PLCs se unen para mejorar la eficiencia en una nueva multiplataforma de control SIMATIC
Plataforma Multifuncional MFP ST-1518.

 

Los avances en microprocesadores y software permiten ahora combinar PCs y PLCs en un solo equipo, que puede ser utilizado por los operadores de planta en su búsqueda de mejorar la eficiencia operativa y, al mismo tiempo, ahorrar espacio en la instalación.

"Las fábricas inteligentes podrán lograr un mejor resultado, mientras las empresas aumentarán su eficiencia si se cierra la brecha entre las funciones realizadas por PCs y PLCs", explicó Tim Parmer, gerente de Siemens Industry. "IIoT y la digitalización también son factores clave que impulsan esta transición".

Los requerimientos actuales de fabricación tienen que ver con nuevos niveles de capacidad de procesamiento que utilizan pruebas avanzadas con gemelos digitales para obtener mejores diseños y acortar tiempo de comisionamiento. Estos gemelos son duplicaciones virtuales de las líneas de producción y de las máquinas, simulando procesos completos, lo que permite su configuración integral y el diagnóstico de los requerimientos funcionales y operativos antes de que se construya la primera máquina.

Para abordar este nivel de requerimientos de manera más eficiente, Siemens ofrece ahora la Plataforma Multifuncional (MFP) S7-1518. Es uno de los primeros sistemas que combinan un PLC modular robusto estándar de mercado y una PC robusta en una sola plataforma de hardware. MFP entrega la capacidad informática necesaria para manejar una amplia gama de tareas industriales modernas, mientras las configuraciones de toda la planta cumplen con los requerimientos de fabricación flexibles de la fábrica digital.

Se considera que la integración de estas dos tecnologías mejorará la eficiencia de la fabricación, aumentando al mismo tiempo la capacidad de usar big data en el piso de planta.

Las PCs son más eficientes a la hora de manejar tareas de alto nivel, tales como acceso a funciones compartidas, programación utilizando APIs abiertas, incluso correr algoritmos complejos que brindan flexibilidad al piso de planta con menos programación.

Las capacidades de comunicación de big data de MFP, junto con APIs abiertas, proveen flexibilidad en tiempo real para la fabricación digital.

 

MFP permite utilizar bloques compilados de Matlab en TIA Portal.

 

La incorporación de poderosos procesadores multinúcleo permite combinar un PLC y una PC en una sola plataforma de hardware con procesos en tiempo de ejecución independientes. Hay núcleos separados dedicados al PLC, mientras que otros núcleos ejecutan tareas optimizadas de PC en un entorno aparte pero conectado.

Correr funciones de PCs y PLCs en núcleos dedicados en un mismo sistema se traduce en beneficios adicionales y un desempeño que mejora la producción.

En cuanto a las tareas para programar en C++, que necesitan sincronización en tiempo real con la operación de la máquina, podrán ser puestas en marcha y coordinadas por el PLC mientras los procesos enfocados externamente continúan ejecutándose en paralelo en el sistema operativo Linux. Esto conforma una combinación perfecta basada en tareas que alinea las funciones con el sistema más adecuado para el proceso.

Además de los beneficios operacionales, este combo ocupa mucho menos espacio que una arquitectura con una PC instalada aparte que resida en la máquina.

Las PCs también pueden correr lenguajes de alto nivel, brindando acceso a una gran cantidad de APIs de código abierto ya desarrolladas y diseñadas para compartir. Por ejemplo, hay muchos programas en C++ disponibles para compartir en el espacio de IIoT que reducen el tiempo de programación. Se los puede implementar tal cual o reconfigurarlos para cumplir con requerimientos específicos. Es más fácil encontrar programadores versados en lenguajes y matices de programación de estas tecnologías que serán mucho más eficientes si se compara con la creación de programas de lógica escalera.

Por ejemplo, utilizando el paquete SIMATIC ODK 1500S, es posible compilar en funciones de PLC S7-1500 algoritmos programados en lenguajes ‘matemáticos’, tales como los empleados en Matlab y que se pueden testear en los ambientes académicos con Simulink.

Otro beneficio de la plataforma MFP híbrida es que está totalmente diseñada como un PLC robusto de piso de planta y que lleva la porción de PC al estándar del PLC modular.

Como es normal para S7-1518 en MFP, se dispone de diagnósticos a nivel de sistema sin la programación especial que se requiere para enunciar mensajes y alarmas en las pantallas de HMI, lo que facilita el mantenimiento para restaurar rápidamente la operación de la máquina incluso cuando la PC esté causando la falla. Todo gestionado con las herramientas ya conocidas de TIA Portal.

Como resultado, este ‘controlador híbrido’ MFP con diagnósticos mejorados será más confiable que usar dos tipos separados de hardware a la hora de conseguir la operación deseada de la máquina. Además, ahorra espacio, mejora la performance usando algoritmos de particular complejidad cuyo desarrollo encuentra sus límites con las herramientas estándar IEC 61131-3 de programación de PLCs, flexibiliza el desarrollo de interfaces de comunicación, gestiona el big data y allana el camino hacia mayores logros en eficiencia.

 

Preparado con material suministrado por Siemens S.A. y el asesoramiento del Ing Andrés Gorenberg.

Honeywell Connected Plant

Noviembre 20, 2018

Honeywell Connected Plant

Nuevos niveles de seguridad, confiabilidad, eficiencia y rentabilidad

Cualquiera que recién ahora esté pensando en digitalización, IIoT e Industrie 4.0, llega bastante tarde a la fiesta según los criterios de Honeywell. "En Honeywell ya tenemos 50 años de digitalización", señaló Jason Urso, vicepresidente y CTO de Honeywell Process Solutions. "Comen­zando con TDC 3000 y luego pasando por la consola de operador integrada, herramientas de software para control avanzado y optimización, gestión de alarmas y capacitación del operador, nuestros objetivos siempre han sido una mayor producción, una mayor confiabilidad y una mejor seguridad".

Urso tuvo a su cargo la sesión de apertura de la Conferencia HUG (Honeywell Users Group) Americas, finalizada recientemente en San Antonio. Esta 43ra edición de HUG contó con 1.300 asistentes de 32 países.

Según Urso, "hoy en día, la cuarta generación de control de procesos viene con un mayor espectro de beneficios, principalmente en tres áreas":

  1. Los proyectos de capital se mueven de una personalización masiva a una estandarización masiva con herramientas y sistemas de ingeniería automatizados y más eficientes.
  2. El concepto de ‘longevidad infinita’ está sustituyendo el concepto de ‘sacar y reemplazar’ con una actualización in situ, protegiendo la propiedad intelectual mientras habilita la incorporación de nuevas y excelentes capacidades.
  3. Aportar datos al conocimiento significa introducir nuevas maneras y más eficaces de sostener un nivel máximo de producción.

Dentro de este contexto, Honeywell se hace presente con una amplia gama de nuevos productos.

 

LEAP y estandarización de proyectos de capital

Cinco años atrás, la metodología LEAP (Lean Execution of Automation Projects) estandarizó las E/Ss, facilitando el paso de gabinetes personalizados a gabinetes modulares basados en el número de E/Ss. Esto permite que el proceso de diseño quede definido desde el comienzo y reduce el impacto de cambios de último momento en los plazos del proyecto. El controlador C300 sacó el software del hardware, lo que significó alojar los sistemas en una nube en pos de flexibilidad de diseño y acceso remoto.

