Comunicación Ethernet en áreas peligrosas

Particularmente en nuevas instalaciones, los largos ciclos de innovación que caracterizan la automatización de procesos requieren pensar en el futuro, tanto de la instalación, como de la tecnología de automatización.

Al respecto, no hay que ser profeta para entender que contar con diagnósticos profundos de procesos e instrumentación será un factor más que importante en el futuro.

El tema pasa entonces por cómo diseñar los sistemas de automatización a cualquier nivel para que también se puedan usar los datos adicionales de manera eficaz. Y aun cuando su uso no sea todavía absolutamente obligatorio, las plantas de producción que han estado operando durante décadas están integrando ahora un canal para optimizaciones basadas en datos. Hoy en día, cualquiera que esté trabajando en un proyecto real debe lograr que su sistema de automatización sea abierto para lo que NAMUR define como monitoreo y optimización (M+O).

 

El cuello de botella del fieldbus

Las soluciones de fieldbus convencionales, tales como PROFIBUS DP, PROFIBUS PA o Foundation fieldbus, muestran un cuello de botella para diagnósticos extensos que no vengan del sensor en sí, sino de sistemas relacionados fuera de los sistemas de control.

En otras palabras, gran parte de los metadatos que los dispositivos de fieldbus en sistemas HART, PROFIBUS PA o Foundation fieldbus suministran y transfieren hoy en día sólo se usan ocasionalmente para cambios de dispositivo o para calibración debido a un ancho de banda limitado (31,25 Kbit/s con PROFIBUS PA y Foundation fieldbus; 1,5 Mbit/s con PROFIBUS DP IS).

Las posibilidades de optimizar procesos mediante el uso de datos o en la detección temprana de desgaste y contaminación, o sea mantenimiento predictivo, nunca se utilizan.

 

Acceso a datos en paralelo para monitoreo y optimización

NAMUR ha reconocido esta necesidad respondiendo con su concepto NOA (NAMUR Open Architecture) que define un canal de datos adicional en paralelo a la pirámide de automatización y no afecta las secciones entre los niveles de dispositivos de campo, E/Ss y sistema de control.

Los datos son transferidos por debajo del nivel del sistema de control al canal paralelo y pueden ser analizados independientemente de la tecnología de automatización convencional. Esto le permite al canal paralelo beneficiarse aún más de los cortos ciclos de innovación del mundo de informática que suelen ser un desafío en la tecnología de operaciones de automatización y control de planta.

Esta arquitectura también excluye la posibilidad de un acceso externo a los sistemas de control.

 

Ethernet para excom abre un acceso paralelo a datos de proceso

Con su primer gateway Ethernet de Zona 2, Turck ha abierto su sistema de E/Ss excom de alta disponibilidad para un acceso paralelo a datos en áreas protegidas contra explosiones.

El sistema modular excom con distintos módulos electrónicos para E/Ss y otros tipos de señales no se ve afectado si se reemplaza el gateway. Esto significa que se pueden conectar dispositivos de campo intrínsecamente seguros para su uso hasta Zona 0.

Los módulos y racks de módulos en instalaciones existentes también se pueden usar con los nuevos gateways Ethernet.

Hoy en día ya es posible diseñar con excom el sistema de automatización de una instalación para tener un acceso paralelo a datos en nuevos proyectos. En los proyectos existentes, la mayoría de los operadores probablemente piensa en un cambio a Ethernet sólo si el sistema de control tiene que ser actualizado de todos modos. En este caso, sin embargo, excom permite diseñar la instalación para un acceso paralelo a datos a través de Ethernet en diversos escenarios mientras se sigue con los dispositivos de campo existentes. El sistema excom puede ser instalado tanto en forma centralizada en la sala de control como en forma remota en Zona 2.

 

Comunicación Ethernet en áreas peligrosas
La interface Ethernet dual habilita el acceso en paralelo a datos de proceso para tareas de monitoreo y optimización. El gateway redundante garantiza una maxima disponibilidad.

 

Ahorro de espacio de instalación en la sala de control

Puesto que excom viene con aislación Ex ya integrada, queda eliminada la necesidad de tecnología de interface y los correspondientes gabinetes de control. El sistema reemplaza los módulos de E/S del sistema de control y recibe las señales de los dispositivos de campo.  En consecuencia, estas instalaciones son mucho más compactas que las soluciones basadas en una tecnología de interface convencional.

El sistema excom también requiere normalmente menos espacio en comparación con otros sistemas de E/S con aislación Ex integrada, lo cual puede llegar a ser una ventaja muy importante, particularmente en proyectos de reconversión o en plantas de proceso modulares.

 

El mismo sistema para las tres zonas

El sistema se puede usar tanto en área segura como en Zona 2 y Zona 1. Si bien los gateways y los módulos para el área segura son levemente diferentes a los módulos de seguridad intrínseca, el sistema es considerado idéntico por el sistema de control. En consecuencia, el usuario puede usar un DTM y la misma filosofía en todas las zonas y secciones de la planta, reduciendo el trabajo de capacitación y facilitando el despliegue flexible del personal operativo.

 

Aprobado como sistema completo

El sistema excom está aprobado como sistema completo, lo que incluye tanto los módulos electrónicos y racks de módulos como la instalación en el cerramiento junto con los componentes específicos al usuario.

Esta aprobación permite cualquier combinación de módulos de E/S y gateways de sistema. Por lo tanto, además de reemplazar un gateway de fieldbus con un gateway Ethernet, también se puede implementar una reconversión completa con componentes excom, sin necesidad de re-aprobación.

 

Multiprotocolo Ethernet de Turck

Los dispositivos multiprotocolo se pueden usar en los tres protocolos Ethernet, o sea PROFINET, EtherNet/IP y Modbus TCP, con o sin intervención del usuario.

 

Comunicación Ethernet en áreas peligrosas
Los gateways Ethernet pueden ser integrados sin problemas en el sistema excom, mientras se puede seguir usando los racks de módulos existentes como así también todos los demás componentes de un sistema de fieldbus.

 

Alta disponibilidad

El sistema excom admite topologías de anillo además de redundancia PROFINET S2 (dos controladores). Incluso con protocolos Ethernet que no tienen su propia especificación de redundancia, excom establece redundancia de sistema como S2, redundancia de gateway o combinaciones de ambas. De esta forma se consigue una óptima disponibilidad incluso con protocolos Ethernet que no ofrecen soporte nativo para esa función.

 

Conexión a la nube

Además de la transferencia de datos de usuario de tiempo crítico al sistema de control, excom también ofrece un segundo canal que aporta una corriente paralela de datos a cualquier sistema, lo que permite analizar datos primero en el dispositivo de borde y recién entonces enviar los resultados a la nube.

Turck también ofrece rutas alternativas además de su solución propietaria en la nube con visualización de datos específicos y el protocolo de nube Kolibri encriptado que cumple con los requerimientos de seguridad más exigentes. Mientras tanto, su hardware de nube permite la transferencia de datos a grandes sistemas de nube a través de MQTT u OPC UA.

 

 

Preparado en base a un documento elaborado por Jorge García, de Turck. En la Argentina: Aumecon S.A.

Modificado por última vez en Viernes, 14 Enero 2022 14:27
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