Tecnología DCS: Ahora convertida en una solución de automatización escalable

Tecnología DCS:  Ahora convertida en  una solución de automatización escalable
Impulsados por la evolución tecnológica de los últimos años, los sistemas de automatización de procesos ofrecen ahora soluciones DCS con una mayor escalabilidad como alternativa a los PLCs en algunas aplicaciones de planta.

 

Para las organizaciones industriales, las ventajas de invertir en automatización pueden llegar a ser muy importantes, tales como aumentos en la productividad y una mejor seguridad, con costos reducidos. Pero también aparecen algunos inconvenientes comunes en toda la industria y asociados con la implementación de una nueva tecnología, que han afectado en mayor o menor medida el éxito de las operaciones industriales.

La evolución y comoditización dela tecnología de Sistema de Control Distribuido (DCS) han llevado a una moderna plataforma de integración gráfica y altamente interactiva que aporta la funcionalidad del control de proceso y también la conectividad de datos en tiempo real entre el piso de planta y la empresa. El desarrollo también ha contribuido a dejar atrás una arquitectura propietaria centrada en el sistema e ir hacia una arquitectura más enfocada en soportar procesos de negocio colaborativos.

Hoy en día, hay disponible una nueva clase de sistema de control escalable y flexible que ofrece una solución de automatización a los usuarios finales en una amplia gama de industrias de procesos que se adapta a sus aplicaciones mejor que los PLCs y cuesta menos que un DCS tradicional.

 

Los requerimientos de la industria van cambiando

En el mundo actual, la industria se ve enfrentada a un entorno de negocio cada vez más competitivo, lo que obliga a encontrar vías para elaborar productos de calidad de manera rápida, eficiente y económica.

Para responder a demandas de mercado cada vez más volátiles y a las expectativas de mejores resultados económicos, la industria está incorporando estrategias de producción MTD (Make-to-Demand), mientras los profesionales de la industria de procesos se enfrentan a desafíos complicados y que evolucionan constantemente. ¿De qué manera pueden adherir a estrictos requerimientos de cumplimiento mientras se ven obligados a competir en una economía globalizada? ¿Cómo pueden responder a la demanda de nuevas fuentes de productividad mientras garantizan la seguridad de personas, activos y el entorno?

El avance tecnológico se traduce en nuevos productos que las organizaciones industriales necesitan incorporar para seguir siendo competitivas. Incluye soluciones para automatizar una amplia gama de procesos de planta y conseguir la información necesaria para tomar decisiones adecuadas a nivel de operaciones y negocio. En este sentido, las aplicaciones de control de procesos se caracterizan por una gran variedad de tamaños y niveles de complejidad, por lo que resulta crítico disponer de una arquitectura capaz de soportar esta escalabilidad; si no fuera así, terminaríamos teniendo múltiples soluciones aisladas y difíciles de integrar.

Históricamente, la automatización de una planta se basaba en una mezcla de distintos sistemas y herramientas desarrollados expresamente para las tareas que controlan. La industria utiliza un sistema para control de proceso, otro para control discreto, y otro más para control de potencia. Dentro de este contexto, las funciones específicas con lógica discreta de alta velocidad podrían ser controladas con PLCs dedicados, mientras el área principal de proceso en una instalación podría ser automatizada usando un DCS dedicado. Pero ocurre que la integración del DCS con los sistemas de automatización en una planta suele ser costosa y requerir mucha ingeniería. Mantener múltiples sistemas de automatización diferentes sobrecarga las operaciones y los recursos de soporte, restando flexibilidad y capacidad de respuesta.

 

Razones para elegir un DCS

En el pasado, los sistemas DCS tradicionales tenían un costo elevado por entrada, lo que limitaba su uso a instalaciones y aplicaciones de gran tamaño. La experiencia ha mostrado que insume mucho tiempo instalarlos, integrarlos y soportarlos en operaciones de menor tamaño. Estos problemas se ven agravados por las dificultades a la hora de encontrar recursos calificados y repuestos.