"Ahora presentamos la lógica de seguridad S300 SIL 3, que extrae el software de Safety Manager para que se puedan diseñar y validar sistemas de seguridad sin hardware físico, y luego llevarlos a un hardware de seguridad con E/Ss de seguridad integradas", explicó Urso. "Y hemos incorporado el más alto nivel de ciberseguridad tanto en hardware como en software".

Experion ha sido encapsulado y virtualizado, reduciendo las necesidades de hardware de servidor en un factor de 10, lo que se traduce en actualizaciones menos frecuentes y permite copiar en un nuevo hardware. “En lugar de que las personas vayan al sitio durante 12 a 18 meses, trabajando con equipos físicos que van envejeciendo y que quizás se van acercando al final de su ciclo de vida de producto, ahora es posible realizar la ingeniería en la nube, alojar una versión digital del sistema en un centro de datos y trabajar allí desde cualquier lugar del mundo ", explicó Urso.

El FAT (Factory Acceptance Test) también cambia la forma cómo se lo implementa. "Es posible estandarizarlo utilizando gemelos digitales de PLCs de control, seguridad y borde", aclaró Urso. "Podemos recurrir a simulación para validar el sistema completo, con gente ubicada en cualquier lugar del mundo, o sea un FAT de sistema virtual. El uso de un hardware estandarizado simplifica aún más el FAT del hardware, ya que se puede descargar el sistema y realizar un test final".

La plataforma de ingeniería abierta y virtual le provee al usuario una copia digital para introducir mejoras en ingeniería y control de aplicaciones. "No es necesario manejar apps físicas, hardware o actualizaciones in situ. Se puede usar el simulador, testear el sistema virtual y cargarlo", comentó Urso.

Usar comisionamiento automatizado en lugar de personas en el campo chequeando lazos " también mejora la productividad en un factor de 10", dijo Urso. "Las réplicas digitales permiten finalizar los proyectos en menos tiempo y con un menor riesgo".

 

La última migración

Según Urso, “Experion Local Control Network (ELCN) ofrece ahora una longevidad infinita, de modo que se la puede considerar como la última migración". Al pasar de TDC 3000 a Experion Station y a Enhanced High Performance Manager (EHPM) y Ethernet, "se deja de lado el hardware existente mientras se conserva la propiedad intelectual". ELCN emula el restante hardware existente con software, eliminando la obsolescencia de los componentes y utilizando versiones de software que pueden correr en cualquier plataforma. "En lugar de sacar y reemplazar, se puede actualizar el sistema in situ, delante de los propios ojos", agregó Urso.

"Si se sacan y se reemplazan controladores, es necesario también reformular las estrategias de control,  que pueden tener 25 años de existencia. ¿Es fácil hacerlo? ¡No tanto! En cambio, conectando módulos EHPM, es posible correr las mismas estrategias", señaló Urso.

"¿Reformular pantallas? Una planta típica puede tener 1.000, de las cuales 950 nunca se usaron. ELCN preserva todo, y es posible evolucionar y actualizar tan sólo las que se habrán de utilizar en el futuro".

Luego está el tiempo de parada que implica sacar y reemplazar, más volver a entrenar operadores. "Sacar y reemplazar cuesta 10 a 20 veces más, sin ningún beneficio cuantificable", comentó Urso.

 

Operaciones empoderadas

En nuestra vida diaria, el conocimiento siempre mejora y tenemos acceso instantáneo a lo mejor del mundo. Sin embargo, en nuestras plantas, el conocimiento queda encerrado en las cabezas de las personas. "¿Es posible entonces tener acceso al mejor conocimiento de planta a través de la empresa?", preguntó Urso.

La industria necesita convertir los datos en hojas de cálculo, sistemas y experiencia de usuario para que realmente puedan ser capturados y que estén disponibles. "Honeywell Connected Plant permite integrar fácilmente procesos, activos y personas, en pos de mejorar día a día la producción”, explicó Urso. "Todos pueden ser expertos en aumentar la productividad y la confiabilidad, y avanzar en la seguridad de proceso".

Por ejemplo, el software Profit Suite de Honeywell puede reducir la variabilidad, pero los beneficios tienden a declinar con el tiempo al variar las condiciones de la planta. Honeywell Connected Plant utiliza los datos para identificar desviaciones y aplicar experticia de proceso de UOP y experiencia de planta a fin de detectar oportunidades de mejora.

El nuevo Unit Perfor­mance Monitor describe estas oportunidades en términos económicos, o sea tanto dinero por día, para ayudar a las plantas a priorizar y actuar en consecuencia. "Si bien no reconoce un desempeño degradado, lo notifica a operaciones en la búsqueda de oportunidades más rentables", dijo Urso.

Por su parte, el nuevo Asset Performance Dashboard ofrece un dashboard único e integrado a nivel de unidad, planta o empresa, ofreciendo un óptimo desempeño en el contexto del proceso. Utilizando la experticia de procesos de UOP, junto a conocimiento empírico y del usuario, el sistema de gestión del desempeño de activos compara el desempeño esperado con el real, identifica fallas y proporciona un desglose para ver dónde radica el problema. Según Urso, "se puede conectar con expertos, compartir información dentro y fuera de la empresa y emitir una orden de trabajo directamente desde la consola".

La capacitación con realidad virtual a pedido puede aportar ‘competencia inmersiva’, agregó Urso. En lugar de capacitarse para tareas que quizás nunca se hagan o que se hacen tan rara vez que se olvidan cómo, los técnicos pueden usar la realidad virtual para alcanzar una preparación de último momento, practicar una tarea que están a punto de hacer, tener una guía y verificar la tarea mientras se lleva a cabo.

La capacitación es mediante ejecución de tareas guiada por el operador utilizando procedimientos digitales en lugar de escritos, que pueden ser entregados como una app móvil a un wearable inteligente de realidad aumentada, o sea un visor que permite obtener información con manos libres y transmitir la vista del operador a un experto remoto.

 

Novedades que se vienen con la próxima versión de Experion PKS

La nueva versión de Experion PKS ofrece más flexibilidad y opciones ampliadas, lo que facilita la integración de más dispositivos e incorpora más funcionalidades. Experion PKS R510 se basa en la versión R501 e integra ahora el controlador Control­Edge Unit Operations Controller (UOC) y también ControlEdge PLC, que soporta lenguajes IEC 61131-3.

"ControlEdge UOC es una nueva familia de controladores de proceso con una variedad de factores de forma", explicó Joe Bastone, director de Experion en Honeywell Process Solutions (HPS), durante la reciente HUG Americas 2018. "Hay una versión para montaje en rack y otra para montaje en riel. UOC incorpora el entorno de control del controlador C300".

Otras características incluyen redundancia de controlador, así como redundancia de rack; firewall incorporado; interface Ethernet incorporada, que se puede conectar a redes Ethernet industriales, tales como EtherNet/IP; múltiples opciones de E/S; y una opción de controlador virtual. "Se lo puede empaquetar como imagen virtual y conectarlo a una red EtherNet/IP o para control estándar", aclaró Bastone.

"Honeywell puede soportar una red anillo tradicional con E/Ss en una arquitectura confinada y una red estrella tradicional con E/Ss distribuidas en toda la instalación”, aclaró Bastone. "El inconveniente de la red anillo es que, si se quiere agregar algo, hay que revisar el anillo. También soporta entradas analógicas universales, además de centros inteligentes de control de motores, PLCs de Rockwell y distintas versiones de
E/Ss de Turck
".

En realidad, UOC no es algo nuevo. Se basa en la tecnología ya probada de C300, pero ¿cómo elegir entre usar un controlador UOC o C300? "Si se necesitan E/Ss redundantes, control crítico de proceso o soporte de funcionalidades avanzadas, conviene usar C300", aconsejó Bastone. "En caso de control simple de proceso, factores de forma para patines o sobre equipos, control típico con PLCs y entornos de ingeniería comunes, lo recomendable es UOC".

ControlEdge PLC soporta lo mejor de ambos mundos. Es un PLC autónomo y tiene la capacidad de integrarse con el sistema Experion. Ofrece control redundante, comunicaciones y alimentación. También soporta Universal I/O, utiliza herramientas de construcción compartidas y acepta lenguajes IEC 61131-3 estándar.

"ControlEdge PLC se integra con C300", explicó Bastone, "y puede compartir una HMI común. También es el primer PLC con certificación Nivel 2 de ISASecure, lo que significa que ha pasado por rigurosas pruebas de ciberseguridad. Y ahora también se logró esa misma certificación para UOC".

 

Control batch de última generación

Por su parte, habrán mejoras en Unit Timeline y Procedure Explorer de Experion Batch. "Dejamos atrás el servidor batch dedicado", explicó Bastone. "Honeywell soporta arquitecturas batch centralizadas o distribuidas, ofreciendo redundancia uniforme, una óptima visualización y una curva de aprendizaje de operador más baja. Hay disponibles bibliotecas estándar para implementar y ejecutar en los controladores. Unit Timeline indica cuándo algo necesita más atención. Por su parte, Procedure Explorer ofrece una jerarquía del proceso, de modo que el usuario pueda hacer zoom allí donde vea inconvenientes.”

El operador puede concentrarse en los detalles y en dónde se encuentran los problemas. "En lugar de una indicación que sólo le dice que algo necesita atención, encontrará información acerca de a quién llamar para obtener el soporte adecuado", dijo Bastone.

Los gabinetes UPCs (Universal Process Cabinets) han estado disponibles por varios años. "Están diseñados para su instalación en el campo y utilizan módulos Universal I/O (UIO)", comentó Bastone. "Soportan rangos extendidos de temperatura de -40°C a +70°C, una humedad del 90% y se calcula una expectativa de vida útil de más de 30 años.”

Las nuevas configuraciones de UPC pueden incluir hasta 96 módulos UIO-2 redundantes en el gabinete, frente a los 64 de antes. "Pueden soportar hasta 128 señales de bajo nivel en las E/Ss de temperatura", explicó Bastone. "Y también se dispone de una opción que combina hasta 64 UIO-2 y 16 LLAI (Low-Level Analog Input).”

También es posible alimentar un FDAP (Field Device Access Point) OneWireless usando la misma infraestructura. "OneWireless soporta todos los estándares wireless, incluyendo ISA100 Wireless, WirelessHART y Wi-Fi", explicó Bastone. "Se consigue un bajo costo de propiedad con integración nativa dentro de Experion PKS. El OneWireless R310 de próxima generación puede soportar hasta 500 dispositivos. Y se ha incorporado la posibilidad de expandir un FDAP en un módulo de E/S wireless expandible en el campo, recolectando datos Modbus de equipos ya existentes".

Se usa FDM (Field Device Manager) para configurar y diagnosticar dispositivos inteligentes a través de HART, fieldbus Foundation y PROFIBUS.

La nueva versión FDM R501 también incluye integración con Asset Sentinel. "Los templates de FDM conforman la base de datos de Asset Sentinel, lo que facilita la integración y sincronización, además de reducir el trabajo de configuración", aclaró Bastone.

 

Servicios gestionados para enfrentar amenazas de ciberseguridad

Servicios gestionados para enfrentar amenazas de ciberseguridad

Si bien los ciberataques a una infraestructura industrial continúan escalando tanto en frecuencia como en sofisticación, muchas instalaciones simplemente carecen del personal calificado y el ancho de banda necesarios para evaluar e implementar – menos aún monitorear y mantener - una ciberdefensa adecuadamente robusta.

De hecho, cuando piensan en el tiempo, el esfuerzo y los costos atribuibles sólo a parches y actualizaciones de antivirus, sin hablar de las posibles consecuencias de una brecha relacionada con seguridad, paradas y cumplimiento normativo, muchas organizaciones tercerizan algunos aspectos de la propia ciberdefensa, lo cual se justifica económicamente y desde una perspectiva de gestión de riesgos.

Gracias a la adquisición el año pasado de NextNine, especialista en conectividad remota, Honeywell ha logrado consolidar su gama de servicios gestionados de ciberseguridad, incluyendo una mezcla heterogénea de soluciones de automatización de distintos proveedores.

"La idea detrás de nuestros CyberVantage Managed Security Services es brindar un enfoque consistente en cuanto a prácticas de ciberseguridad", explicó Mark Littlejohn, líder de servicios de seguridad gestionados en Honeywell Industrial Cyber Security, durante la reciente HUG Americas 2018.

El equipo de especialistas en ciberseguridad de Honeywell suma ahora más de 200 y, con la reciente apertura de un tercer centro de operaciones en Singapur (además de Houston y Bucarest), Honeywell puede brindar soporte 24x7 gestionado para usuarios de todo el mundo.

La conectividad remota segura en estos servicios es aportada por ICS Shield, una plataforma de gestión de seguridad OT de Honeywell que protege en forma remota entornos de ICSs (Industrial Control Systems) y SCADA. Utilizando la tecnología NextNine ya probada en más de 6.500 instalaciones en los últimos 15 años, la conectividad es provista por un motor VSE (Virtual Security Engine) local que interroga regularmente el Centro de Seguridad de Honeywell. Si VSE descubre que una descarga de parche o solicitud de conexión está pendiente en el Centro de Seguridad, inicia un túnel saliente seguro al Centro de Seguridad. Puesto que VSE nunca acepta una conexión entrante, se conserva un alto grado de seguridad.

Los nuevos servicios CyberVantage disponibles a través de esta conexión segura incluyen:

  • Detección de amenazas e identificación de vulnerabilidades – Honeywell recolecta, monitorea, alerta y reporta datos recopilados del SIEM (Security Information and Event Management) del cliente, aportando correlación y análisis expertos de amenazas en combinación con una solución de detección de intrusión.
  • Transferencia de archivos - Honeywell conecta y transfiere información de la planta en forma segura a sitios designados por el cliente o a proveedores de nube externos. Los datos de seguridad y operacionales pueden ser revisados luego por expertos para descubrir información relacionada con productividad, confiabilidad y disponibilidad de planta. Las transferencias sitio a sitio de Honeywell se suman a los controles y políticas de seguridad, como así también encriptación, para conformar una alternativa a las participaciones no tan seguras en la intranet corporativa.
  • Gestión ampliada de dispositivos de seguridad - Los ciberexpertos de Honeywell ayudan a instalar, configurar y gestionar dispositivos de seguridad para respaldar equipos de ingeniería internos, sumando ahora ICS Shield a los firewalls, IDS/IPS, Honeywell Risk Manager y Secure Media Exchange ya existentes.
  • Soporte ampliado para múltiples proveedores - Los ciberexpertos de Honeywell aportan servicios de seguridad destinados a gestionar múltiples sistemas de proveedores y múltiples sitios. El soporte de múltiples proveedores está disponible ahora para reportes de tendencias y actividades interactivas, acceso y soporte remoto seguro, parches y actualizaciones de antivirus automatizados, y monitoreo continuo de seguridad y desempeño.