Impulsadas por la evolución tecnológica en los años recientes, las soluciones DCS ofrecen ahora una mayor escalabilidad como alternativa a PLCs en algunas aplicaciones de planta. Los nuevos sistemas son modulares y altamente flexibles, lo que facilita su adaptación a una determinada aplicación y permite desplegar un DCS para responder a las necesidades de una aplicación de control cualquiera sea su tamaño, mientras preserva los beneficios para el usuario final.

La actual generación de soluciones de control ofrece:

  • Todas las características básicas que se esperan de un DCS, además de facilitar el control y la optimización de toda la planta;
  • Escalabilidad junto a arquitecturas modulares para adaptarse exactamente a los requerimientos de una aplicación;
  • Arquitecturas abiertas, habilitadas por la información y seguras;
  • Flexibilidad en la entrega y soporte del sistema.

El DCS integrado actual está diseñado para conformar una solución de control adaptada al flujo de trabajo del control de proceso. Este concepto integrado se traduce en un sistema que brinda un control eficiente y responde a las necesidades de operadores de planta, ingenieros de proceso y gerencia. Lo último en esta tecnología también facilita la configuración con templates, herramientas de ingeniería, bibliotecas de aplicación y escenarios para aplicaciones específicas de control.

El costo es un criterio clave para cualquier usuario final a la hora de elegir un DCS versus una solución basada en PLCs. Si se tiene en cuenta el trabajo que significa implementar el sistema y el costo de realizar cambios a través del tiempo, además del precio inicial de compra, el DCS puede resultar mucho menos costoso que otras alternativas.

Los costos totales de un proyecto incluyen todos los gastos involucrados en la elaboración de una solución que cumpla con el objetivo a largo plazo de un control eficaz de proceso. Además, los usuarios finales deberán tener en cuenta el mantenimiento y los cambios para crecer en el tiempo. Estos costos totales son más bajos que aplicar PLCs, ya que las funciones incorporadas y la integración inherente disponible en un DCS permiten la implementación y el mantenimiento de un sistema más eficaz con menos trabajo.

Al mismo tiempo, la nueva generación de DCSs permite responder rápidamente a los constantes cambios en los requerimientos del mercado. Los conceptos de seguridad integrados garantizan la operación continua de los sistemas y protegen personal, máquinas y el entorno. También ofrecen una elevada disponibilidad de sistema, protección de la inversión y una tecnología segura para el futuro, que se suman a un reducido costo total de propiedad.

 

Estrategia de automatización flexible

Los méritos de un DCS escalable son obvios: ingeniería eficiente, fácil operación y mantenimiento, y una mayor productividad.

Utilizar una plataforma de control moderna y flexible resulta estratégico a la hora de mejorar la productividad. Con esta plataforma, los usuarios finales podrán recibir información rica en inteligencia de producción destinada al sistema de negocio, aportando la visibilidad necesaria para impulsar la eficiencia y la productividad en todas las capas de la organización en tiempo real.

Los sistemas DCS de hoy en día pueden ser escalados hasta responder a las necesidades de aplicaciones de muy pequeño tamaño. Hay numerosas características desarrolladas para aplicaciones complejas que pueden ser removidas u ocultadas para simplificar el sistema y reducir el costo de adquisición e implementación. De esta forma, los usuarios finales podrán conseguir un sistema optimizado en cuanto a control de proceso y a un precio justo.

La experiencia ha demostrado que la implementación de una arquitectura de control abierta aporta un buen número de ventajas clave:

τ Una plataforma para la integración de todos los sistemas de control de proceso y seguridad, como así también el software de automatización, en una sola arquitectura unificada, lo que reduce el tiempo de ingeniería, consolida la visualización del operador y sirve para compartir datos entre múltiples sistemas.