"Un aspecto clave es que todos estos servicios son provistos a través de una conexión única, segura y sólo de salida, donde IT puede cerrar todos los demás puertos", destacó Littlejohn. "Como ex jefe de ciberseguridad en una empresa de refinación, este concepto me resulta sumamente atractivo".

 

Honeywell resuelve los desafíos que le plantea ExxonMobil

Honeywell resuelve los desafíos que le plantea ExxonMobil

Lo que ocurre con los sistemas de control distribuido (DCSs) de ExxonMobil no difiere de lo que se ve en las industrias de proceso en general. Específicamente, la industria de petróleo y gas todavía tiene en operación una importante cantidad de sistemas de vieja data instalados desde la década del ’80. Son sistemas que han funcionado bien por más de 30 años, pero con componentes electrónicos más antiguos reemplazados por alternativas más modernas, escasez de partes de repuesto y obsolescencia que se avecina, todo lo cual pone a ExxonMobil y otros operadores en una posición difícil.

Según David Patin, de ExxonMobil Research & Engineering, a la hora de enfrentar la obsolescencia, ‘sacar y reemplazar’ es claramente la opción de último recurso, ya que incurre en altos costos, paradas prolongadas y pérdida de toda la propiedad intelectual invertida en desarrollar pantallas, bases de datos, estrategias de control e interfaces de terceros.

En 1985, el TDC 3000 era considerado un DCS moderno. A pesar de los más de 30 años de servicio, nadie quiere oír las palabras ‘sacar y reemplazar’. Reemplazar un DCS es muy costoso, riesgoso y disruptivo para las operaciones.

Además, varios componentes clave del hardware se están acercando al final de su vida útil en 2025. Por ejemplo, el procesador Motorola, lanzado en 1990, dejará de producirse, y un chip de red clave se retiró de la producción a comienzos de los años 2000.

La base instalada de sistemas Honeywell TDC 3000 de ExxonMobil, en particular, parecía estar enfrentando una escasez crítica de repuestos para el año 2025. Por esta razón, en 2011 nos reunimos con Honeywell para hablar sobre el futuro de TDC 3000", comenzó Patin su sesión plenaria en la reciente conferencia HUG Americas 2018.

Honeywell y ExxonMobil formaron en 2011 un equipo de trabajo conjunto para estudiar el problema. Menos de siete años después, dos años antes de lo previsto, Honeywell entregó un sistema que responde a las inquietudes planteadas.

Lo que comenzó como una discusión sobre cómo alargar la vida del TDC 3000 hasta el año 2040 se convirtió en una forma práctica de buscar que dure para siempre, explicó Jason Urso, director de tecnología de Honeywell Process Solutions. “Al virtualizar los nodos de hardware existentes como software, quedó eliminada la necesidad de ‘sacar y reemplazar’, que es la causa principal del final de la vida de un sistema y que tiene que ver con la obsolescencia de los componentes. Es posible correr lo que era una plataforma de 40 años en cualquier hardware de hoy en día".

Con el lanzamiento de Experion LCN (ELCN) R501.1 en febrero, Honeywell respondió a varios desafíos planteados por ExxonMobil. Además de evitar un reemplazo muy costoso del sistema TDC 3000 y preservar su inversión en propiedad intelectual, el productor de petróleo había pedido una migración sin interrupción de los procesos, la unificación de TDC con Experion y nuevas capacidades para conseguir más valor del actual TDC 3000. Y aun así, seguir siendo tan confiable y seguro como siempre.

El sistema TDC ya estaba unificado en cierta manera con Experion, el actual DCS moderno de Honeywell, pero ExxonMobil quería que fuera más, comentó Patin. "La principal razón estaba en incorporar una fuerza de trabajo más joven. En otras palabras, capaz de resistir el paso del tiempo, pero también ser utilizado por una generación más joven".

El resultado final es un sistema que se emula como software. "Lo que solía ser un tablero es ahora una pieza de software", explicó Patin. "Tiene una completa compatibilidad binaria con el sistema anterior".

El software actual de TDC corre sin modificaciones, lo que reduce enormemente el riesgo técnico, señaló Patin. Se preserva la propiedad intelectual de ExxonMobil, lo que incluye código de aplicación, pantallas, puntos de chequeo y bases de datos. Los nodos ELCN son implementados en Windows (físico o virtual), Universal Embedded Appliance o un dispositivo virtual. "Se puede implementar software en casi cualquier hardware utilizando estos tres factores de forma", agregó Patin.

Las redes de control locales (LCNs) y las redes de control universales (UCNs) son virtualizadas en Fault Tolerant Ethernet (FTE), con mensajes LCN y UCN encapsulados en Internet Protocol. Un Experion LCN Bridge, que es un dispositivo embebido universal que permite la coexistencia de nodos LCN clásicos y basados en ELCN, soporta la migración sin interrumpir el proceso, un nodo a la vez, durante un período de tiempo extendido.

Ahora es posible una virtualización ELCN completa. La virtualización también permite utilizar simuladores para capacitar operadores con un menor costo y en un menor tamaño. Y el soporte de Open Virtual Engineering Platform de Honeywell acepta ingeniería basada en la nube para ELCN/EUCN. "Esto es algo que no se podía hacer con TDC", explicó Patin. "Ahora será posible alojar el LCN en un sistema basado en la nube para el desarrollo de ingeniería".

En definitiva, lo que Patin llama ‘ingeniería brillante’ permitió no sólo cumplir con el desafío, quedando eliminados problemas futuros con los componentes, sino que también se preservó la propiedad intelectual y se migró sin interrumpir los procesos, superando ampliamente las expectativas de ExxonMobil. "La tecnología ELCN es un excelente ejemplo del compromiso de Honeywell con la evolución continua".

Las técnicas de medición de caudal siguen creciendo y evolucionando con nuevos métodos, tales como caudalimetría ultrasónica multihaz, magnética y Coriolis, a expensas de tecnologías más tradicionales, tales como placas orificio, vertederos y otras técnicas basadas en presión diferencial.

El uso ampliado de estas nuevas tecnologías se debe en parte a la mayor capacidad de los microprocesadores y sensores, lo que permite incorporar mediciones imposibles de realizar sin las mejoras logradas en estas áreas. Otra razón para su adopción es que, en la mayoría de los casos, también ofrecen una mayor exactitud y rangeability que las tecnologías de presión diferencial.

Sin embargo, la mayoría de estas técnicas de medición de caudal tienden a requerir más energía que la caudalimetría de presión diferencial, de modo que no resultan adecuadas para su implementación como dispositivos wireless.

Un experto en estándares internacionales comentó recientemente que su empresa pudo encontrar sólo una batería adecuada para sus transmisores wireless que tenga 10 años de vida útil. Esto, por supuesto, con recarga periódica.

Otras baterías recargables tienden a tener ‘memoria’ y otros problemas que se traducen en una vida operativa cercana a los cinco años.

Un tema importante a la hora de usar wireless para medición de caudal es la dinámica del proceso en sí. La mayoría de los lazos de caudal, especialmente para líquidos (fluidos incompresibles), tienen tiempos de respuesta de proceso muy cortos, muchas veces en el orden de los segundos, a diferencia de los lazos de temperatura y nivel, que tienden a ser mucho más largos (posiblemente mensurables en minutos). Por lo tanto, si se usara un sensor wireless para control de caudal, haría falta como mínimo una tasa de actualización rápida para el transmisor, lo que lleva, por supuesto, a una vida corta de batería.

Dentro de este contexto, sería bueno desarrollar una máquina de movimiento perpetuo y recolectar cierta energía a partir de distintos caudalímetros para mantener o cargar las baterías. Por ejemplo, si la barra de desprendimiento de vórtices de un caudalímetro vortex, o la paleta o turbina en otros medidores de caudal, o si las pulsaciones en un medidor de desplazamiento positivo pudieran accionar alguna forma de bobina sin afectar la medición propiamente dicha, quizás quede eliminado el tema de la energía en estos medidores.

Una manera de abordar el problema del tiempo de respuesta es aumentar la capacidad del dispositivo de caudal, incorporando la posibilidad de funcionar como controlador de caudal de un solo lazo o autocontenido. En este caso, el lazo de control sólo requiere la transmisión de la salida al elemento de control final y HMI remota cuando sea necesario un tal cambio, que no es probable que se dé cada ciclo de sensado o actualización (suponiendo que el sistema de control puede aceptar algún grado de banda muerta en la señal).

Si la banda muerta no es aceptable, tener el transmisor actualizando el sistema de control con fines de historia y medición cada ciclo y la salida directamente al dispositivo ‘según necesidad’ es una situación mucho más compleja que operar con diferentes tasas de actualización de un dispositivo en función del tipo de datos.

Una alternativa a las actualizaciones en cada ciclo que puede tener aceptación es utilizar la opción de totalización según la tasa de actualización del sistema de control, lo que, sin embargo, corre el riesgo de perder granularidad de los datos en bruto.

Con todas estas características, el transmisor se acerca a la visión de Open Process Automation (OPA) en lo que hace a un nodo de control de dispositivos (DCN) y a un controlador de campo SCADA RTU monitoreado y controlado (es decir, cambiando el setpoint) remotamente desde la estación de control central.

Por lo general, un sistema SCADA incluye wireless pero, de nuevo, con ciclos de actualización más largos y necesidad de inteligencia en el campo.

Como ya lo aclaramos anteriormente, monitoreo versus control afecta directamente el diseño del sistema. La aparentemente simple elección de monitoreo versus control o transferencia de custodia incide no sólo en el tipo de sensor requerido, sino también en la manera en que ese dispositivo interactúa con el sistema de control y otros dispositivos dentro del sistema de control.

Aun cuando todo esto sea cierto para otras tecnologías más, no sólo medición de caudal, el efecto es más pronunciado en caso de lazos de control rápidos como el de caudal, independientemente de lo que se intente hacer para superar los principios básicos y la razón por la cual se instala el sistema.

 

Preparado por Ian Verhappen, gerente senior de proyectos de automatización en CIMA.

Por necesidad, desde los años ‘70 y ‘80, los avances tecnológicos en controles avanzados y gestión de alarmas han hecho crecer en más de seis veces el número de lazos de control por operador en plantas de proceso. Asimismo, según Jason Urso, vicepresidente y CTO de Honeywell, con menos expertos disponibles y más activos instalados, la seguridad también ha aumentado tanto como 10 veces desde la década de los ‘70.

Urso señaló que los operadores están disfrutando de una nueva era de beneficios gracias a una automatización impulsada por software. En los años ‘70 y ‘80, los controles de panel aceptaban alrededor de 30 lazos de control por operador. Los sistemas digitales de control de los ‘80 a 2000 ya aceptaban 100 lazos por operador. Y ese número, para Urso, es más del doble hoy en día.

 

Estándares, longevidad, conectividad

En el pasado, los proyectos eran muy personalizados, lo que aumentaba el riesgo y el costo. Hoy en día, las cosas mejoraron gracias a tres aspectos:

 

Estandarización del proyecto

La posibilidad de alejarse de la personalización permite la ejecución del proyecto en menos tiempo con un menor riesgo.

 

Longevidad infinita

Las actualizaciones de sistema se encuentran incorporadas, de modo que no es necesario sacar y reemplazar para tenerlas, situación que suele alterar drásticamente los costos del ciclo de vida. Normalmente, los sistemas duran 40 a 50 años en algunos casos, generando en cierta manera obsolescencia de componentes. En consecuencia, los usuarios tratan de actualizarse in situ para no tener que preocuparse por un escenario de ‘sacar y reemplazar’, lo que protege la propiedad intelectual del cliente en el sistema mientras aporta nuevas capacidades.

 

Conectar datos al conocimiento

Lograr un conocimiento parejo y accesible a quienes lo necesitan y en el momento en que lo necesitan. Al respecto, es importante que todo el personal pueda acceder al mejor conocimiento del mundo para maximizar la producción, mejorar la confiabilidad de los equipos y aumentar la eficiencia del personal.

Con conexiones de E/S universales y la ejecución del proyecto en la nube, usar una emulación de software permite correr una plataforma de 40 años en cualquier hardware. El conocimiento se encuentra incorporado en el sistema, de modo que los usuarios pueden aprovechar las métricas de miles de unidades de proceso para mejorar el acceso al conocimiento y tener las mejores prácticas si se compara con extraer conocimiento sólo de las seis o siete refinerías que pueda tener una empresa.

Las capacidades incorporadas de conocimiento y monitoreo no eliminan la necesidad de conocer el proceso, aclaró Urso. Usar una calculadora todavía requiere aprender matemáticas.

Conectar industrias de proceso a la empresa y a proveedores aporta más contexto a quienes toman las decisiones. Tales conexiones permiten ser más predictivos en cuanto a procesos y gestión de activos gracias a la posibilidad de capturar conocimiento en forma digital como referencia y para mejorar controles, monitoreo y gestión en tiempo real.

El mapeo digital online ofrece información en tiempo real acerca de las mejores rutas, tráfico y condiciones. Los controles de proceso modernos pueden hacer lo mismo, estableciendo la ruta hacia el mejor día de producción.

Durante la vida útil de los activos de proceso, comentó Urso, esas mejoras equivalen a ganancias de decenas de millones de dólares.

Ya hay disponibles herramientas de entrenamiento personalizadas que garantizan que cada persona pueda tener la posibilidad  de saber cómo son las operaciones perfectas y obtener conocimientos acerca de procesos, activos y personas.

Estos beneficios llegan en un momento cuando los problemas relacionados con el retiro de operadores especializados aumentan el riesgo. Los nuevos sistemas abordan mejor los posibles problemas de seguridad del proceso mediante monitoreo y pueden sugerir los pasos de remediación.