τ Herramientas abiertas y aplicaciones integradas de software que permiten al personal de planta capturar y compartir conocimiento de proceso a fin de tomar mejores decisiones y lograr una óptima performance de negocio. El uso de un software abierto también facilita el diseño de displays ergonómicos de interface humana según ASM (Abnormal Situation Management) Consortium. También simplifica la ingeniería gracias a una base de datos integrada y características de tipo ‘arrastrar y soltar’ a la hora de configurar bloques de función.

τ Interfaces abiertas en la red de negocio que soportan decisiones colaborativas  destinadas al manejo eficaz de la cadena de suministro de la empresa, vinculando la variabilidad de la materia prima a la variabilidad de la demanda.

τ Soluciones de migración durante el proceso que permiten a los usuarios finales actualizar anteriores sistemas con la más reciente tecnología de automatización sin necesidad de reemplazar controladores, E/Ss o gráficos.

 

Solución de control escalable

Gracias a los avances en tecnología de control de proceso, hay un creciente número de organizaciones industriales que disfrutan de la ventaja de tener un verdadero control distribuido a un costo reducido. Los principales proveedores de automatización ofrecen soluciones de DCS destinadas a aplicaciones de control específicas, sin importar su alcance, y que se pueden extender en todo momento para incluir personas y activos, e incluso integrar las operaciones de todo el negocio.

Honeywell, por ejemplo, ofrece DCSs PlantCruise by Experion para instalaciones de cualquier tamaño en la industria de procesos. Con estos sistemas de control escalables, se dispone de varias funciones y aplicaciones destinadas a optimizar la performance en el contexto de operaciones industriales específicas. Por su parte, los datos son presentados en un entorno operativo integrado.

Las novedosas tecnologías de Honeywell apuntan a mejorar la performance de una planta y obtener mejores resultados de negocio, además de que se las puede implementar para adaptarse a cada sitio en particular:

  • Sistemas DCS y SCADA fuertemente integrados;
  • Controlador de proceso robusto para ejecutar estrategias de control según un programa constante y predecible;
  • Simulación de alta fidelidad para entrenamiento de operadores e ingenieros y para probar estrategias de control;
  • Red de control FTE (Fault Tolerant Ethernet) de alta performance;
  • Redundancia opcional en todos los niveles: servidor, red, controlador y módulos de E/S;
  • Algoritmo para control predictivo;
  • Módulo de E/S universal compacto con instalación y mantenimiento eficientes;
  • Amplia aplicación de constructores de control y HMI;
  • Interface IEC 61850 para integración con el sistema eléctrico en una única plataforma de control/SCADA;
  • Soporte del protocolo IEEE 1588 PTP (Precision Time Protocol) para SOE en toda la planta;
  • Herramienta de reporte para corrección de errores y mantenimiento de sistema;
  • Integración de dispositivos inteligentes con todos los protocolos estándar, tales como HART, field-bus Foundation, PROFIBUS y Modbus;
  • Sistema centralizado de gestión de activos para configuración y mantenimiento en forma remota de dispositivos de campo inteligentes;
  • Integración de PLCs, DCSs, RTUs, accionamientos, sistemas de seguridad y balanzas utilizando capacidades SCADA y servidores OPC;
  • Arquitectura DSA (Distributed Server Architecture) flexible para integración de procesos a través de múltiples unidades, salas de control o ubicaciones geográficamente separadas en pos de una óptima flexibilidad y mantenimiento de sistema;
  • Soluciones de virtualización destinadas a mejorar el desempeño y la confiabilidad en el mundo de la automatización industrial.

Dentro de este contexto, los usuarios podrán correr un sistema batch compatible con S88 totalmente en el controlador, lo que se traduce en operaciones batch más rápidas y más confiables en comparación con un sistema convencional basado en servidor. Las recetas por clase permiten reutilizar las recetas y reducir el costo de ingeniería, mantenimiento y prueba de las recetas.

Las plantas de proceso que implementan el algoritmo de control basado en modelos desarrollado por Honeywell podrán lograr un control óptimo con la ayuda de un modelo de la dinámica de proceso que puede predecir los efectos de los movimientos en la variable controlada. Al anticipar futuros cambios, esta solución de control sabe exactamente cuánto hay que mover el proceso para cumplir con los objetivos deseados de control.