Beneficios de la próxima generación de tecnología

Urso describe 10 beneficios clave de la próxima generación de tecnología:

  1. Un operador podrá darse cuenta de un problema y bajar un poco la velocidad de un proceso para evaluar lo que está sucediendo. Por ejemplo, si hay un problema en el intercambiador de calor, en lugar de detener inmediatamente el proceso, se lo hace correr a una menor velocidad hasta que puedan realizarse las reparaciones. Los nuevos sistemas predicen con más antelación cuándo podría ocurrir un problema, lo que se traduce en más preparación, mejor sincronización y menos tiempo de parada.
  2. Con la implementación de un gemelo digital y simulaciones de realidad aumentada, los encargados de reparaciones o actualizaciones podrán entrenarse y optimizar su desempeño antes de realizar el trabajo. Los técnicos pueden evitar baches de eficiencia cuando tienen que recordar cómo se lleva a cabo un procedimiento que no lo han practicado durante seis meses o más.
  3. La realidad aumentada mejora la seguridad. Por ejemplo, un técnico puede verificar si una cañería se encuentra en una condición segura (vacía) antes de cortarla.
  4. Un proveedor de controles de proceso detectó un aumento en el tráfico de red a causa de un mal funcionamiento en un hardware de tercero antes de que se produzca una denegación de salida de servicio a partir de la saturación de la red.
  5. El monitoreo estricto del desempeño de un quemador se traduce en eficiencia energética y menores emisiones.
  6. Los caudalímetros utilizados para la transferencia de custodia podrán mantener la exactitud durante un mayor período de tiempo.
  7. Los wearables inteligentes permiten empoderar a los operadores de campo o técnicos aportando conocimientos del proceso mucho más allá de lo que se podría lograr con un portapapeles y conexiones de radio a la sala de control. De esta forma, los operadores podrán desempeñarse de manera mucho más eficiente y segura utilizando computadoras móviles portátiles de manos libres incorporadas en sus cascos y certificadas para uso en áreas de proceso.
  8. La posibilidad de extraer el software de un control lógico de seguridad permite correr el hardware de manera independiente en la nube para chequear toda la lógica correspondiente a la aplicación, antes de su instalación.
  9. Múltiples capas de ciberseguridad amplían la protección antes amenazas de malware, tales como Triton y otras.
  10. Los nuevos productos para aplicaciones batch incluyen novedosas capacidades de visualización, mostrando rápidamente la diferencia con un activo normal o ideal. También permiten ver de qué manera las decisiones afectarán los lotes futuros en base al uso futuro de los equipos, lo cual les brinda a los operadores una visión más clara de las posteriores implicancias, es decir, posibles congestiones de tráfico a resultas de los cambios realizados en un determinado momento.

Nueva generación de controladores abiertos, flexibles y a prueba del futuro

Hoy en día, hay más dispositivos conectados en red que personas, y la tendencia se acentúa. La tradicional pirámide de automatización está siendo reemplazada por estructuras en red y tecnologías en la nube. Los requerimientos de seguridad, apertura e interoperabilidad de estos sistemas se están ampliando.

"Los ciclos de innovación se están acortando y se necesitan herramientas y procesos de desarrollo para cumplir con el tiempo cada vez más corto que se exige para llegar al mercado", explicó Roland Bent, CTO de Phoenix Contact en Alemania. Pero, ¿Qué significa esto para fabricantes y usuarios? ¿Qué oportunidades podrán surgir de tales desarrollos tecnológicos?

Además de los lenguajes clásicos de IEC 61131-3, o sea diagrama de bloques de función (FBD), diagrama tipo escalera (LD), diagrama funcional de secuencias (SFC) y texto estructurado (ST), los PLCs serán programados cada vez más en lenguajes de alto nivel, tales como C ++ y C #.

Las aplicaciones de tecnología de control utilizan programación basada en modelos, por ejemplo Matlab Simulink. Los ingenieros de automatización no sólo deben incorporar estos lenguajes, que a menudo son nuevos para ellos, sino que, debido al avance de Industrie 4.0 e IoT, también deben responder a requerimientos adicionales en cuanto a conectividad. Estos desarrollos incluyen el tema de la seguridad de los datos, que cada vez es más importante.

Dentro de este contexto, Phoenix Contact introdujo el término ‘PLCnext Technology’, que intenta responder a las cuestiones tecnológicas que plantean las aplicaciones actuales y futuras en cuanto al mayor nivel posible de apertura.

"Hasta hace poco, la programación del controlador, asumiendo que es determinística en principio, sólo era posible usando lenguajes definidos de programación de PLC", comentó Bent. "Es aquí donde PLCnext Technology simplifica la ingeniería, ya que representa una plataforma abierta en la que múltiples desarrolladores, de distintas generaciones y disciplinas de programación, pueden trabajar en paralelo en un programa de control".

 

La base de PLCnext Technology es una capa inteligente entre el programa de aplicación y el sistema operativo, que pueden usar todos los componentes del sistema para intercambiar datos sincrónicamente y en tiempo real, y que también ofrece un fácil acceso a los servicios del sistema, tales como zócalos Ethernet.

Gracias a sus interfaces abiertas, el usuario puede usar la capa intermedia para integrar e instalar sus propios programas (Apps) y para comunicarse con los demás componentes del sistema y el sistema operativo. Esto se consigue sin importar si los programas fueron creados de manera convencional en IEC 61131-3, en lenguajes de alto nivel, por ejemplo C# o C/C ++, o por medio de Matlab Simulink. El desarrollador define la herramienta de software más adecuada para la correspondiente aplicación o incluso puede combinar varias herramientas.

Mientras un programador en IEC 61131-3 puede usar el nuevo software PC Worx Engineer, o generar y cargar modelos directamente en Matlab Simulink, un programador en lenguajes de alto nivel puede elegir entre Visual Studio y Eclipse, lo que significa que cada usuario desarrolla con su herramienta preferida, eliminando costos de capacitación en otras herramientas de programación.

Un año después de la introducción de PLCnext Technology en el mercado, Phoenix Contact desarrolló el primer controlador industrial basado en esa tecnología: PLCnext Control (AXC F 2152). La familia de productos PLCnext Control comienza con una arquitectura de hardware de doble núcleo con una memoria de 512 MB y una velocidad de reloj de sistema de 800 MHz. 

En comparación con la tecnología de un PLC convencional, esto parece impresionante, pero no es la innovación principal. PLCnext Control incorpora una arquitectura Linux con un núcleo expandido que incluye capacidad en tiempo real, integrando así el mercado de controladores descentralizados y modulares de pequeña escala.

Los sistemas operativos Linux ofrecen ventajas, tales como integridad de sistema, estabilidad y comunicación segura, además de apertura y flexibilidad óptimas. Linux también se destaca por una mejor portabilidad para varias plataformas de hardware y acepta escalado o una futura arquitectura de procesador.

Nueva generación de controladores abiertos, flexibles y a prueba del futuro

El ESM (Execution Synchronisation Manager) para manejo de tareas en PLCnext Technology permite combinar programas provenientes de una amplia gama de entornos de desarrollo entre sí o dentro de tareas, aunque se comporten como un código IEC 61131 homogéneo. Esto hace que, automáticamente, los lenguajes de alto nivel también sean determinísticos.

El manejo de tareas soporta una mezcla de lenguajes IEC 61131, de alto nivel y basados en modelos. 

El segundo aspecto tecnológico es la consistencia de los datos relacionados con la imagen del proceso. En PLCnext, esto es manejado por Global Data Space (GDS). Al usar mecanismos sofisticados con estructuras de puertos internos y buffer de datos, el GDS asegura que los elementos individuales de un programa reciban una imagen de datos precisa y consistente, lo cual es crucial a la hora de ejecutar el respectivo programa.

Se dispone de un servidor OPC UA, como así también de administradores de sistema, usuario y fieldbus, recolectores de diagnóstico, controladores de trazas, HMI PC Worx Engineer y acceso automático a PROFICLOUD. Además, cabe señalar que PLCnext Technology trabaja con servicios probados de PROFICLOUD y soporta integración de soluciones de nube propietarias, lo que representa un avance hacia diagnósticos preventivos e IoT. 

También soporta sistemas convencionales de fieldbus, tales como PRO­FI­­BUS, CAN, Mod­bus/RTU e INTERBUS, así como estándares Ether­net en tiempo real, tales como PROFINET y Mod­bus/TCP. En este sentido, PLCnext Technology está diseñada para una posterior integración de protocolos adicionales, de modo que los usuarios puedan responder de manera flexible a futuros desarrollos.

La digitalización en automatización no es un tema nuevo. La tecnología de control y comunicación industrial ha sido digital durante los últimos 30 años. La nueva dinámica asociada con este término tiene que ver con las amplias redes inteligentes que conectan todas las cosas, o sea productos, máquinas, procesos y personas, combinadas con una potencia informática casi ilimitada. PLCnext Technology ofrece la base para implementar soluciones de automatización capaces de cumplir con todos los desafíos del mundo digitalizado.

 

Cloud IoT Gateway para conectar dispositivos con PROFICLOUD

PROFICLOUD de Phoenix Contact es un sistema IoT abierto que permite solucionar todas las aplicaciones, incluyendo adquisición de datos en base a la nube, análisis o un concepto de automatización completo.

Usando Cloud IoT Gateway, presentado recientemente en la Feria de Hannover, queda establecida la conexión a Proficloud sin necesidad de interferir con la tecnología de automatización. La interacción adaptada en el hardware de gateway y la plataforma de nube facilitan la recolección de datos de sensores y procesos y su transferencia encriptada a aplicaciones de nube para su posterior procesamiento.

Nueva generación de controladores abiertos, flexibles y a prueba del futuro
PLCnext y PROFICLOUD: Computación en nube para automatización.

 

Incluso los sistemas existentes pueden enviar sus datos de estado a PROFICLOUD por medio de IoT Gateway a fin de implementar aplicaciones como Big Data, reconocimiento de patrones y monitoreo de condiciones, lo cual aumenta la eficiencia de la producción a largo plazo.

La configuración de parámetros en Cloud IoT Gateway se puede realizar fácilmente usando gestión basada en la web y no requiere un software de ingeniería adicional.

Ingeniería de proyecto y operaciones más intuitivas, flexibles, accesibles y seguras con nueva versión de DeltaV

DeltaV Versión 14 es un sistema de control con certificado de ciberseguridad que introduce importantes novedades en la arquitectura de DeltaV e incorpora iniciativas de transformación digital de los usuarios.

Esta actualización importante del sistema de automatización DeltaV incluye mejoras para eliminar costos y reducir la complejidad en proyectos de capital, un aumento de la productividad durante operaciones gracias a un acceso ampliado a datos de producción y equipos, una mejor usabilidad y una mayor seguridad.

Más que nunca, un entorno de datos de planta integrado es clave para lograr la transformación digital. Con DeltaV, Emerson reduce la ingeniería necesaria para conectar sistemas de planta, operaciones e información de manera segura,” explicó Jamie Froedge, presidente de Process Sys­tems and Solutions, Emerson Auto­mation Solutions. “Nuestros clientes dispondrán así de más capacidades en sus sistemas de control distribuido y seguridad que les permitirán ejecutar con éxito proyectos de capital y optimizar operaciones.”

 Ingeniería de proyecto y operaciones más intuitivas, flexibles, accesibles y seguras con nueva versión de DeltaV

Flexibilidad de los proyectos de capital

Gracias a Distributed CHARMs, el Marshalling Electrónico de DeltaV, que ha alcanzado más de un millón de implementaciones en más de 1.100 sitios en tan sólo cinco años, se acercan aún más al campo. Ahora es posible instalar pequeños gabinetes con hasta 12 CHARMs más cerca de los dispositivos de campo, reduciendo costos de cableado e instalación hasta 60% y brindando, además, una mayor flexibilidad de ingeniería.

Smart Commissioning, lanzado en 2016, saca fuera del camino crítico de un proyecto una de las operaciones con más ingeniería. 

Tradicionalmente, el comisionamiento ha sido una tarea manual que requiere más de dos horas por dispositivo en miles de dispositivos. Smart Commissioning baja el tiempo de comisionamiento a sólo 25 minutos. 

Ahora, Emerson amplía estas capacidades y disminuye el tiempo de comisionamiento de dispositivos a tan sólo 10 minutos, una reducción de casi 93% de un costoso tiempo de comisionamiento, lo que significa un ahorro de varios cientos de miles de dólares en costos de ingeniería y de servicios en el sitio.

 

Ingeniería de proyecto y operaciones más intuitivas, flexibles, accesibles y seguras con nueva versión de DeltaV
Distributed CHARMs con CHARM I/O Gateway y CHARM I/O Blocks. Topología estrella (arriba) y topología anillo tolerante a fallas (abajo).

 

Movilidad y experiencia del usuario

DeltaV Live Operator Interface es una interface fácil de entender y modificar, que incorpora una enorme experiencia en operaciones. La HMI está prediseñada con las mejores prácticas de la industria para la experiencia del usuario, incluyendo ISA 101.01, y está basada en investigaciones del Center for Operator Performance, un consorcio de proveedores y académicos dedicado a la ingeniería de factores humanos.

La moderna interface HTML5 ofrece gráficos escalables y brinda a los operadores la flexibilidad de ajustar sus displays con base en los datos de proceso más importantes en cada ocasión. La nueva interface de operador mejora el conocimiento situacional global y la velocidad de toma de decisiones.

Emerson contribuye con la movilidad que requieren las empresas hoy en día gracias a DeltaV Live, que aporta una base para gráficos transferible a través de desktops, laptops y dispositivos móviles sin necesidad de ingeniería adicional o programación personalizada.

 Ingeniería de proyecto y operaciones más intuitivas, flexibles, accesibles y seguras con nueva versión de DeltaV

Una planta conectada y segura

DeltaV ofrece a sus usuarios un nuevo nivel de confianza y protección en relación a las amenazas de ciberseguridad, ya que es uno de los pocos sistemas con certificación de ciberseguridad en todos los niveles. DeltaV Versión 14 cuenta con certificación ISASecure SSA Nivel 1, por lo que los desarrolladores de Emerson se ven capacitados para escribir un código seguro mientras el sistema como un todo se encuentra robustecido contra ciberamenazas.

Emerson consigue conectar los sistemas OT de una planta con sistemas IT al incorporar acceso a OPC UA en los productos de hardware y software DeltaV. Gracias a OPC UA, el principal protocolo de IIoT, las aplicaciones y los servidores pueden compartir datos de manera segura con aplicaciones analíticas de nube, soluciones de monitoreo remoto y tecnologías de terceros.

Las dos primeras incorporaciones pertenecientes a esta nueva versión de DeltaV fueron DeltaV PK Controller
y DeltaV Mobile. Gracias a  DeltaV PK Controller, las plantas podrán controlar patines y aplicaciones típicamente gestionadas por PLCs utilizando un controlador DeltaV autónomo o conectarse en una arquitectura de automatización DCS completa o la nube vía OPC UA embebida. 

En relación a la plataforma DeltaV Mobile, que se conecta nativamente dentro de DeltaV de manera segura y sin ingeniería adicional, permite a gerentes, ingenieros, operadores y expertos monitorear operaciones, así como también disponer de datos críticos y alarmas cuándo y dónde se los necesite.