El DCS también soporta bloques de algoritmo personalizados para elaborar algoritmos y estructuras de datos definidos por el usuario para aplicaciones batch.

Esta solución aporta procedimientos y operaciones automatizados para todos los pasos de la producción, lo que permite capturar el conocimiento de operadores expertos e implementar procedimientos consistentes y optimizados. También hace crecer la flexibilidad operativa para conseguir una respuesta más rápida a oportunidades de negocio mientras reduce los costos de una ejecución incorrecta de los procedimientos.

El DCS de Honeywell también ofrece una gama completa de capacidades SCADA, incluyendo configuración basada en equipos para reducir drásticamente el trabajo de ingeniería. Los usuarios finales podrán emplear una biblioteca de objetos estandarizados para construir displays compatibles con ASM, lo que facilita una rápida implementación de proyectos y una operación de planta eficaz. Gracias a la arquitectura fuertemente integrada del sistema, sólo se necesita un servidor o un par de servidores para sistemas DCS y SCADA. No hay costos adicionales de hardware a la hora de integrar funciones SCADA o sistemas de terceros.

La solución de Honeywell permite implementar control centralizado o remoto de segmentos de producción geográficamente separados utilzando su arquitectura DSA. Al no haber necesidad de hardware y redes adicionales para conectar múltiples sistemas de control, los usuarios podrán aprovechar la configuración integrada y una mayor flexibilidad para conseguir el control que quieran tener.

Al integrar el DCS con instrumentos de campo inteligentes, las plantas de proceso podrán obtener más de sus dispositivos inteligentes. Esta estrategia soporta un mantenimiento eficiente gracias a los mensajes de los instrumentos que permiten identificar rápidamente los dispositivos y el trabajo necesario, además de mejorar la seguridad operacional con indicadores de modo de mantenimiento y reportes.

Los operadores de planta se podrán comunicar con un mayor número de dispositivos de campo inteligentes mediante protocolos estándar, tales como PROFIBUS DP y fieldbus Foundation.

Además, podrán aprovechar la integración confiable, flexible y de bajo costo de datos de terceros a través de una interface PCDI (Peer Control Data Interface), en lugar de módulos de interface serie.

Por último, la integración nativa de CDA con un sistema wireless de Honeywell se traduce en un menor costo total de propiedad, menos trabajo de ingeniería a la hora de diseñar, comisionar y mantener un sistema ISA100.11a, y un monitoreo eficiente de activos remotos.

 

Beneficios para los usuarios finales

Gracias a las soluciones DCS escalables y flexibles de hoy en día, los usuarios finales en la industria de procesos podrán extender su alcance en cualquier momento desde control y gestión de proceso para incluir personal y activos e integrar también los recursos de toda la operación de negocio. De esta forma será posible concretar todos los beneficios que promete el control distribuido:

  • Acelerar el comisionamiento y la puesta en marcha;
  • Aumentar la capacidad de producción;
  • Mejorar la reproducibilidad de procesos;
  • Disminuir la variabilidad de proceso y de la calidad;
  • Mejorar la estabilidad y la consistencia a largo plazo;
  • Optimizar la operación sin papel;
  • Simplificar la configuración de control continuo y batch;
  • Facilitar el desarrollo y la verificación de aplicaciones;
  • Minimizar las paradas;
  • Bajar los costos de mantenimiento;
  • Reducir los costos del ciclo de vida;
  • Acelerar el retorno de las inversiones.

 

Conclusión

El sistema de control distribuido ha recorrido un largo camino desde los grandes sistemas propietarios del pasado hasta los escalables de hoy en día que responden a una amplia gama de aplicaciones. Muchas operaciones industriales que normalmente usan PLCs deberían evaluar la posibilidad de ingresar al mundo de las actuales soluciones DCS.

 

Preparado con material suministrado por Honeywell.

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