El nuevo DeltaV PK de Emerson es un controlador de doble funcionalidad que puede comenzar en pequeño para aplicaciones que no requieren un DCS y suelen ser implementadas con PLCs, y posteriormente ir creciendo en redundancia e integración nativa con un sistema de control distribuido DeltaV, dando como resultado una mayor y mejor visualización de los activos de automatización de planta.

El controlador DeltaV PK brinda un control de automatización escalable para todas las industrias de proceso, desde las industrias de biociencias, petróleo y gas, petroquímica y química, hasta las industrias de manufactura discreta que actualmente recurren a PLCs complejos y no integrados con limitadas capacidades operativas.

Las industrias que actualmente tienden a usar PLCs en aplicaciones de menor tamaño, están creando ‘islas de automatización’ desconectadas que limitan las posibles mejoras en la producción de planta derivadas de una visualización global de los activos de planta. 

Con el desarrollo del controlador DeltaV PK, la vinculación entre aplicaciones de control pequeñas y grandes puede resolverse de una forma fácil y muy rentable.

Con esta nueva tecnología, los ingenieros que desempeñan diferentes roles, tales como ingenieros de automatización, calidad, administradores de planta, etc., pueden aprovechar la información proveniente de este controlador para tener un control de automatización autónomo eficaz y fácil de implementar similar al de un PLC pero con las características de un DCS completo, incluyendo producción por lotes (batch), gestión de recetas, ejecución e historización. Los usuarios podrán elegir en instalar un DeltaV PK autónomo o incorporarlo en forma nativa en su DCS DeltaV. Esta capacidad elimina complejidad operacional y mejora considerablemente el desempeño, la seguridad y la eficiencia de todo su proyecto y ciclo de vida operacional.

El controlador DeltaV PK elimina el proceso de mapeo de datos. La base de datos de un DeltaV PK se puede combinar sin problemas con la base de datos de un sistema DeltaV y usar una herramienta interactiva para convertir el controlador DeltaV PK en un nodo nativo del sistema DeltaV. 

Las entradas y salidas flexibles permiten elegir entre una gran variedad de tipos de hardware en DeltaV: M-series tradicionales, tarjetas CHARMs S-series y tarjetas de E/S Wireless, de acuerdo a las necesidades.

Ofrece seguridad integrada con DeltaV SIS Electronic Marshalling y DeltaV SIS 1508 Safety Logic Solver. Asimismo, es posible conseguir un acceso seguro mediante las herramientas comunes del DeltaV DCS de restricción de acceso.

Otra característica es la redundancia 1:1 sin necesidad de agregar espacio o cambios en la configuración.

El controlador incorpora múltiples protocolos Ethernet, tales como EtherNet/IP y Modbus TCP. También incluye un servidor OPC UA, una opción para arquitecturas de IIoT (Industrial Internet ofThings) y acreditado para trabajar con los estándares de ciberseguridad más actuales.

Igual a las funciones de un PLC o PAC, hay herramientas de software e ingeniería separadas que se pueden instalar en una PC para desarrollo y que se utilizan para configurar, programar y solucionar problemas en el hardware. El programa es descargado luego al controlador.

Uno de los beneficios operacionales tiene que ver con los reducidos costos de ingeniería a la hora de aprender un sistema, ya que utiliza el mismo paquete de software, bloques de función y gráficos de un sistema DeltaV.

Se conecta fácilmente a dispositivos de terceros, tales como Panel HMIs y variadores de velocidad, de forma nativa sin necesidad de usar Ethernet o una tarjeta de E/S dedicada.

En relación a las capacidades para IEC 61850, la versión actual no incluye este protocolo en los puertos del controlador, sino que se debe instalar una tarjeta EIOC para agregar dicho protocolo.

En cuanto a licencias, en una arquitectura autónoma, la cantidad de señales está determinada por el modelo del controlador (PK100, PK300, PK750 o PK1500). No es necesario licenciamiento adicional. En una arquitectura integrada al DCS, el licenciamiento es el habitual de DeltaV, determinado por la cantidad y tipo de señales a conectar.

El controlador PK estará disponible junto con el lanzamiento de la versión 14 de DeltaV, que se lanzará en marzo de 2018.

Para más información:
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Las buenas prácticas dictan que los sistemas de control deben diseñarse para mantener las funciones de control de proceso separadas y operacionalmente independientes de las funciones de seguridad. Esto, por lo general, se logra con un controlador para proceso y un sistema separado para seguridad.

La solución de Schneider Electric ofrece más de lo requerido por los estándares de la industria:

  • Capacidad de procesamiento dual para controlar las funciones de seguridad y de proceso en forma independiente.
  • Unifica independientemente la seguridad de planta y el control de proceso para proteger la totalidad del entorno operativo.
  • Minimiza el impacto de una falla del proceso en la seguridad de la planta, su personal y sus bienes.
  • No hay compromisos para lograr un proceso de ejecución segura.
  • El mejor desempeño en redes y ciberseguridad con Modicon M580.
  • No es necesario diseñar, instalar y mantener sistemas de seguridad separados.
  • Utiliza las mismas herramientas, métodos de cableado y estructuras de E/S que el controlador Modicon M580 estándar.

Modicon M580 Safety

Es el controlador de automatización programable M580 (PAC) de Schneider Electric con módulos integrados y funciones de seguridad. El PAC incluye una sola CPU con un coprocesador de seguridad obligatorio para la ejecución dual.

Está basado en la plataforma X80 y en el entorno de programación Unity Pro:

  • CPU y coprocesador de seguridad M580 (SIL3).
  • Fuentes de alimentación de seguridad redundantes.
  • E/Ss locales y remotas de seguridad; los módulos de seguridad X80 son compatibles sólo con el M580 Safety.
  • Comu nicaciones de seguridad.
  • Bibliotecas de software implementadas para procesos y seguridad de máquinas.

Arquitectura

El sistema de seguridad basado en el PAC M580 Safety posee certificación TÜV Rheinland para su uso en aplicaciones hasta SIL3 (nivel de integridad de seguridad 3), garantizando un funcionamiento seguro y optimizando costos.

El PAC Modicon M580 permite mezclar arquitecturas para:

  • Administrar aplicaciones de seguridad y estándar.
  • Separar los procesos de control y seguridad.
  • Integrar proceso y funciones de seguridad de la máquina.

Nivel de seguridad

El PAC Modicon M580 Safety mejora la confiabilidad del sistema gracias a una exclusiva combinación entre características integradas de ciberseguridad y seguridad:

  • Celdas seguras de aislamiento de memoria.
  • Corrección del código de error en línea.
  • Watchdog de seguridad.
  • Vigilancia del reloj.
  • Aplicación de seguridad ejecutada en un núcleo dedicado.
  • Aislamiento de memoria que controla el acceso a la memoria segura y no segura.
  • Memoria para seguridad diferente de la CPU estándar.

Una falla en la aplicación estándar, cualquiera que sea, no afecta la aplicación de seguridad. La mencionada característica SIL3 se logra mediante una doble ejecución de la aplicación de seguridad, utilizando tanto el Procesador BMEP584040S como el coprocesador BMEP58CPROS3. Todos los módulos de seguridad poseen color rojo (procesador, coprocesador, E/S X80) y un recubrimiento especial en sus placas impresas para uso predeterminado en ambientes severos.

Como características principales de la CPU se pueden mencionar:

  • 4.096 E/Ss discretas.
  • 1.024 E/Ss analógicas.
  • Hasta 4 módulos de comunicación Ethernet.
  • Puerto RIO y DIO.
  • 16 Mb de memoria integrada.
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